Вибрация — это малые механические колебания, возникающие в упругих телах.

Вибрация по способу передачи колебаний человеку

Общая вибрация по направлению действия на человека

Вибрация оказывает на организм человека разноплановое действие. Оно зависит от спектра частот направления, места приложения и продолжительности воздействия вибрации, а также от индивидуальных особенностей человека.  Частоты вибрации и соответствующие вредные действия на человека представлены  ниже.

 

Симптомы и частотные диапазоны вредного воздействия вибрации на человека

Симптомы действия 
вибрации

Частота, Гц

10 –1

100

101

102

103

104

Укачивание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Резонансные колебания тела

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Затрудненное дыхание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Влияние на зрение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Влияние на сердечно‑сосудистую систему

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ухудшение координации рук и опоры на ступни

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ухудшение качества работы человека-оператора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нагревание тканей, разрушение клеток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рисунке  приведена модель тела человека, состоящая из масс, пружин и демпферов.

Резонансы в отдельных частях тела человека

В такой модели отдельные части тела характеризуются собственными частотами колебаний. При совпадении частоты возбуждения системы с ее собственной частотой возникает явление резонанса, при котором амплитуда колебаний резко возрастает.

Воздействие вибрации на человека имеет такие негативные последствия, что это послужило основанием для выделения вибрационной болезни в качестве самостоятельного заболевания. Симптомы вибрационной болезни многогранны и проявляются в нарушении работы сердечно-сосудистой и нервной систем, поражении мышечных тканей и суставов, нарушении функций опорно-двигательного аппарата.

Подробнее см. в  пп. 5.1.2 учебника.

С проблемой вибрации сталкиваются и в быту, когда, например, жилой дом располагается у железной дороги, автострады или когда в его подвальных помещениях размещается какое-либо технологическое оборудование.

Механизм, с помощью которого движущийся поезд  возбуждает вибрации грунта, основан на возникновении динамических сил между колесом и рельсом, из-за неровностей на поверхностях качения. В интервале эксплуатационной скорости движения поездов от 30 до 110 км/ч спектр вибрации, передаваемой грунту, сосредоточен в частотном диапазоне 10—250 Гц.

Распространение вибраций от поезда метрополитена по грунту

Простейшим видом колебательных процессов являются гармонические колебания.

При этом величина w, представляющая собой параметр колебаний, изменяется во времени t по гармоническому закону

w(t) = Awcos (ωj),

где Aw, j — амплитуда и фаза колебаний; ω — круговая частота, рад/с (ω = 2πf, здесь = 1/T— циклическая частота, Гц; Т— период колебаний).

В качестве параметров, оценивающих вибрацию, могут служить виброперемещение u (м) или его производные: виброскорость v (м/с) и виброускорение a (м/c2). Если виброскорость изменяется по гармоническому закону с амплитудой А, то этому закону будут подчиняться и два других параметра. При этом амплитуды виброускорения Аа и виброперемещения Аu связаны с амплитудой Аv соотношениями

 

При анализе вибрации обычно рассматривают не амплитудные, а средние квадратичные значения, определяемые усреднением по времени величины w (t) на отрезке Т

Так как значения параметров вибрации могут изменяться в широких пределах, то на практике часто используются логарифмические уровни вибрации. Логарифмическая единица называется бел (Б), а ее десятая часть — децибел (дБ). При этом логарифмический уровень вибрации (дБ) определяется по формуле 

где — среднее квадратичное значение рассматриваемого параметра вибрации; w0 — пороговое значение соответствующего параметра.

Для виброскорости пороговое значение  v0 = 5 · 108 м/с. Пороговые значения для виброускорения а0 и виброперемещения u0 равны 

В природе существуют и  случайные колебания. На практике обычно имеют дело со смешанной вибрацией, содержащей как периодические, так и случайные компоненты.

  Подробнее см. рис. 5.4 и пп. 5.1.2 учебника.

Последнее изменение: понедельник, 5 Сентябрь 2016, 09:21