Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Механические и акустические колебания и вибрации




 

КОЛЕБАНИЯ- многократное повторение одинаковых или почти одинаковых процессов. Сопутствуют многим природным процессам и явлениям, вызванным человеческой деятельностью - от простейших колебаний маятника до электромагнитных колебаний распространяющейся световой волны.

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ - это периодически повторяющиеся движения, вращательные или возвратно поступательные. Это тепловые колебания атомов, биение сердца, колебания земли (моста) под ногами.

Любой процесс механических колебаний можно свести к одному или нескольким гармоническим синусоидальным колебаниям.

Основные параметры гармонического колебания:

амплитуда, равная максимальному отклонению от положения равновесия (м);
период колебаний, равный времени одного полного колебания (с);
скорость колебаний (м/с);
частота колебаний, равная числу полных колебаний за единицу времени (Гц);
ускорение (м/с2).

Все виды техники, имеющие движущиеся узлы - создают механические колебания. Увеличение быстродействия и мощности техники привело к резкому повышению уровня вибрации.

ВИБРАЦИЯ - малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Вибрационная патология стоит на 2-м месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний. Вибрация машин может привести к нарушению функционирования техники и вызвать серьезные аварии. Установлено, что вибрация является причиной 80% аварий в машинах, в частности, она приводит к накоплению усталостных эффектов в металлах, появлению трещин.


Наиболее существенно воздействие вибрации на человека– это в виде сложной динамической системы, в которой существуют опасные, резонансные частоты, вызывающие возрастание амплитуды колебаний как всего тела, так и отдельных его органов.

Для тела человека в положении сидя резонанс наступает при частоте 4-6 Гц, для головы 20-30 Гц, для глазных яблок 60-90 Гц. При этих частотах интенсивная вибрация может привести к травматизации позвоночника и костной ткани, расстройству зрения, у женщин вызвать преждевременные роды.

Колебания вызывают в тканях организма переменные механические напряжения, которые воспринимаются особым органом чувств - вестибулярным аппаратом. Перевозбуждение рецепторов выражается в т.н. «воздушной»или«морской» болезни.

Воздействие вибрации на организм человека определяется • уровнем виброскорости и виброускорения, диапазоном действующих частот, индивидуальными особенностями человека.

За нулевой уровень виброскорости принята величина 5•10-8 м/с, за нулевой уровень колебательного ускорения принята величина 3•10-4 м/с2, рассчитанные по порогу чувствительности организма.

Различают вибрацию:

по способу передачи на человека - общую (передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека) и локальную (передающуюся через руки человека);
• по источнику возникновения - транспортную, транспортно-технологическую, технологическую;
по спектру частот - с дискретным и непрерывным спектром;
по временным характеристикам - постоянную - величина виброскорости изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не < 1 мин, непостоянную - величина виброскорости изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не < 1 мин, которая, в свою очередь, подразделяется на непрерывно колеблющуюся во времени, прерывистую и импульсную;
по наличию в оборудовании (инструменте) источника вибрации - активную(первичную) и пассивную(вторичную).

Основная мера защиты от вибрации - виброизоляция источника колебаний(напр., автомобильные и вагонные рессоры).

Санитарные нормы и правила регламентируют предельно допустимые уровни вибрации, меры по снижению вибрации и лечебно-профилактические мероприятия. Санитарными правилами предусматривается ограничение продолжительности контакта человека с виброопасным оборудованием.

Гигиеническое нормирование вибраций устанавливает параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасным оборудованием -ГОСТ 12.1.012 - 90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования» и СН 2.2.4/2.1.8.556-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

Кстати, биологическая активность вибрации используется для лечебных целей,т.к. правильно дозированные вибрации определенных частот увеличивают активность жизненно важных процессов в организме.

АКУСТИЧЕСКИЕ (ЗВУКОВЫЕ) КОЛЕБАНИЯ- механические колебания в упругих средах, вызывающие распространение в этих средах упругих волн.

Энергия от источника колебаний передается частицам среды. По мере распространения волны частицы вовлекаются в колебательное движение с частотой, равной частоте источника колебаний, и с запаздыванием по фазе, зависящем от расстояния до источника и скорости распространения волны.

Расстояние между двумя ближайшими частицами среды, колеблющимися в одной фазе, называется ДЛИНОЙ ВОЛНЫ. Длина волны - это путь, пройденный волной за время, равное периоду колебаний.
Упругие волны с частотами от 16 до 20 000Гц в газах, жидкостях и твердых телах называются звуковыми волнами. Скорость звука в воздухе при нормальных условиях = 330 м/с, в воде~1400 м/с, в стали~5000 м/с.

При восприятии человеком звуки различают по высоте и громкости.

Высота звука определяется частотой колебаний: чем больше частота колебаний, тем выше звук.
Громкостьзвука определяется его интенсивностью, выражаемой в Вт/м2.
Обычно уровень громкости L выражают в логарифмической шкале L=101g(I/I0), ГД е I0 - условно принятый за основу уровень интенсивности, = 10-12 Вт/м2, и оцениваемый как порог слышимости человеческого уха при частоте звука 1000 Гц (ухо человека наиболее чувствительно к частотам от 1000 до 4000 Гц). Единица измерения громкости в логарифмической шкале называется децибелом (дБ). Она соответствует минимальному приросту силы звука, различаемому ухом. Для сравнения сред. уровень громкости речи = 60 дБ, а мотор самолета на расстоянии 25 м - 120 дБ.
Порог слышимости - минимальная интенсивность звуковой волны, вызывающая ощущение звука.

Порог слышимости у разных людей различен и зависит от частоты звука.

Интенсивность звука, при которой ухо начинает ощущать давление и боль, называется порогом болевого ощущения.На практике это интенсивность звука 100 Вт/м2, соответствующая 140 дБ.

Серьезное влияние на жизнедеятельность человека оказывает шум.

ШУМ- совокупность звуков различной частоты и интенсивности, беспорядочно изменяющихся во времени

Для нормального существования, чтобы не ощущать себя изолированным от мира, человеку нужен шум в 10-20 дБ(шум листвы, парка или леса). Развитие техники и промышленного производства сопровождается повышением уровня шума. Воздействие шума на организм сочетается с др. негативными воздействиями: токсичными веществами, перепадами температуры, вибрацией.

К физическим характеристикам шума относят:

частоту,

звуковое давление,

уровень звукового давления.

Звуковое давление (Р) - это среднее по времени избыточное давление на препятствие, помещенное на пути волны.(Порог слышимости человеческого уха при частоте 1000 Гц звуковое давление Р0 = 2•10-5 Па. Порог болевого ощущения – Р = 2•102 Па).

Для практических целей удобной является характеристика звука, измеряемая в децибелах, - уровень звукового давления.

Уровень звукового давления (N) - это выраженное по логарифмической шкале отношение величины данного звукового давления Р к пороговому давлению Pо N = 201g (P/P0).

Для оценки физиологического воздействия шума на человека используются понятия громкость и уровень громкости.

Порог слышимости изменяется с частотой: уменьшается при увеличении частоты звука от 16 до 4000 Гц, затем растет с увеличением частоты до 20000 Гц. Поэтому звук одного уровня громкости при разных частотах имеет различную интенсивность.
Напр., звук, создающий уровень звукового давления в 20 дБ на частоте 1000 Гц, будет иметь такую же громкость, как и звук в 50 дБ на частоте 125 Гц.

Непостоянные во времени шумы характеризуются эквивалентным (по энергии) уровнем звука в дБА, определяемым по СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

По частотному диапазону шумы подразделяются на • низкочастотные - до 350 Гц, • среднечастотные 350-800 Гц и • высокочастотные - выше 800 Гц.
По характеру спектра шумы бывают • широкополосные, • с непрерывным спектром и • тональные, в спектре которых имеются слышимые тона.
По временным характеристикам– • постоянные, • прерывистые, • импульсные, • колеблющиеся во времени

Источники шума многообразны - это аэродинамичные шумы самолетов, рев дизелей, удары пневматического инструмента, резонансные колебания разных конструкций, громкая музыка.

Шум оказывает вредное воздействие на организм человека, особенно на ЦНС, вызывая переутомление и истощение клеток головного мозга. Под влиянием шума возникает бессонница, быстро развивается утомляемость, понижается внимание, снижается общая работоспособность и производительность труда. Длительное воздействие на организм шума может способствовать возникновению гипертонической болезни.

Под влиянием шума возникают явления утомления слуха и ослабления слуха. Эти явления с прекращением шума быстро проходят. Если же переутомление слуха повторяется систематически в течение длительного срока, то развивается тугоухость.

ТУГОУХОСТЬ- стойкое понижение слуха, затрудняющее восприятие речи окружающих в обычных условиях

Оценка состояния слуха производится с помощью аудиометрии- измерение остроты слуха, аудиометрами. Снижение слуха на 10 дБ человеком практически не ощущается, серьезное ослабление разборчивости речи и потеря способности слышать слабые, но важные для общения звуковые сигналы, наступает при снижении слуха на 20 дБ.

Если установлено методами аудиометрии, что в результате профессиональной деятельности произошло снижение слуха в области речевого диапазона на 11 дБ, то наступает факт профессионального заболевания - снижения слуха. Снижение слуха часто развивается в течение 5-7 лет и более.

Методы и средства защиты от шума. Защита работающих от шума осуществляется по двум направлениям

снижение шума в источнике и

снижение шума по пути его распространения.

Для этого применяют различные методы и средства, которые подразделяются на:

технические методы позволяют уменьшить уровень шума источника (производственного оборудования) на стадиях его проектирования, изготовления и эксплуатации;
организационно-технические методы борьбы с шумом включают в себя: • применение малошумных технологических процессов и оборудования путем замены ударных методов обработки безударными; • оснащение шумного оборудования дистанционным управлением с удалением людей из шумной зоны; • использование рациональных режимов труда и отдыха работающих на шумных производствах; • совершенствование технологии ремонта и обслуживания машин.
архитектурно-планировочные методы снижения шума включают в себя: • рациональное акустическое решение планировок зданий и предприятий; • размещение технологического оборудования в цехах с учетом зонирования по шуму; • рациональное размещение рабочих мест в производственных помещениях; • удаление административных помещений из производственные корпусов с шумными процессами; • рациональное акустическое размещение зон и режимов движения транспорта на территории предприятия; создание шумозащитных зон на территории предприятия.

К средствам защиты от шума относятся акустические средства коллективной защиты и средства индивидуальной защиты.

Классификация акустических средств коллективной защиты от шума

Средства звукоизоляции Звукоизолирующие ограждения помещений и зданий, звукоизолирующие кожухи, звукоизолирующие кабины, акустические экраны
Средства звукопоглощения Звукопоглощающие облицовки, объемные (штучные) звукопоглощающие изделия
Глушители шума Адсорбционные, реактивные (рефлексные), комбинированные
Средства виброизоляции Виброизолирующие опоры, вибропоглощающие фундаменты, упругие прокладки, конструкционные разрывы
Средства вибродемпфирования Элементы с сухим трением, с внутренним трением, с вязким трением

Если добиться снижения уровня шума в цехе средствами коллективной защиты невозможно, рекомендуется применять средства индивидуальной защиты.

Противошумные средства делятся на два класса:

наушники и

вкладыши.

Их эффективность зависит от среднегеометрических частот октавных полос и изменяется от нескольких децибел до 45 дБ.

Уровень шума нормируется санитарными нормами и государственными стандартами.

ИНФРАЗВУК- упругие волны с частотой менее 16 Гц.

Естественные источники инфразвука - действие ветра и волн на разнообразные природные объекты и сооружения. Медицинские исследования показали об опасности инфразвуковых колебаний: невидимые и неслышимые волны вызывают у человека чувство глубокой подавленности и необъяснимого страха. Особенно опасен инфразвук с частотой около 8 Гциз-за его возможного резонансного совпадения с ритмом биотоков.

Инфразвук вреден во всех случаях - • слабый действует на внутреннее ухо и вызывает симптомы морской болезни, • сильный заставляет внутренние органы вибрировать, вызывает их повреждение и даже остановку сердца. При колебаниях • средней интенсивности 110-150 дБ наблюдаются внутренние расстройства органов пищеварения и мозга с самыми различными последствиями, обмороками, общей слабостью. Инфразвук средней силы может вызвать слепоту.
Наиболее мощными источниками инфразвука являются реактивные двигатели.

В обычных условиях городской и производственной среды уровни инфразвука невелики, но он служит одной из причин нервной усталости жителей больших городов.

Регламентация инфразвука осуществляется по санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.583-96.Предельный уровень инфразвукового давления на частотах 2, 4, 8 и 16 Гц не должен превышать 105 дБ.

Защита работающих на предприятии от неблагоприятного воздействия инфразвука проводится такими же методами и средствами, как при борьбе с производственным шумом.

УЛЬТРАЗВУК- упругие колебания с частотой более 16 000 Гц.
Мощные ультразвуковые колебания низкой частоты 18-30 Гц и высоинтенсивности используются в производстве для технологических целей: очистка деталей, сварка, пайка металлов, сверление. Более слабые ультразвуковые колебания используются в дефектоскопии, в диагностике, для исследовательских целей.

При непосредственном контакте человека со средами, по которым распространяется ультразвук, возникает контактноеего действие на организм человека. При этом поражается периферическая нервная система и суставы в местах контакта, нарушается капиллярное кровообращение в кистях рук, снижается болевая чувствительность.




Читайте также:
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...
Как построить свою речь (словесное оформление): При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1740)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.006 сек.)