Ультразвуковые колебания и вибрации.

1. УЗК и их воздействие на организм.

2. Производственные вибрации.

1. УЗК и их воздействие на организм.

Мех. обработка твердых и хрупких обезжиривание, сварка, дефектоскопия, УЗИ и т.д.

Работа УЗ оборудования сопровождается распространением в воздухе УЗК частотой от 20 до 100 кГц. При генерировании УЗК возникает слышимый шум с уровнем 115-120 ДБ. Таким образом человек подвергается воздействию высокочастотного шума УЗК.

При соприкосновении с предметами и веществами в которых возбуждены колебания (инструмент, обрабатываемая деталь и др.) происходит контактное облучение.

УЗК характеризуется высокой плотностью звуковой энергии. Так, УЗК с частотой 1 МГц несут в миллионы раз больше энергии, чем звуковые колебания частотой 1000 Гц.

УЗК оказывает на организм следующее воздействие;

1. Тепловое – поглощение УЗК тканями возрастает с увеличением частоты. Энергия поглощенная телом переходит в тепло и может вызвать опасное повышение температуры.

2. Механическое – под воздействием переменного звукового давления ткани организма попеременно сжимаются и растягиваются. При этом перемещение клеток небольшое, но частота велика, в следствии возникают большие ускорения. При частоте 1 МГц и интенсивности 1 ВТ/см² в мышечной ткани возникают ускорения в миллионы раз > 4 ВТ/см² происходит разрушение клеток и изменение свойств тканей.

3. Кавитация – вызывает разрушение клеток и изменений свойств тканей. Она приводит к сильному локальному повышению температуры.

Пребывание в ультразвуковом поле вызывает: усталость, слабость, боли в ушах, головную боль, рвоту. При длительном воздействии возможны нарушение теплорегуляции, вестибулярного аппарата, расстройства нервной системы, щитовидной железы.

Инфразвуки. Легенда о «Летучем голландце» 1.02.45г. Шхуна в Малаккском проливе «SOS», погибли все. Спасатели потрясены. Июль 1955г. шхуна «Джайта» - 2 человека экипажа – людей нет. Спасательные средства и продовольствие на месте. Июнь 1969г. – 2 безлюдные яхты – все на месте.

Академик Шулейкин 30-е г. «Голос моря» с возрастанием скорости ветра и амплитуды волн интенсивность инфразвука резко увеличивается. Инфразвуки большой мощности «кроме страха» вызывают кровоизлияния, разрывы тканей, повреждения внутренних органов. Особенно опасны с частотой 6-7 Гц – это частота колебаний большинства внутренних органов.

Французский ученый Гавро установил, что инфразвуки с интенсивностью – 7 Гц – смертельны. При шторме в определенных условиях инфразвуки могут достигать - 6 Гц. Добровольцы.

2. Защита от УЗК.

Защита от УЗК аналогична защите от шума. Дополнительные меры:

1. Затухание УЗК в воздухе слабое, поэтому установки размещают в отдельных помещениях, либо в отдельных кабинах, стены, которой облицовывают звукопоглощающим материалом (пористол, резина, поролон).

2. Для защиты от направленных УЗ волн экраны непрозрачные (дерево, металл) и прозрачное (оргстекло).

3. Дистанционное управление.

4. Используют звукоизолирующие кожухи с внутренней стороны обклеивают пористыми материалами.

5. Необходимо полностью исключить контактное облучение (с инструментом, жидкостью и др.)

6. Проводить ежегодные медосмотры, моложе 18 лет к работе не допускаются.

2. Производственные вибрации.

1. Причины возникновения вибраций и их характеристики

Вибрации и научно-технический прогресс……….горная промышленность.

Вибрация – колебание твердого тела около положения равновесия.

Причиной возникновения являются возникающие при работе машин и механизмов неуравновешенные силовые воздействия.

Ими являются:

1. возвратно-поступательные вращающиеся детали (кривошипно-шатунные механизмы): двигатели внутреннего сгорания, компрессоры, перфораторы и др.

2. неуравновешенные вращающиеся массы: шаровые мельницы, буровые станки, шлифовальные машины и т.д.

3. соударения деталей: зубчатые зацепления, соединительные муфты.

4. Наличие дисбаланса приводит к появлению неуравновешенных центробежных сил, вызывающих вибрацию.

Причины:

- неоднородность материала вращающегося тела.

- несовладение центра массы тела с осью вращения.

- деформация деталей от неравномерного нагрева при горячих посадках.

Параметрами, характеризующими вибрацию, происходящую, по синусоидальному закону являются:

т

1. Амплитуда колебаний А наибольшее отклонение тела от равновесия.

2. Период колебаний Т – продолжительность одного полного колебания.

3. Частота колебаний f – Гц, связанная с периодом соотношением f = 1/T Гц.

4. Амплитуда колебательной скорости (наибольшая).

5. Амплитуда колебательного ускорения.

2. Воздействие вибраций на человека и их нормирование.

Различают следующие виды вибраций:

1. Общая, когда сотрясениям и толчкам подвергается все тело человека. Оно особенно опасно при частоте 6-9 Гц. Т.к. это частота большинства внутренних органов. При этом могут быть механические повреждения и разрывы этих органов.

Вибрация в основном действует на ЦНС, вызывая плохой сон, головную боль, снижение работоспособности, нарушение сердечной деятельности.

2. Местная – вызывает спазм сосудов, которые начинаются с кончиков пальцев, охватывают кисть, плечо и сосуды сердца. Происходит нарушение периферического кровоснабжения, т.е. снабжение конечностей кровью. Одновременно нарушается чувствительность кожи, окостенение сухожилий мышц, отложение солей в суставах, что приводит к их деформации и уменьшению подвижности. Возникают боли – это признаки вибрационной болезни.

Вибрация отрицательно воздействует на зрение, слух, желудочно-кишечный тракт, нервную систему.

Оценку степени вредности вибраций производят по спектру виброскорости:

1. Для местной вибрации (контакт руками) в диапазоне разбитом на 8 октавных полос: 16; 32; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000….

Для общей вибрации в диапазоне разбитом на 5 октавных полос:

16; 32; 63; 125; 250;

Для каждой октавной полосы устанавливают предельно допустимые значения среднеквадратичной величины скорости и ее уровня в ДБ.

L_v = 10 Lg V²/V₀² = 20Lg V/V₀ ДБ

V- средний квадрат колебательной скорости в определенной полосе частот.

V₀ – пороговое значение колебательной скорости вибрационное по международным соглашениям.

V₀ = 5*10^-6 см/сек

Исходя и С.Н. разработан ГОСТ – 17770 устанавливающий допустимые уровни вибраций для основных типов ручных машин.

4. Защита от вибраций.

Ослабление вибраций достигается следующими технологическими и конструктивными мерами:

1. Борьба с вибрациями в источнике ее возникновения.

При конструировании предпочтение таким кинематическим схемам, при которых динамические процессы вызванные ударами, резкими ускорениями были исключены или предельно снижены: замена кривошипных механизмов равномерно вращающихся; спец. Зацеплениями; повышение класса точности обработки; качественная смазка.

В горной промышленности, где работа машин и оборудования в большинстве случаев сопровождается вибрацией, решить эти вопросы очень трудно а порой и невозможно (перфоратор).

Наиболее опасна вибрация с f = 16-250 Гц. Для локальной вибрации допустимые значения нормируемого параметра по вибро скорости не должны повышать 109 ДБ. Вибрационные характеристики современных перфораторов близки к нормируемому параметру. Однако для предупреждения вибрационной болезни необходимы следующие меры:

- введение регламентированных перерывов регулирующих продолжительность работы, с оборудованием генерирующим вибрации.

- для защиты звука бурильщика применяют антивибрационные рукавицы с полихлорвиниловыми вкладышами, которые защищают как от высокочастотной вибрации, так и от охлаждения выбрасываемым воздухом.

- бурение шпуров необходимо вести с пневмоддержеки буровых кареток, исключающих постоянный контакт человека с вибрирующим перфоратором.

Для снижения общей вибрации необходимо:

- при проходке обычным способом монтировать 2 полка, на один из которых устанавливается перфоратор, на другом находится бурильщик.

- при проходке КПВ на полок укладывают мат, состоящий из 2-х слоев губчатой резины, покрытых с обеих сторон слоями маслостойкой смазкой. Мат толщиной 45 мм снижает вибрацию в 2-5 раз.

- на вибрирующем инструменте применят виброгасящие рукоятки из эластичного материала.

2. Отстройка от режима резонанса, отстройка собственных частот машины или отдельных узлов от частоты вынуждающей силы 2-мя путями:

а) увеличение массы или жесткости системы.

б) установление нового режима работы (изменение угловой скорости).

3. Вибродемпарирование – уменьшение вибрации путем превращения энергии мех. колебаний в другие виды энергии.

а) использование материалов с большим внутренним трением Ni-Ti; Ni-Cn; Ni-Co; Детали из этих сплавов имеют меньшую вибропроводность чем чугун и сталь. Нанесение упруго-вязких материалов обладающих большими потерями на трение мех. энергия – переходит в тепловую. Мастика.

4. Виброгашение – установка на самостоятельный фундамент колебания подошвы 0,1-0,2 мм.

Лекция № 9.