Механические колебания машин и механизмов которые характеризуются такими параметрами как частота
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ВИБРАЦИЙ
Производственную вибрацию классифицируют (рис. 12.1) по следующим признакам:
По способу передачи вибрации на человека различают:
По направлению действия вибрацию подразделяют в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат (рис. 12.2):
• локальную вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат Хл, Ул, ZR, где ось Хл параллель-
Рис. 12.1. Классификация производственных вибраций
на оси места охвата источника вибрации (рукоятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия и т.п.), ось Yn перпендикулярна ладони, а ось Zn лежит в плоскости, образованной осью Хл и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается);
• общую вибрацию подразделяют на горизонтальную, действующую вдоль осей ортогональной системы координат Х0, YQ, ZQ, где Х0 (от спины к груди) и YQ (от правого плеча к левому) — горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям;
вертикальную ZQ, действующую по вертикальной оси, перпендикулярной опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т.п.
По временным характеристикам вибрации выделяют:
По характеру спектра вибрации выделяют:
По частотному составу вибрации выделяют:
По источнику возникновения:
Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемwww.chelsma.ru
Похожие презентации
Презентация на тему: » Вибрация это механические колебания машин и механизмов, которые характеризуются такими параметрами, как частота, амплитуда, колебательная скорость и колебательное.» — Транскрипт:
2 Вибрация это механические колебания машин и механизмов, которые характеризуются такими параметрами, как частота, амплитуда, колебательная скорость и колебательное ускорение.
3 Внешние источники метрополитентяжелые грузовые автомобилижелезнодорожные поездатрамваи
4 Внутренние источники инженерное оборудованиелифты насосыстанкицентрифуги
6 профессиональное заболевание, обусловленное длительным (не менее 3 5 лет) воздействием вибрации в условиях производства
7 Источник вибрации воздействие на рецепторные аппараты кожи, нервы, нервные стволы увеличение секреции норадреналина в синаптических нервных терминалях попадание значительной части норадреналина в кровь увеличение тонуса сосудов повышение артериального давления и ангиоспазм
8 на зябкость, парестезии конечностей, изменение цвета кожи пальцев рук при охлаждении (они белеют или становятся синюшными) на снижение силы в руках, судороги в кистях, стопах и икроножных мышцах гипотермия, цианоз и гипергидроз конечностей, трофические изменения кожи (гиперкератоз) и ногтей (утолщение, деформация или истончение ногтевых пластинок), отечность или пастозность кистей с тугоподвижностью пальцев рук снижение пульсации артерий на тыле стоп и голенях повышение порога вибрационной, болевой, температурной, реже тактильной чувствительности определяются уплотнения, очаговая крепитация дистрофические изменения в позвоночнике (остеохондроз, деформирующий остеоартроз пояснично-крестцового, реже шейно-грудного отдела) с вторичным корешковым синдромом Жалобы: При осмотре и объективном исследовании:
10 установление допустимых значений характеристик вибрации, которые при ежедневном систематическом воздействии в течение всего рабочего дня и многих лет не могут вызвать существенных заболеваний организма человека и не мешают его нормальной трудовой деятельности СН 2.2.4/ Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий Основная цель: Основной документ:
11 1. Снижение вибрации в источнике 2. Виброгашение 3. Виброизоляция 4. Вибродемпфирование 5. Применение индивидуальных средств защиты
Вибрация
Вибрация — это малые механические колебания, возникающие в упругих телах. В зависимости от способа передачи колебаний человеку вибрацию подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека. Вибрация, воздействующая на ноги сидящего человека, на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, также относится к локальной.
Общую вибрацию рассматривают в частотном диапазоне со среднегеометрическими частотами 1—63 Гц, а локальную — 8—1000 Гц. По направлению действия общую вибрацию подразделяют на вертикальную, направленную перпендикулярно опорной поверхности, и горизонтальную, действующую в плоскости, параллельной опорной поверхности.
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. Например, вибрация с частотами ниже 1 Гц вызывает укачивание (морскую болезнь), а слабая гармоническая вибрация с частотой 1—2 Гц вызывает сонливое состояние. Частоты вибрации и соответствующие вредные действия на человека представлены в табл. 5.3.
Симптомы и частотные диапазоны вредного воздействия вибрации на человека
На рис. 5.2 приведена модель тела человека, состоящая из масс, пружин и демпферов. 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. Так, резонанс органов брюшной полости наблюдается при частотах 4—8 Гц, голова оказывается в резонансе на частоте 25 Гц, а глазные яблоки — на частоте 50 Гц. Входящие в резонанс органы нередко вызывают болезненные ощущения, связанные, в част-
Рис. 5.2. Модель тела человека и резонансы отдельных
его частей ности, с растягиванием соединительных образований, поддерживающих вибрирующий орган.
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.
Колебания сидящего человека на частотах 8—10 Гц являются причиной широкого распространения заболеваний позвоночника. Так, у водителей-профессионалов автомобилей, трактористов, пилотов самолетов грыжи межпозвоночных дисков встречаются в несколько раз чаще, чем у лиц сидячих профессий, не подвергающихся вибрации.
При работе с ручными машинами на тело человека через руки передается локальная вибрация. Она может вызывать в организме человека эффекты общего характера — типа головной боли, тошноты и т.д., но главное — такая вибрация воздействует на процесс кровообращения и нервные окончания в пальцах рук. Это в свою очередь вызывает побеление пальцев, потерю их чувствительности, онемение, ощущение покалывания. Эти явления усиливаются на холоде, но на первых порах относительно быстро проходят. При длительном воздействии вибрации патология может стать необратимой и приводить к необходимости смены профессии. В особо запущенных случаях может иметь место даже гангрена.
Сроки появления симптомов вибрационной болезни зависят от уровня и времени воздействия вибрации в течение рабочего дня. Так, у формовщиков, бурильщиков, рихтовщиков заболевание начинает развиваться через 8—12 лет работы.
Воздействие ручных машин на человека зависит от многих факторов: например, от типа машины (ударные машины более опасны, чем машины вращательного типа), твердости обрабатываемого материала, направления вибрации, силы обхвата инструмента. Вредное воздействие вибрации усугубляется при мышечной нагрузке, неблагоприятных условиях микроклимата (пониженная температура и повышенная влажность).
Долю заболевших вибрационной болезнью в зависимости от профессии и стажа работы характеризуют данные Ю. М. Васильева (табл. 5.4).
Классификация вибрации
Как и любое явление, вибрация может быть классифицирована по различным основаниям.
По способу воздействия на человека различают общую и локальную вибрацию:
По источнику возникновения общую вибрацию подразделяют на следующие категории:
В свою очередь, по месту действия общую вибрацию третьей категории подразделяют на три подкатегории, в зависимости от того, где расположены рабочие места:
Гигиенические нормативы вибрации подкатегорий 3а. 3в различаются.
Вибрация является единственным вредным фактором, для которого различают пространственное направление его воздействия на организм человека (по направлению осей ортогональной системы координат). На рис. 5.6. и 5.7 для общей и локальной вибрации показаны орты этих систем координат.
Рис. 5.6. Оси ортогональной системы координат при воздействии общей вибрации
Общая вибрация: а) положение стоя; б) положение сидя
С учетом того, что реальные машины, агрегаты и конструкции обладают набором частот собственных колебаний, а также того обстоятельства, что воздействующие на них силы также не являются гармоническими, становится понятным, что в спектре вибрации всегда присутствует целый ряд частот.
Рис. 5.7. Оси ортогональной системы координат при воздействии локальной вибрации и охвате:
а — торцевых; б — сферических поверхностей
В зависимости от того, на какие частотные диапазоны приходится больше энергии вибрационных колебаний, различают:
• высокочастотную вибрацию (31,5. 63 Гц для общей и 125. 1000 Гц — локальной).
По характеру спектра принято выделять узкополосную (величина нормируемых параметров которой в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышает величину этих параметров в соседних третьоктавных полосах) и широкополосную вибрацию (имеющую непрерывный спектр шириной более одной октавы).
Наконец, во времени уровень вибрации может быть как относительно постоянным, так и переменным, по данному параметру выделяют:
Более того, у непостоянной вибрации дифференцированы три подвида:
Кепстральный анализ вибрации
Выявление временной зависимости кепстра, то есть квадрата преобразования Фурье над квадратом логарифма частотного спектра сигнала (логарифмическим спектром мощности):
где к<т) — кепстр, F(т) — спектр мощности сигнала.
Рис. 7.23. Спектральная и кепстральная функции вибрационного сигнала, создаваемого редуктором
Кепстральный анализ используется для идентификации серии гармоник, боковых полос спектров и для оценки их относительной мощности (рис. 7.23). Поэтому кепстральный анализ для диагностики высокооборотных сложных машин с большим числом взаимосвязанных источников имеет определенные преимущества перед спектральным анализом, так как логарифмическое преобразование (псевдокорреляция) делает результат менее чувствительным к неоднородностям спектра.
Если в сигнале имеются несколько таких рядов, то по виду функции /’(со) их невозможно отделить друг от друга, так как комбинированные частоты накладываются друг на друга. Кепстр для каждого гармонического ряда принимает значение, положение которого на временной оси определяется периодом 2n/Qj, а величина — амплитудами всех гармоник ряда.
В вибрационном сигнале редуктора можно таким образом выделить ряды из гармоник оборотной, зубцовой, циклической частот. На рис. 7.24, а показана спектральная функция вибрационного сигнала редуктора, а на рис. 7.24, б — его кепстральная функция. Значения пиков на кепстральной характеристике удобнее использовать в качестве диагностических признаков [54J.
Анализатор 2034 позволяет также оценивать интенсивность сигналов, находить взаимный спектр двух процессов и выявлять вероятностные характеристики — взаимную корреляционную функцию, находить кривую распределения вероятностей и плотность распределения. Этот прибор, наряду с анализатором 2131, осуществляющим третьоктавный анализ с помощью цифровых фильтров, является типовым прибором современной перспективной измерительной аппа-
Рис. 7.24. Спектральная и кепстральная функции вибрационного сигнала, создаваемого при работе редуктора
ратуры на основе средств цифровой вычислительной техники с использованием микропроцессоров для специализированных целей.
Кепстральный анализ производится для исследования процессов модуляции колебаний и выделения комбинационных частот. Производится «выбеливание» спектра с выделением частот модулированных сигналов гармонических рядов (см. рис. 7.23). Значение пиков на кепстральной характеристике удобнее использовать в качестве диагностических признаков. В вибрационном сигнале редуктора можно, таким образом, выделить ряды из гармоник оборотной, зубцовой, циклической частот. При выполнении кепстрального анализа, особенно с целью диагностирования зубчатой передачи, следует исключить низкочастотные гармоники, которые могут дать пики в кепстре.
Кепстр не позволяет получить компактную и наглядную информацию о состоянии механизма. Кепстр, в отличие от функции корреляции, менее чувствителен к неоднородностям спектра (изменениям общей формы и ширины полосы), поэтому он имеет отличные от нуля значения только при больших периодических составляющих. Положение и величина пиков кепстра являются диагностическими параметрами. Вместе с тем это не всегда наблюдается на практике. Не всегда можно обнаружить, что рост амплитуды кепстра происходит монотонно в зависимости от времени, а следовательно, он не является критерием повреждения. На значения кепстра влияют многие факторы: отношение сигнал—шум, ширина полосы пропускания фильтра, частота модуляции и др. Поэтому сравнивать можно кепстры, полученные в идентичных условиях. Пока не будет полностью проанализирован вибросигнал, кепстральный анализ не может быть эффективно использован. Кепстральный анализ до значительной степени не чувствителен к изменениям фазы исследуемых сигналов и к параметрам путей распространения механических колебаний. Например, кепстры механических колебаний двух подшипников в коробке передач почти идентичны друг другу. Основная ценность его заключается в разделении смешанных сигналов. Основное преимущество кепстра заключается в разделении смешанных сигналов, содержащихся в спектре по всему частотному диапазону в виде множества модуляционных компонентов, превращая его в ограниченное число (2. 3 компонента).
График кепстра (см. рис. 7.23, 7.24) содержит пики, положение которых на оси времени соответствует периодам гармонических рядов составляющих спектра вибрации. Высота пиков определяется амплитудами всех гармонических составляющих ряда. Кепстр является инвариантной функцией по отношению к месту установки датчика на механизме, поскольку он реагирует на изменение всех модуляционных компонентов в совокупности, в то время как амплитуда спектральных компонентов очень сильно зависит от положения датчика.