Обычно вибрация включает как горизонтальную, так и вертикальную составляющие, поэтому при ее нормировании учитывают направление действия вибрации. При этом обозначают: Z – вертикальная ось, Х иY – горизонтальные оси.
Основными методами защиты от вибрации являются:
♦ снижение вибрации в источнике ее возникновения;
♦ уменьшение параметров вибрации по пути ее распространения от источника.
Чтобы снизить вибрацию в источнике ее возникновения, необходимо уменьшить действующие в системе переменные силы. Это достигается заменой динамических технологических процессов статическими (например, ковку и штамповку заменять прессованием; операцию ударной правки – вальцовкой; пневматическую клепку – сваркой). Рекомендуется также тщательно выбирать режимы работы оборудования, чтобы вибрация была минимальной. Эффект дает тщательная балансировка вращающихся механизмов, а также применение специальных редукторов с низким уровнем вибрации. Необходимо обеспечить, чтобы собственные частоты вибрации агрегата или установки не совпадали с частотами переменных сил, вызывающих вибрацию. Это не допустит возникновения резонанса, т.е. резкого увеличения амплитуды колебаний (виброперемещения) устройства, результатом чего может быть его поломка или разрушение. Исключить резонансные режимы работы оборудования можно либо путем изменения массы и жесткости вибрирующей системы, либо установлением нового режима работы агрегата.
Для защиты от вибрации используют метод вибродемпфирования (вибропоглощение), под которым понимают превращение энергии механических колебаний системы в тепловую. Это достигается использованием в конструкциях вибрирующих агрегатов специальных материалов (например, сплавов систем медь–никель, никель–титан, титан–кобальт), применением двухслойных материалов типа сталь–алюминий, сталь–медь. Хорошей вибродемп-фирующей способностью обладают пластмассы, дерево, резина. Значительный эффект достигается при нанесении на колеблющиеся детали вибропоглощающих (упруговязких) покрытий: пластмассы, резины, различных мастик. Известными вибропоглощающими мастиками являются так называемые «Антивибриты», изготавливаемые на основе эпоксидных смол.
Виброгашение, или динамическое гашение колебаний, достигается установкой вибрирующих машин и механизмов на прочные, массивные фундаменты. Массу фундамента рассчитывают таким образом, чтобы амплитуда колебаний его подошвы была в пределах 0,1…0,2 мм, а для особо важных сооружений – 0,005 мм.
Снизить вибрацию агрегата можно установкой на него динамического виброгасителя, т.е. самостоятельной колебательной сиcтемы, обладающей массой и жесткостью. При этом для вибрации защищаемого агрегата его частота колебаний и частота колебаний виброгасителя должна быть одинаковыми.
Жестко закрепленный на защищаемом агрегате виброгаситель колеблется в противофазе с основной установкой, в результате чего снижается уровень вибрации. Но так как он действует на определенной (фиксированной) частоте колебаний, то при изменении частоты колебаний основной установки резонанс между ней и виброгасителем пропадает.
Достаточно эффективным способом защиты является виброизоляция, которая заключается в уменьшении передачи колебания от вибрирующего устройства к защищаемому объекту помещением между ними упругих устройств (виброизоляторов). Они характеризуются коэффициентом передачи (КП).
В качестве виброизоляторов используют пружинные опоры либо упругие прокладки из резины, пробки и т.п. Возможно использование сочетания этих устройств (комбинированные виброизоляторы).
Для уменьшения вибрации ручного инструмента его ручки изготавливаются с использованием упругих элементов – виброизоляторов, снижающих уровень вибрации.
Рассмотренные методы защиты от вибрации относятся к коллективным методам защиты. Средствами индивидуальной защиты от вибраций являются специальные рукавицы, перчатки и прокладки. Для защиты ног используют виброзащитную обувь, снабженную прокладками из упругодемпфирующих материалов (пластмассы, резины или войлока). С целью профилактики вибрационной болезни персонала, работающего с вибрирующим оборудованием, необходимо строго соблюдать режимы труда и отдыха, чередуя при этом рабочие операции, связанные с воздействием вибрации, и без нее.
Не менее опасным фактором может стать воздействие шума, ультра- и инфразвуков.
Шум– это сочетание звуков различной частоты и интенсивности. С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.
Шум в городской среде и жилых зданиях создается транспортными средствами, промышленным оборудованием, санитарно-тех-ническими установками и устройствами. На городских магистралях и в прилегающих к ним зонах уровни звука могут достигать 90 дБА и более. В районе аэропортов уровни звука еще выше.
Звуковые колебания, воспринимаемые органами слуха, являются механическими колебаниями, распространяющимися в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной).
Основным признаком механических колебаний является повторяемость процесса движения через определенный промежуток времени. Минимальный интервал времени повторяемости движения тела называют периодом колебаний), а обратную ему величину – частотой колебаний.
Таким образом, частота колебаний определяет число колебаний, произошедших за 1 с. Для характеристики колебаний используют также циклическую частоту, которая определяется как число колебаний.
Наиболее простым видом колебаний, существующих в природе, являются гармонические колебания.
Величина, стоящая под знаком косинуса, – фаза гаромонического колебания, при этом фаза колебаний в начальный момент времени, называется начальной фазой.
Процесс распространения колебаний в упругой среде называется волной. Каждая из частиц среды колеблется около положения устойчивого равновесия. Поверхность, которая отделяет колеблющиеся частицы от частиц, пока еще не пришедших в колебательное движение, называют фронтом волны. Совокупность точек, колеблющихся в одинаковых фазах, образует волновую поверхность. Расстояние между двумя соседними частицами, находящимися в одинаковой фазе, называется длиной волны.
Скорость распространения колебаний в пространстве называется скоростью волны. Связь между длиной волны, ее скоростью и периодом колебания.
Так как частота колебания связана с периодом соотношением, то скорость распространения волны можно выразить.
По современным измерениям скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна 331 м/с. Скорость распространения звуковых волн в различных веществах при комнатной температуре.
Звуковые волны переносят энергию. Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды вводят понятие «интенсивность звука». Это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной (т.е. расположенной под углом 90°) к направлению распространения волны.
4. Воздействие негативных факторов на человека и среду обитания
Ионизирующие излучения
Ионизирующим называется излучение, которое, проходя через среду, вызывает ионизацию или возбуждение молекул среды. Ионизирующее излучение, так же как и электромагнитное, не воспринимается органами чувств человека. Поэтому оно особенно опасно, так как человек не знает, что он подвергается его воздействию. Ионизирующее излучение иначе называют радиацией.
Радиация – это поток частиц (альфа-частиц, бета-частиц, нейтронов) или электромагнитной энергии очень высоких частот (гамма- или рентгеновские лучи).
Загрязнение производственной среды веществами, являющимися источниками ионизирующего излучения, называется радиоактивным загрязнением.
Радиоактивное загрязнение – это форма физического (энергетического) загрязнения, связанного с превышением естественного уровня содержания радиоактивных веществ в среде в результате деятельности человека.
Вещества состоят из мельчайших частиц химических элементов – атомов. Атом делим и имеет сложное строение. В центре атома химического элемента находится материальная частица, называемая атомным ядром, вокруг которой вращаются электроны. Большинство атомов химических элементов обладают большой устойчивостью, т.е. стабильностью. Однако у ряда известных в природе элементов ядра самопроизвольно распадаются. Такие элементы называются радионуклидами. Один итот же элемент может иметь несколько радионуклидов. В этом случае их называют радиоизотопами химического элемента. Самопроизвольный распад радионуклидов сопровождается радиоактивным излучением.
Самопроизвольный распад ядер некоторых химических элементов (радионуклидов) называется радиоактивностью.
Радиоактивное излучение бывает различного вида: потоки частиц с высокой энергией, электромагнитная волна с частотой более 1,5 – 1017Гц.
Испускаемые частицы бывают различных видов, но чаще всего испускаются альфа-частицы (альфа-излучение) и бета-частицы (альфа-излучение). Альфа-частица тяжелая и обладает высокой энергией, это ядро атома гелия. Бета-частица примерно в 7336 раз легче альфа-частицы, но может обладать также высокой энергией. Бета-излучение – это потоки электронов или позитронов.
Радиоактивное электромагнитное излучение (его также называют фотонным излучением) в зависимости от частоты волны бывает рентгеновским (1,5 • 1017…5 • 1019 Гц) и гамма-излучением (более 5 • 1019 Гц). Естественное излучение бывает только гамма-излучением. Рентгеновское излучение искусственное и возникает в электронно-лучевых трубках при напряжениях в десятки и сотни тысяч вольт.