Вопрос 1. Механические колебания

Малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, называются вибрацией. Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия, которые возникают:

- при возвратно-поступательных движениях систем (кривошипно-шатунные механизмы, ручные перфораторы, вибротрамбовки и т.п.);

- в результате наличия неуравновешенных вращающихся масс (ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков и т.п.);

- при ударах деталей (зубчатые зацепления, подшипниковые узлы).

Область распространения вибрации называется вибрацион­ной зоной.

Параметры, характеризующие вибрацию.Вибрация характе­ризуется скоростью (v, м/с) и ускорением (а, м/с²) колеблющей­ся твердой поверхности. Обычно эти параметры называют вибро­скоростью и виброускорением. Величины виброскорости и виброускорения, с которыми приходится иметь дело человеку, изменяются в очень широ­ком диапазоне. Оперировать с цифрами большого диапазона очень неудобно. Кроме того, органы человека реагируют не на абсолютное изменение интенсивности раздражителя, а на его относительное изменение. В соответствии с законом Вебера—Фехнера, ощущения человека, возникающие при различ­ного рода раздражениях, в частности вибрации, пропорцио­нальны логарифму количества энергии раздражителя. Поэто­му в практику введены логарифмические величины — уровни виброскорости и виброускорения:

,	(2.1)
,	(2.2)

где υ и а – виброскорость и виброускорение;

υ₀ и а₀ – пороговые значения виброскорости и виброускорения. υ₀=5*10^-8 м/с, а₀=3*10^-4 м/с². Измеряются уровни в специальных единицах — децибелах (ДБ).

Производственную виб­рацию классифицируют по следующим признакам (рис.2.1):

• способ передачи вибрации;

• направление действия вибрации;

• временная характеристика вибрации;

• характер спектра вибрации;

• источник возникновения вибрации (рис.2.2).

Рисунок 2.1– Классификация производственных вибраций

Действие вибрации на человека зависит от частоты и уровня вибрации, продолжительности воздействия, места приложения вибрации, направления оси вибрационного воздействия, индивидуальных способностей организма человека воспринимать вибрацию, условий возникновения резонанса и ряда других условий.

Рисунок 2.2 – Категории вибрации в зависимости от источника

Собственная частота головы челове­ка относительно плечевого пояса — 25...30 Гц, относительно ос­нования, на котором находится человек, — 4...6 Гц. При совпадении собственных частот внутренних органов человека и отдельных частей его тела с частотой вынужденной вибрации возникает явление резонанса, при котором резко возрастает ам­плитуда колебаний органов и частей тела. При этом могут воз­никнуть болевые ощущения в отдельных органах, а при очень высоких уровнях вибрации — даже травмы, разрывы связок, артерий. Яв­ление резонанса для человека возникает при низкочастотной вибрации. При частотах вибрации менее 16 Гц кроме явлений резонанса у человека возникает подавленное состояние, чувство страха, треноги, угнетается центральная нервная система. При воздействии вибрации в организме человека происходят функциональ­ные и физиологические изменения, представленные в таблице 2.1. Вибрационная болезнь (виброболезнь) — профессиональное заболевание, вызванное длительным воздействием на организм вибрации.

Таблица 2.1.– Изменения в организме человека при воздействии вибрации