Материал: Все лекции в одном

5.2 Характеристики вибрации

Вибрация характеризуется следующими величинами:

• частотой f (Гц)

• амплитудой смещения А(t)

• скоростью V(t) (виброскорость)

• ускорением w(t) (виброускорение)

Рассмотрим выражения для этих величин. Поскольку вибрацию можно представить как колебание материальной точки, то соответствующее уравнение имеет вид:

, где k = 2Пf

решение этого уравнения (величина смещения), как известно, имеет вид

Тогда имеем для скорости:

и ускорения:

5.3 Действие вибрации на организм человека

Вибрация опасна как для машинного, так и для человеческого компонента системы «человек - машина». Воздействуя на машинный компонент вибрация чаще всего снижает производительность технических установок, вызывает знакопеременные, приводящие к усталостному разрушению напряжения в конструкциях, снижает точность считываемых показаний приборов и т.п.

При воздействии вибрации на организм важную роль играют анализаторы центральной нервной системы: вестибулярный, кожный и др. (см. рис.1).

При длительном воздействии вибрации с частотами f = 250-350 Гц возникает профессиональное заболевание под названием «вибрационная болезнь», сопровождающаяся стойкими патологическими нарушениями в организме (поражение мышц, изменения в костях, суставах, смещение органов в брюшной полости).

При частотах f5 Гц (собственная частота колебаний органов человеческого организма) - возможно повреждение отдельных частей и органов.

Опасными частотами для внутренних органов является диапазон 69 Гц, для рук 3080 Гц.

Активной составляющей воздействия вибрации на организм является ускорение. При работе строительных машин и технологических процессов существуют горизонтальные и вертикальные толчки и тряска, сопровождающиеся возникновением периодических импульсных ускорений. При частоте колебаний от 1 до 10 Гц значения предельных ( по ощущениям) ускорений следующие:

10 мм/с – неощутимые,

40 мм/с – слабоощутимые,

400 мм/с – сильно ощутимые,

1000 мм/с – вредные,

4000 мм/с – непереносимые.

Благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов и особенностей конфигурации, тело человека представляет собой сложную колебательную систему, первичная механическая реакция которой на вибрационное воздействие зависит не только от характеристик интенсивности вибрации, но и от диапазона частот.

Особенно вредны вибрации с вынужденной частотой, совпадающей с собственной частотой колебаний тела человека или его отдельных органов:

для тела человека – 6..9 Гц,

головы – 6 Гц,

желудка – 8 Гц,

другие органы – в пределах 25 Гц,

глазные яблоки – 60..90 Гц (расстройства зрительных восприятий).

Локальная вибрация приводит к спазму сосудов, начиная с концевых фаланг пальцев до предплечья, плеча, сосудов сердца. Она вызывает также поражение нервов, отложение солей.

5.4 Нормирование вибрации

Для санитарного нормирования и контроля вибраций используются средне-квадратичные значения виброскорости V и виброускорения W , а также их логарифмические уровни в децибелах Lv и Lw (для локальной вибрации - в октавных полосах, для общей в 1/3- октавных). Нормативные значения приведены в ГОСТ 12. 1.012-90.

Уровень виброскорости определяется как :

Lv = 20 lg

Общая вибрация нормируется вдоль осей ,, декартовой системы координат.

Общая и локальная вибрация нормируются отдельно.

Дозовый подход позволяет оценивать кумуляционный эффект вибрации, вычисляя дозу вибрации Д:

Д = , где - мгновенное корректированное значение виброскорости в момент .

При этом нормируемым параметром является

Изменение вибрации осуществляется приборами НВА-1, ШВК-1, ВШВ-2. Точки измерения - на рабочих местах (или в рабочих зонах обслуживания).

5.5 Защита от вибрации

Основными методами защиты от вибрации являются:

• воздействие на источник возбуждения (снижение или ликвидация возбуждающих сил)

• отстройка от режима резонанса (подбор массы m и жесткости g колебательной системы)

• вибродемпфирование- увеличение механического импеданса колебательной системы

где -активная часть сопротивления

(mw-gw) - реактивная часть сопротивления

mw - инерционная часть

gw - упругая часть

• динамические гашения колебаний - присоединения к защищаемому объекту системы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта.

• изменение конструктивных параметров.

• активная виброзащита - дополнительный источник вибрации в противофазе.

• виброизоляция - для ослабления вибрации от источника. Установка виброизоляторов - материалов с большим внутренним трением (резина, пробка, войлок, асбест, стальные пружины).

Виброизоляцию можно оценить через коэффициент передачи

, где f и f₀ – частота возмущающей силы и собственная частота системы при наличии виброизолирующего слоя. Эффективность виброизоляции определяется по формуле

Лекция 12 Электромагнитные неионизирующие излучения (промышленных и радиочастот)

1. Источники и характеристики электромагнитных полей радиочастот

2. Параметры электромагнитных излучений

3. Воздействие ЭМИ на человека

4. Нормирование ЭМИ

5. Защита от ЭМИ

1. Источники и характеристики электромагнитных полей радиочастот.

Известно, что электромагнитное излучение охватывает все эффекты от радиоволн до рентгеновского излучения и вся внешняя несхожесть этих явлений обусловлена лишь частотой волнового движения (или длиной волны). Говоря о полосе радиочастот мы имеем в виду диапазон от 60 кГц до 30000 кГц Электромагнитным излучением пронизано все окружающее пространство.

Источниками электромагнитных полей являются - атмосферное электричество, радиоизлучение солнца и галактик, квазистатические, электрические и магнитные поля Земли.

Как в производственной так и в бытовой сфере широко используются электромагнитные поля, как переменные так и постоянные. Их применяют для индукционной и диэлектрической термообработки различных материалов, очистки полупроводников, выращивания полупроводниковых кристаллов, ионизирования газов, получения плазмы, обработки деталей, поддержания разряда при сварке в инертных газах, для сварки и прессования систематических материалов.

Источниками излучения электромагнитной энергии являются ЛЭП напряжением до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, соединительные шины и вспомогательные устройства (электрические поля промышленной частоты).

Источники постоянных магнитных полей: электромагниты, соленоиды, импульсные установки, литые и металлокерамические магниты.

Электромагнитную энергию излучают мощные радио- и телевизионные станции. В радиоаппаратуре источниками излучения являются блоки передатчиков, устройства сложения мощностей, разделительные фильтры, антенные коммутаторы, антенные системы.

В установках индукционного и диэлектрического нагрева - плавильные или закалочные индукторы, трансформаторы, конденсаторы и т. д.

2. Параметры электромагнитных излучений.

Электромагнитные поля характеризуются следующими параметрами:

• частота излучения f (Гц)

• напряженность электрического поля

• напряженность магнитного поля

• плотность потока энергии

она показывает, какое количество энергии протекает за 1с сквозь площадку в 1, расположенную перпендикулярно движению волны.

Важнейшие соотношения между характеристиками: При распространении э-м волн в вакууме или воздухе

Е=377 Н

- основное соотношение для волнового движения.

Плотность потока энергии (плотность мощности) при излучении сферических волн она может быть выражена через мощность, подводимую к излучателю

(1)

- расстояние до источника излучения.

Зоны электромагнитного излучения. Выделяют три характерные зоны, обусловливающие воздействие ЭМИ на людей и технические устройства.

Зона излучения характеризуется соотношением:

=-

-настолько больше зависит от излучателя.

- Так называемая ближняя зона (зона индукции, в которой бегущая электромагнитная волна еще не сформировалась; электрическое и магнитное поля следует считать независимыми друг от друга - эту зону можно характеризовать как электрической, так и магнитной соответствующими поля).

- промежуточная зона, или зона интерференции

(начало)(конец)

Для ближней зоны и зоны интерференции используются соответствующие формулы, связывающие напряженность поля и плотность потока энергии.

Эти зависимости используются для выбора защиты, расчета экранов.

3. Воздействие электромагнитных полей на организм человека

Воздействие электромагнитных полей на человека зависит от:

1. Напряженности электрического и магнитного полей, потока энергии.

2. Частоты колебаний.

3. Размера облучаемой поверхности тела.

4. Индивидуальных особенностей организма.

5. Комбинированным действиям совместно с другими факторами производственной среды: