Содержание

Вибрация — это механические колебания, воздействующие на человека при непосредственном контакте, характеризующиеся частотой, виброскоростью и виброускорением.

Величина колебательной энергии, поглощенной телом человека, прямо пропорциональна площади контакта, времени воздействия и интенсивности раздражителя.

>Связь виброскорости и виброускорения

V=A÷πƒ

La=La+20lg(10÷πƒ)

Источники вибрации и их характеристика

Локальную вибрацию создают в основном ручные машины:

Локальная вибрация

  • ударного (импульсного) действия: клепальные, рубильные, отбойные молотки, перфораторы, бетоноломы, трамбовки, гайковерты, поверхностные и глубинные ручные вибраторы — частота вибрации ~ 5,6-125 Гц;
  • шлифовальные машины, дрели, горные сверла, бензомоторные и электропилы – частота вибрации ~ 32-2000 Гц;
  • немеханизированные ручные инструменты (слесарные молотки, кувалды, биты и т.п.) создают импульсы малой длительности (1-30 мс);
  • на ручных машинах (гвозде-, скобо-, скрепозабивные машины, гайковерты), обрабаты- ваемых деталях и приспособлениях для их удержания (кузнечные клещи и т.п.) возникают импульсы с большими длительностями (30-1000 мс).

К факторам, усугубляющим воздействие вибрации ручных машин на организм, относится шум высокой интенсивности (80-95 дБА), неблагоприятные метеорологические условия в том числе локальное охлаждающее действие, пониженное и повышенное атмосферное давление, статическая мышечная нагрузка, повышенная тяжесть труда и др.

Общая вибрация

Источником общей вибрации (~0,7-90 Гц) является производственно-технологическое оборудование (станки, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические машины и установки, насосные агрегаты и вентиляторы, буровое оборудование, машины для животноводства, очистки и сортировки зерна, оборудование промышленности стройматериалов, установки химической и нефтехимической промышленности и др.), транспорт, строительно-дорожные машины.

Общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях создают: инженерно-техническое оборудование и бытовая техника (лифты, вентиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральные машины и т.п.), оборудование встроенных предприятий а также транспорт.

Классификация по источнику

(В условиях производства)(В жилых помещениях и общественных зданиях)

Характеристика вибрации по направлению действия

(Общая вибрация)(Локальная вибрация)(Постоянная, непостоянная вибрация) СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» Нормируемые показатели и параметры:

  • Нормируемым показателем вибрации на рабочем месте является эквивалентное корректированное виброускорение за рабочую смену, (эквивалентный корректированный уровень виброускорения за рабочую смену, дБ)
  • Гигиеническая оценка вибрации, воздействующей на человека, должна производиться методом интегральной оценки по эквивалентному корректированному уровню виброускорения с учетом времени вибрационного воздействия

Гигиеническая оценка вибрации

(Методы оценки вибрации)

Нормируемые параметры вибрации при частотном анализе

Нормируемые параметры вибрации при частотном анализе

Диапазон частот Нормируемое значение
Локальная вибрация 1/1 октавные полосы частот:
8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц
Средние квадратические значения виброскорости (v) и (или — ГОСТ) виброускорения (а), или их логарифмические уровни La, Lv
Общая вибрация 1/1 или 1/3 октавные полосы частот:
0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц

Логарифмические уровни

Уровни виброускорения

La=20×lg (a÷10-6)
10-6 → опорное значение виброускорения

Уровни относительно 10-6 м÷с2 превышают уровни относительно 3×10-4м÷с2

Уровни виброскорости

Lv=20×lg (v÷5×10-8)
5×10-8 опорное значение виброскорости

Нормируемые параметры вибрации при интегральной оценке

Нормируемые параметры вибрации при интегральной оценке

Диапазон частот Нормируемое значение
Локальная вибрация от 5,6 до 1250 Гц для постоянной вибрации
Корректированное значение виброскорости и (или — ГОСТ) виброускорения (U) или их логарифмические уровни LU
для не постоянной вибрации
Эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения (U экв) или их логарифмический уровень LU экв
Общая вибрация От 0,7 до 90 Гц

Частотная коррекция виброскорости или виброускорения

Ui; Lui — среднее квадратическое значение виброскорости или виброускорения (или их логарифмические уровни) в i-ой частотной полосе Ki; LKi — весовые коэффициенты для i-ой частотной полосы для абсолютных значений или их логарифмических уровней в i-ой частотной полосе n — число частотных полос (1/1 или 1/3 октав) в нормируемом частотном диапазоне Схематическое изображение кривой частотной коррекции для локальной вибрации (ИСО 5349-1:2001)

Эквивалентное корректированное значение виброскорости и виброускорения

Вычисление эквивалентных корректированных значений

Ui — корректированное по частоте значение контролируемого параметра виброскорости (v, Lv) или виброускорения (a, La), м÷с2
ti- время действия вибрации, ч где
n — общее число интервалов действия вибрации

Гигиенические нормативы установливают критерии безвредности для человека общей и локальной вибрации

Неблагоприятное воздействие вибрации на организм человека

В результате воздействия интенсивной вибрации в течение продолжительного времени наблюдается развитие специфической патологии — вибрационной болезни, характеризующейся Нейро-сосудистыми нарушениями и поражением нервно-мышечной системы опорно-двигательного аппарата, развитием нарушения обмена веществ и др.

Выраженность тех или иных нарушений зависит от характера воздействия вибрации на человека.

Вибрационная болезнь характеризуется высокой степенью инвалидизации.

В ряде субъектов Федерации является одним из наиболее частых хронических профессиональных заболеваний.

Предельно допустимые значения и уровни производственной вибрации

Wh, — фильтр частотной коррекции по ГОСТ 31192.1-2004.
Wd, Wk — фильтры частотной коррекции по ГОСТ 31191.1-2004

Wm — фильтр частотной коррекции по ГОСТ 31191.2-2004

Нормативные корректированные и эквивалентные корректированные значения вибрации

Вид вибрации Допустимые значения по осям (дБ)
виброускорения виброскорости
Xо, Yо, Zо Xо, Yо, Zо
Локальная 126 112
Транспортно-технологическая 109 101
Технологическая «а» 100 92
Технологическая «б» 92 84
Технологическая «в» 83 75
В общественных зданиях 80 75
В жилых помещениях 72 67
Транспортная Z X, Y Z X, Y
115 112 107 116

Санитарно-эпидемиологическая экспертиза продукции, содержащей источники вибрации (ручной инструмент)

  • Экспертиза технической документации продукции на соответствие СанПиН 2.2.2.540-96. «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ». Обратить внимание на дополнительные параметры, определяющие выбор норматива и методику испытаний продукции
  • Определение задачи для проведения испытаний
  • Анализ результатов испытаний — оценка возможности признания протокола экспертиза содержания протокола испытаний
  • Подготовка экспертного заключения На продукцию (техническую документацию)
  • Протокол испытаний

Классы условий труда в зависимости от уровней локальной и общей вибрации на рабочем месте.

2) — В соответствии с санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

Допустимые значения вибрации в жилых помещениях, паатах больниц, санаториев

  1. В дневное время в помещениях допустимо превышение нормативных уровней на 5 дБ
  2. Для непостоянной вибрации к допустимым значениям уровней вводится поправка — 10 дБ
  3. В палатах больниц и санаториев допустимые уровни вибраций нужно снижать на 3 дБ.

Нормативные документы на методы измерения вибрации

  1. МУ 3911-85 «Методические указания по проведению измерений и гигиенической оценке производственных вибраций».
  2. МУ 4013-85 «Методические указания к разработке режимов труда работников виброопасных профессий».
  3. МУ 3927-85 «Методические указания по проведению санитарного надзора за проектированием, выпуском ручных машин и условиями труда работников виброопасных профессий».
  4. ГР 2909-82 «Гигиенические рекомендации к конструированию ручных машин для повышения их вибробезопасности».
  5. МР 2946-83 «Методические рекомендации по измерению импульсной локальной вибрации».
  6. МУК 2.2.2.1843-04 «Санитарно-эпидемиологическая экспертиза бензомоторных пил и организация работ».

Система стандартов по контролю вибрации

  1. Введены термины (понятия), необходимые для измерений
  2. Определены точки для установки датчиков
  3. Определено время измерений для усреднения результатов
  4. Определены кривые частотной коррекции и другие особенности режима измерения
  5. Перечислены источники неопределенности измерений
  6. Определены требования к СИ
  7. Требования к протоколам исследований.

В то же время в ГОСТ много материалов, касающихся оценки воздействия вибрации на человека, которые при гигиенической оценке не следует использовать.

ГОСТ Р 12.1.012 – 2004

Испытательный код по вибрации: Стандарт, устанавливающий требования по проведению испытаний (испытаний типа для заявления или сертификационных или иных испытаний для подтверждения) с целью определить вибрационную характеристику изделия конкретного вида.

Общая вибрация: Вибрация, передаваемая на тело стоящего, сидящего или лежащего человека в точках его опоры (ступни ног, ягодицы, спина, голова)

Локальная вибрация: Вибрация, передаваемая через кисти рук человека в местах контакта с управляемой машиной или обрабатываемым изделием.

Примечание
Вибрацию определяют обычно в базицентрической системе координат.

Организации санитарно-эпидемиологического контроля регулярно (рекомендуемая периодичность — 1 раз в год) проводят измерения вибрации на рабочих местах в соответствии с требованиями ГОСТ 31192.2 и ГОСТ 31319 и сравнивают полученные результаты с гигиеническими нормативами.

Точки установки датчиков
(общая вибрация)

Датчик должен быть размещен в точке, где вибрация передается на тело человека. Рекомендуются следующие точки измерений:

  • подушка сиденья — точка под седалищным бугром сидящего человека (в случае нежесткой или упругой поверхности акселерометр устанавливают с помощью полужесткого диска);
  • спинка сиденья — точка, в которой давление тела человека максимально;
  • опорная поверхность для ног — точка наиболее частого контакта ноги с поверхностью (Если рабочая платформа покрыта упругим материалом, акселерометр может быть установлен в центре жесткой металлической пластины (размерами приблизительно 300×400 мм для стоящего человека и 100×400 мм для каждой ноги сидящего человека)).

Для лежащего человека измерения проводят на опорной поверхности под тазом, спиной и головой.

Вибрацию внутри помещения измеряют в тех местах, где ее значение (с учетом частотной коррекции) максимально или в специально определенных (исходя из целей проведения оценки) точках.

Точки установки датчиков
(локальная вибрация)

Согласно ГОСТ 31192.1, измерения вибрации следует проводить в непосредственной близости от того места на ладони (ладонях), которое соприкасается с вибрирующей поверхностью. Рекомендуется устанавливать акселерометр в центре зоны обхвата, если это не мешает нормальному обхвату ручной машины (органа управления, обрабатываемой детали) рукой.

Если адаптер зажимают между пальцами руки, акселерометр должен находиться как можно ближе к поверхности рукоятки ручной машины, чтобы свести к минимуму усиление угловой составляющей вибрации. Адаптер не должен иметь собственных резонансов, способных оказать влияние на результат измерений вибрации.

Для ручных машин многих видов точки и направления измерения локальной вибрации, используемые в процессе испытаний для заявления вибрационной характеристики машины, могут быть определены в соответствующих испытательных кодах (ГОСТ группы С) по вибрации

Длительность измерений общей вибрации

Длительность измерений должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить требуемую статистическую точность обработки сигнала. Кроме того, она должна обеспечивать проведение измерения для представительного участка сигнала вибрации. Длительность измерений должна быть зафиксирована.

В случае кратковременных хорошо определенных воздействий каждому из них может соответствовать свой уровень вибрации. Для каждой выбранной операции следует провести по возможности большее число измерений продолжительностью не менее 3 минут и полученные результаты усреднить.

Затем эквивалентное виброускорение вычисляют по эквивалентным значениям виброускорения для каждой операции.

При выполнении продолжительных непрерывных операций возможны две типичные ситуации:

  1. вибрация почти стационарна. При этом измерения также должны быть достаточно продолжительными, чтобы повысить точность усреднения измеряемого параметра вибрации.
  2. с непрерывным выполнением операции, в ходе которой вибрация не остается стационарной. Среднее значение вибрационного воздействия может быть получено группировкой периодов с существенно различающимися уровнями вибрации. Для каждой из групп следует провести как можно больше измерений для получения средней характеристики вибрации в группе.
Кривые частотной коррекции при измерении вибрации

Частотная коррекция Вид измерений
Wk Ось Z для поверхности сиденья
Wd Ось X Для поверхности сиденья
Ось Y для поверхности сиденья
Wm Для измерения внутри зданий
Wh Для измерения локальной вибрации

Схематическое изображение кривых частотной коррекции wd, wk, wm для общей вибрации Схематическое изображение кривой частотной коррекции wh для локальной вибрации

Неопределенность измерений

  • неопределенности, вносимой средствами измерений
  • неопределенности калибровки
  • наличия электрических помех
  • влияния крепления акселерометров
  • влияния расположения и ориентации акселерометров
  • отклонения режима работы машины от нормального и изменения в позе оператора
  • изменения в способе работы оператора вследствие того, что он является субъектом измерений
  • изменение состояния машины и оборудования (например, изменение давления в шинах под влиянием изменений температуры)
  • изменение характеристики дорожного покрытия

Неопределенность оценки времени воздействия зависит от неопределенности:

  • измерений длительности операций или рабочих циклов
  • оценки числа операций или рабочих циклов в течение дня
  • оценок времени воздействия, сделанных самим оператором

Неопределенность оценки эквивалентного виброускорения зависит от неопределенности оценки

  • среднеквадратичного значения корректированного виброускорения
  • длительности вибрационного воздействия

(ГОСТ Р 12.1.012 – 2004)

Значения нормируемых параметров вибрации определяют по результатам измерений на рабочих местах: локальной вибрации — по ГОСТ 31192.2; общей вибрации — по ГОСТ 31319. В отдельных случаях допускается определять значения нормируемых параметров на основании расчетов. Контроль за соблюдением установленных гигиенических нормативов по вибрации осуществляют соответствующие уполномоченные организации в ходе периодического контроля за соблюдением безопасных условий труда, аттестации рабочих мест и др.

Примечание:
Значения нормируемых параметров вибрации, полученные в результате измерений на рабочих местах, непосредственно сравнивают с гигиеническими нормативами. Этим данная процедура отличается от сравнения значения измеренного параметра вибрации с заявленным значением, где в расчет дополнительно принимают неопределенность измерений.

Протокол испытаний

  1. информация общего характера:
    • наименование компании (заказчика)
    • цель проведения измерений
    • дата проведения измерений и оценки
    • лицо или лица, для которых была проведена оценка воздействия
    • лицо, проводившее измерения и оценку
  2. условия окружающей среды на рабочем месте
    • место, где были проведены измерения
    • температура; влажность
    • шум
  3. информация, обусловившая выбор операций, для которых проведены измерения
  4. фотография рабочего дня для каждой исследуемой операции:
    • описание операций
    • используемые машины и вставной инструмент
    • используемые материалы или обрабатываемые детали
    • характер воздействия (например, часы работы, периоды перерывов)
    • информация, необходимая для определения времени воздействия вибрации в течение рабочего дня (например, выработка или число рабочих циклов или обработанных деталей в день, длительность воздействия вибрации на одном цикле или для одной детали)
  5. сведения об источниках вибрации:
    • техническое описание ручной машины
    • вид и модель ручной машины
    • срок службы и техническое состояние ручной машины
    • масса ручной машины или обрабатываемой детали
    • средства снижения вибрации, примененные на данной ручной машине, если такие имеются
    • способ удерживания ручной машины в руках оператора
    • мощность ручной машины
    • частота вращения или частота нанесения ударов
    • типы и модели вставного инструмента
    • любая дополнительная информация (например, дисбаланс вставного инструмента)
  6. средства измерений:
    • состав измерительной системы
    • порядок проведения калибровок элементов измерительной системы
    • дата последних поверочных испытаний
    • результаты теста на контроль функциональности
    • результаты испытаний на воздействие внешних факторов
  7. условия измерения виброускорения:
    • расположение и ориентация акселерометров (с приложением схемы и указанием размеров)
    • способы крепления акселерометров
    • масса акселерометров и системы крепления
    • рабочие условия
    • поза и положение рук оператора (с указанием, является оператор правшой или левшой)
    • любая дополнительная информация (например, значения сил нажатия и обхвата)
  8. результаты измерений:
    • среднеквадратичные значения корректированного виброускорения в направлениях x , y и z для каждой операции
    • длительности измерений
    • спектр некоррелированной вибрации (в случае проведения частотного анализа
    • значение коэффициента, используемого для получения оценки полной вибрации, с обоснованием его выбора, а также с обоснованием выбора направления (направлений) измерения (в случае проведения измерений только в одном или двух направлениях)
  9. результаты оценки вибрационной экспозиции за смену:
    • значение полной вибрации для каждой операции
    • длительность воздействия вибрации для каждой операции
    • доля каждой операции в значении вибрационной экспозиции за смену (если такой расчет был проведен)
    • вибрационная экспозиция за смену
    • оценка неопределенности определения вибрационной экспозиции за смену

Безопасность труда при воздействии вибрации обеспечивается

  • Системой технических, технологических и организационных решений и мероприятий по созданию машин и оборудования с низкими уровнями вибрации
  • Системой проектных и технологических решений производственных процессов и элементов производственной среды, снижающих вибрационную нагрузку на работающего
  • Системой организации труда и профилактических мероприятий на предприятиях, ослабляющих неблагоприятное воздействие вибрации (режимы труда, профосмотры, процедуры по профилактике вибрационной болезни, средства индивидуальной защиты, производственный контроль)

Методика расчета вибрации и шума вентильно-индукторных двигателей

Нгуен Куанг Кхоа, кафедра «Электроснабжение и Электропривод», ЮРГПУ(НПИ) Южно-Российский государственный политехнический университет (Новочеркасский политехнический институт) им. М. И. Платова. E-mail: nguyenkk@mail.ru

в данной работе рассматривается методика расчета вибрации и шума вентильно-индукторных двигателей (ВИД). Расчет вибрации производится следующим образом: проведение расчета механического сопротивления; определение сил, действующих на статор, которые разлагаются в гармонический ряд, и каждая из гармоник приводится к среднему сечению ярма; расчет амплитуды вибрации от каждой из гармоник; построение трехоктавной осциллограммы вибрации; расчет уровня шума; построение трехоктавной осциллограммы шума.

Ключевые слова: вибрация электромашины, уровень вибрации ВИД, шум электромашины, уровень шума, вибрация и шум.

После определения вентильной индукторной машины, как электромеханического преобразователя энергии, рассмотрения её теплового состояния необходимо оценить, как она будет действовать на окружающее ее пространство. В первую очередь представляет интерес, как воздействует ее работа на людей и здание, в котором она находится, т.е. уровень вибрации и шума, создаваемой ей. Это, прежде всего, относится к электрическим машинам средней и большой мощности. Уровень вибрации и шума машин обычно не превышает 80-90 дб. в данной работе рассматривается методика расчета вибрации и шума ВИД.

Расчет производится обычно только для статора. Существуют различные методы расчета вибрации и шума. Наиболее точными считаются способы определения вибрации и шума на основе конечно-элементных моделей. Однако, это требует существенных финансовых затрат (приобретение программы, наличие высокопроизводительной вычислительной техники, квалифицированных специалистов для ввода данных и обработки результатов), а результаты вычислений сопоставимы с результатами, проведенными аналитическими методами. Это связано с тем, что шум и вибрация оцениваются по логарифмической шкале, а ошибка при расчете вибрации даже в два раза по логарифмической шкале приведет к ошибке всего на 6 Дб (D = 20log2 = 6). Поэтому использование упрощенных методов дает хорошие результаты.

В этом случае считается, что статор представляет кольцо, шириной ярма, к которому прикреплены зубцы и обмотка в виде груза. К кольцу прикладываются равномерно распределенные сконцентрированные силы. В соответствии с имеющимся порядком деформации определяются резонансные частоты, вибрация и шум от каждой из гармоник.

Дальше приведен расчет индукторного двигателя, основанный на одном из аналитических способов расчета вибрации и шума электрических машин.

Результатом расчета является определение резонансных частот (на них двигатель обычно и шумит) и построение вибро-шумовых осциллограмм.

Для определения частоты собственных колебаний можно использовать формулу:

В формуле r – порядок деформации, m – масса, приходящаяся на 1 м­­­2 средней цилиндрической поверхности ярма, кг (зубцовая зона с обмоткой считаются присоединенной массой); h – высота ярма статора, м; Rc – средний радиус ярма, м; E – модуль упругости, равный для несегментированных ярм – 2,1×1011 Н/м2, а для пакетов, набранных из сегментов, — 1,2×1011 Н/м2.

Расчет вибрации производится следующим образом:

— Производится расчет механического сопротивления;

— Определяются силы, действующие на статор, которые разлагаются в гармонический ряд, и каждая из гармоник приводится к среднему сечению ярма;

— Рассчитываются амплитуды вибрации от каждой из гармоник.

— Строится трехоктавная осциллограмма вибрации.

— Рассчитывается уровень шума.

— Строится трехоктавная осциллограмма шума.

Полное механическое сопротивление определяется по формуле:

где угловая частота колебаний w=2pf , (f – частота колебаний); колеблющееся масса (Mc – полная масса пакета железа статора с обмоткой; Rc – средний радиус ярма; lt – активная длина ярма);

приведенная податливость статора:

Аналогично рассчитывается механическое сопротивление корпуса (если он достаточно простой формы).

Производится расчет изменения радиальной силы индукторного двигателя в зависимости от углового положения ротора. Также, как и расчет момента, расчет сил может строиться на основе распространенного энергетического подхода. Значение силы для углового положения a одной фазы определяется по формуле Вудсона – как частную производную энергии контуров по перемещению в радиальном направлении при условии постоянства потоков Фk = const:

где Fyk – значение радиальной силы, создаваемой полюсами с катушками k–й фазы; Wk – магнитная энергия катушек k–й фазы, обусловленная магнитным полем воздушного зазора Фk.; d – воздушный зазор; m – число фаз.

Практически сила определяется применением разностной схемы :

где – шаг дифференцирования;

магнитная энергия k–й фазы, при расстоянии зубцов статора от зубцов ротора на , соответственно.

Магнитная энергия для углового положения a и с различными значениями воздушного зазора определяется тем же способом, что и для расчета вращающего момента индукторного двигателя. При этом для каждого значениявоздушного зазора применяется свой набор переходных характеристик.

Расчетная осциллограмма полученная таким образом, имеет вид представленный на рис.1. Так как полюс тяжения представлен m – катушек, расположенных рядом, необходимо рассчитать
силу, действующую на этот сектор.

Сила тяжения для секторе рассчитывается векторным суммированием сил от каждой фазы представленных в данном полюсе. Например, для трехфазного двигателя с комбинацией зубцов 24/16, имеющего порядок деформации 8 и соответственно 8 полюсов тяжения сила, действующая на сектор рассчитывается как векторная сумма сил трех соседних зубцов на рис.2.. Чтобы получить осциллограммы вибрации и шума необходимо найти виброперемещение от каждой гармоники. При разложении в ряд Фурье частота первой гармоники равна частоте питания, а остальные являются произведением ее номере на эту частоту.

Для этого необходимо рассчитать силу, действующую на единицу поверхности:

где – амплитуда i-й гармоники; Sсек = pDld/Np×m – площадь сектора (D – диаметр расточки, ld — длина пакета по воздушному зазору; Np – число больших зубцов; m – число фаз).

Произвести приведение удельной силы к среднему радиусу ярма:

где R0 – радиус расточки статора; Rc – средний радиус;

Определить по следующей формуле виброперемещение:

Для построения виброосциллограммы необходимо рассчитать, таким образом, амплитуды вибрации от каждой гармоники, вычислить действующее значение (для синусоиды разделить на ) и построить график зависимости уровня вибрации от частоты рис.3.

Часто для анализа вибрации и шума удобнее рассматривать среднегеометрические частоты, т.е. для ряда частот представленные в таблице 1. Расчет осуществляется следующим образом. Все частоты в диапазоне от fmin до fmax (в таблице 7,1 вторая и третья строки) складываются геометрически (то есть извлекается корень квадратный из суммы квадратов значений действующих вибрации или шума
гармоник).

После этого строится график зависимости третьоктавной частоты (в таблице первая строка) исоответствующего ей значения вибрации в децибелах рис.4., вычисляемых по формуле:

где 3×10-4 м/с2 — пороговый уровень вибрации; w=2pf — угловая частота колебаний (f – частотаколебаний)

Кроме вычисления значения вибрации также необходимо определить уровень шума. Для этого необходимо определить величину колебательного давления:

где rс — удельное акустическое сопротивление (для воздуха 420 кг/(м2×с));

Вычислить максимальную силу звука у поверхности сферического излучателя r-порядка:

где — сила звука; Nотн – относительная мощность излучения определяется по рис.5 по отношению pD/l (D – диаметр корпуса, l=с/f – длина волны (f – частота колебаний)).

Аналогично вибрации строят осциллограммы шума рис.6 и рис.7.. При этом уровень шума в децибелах вычисляется по формуле:

где 10-12 Вт/м2 — пороговая сила звука;

Таким образом, определяющее влияние на вибрацию и шум индукторного двигателя оказывает порядок деформации и ширина его ярма статора. Понятно, что в конечном счете необходимо исследовать всю конструкцию в целом на наличие резонансов. Однако, чем больше порядок деформации и больше ширина ярма, тем выше частота собственных колебаний. А известно, что наибольшую трудность представляют вибрация и шум на низких частотах. Также важно сравнивать собственную частоту статора с номинальной частотой питания и кратными ей.

Литература

1. Костюков В.Н., Науменко А.П. Практические основы виброакустической диагностики машинного оборудования: Учеб. Пособие / Под ред. В.Н. Костюкова. — Омск: Из-во ОмГТУ, 2002. — 108 с.

2. Шубов И. Г. Шум и вибрация электрических машин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-е, 1986. – 208 с.: ил.

3. Вибрации в технике: справочник в 6 т./ под ред. В.Н. Челомея. – М.: Машиностроение, 1978.

Корректированный уровень вибрации

Смотреть что такое «Корректированный уровень вибрации» в других словарях:

  • Корректированный уровень вибрации — – одночисловая характеристика вибрации, определяемая как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом октавных поправок. Рубрика термина: Виды вибрации Рубрики… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Корректированный уровень звуковой мощности — 3.7 Корректированный уровень звуковой мощности LWA (в децибелах А) уровень звуковой мощности источника шума, определенный по соответствующему стандарту с использованием частотной коррекции А шумомера. Источник: ГОСТ 27409 97: Шум. Нормирование… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Эквивалентный (по энергии) корректированный уровень изменяющейся во времени вибрации — – это корректированный уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое же среднеквадратичное корректированное значение виброускорения и/или виброскорости, что и данная непостоянная вибрация в течение определенного интервала… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Эквивалентный (по энергии) корректированный уровень изменяющейся во времени вибрации — 3.4. Эквивалентный (по энергии) корректированный уровень изменяющейся во времени вибрации это корректированный уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое же среднеквадратичное корректированное значение виброускорения и/или… … Официальная терминология

  • Уровень звука — уровень звукового давления шума в нормируемом диапазоне частот, корректированный по частотной характеристике А шумомера по ГОСТ 17187, в дБА. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • уровень звукового давления — 3.3 уровень звукового давления (sound pressure level) Lp, дБ: Величина, рассчитываемая как десять десятичных логарифмов отношения среднего квадрата данного звукового давления к квадрату опорного звукового давления. Примечание Опорное звуковое… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Виды вибрации — Термины рубрики: Виды вибрации Автоколебания Амплитуда гармонических колебаний Амплитуда колебаний … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • ТСН 23-315-2000: Допустимые уровни шума, вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях. г. Москва — Терминология ТСН 23 315 2000: Допустимые уровни шума, вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях. г. Москва: Звукоизолирующая способность (звукоизоляция) от воздушного шума R, дБ способность ограждающей конструкции… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 28314-89: Центрифуги для обезвоживания продуктов обогащения угля. Типы, основные параметры и технические требования — Терминология ГОСТ 28314 89: Центрифуги для обезвоживания продуктов обогащения угля. Типы, основные параметры и технические требования оригинал документа: Вибрационная фильтрующая центрифуга Фильтрующая центрифуга, в которой выгрузка осадка из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • 1: — Терминология 1: : dw Номер дня недели. «1» соответствует понедельнику Определения термина из разных документов: dw DUT Разность между московским и всемирным координированным временем, выраженная целым количеством часов Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Вибрация

Понятие вибрации

Рисунок 1

Вибрация (лат. Vibratio — колебание, дрожание) — механические колебания. Вибрация — колебание твердых тел.

О вибрации также говорят в более узком смысле, подразумевая механические колебания, оказывающее ощутимое влияние на человека. В этом случае подразумевается частотный диапазон 1,6—1000 Гц. Понятие вибрация тесно связано с понятиями шум, инфразвук, звук.

Источники возникновения – работающие электродвигатели, особенно плохо балансированные, работающее дерево-, и металлообрабатывающее оборудование, газотурбинные двигатели транспортных средств, дизельные двигатели, двигатели внутреннего сгорания и трансмиссия, «разгрузочные вибраторы» железнодорожных вагонов, плохое состояние дорожного покрытия , стыки рельсов (для поездов), ручной электроинструмент — дрели, отбойные молотки и др.

Воздействие фактора на организм человека

При действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный. Для водителей машин, машинистов, подвергающихся воздействию низкочастотной и толчкообразной вибраций, характерны изменения в пояснично-крестцовом отделе позвоночника. Рабочие часто жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, на отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость. В целом картина воздействия общей низко- и среднечастотной вибраций выражается общими вегетативными расстройствами с периферическими нарушениями, преимущественно в конечностях, снижением сосудистого тонуса и чувствительности Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а высоких частот – спазм сосудов.

Классификация фактора

Вибрация классифицируется в зависимости:

– От временных характеристик;

Таблица 1.

Способ классификации Вид вибрации Характеристика вибрации
По временным характеристикам Постоянные Для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения
Непостоянные, в том числе Для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе
Колеблющиеся во времени Для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени
Прерывистые Когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с
Импульсные Состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с

– От способа передачи;

Таблица 2.

Способ классификации Вид вибрации Характеристика вибрации
По способу передачи на человека Общая вибрация Передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека
Локальная вибрация Передающуюся через руки человека

– От источника возникновения;

Таблица 3.

Способ классификации Вид вибрации Описание
По источнику возникновения Локальная вибрация Передающаяся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием
Передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей
Общая вибрация 1 категории – транспортная вибрация. Воздействует на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств. К источникам транспортной вибрации относят: тракторы, самоходные машины, автомобили грузовые (в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки и т.д.); снегоочистители, самоходный горно-шахтный рельсовый транспорт
2 категории – транспортно-технологическая вибрация. Воздействует на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы (в том числе роторные), краны промышленные и строительные, машины для загрузки, самоходные бурильные каретки; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт
3 категории – технологическая вибрация. Воздействует на человека на рабочих местах стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические машины, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вентиляторы и др.

– От направления действия.

По направлению действия общую вибрацию подразделяют на вертикальную, распространяющуюся по оси Z, перпендикулярной к опорной поверхности; горизонтальную, распространяющуюся по оси X от спины к груди; горизонтальную, распространяющуюся по оси Y от правого плеча к левому (рисунок 2).

Локальную вибрацию подразделяют на действующую вдоль оси Xл параллельно оси места охвата источника вибрации, вдоль оси Yл перпендикулярно ладони и вдоль оси Zл (действует в плоскости, образованной осью Xл и направлением подачи или приложения силы) (рисунок 3).

Рисунок 2

Рисунок 3

Нормируемые показатели

Для оценки условий труда по фактору постоянная вибрация (общая, локальная) измеряют или рассчитывают корректированный уровень (значение) виброускорения.

Для оценки условий труда по фактору непостоянная вибрация (общая, локальная) измеряют или рассчитывают эквивалентный корректированный уровень (значение) виброускорения.

При воздействии на работника в течение рабочего дня (смены) как постоянной, так и непостоянной вибрации (общей, локальной) для оценки условий труда измеряют или рассчитывают с учетом продолжительности их действия эквивалентный корректированный уровень (значение) виброускорения.

При воздействии на работника локальной вибрации в сочетании с местным охлаждением рук (работа в условиях охлаждающего микроклимата класса 3.2) класс вредности условий труда для данного фактора повышают на одну ступень.

Нормируемый диапазон частот:

– для общей вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами: 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц или в виде третьоктавных полос со среднегеометрическими частотами: 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц;

– для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.

Нормативы

Предельно допустимые величины нормируемых параметров производственной локальной вибрации при длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч) приведены в таблице 4.

Таблица 4.

  • Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни Предельно допустимые значения по осям Х,Y,Z
    Виброускорение, дБ 126
    Виброскорость, дБ 112

Предельно допустимые значения вибрации категории 1 – транспортной для рабочих мест приведены в таблице 5.

Таблица 5.

  • Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни Предельно допустимые значения виброускорения, дБ Предельно допустимые значения виброскорости, дБ
    в 1/1 октаве, ось Z 115 107
    в 1/1 октаве, ось X,Y 112 116

Предельно допустимые значения вибрации категории 2 – транспортно-технологической для рабочих мест приведены в таблице 6.

Таблица 6.

  • Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни Предельно допустимые значения по осям Х,Y,Z
    Виброускорение, дБ 109
    Виброскорость, дБ 101

Предельно допустимые значения вибрации категории 3 – технологической типа «а» для рабочих мест представлены в таблице 7.

Таблица 7.

  • Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни Предельно допустимые значения по осям Х,Y,Z
    Виброускорение, дБ 100
    Виброскорость, дБ 92

Предельно допустимые значения вибрации категории 3 – технологической типа «б» рабочих мест представлены в таблице 8.

Таблица 8

  • Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни Предельно допустимые значения по осям Х,Y,Z
    Виброускорение, дБ 92
    Виброскорость, дБ 84

Предельно допустимые значения вибрации категории 3 – технологической типа «в» рабочих мест представлены в таблице 9.

Таблица 9

  • Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни Предельно допустимые значения по осям Х,Y,Z
    Виброускорение, дБ 83
    Виброскорость, дБ 75

Допустимые значения вибрации в жилых помещениях, палатах больниц и санаториев представлены в таблице 10.

Таблица 10

  • Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни Предельно допустимые значения по осям Х,Y,Z
    Виброускорение, дБ 72
    Виброскорость, дБ 67

Допустимые значения вибрации в административно-управленческих помещениях и в помещениях общественных зданий представлены в таблице 11.

Таблица 11

  • Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни Предельно допустимые значения по осям Х,Y,Z
    Виброускорение, дБ 80
    Виброскорость, дБ 75

Так, например, у электромехаников и электромонтеров может присутствовать локальная вибрация при работе с ручным электроинструментом (дрель), но этот процесс занимает менее 2% рабочего времени и данным показателем можно пренебречь как нехарактерным.

Классы условий труда в зависимости от уровней вибрации на рабочем месте представлены в таблице 12.

Таблица 12

Наименование фактора, показатель, единица измерения 2 (допустимый) 3.1 3.2 3.3 3.4 4(опасный)
Вибрация локальная, эквивалентный корректированный уровень (значение) виброскорости, виброускорения (дБ/раз) <=ПДУ превышение до 3дБ/1,4 раз включительно превышение до 6дБ/2 раз включительно превышение до 9дБ/2,8 раз включительно превышение до 12дБ/4 раза включительно >12дБ/4раза
Вибрация общая, эквивалентный корректированный уровень виброскорости, виброускорения (дБ/раз) <=ПДУ превышение до 6дБ/2 раз включительно превышение до 12дБ/4 раза включительно превышение до 18дБ/6 раз включительно превышение до 24дБ/8 раз включительно >24дБ/8раза

Таблица 12. Классы условий труда в зависимости от уровней вибрации на рабочем месте

Эквивалентный корректированный уровень виброускорения на рабочем месте водителя автомобиля по осям X, Y, Z составил 82, 79, 85 дБ соответственно при ПДУ 126 дБ. Такие значения вибрации локальной соответствуют классу условий труда 2.

Методика проведения измерений

Для оценки вибрационной экспозиции за смену помимо информации об уровне вибрации необходима также оценка длительности воздействия вибрации в течение рабочего дня Минимально допустимая длительность измерений зависит от типа вибрационного сигнала, средств измерений и выполняемой рабочим операции. Общее время измерения, представляющее собой сумму отдельных измерений, должно быть не менее 1 мин. Предпочтительно вместо одного большого периода измерений брать несколько (не менее трех для каждой операции) более коротких Иногда получение надежных измерений во время обычного выполнения рабочей операции затруднительно или невозможно, поскольку сточки зрения процедуры измерения длительность действия вибрации может быть слишком коротка. В этом случае допускается проведение измерений в процессе имитации рабочей операции, когда периоды действия вибрации искусственно удлиняют, но рабочие условия при этом поддерживают максимально близкими к тем, что имеют место при обычном выполнении рабочей операции.

Средства измерений

Средства проведения измерений уровней вибрации

Рисунок 4


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *