Содержание

Лекция 13. Измерение общего уровня вибрации – Ассоциация EAM

Расположение контрольных точек для измерения параметров вибрации

Точки измерения вибрации для оценки состояния машин и механизмов выбираются на корпусах подшипников или других элементов конструкции, которые в максимальной степени реагируют на динамические силы и характеризуют общее вибрационное состояние машин.

ГОСТ Р ИСО 10816-1-97 регламентируется проведение измерений вибрации корпусов подшипников в трех взаимно перпендикулярных направлениях, проходящих через ось вращения: вертикальном, горизонтальном и осевом (рисунок 94а). Измерение общего уровня вибрации в вертикальном направлении проводится в наивысшей точке корпуса (рисунок 94б). Горизонтальная и осевая составляющие измеряются на уровне разъёма крышки подшипника или горизонтальной плоскости оси вращения (рисунок 94в, г). Измерения, проведенные на защитных кожухах, металлоконструкциях не позволяют определить техническое состояние механизма из-за нелинейности свойств данных элементов.

Рисунок 94 – Расположение точек контроля вибрации:
а) на электрических машинах; б) в вертикальном направлении; в, г) на корпусе подшипника

Расстояние от места установки датчика до подшипника должно быть кратчайшим, без контактных поверхностей различных деталей на пути распространения колебаний. Место установки датчиков должно быть достаточно жёстким (нельзя устанавливать датчики на тонкостенном корпусе или кожухе). Необходимо использовать одни и те же точки и направления измерения при проведении мониторинга состояния. Повышению достоверности результатов измерений способствует использование в характерных точках приспособлений для быстрой фиксации датчиков в определенных направлениях.

Крепление вибрационных датчиков регламентируется ГОСТ Р ИСО 5348-99 и рекомендациями изготовителей датчиков. Для крепления преобразователей поверхность, на которую он крепится, должна быть очищена от краски и грязи, а при измерении вибрации в высокочастотном диапазоне – от лакокрасочных покрытий. Контрольные точки, в которых проводится измерение вибрации, оформляются так, чтобы обеспечить повторяемость при установке датчика. Место измерения отмечают краской, кернением, установкой промежуточных элементов.

Масса преобразователя должна быть меньше массы объекта более чем в 10 раз. В магнитной державке, для крепления датчика используют магниты с силой удержания на отрыв 50…70 Н; на сдвиг 15…20 Н. Не закрепленный преобразователь отрывается от поверхности при ускорении более 1g.

Измерения ударных импульсов проводятся непосредственно на корпусе подшипника. При свободном доступе к корпусу подшипника измерения выполняются с помощью датчика (индикаторного щупа) в контрольных точках, указанных на рисунке 95. Стрелками указано направление расположения датчика при измерении ударных импульсов.

Рисунок 95 – Распространение ударных импульсов в корпусных деталях механизма и расположение датчика при измерении:
1 – индикаторный щуп прибора; 2 – корпус подшипника; 3 – распространение волн напряжения; 4 – подшипник качения; 5 – зона измерения ударных импульсов

Перед измерением ударных импульсов необходимо изучить чертёж конструкции механизма и убедиться в правильности выбора мест измерения, исходя из условий распространения ударных импульсов. Поверхность в месте измерений должна быть ровной. Толстый слой краски, грязи, окалины следует удалить. Датчик устанавливается в районе эмиссионного окна под углом 900 к корпусу подшипника, допускаемый угол отклонения не более 5

0. Усилие прижатия щупа к поверхности контрольной точки должно быть постоянным.

Выбор частотного диапазона и параметров измерения вибрации

В механических системах, частота возмущающей силы совпадает с частотой реакции системы на эту силу. Это позволяет идентифицировать источник вибрации. Поиск возможных повреждений проводится на заранее определенных частотах механических колебаний. Большинство повреждений имеют жёсткую связь с частотой вращения ротора механизма. Кроме того, информативные частоты могут быть связаны с частотами рабочего процесса, частотами элементов механизма и резонансными частотами деталей.

В общем случае рекомендации по выбору частотного диапазона сводятся к следующим правилам:

  • нижний частотный диапазон должен включать 1/3…1/4 оборотной частоты;
  • верхний частотный диапазон должен включать 3-ю гармонику информативной частоты контролируемого элемента, например, зубчатого зацепления;
  • резонансные частоты деталей должны находиться внутри выбранного частотного диапазона.

Анализ общего уровня вибрации

Первый этап диагностирования механического оборудования обычно связан с измерением общего уровня вибрационных параметров. Для оценки технического состояния проводится измерение среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости в частотном диапазоне 10…1000 Гц (для частоты вращения меньше 600 об/мин используется диапазон 2…400 Гц). Для оценки состояния подшипников качения проводится измерение параметров виброускорения (пикового и СКЗ) в частотном диапазоне 10…5000 Гц. Низкочастотные колебания свободно распространяются по металлоконструкциям механизма. Высокочастотные колебания быстро затухают по мере удаления от источника колебаний, что позволяет локализовать место повреждения. Измерение в бесконечном количестве точек механизма ограничиваются измерениями в контрольных точках (подшипниковых узлах) в трех взаимноперпендикулярных направлениях: вертикальном, горизонтальном и осевом (рисунок 96).

Рисунок 96 – Пример расположения контрольных точек измерения общего уровня вибрации турбокомпрессора

Результаты измерения представляются в табличном виде (таблица 7) для последующего анализа, включающего несколько уровней.

Таблица 7 – Значения параметров вибрации для контрольных точек турбокомпрессора
Точка измеренияСреднеквадратичное значение виброскорости (мм/с), для направлений измерения, частотный диапазон 10…1000 ГцВиброускорение аскз/апик, м/с2, частотный диапазон 10…5000 Гц
вертикальноегоризонтальноеосевое
11,81,70,44,9/18,9
22,52,50,55,0/19,2
33,34,01,839,9/190,2
42,43,41,562,8/238,5

Первый уровень анализа – оценка технического состояния выполняется по максимальному значению виброскорости зафиксированному в контрольных точках. Допустимый уровень определяется из стандартного ряда значений по ГОСТ ИСО 10816-1-97 (0,28; 0,45; 0,71; 1,12; 1,8; 2,8; 4,5; 7,1; 11,2; 18,0; 28,0; 45,0). Увеличение значений в данной последовательности в среднем составляет 1,6. В основе данного ряда положено утверждение – увеличение вибрации в 2 раза не приводит к изменению технического состояния. В стандарте предполагается, что увеличение значений на два уровня приводит к изменению технического состояния (1,6

2 = 2,56). Следующее утверждение – увеличение вибрации в 10 раз приводит к изменению технического состояния от хорошего до аварийного. Отношение вибрации на холостом ходу и под нагрузкой не должно превышать 10-ти кратного увеличения.

Для определения допустимого значения используется минимальное значение виброскорости зафиксированное в режиме холостого хода. Предположим, что во время предварительного обследования на холостом ходу получено минимальное значение виброскорости 0,8 мм/с. Безусловно, в данном случае, должны соблюдаться аксиомы работоспособного состояния. Желательно, границы состояний определять для оборудования, вводимого в эксплуатацию. Принимая ближайшее большее значение, из стандартного ряда 1,12 мм/с как границу хорошего состояния, имеем следующие оценочные значения при работе под нагрузкой:1,12…2,8 мм/с – функционирование без ограничения сроков; 2,8…7,1 мм/с – функционирование в ограниченном периоде времени; свыше 7,1 мм/с – возможны повреждения механизма при работе под нагрузкой.

Длительная эксплуатация механизма возможна при значении виброскорости менее 4,5 мм/с, зафиксированной во время работы механизма под нагрузкой при номинальной частоте вращения приводного двигателя.

Для оценки состояния подшипников качения при частоте вращения до 3000 об/мин рекомендуется использовать следующие соотношения пикового и среднеквадратичного (СКЗ) значений виброускорения в частотном диапазоне 10…5000 Гц: 1) хорошее состояние – пиковое значение не превышает 10,0 м/с

2; 2) удовлетворительное состояние – СКЗ не превышает 10,0 м/с2; 3) плохое состояние наступает при превышении 10,0 м/с2 СКЗ; 4) если пиковое значение превышает 100,0 м/с2 – состояние становится аварийным.

Второй уровень анализа – локализация точек имеющих максимальную вибрацию. В виброметрии принят тезис о том, что, чем меньше значения параметров вибрации, тем техническое состояние механизма лучше. Не более 5% возможных повреждений связано с повреждениями при низком уровне вибрации. В целом большие значения параметров указывают на большее воздействие разрушительных сил и позволяют локализовать место повреждения. Различают следующие варианты увеличения (более 20%) вибрации:

1) увеличение вибрации по всему механизму наиболее часто связано с повреждениями основания – рамы или фундамента;
2) одновременное увеличение вибрации в точках

1 и 2 или 3 и 4 (рисунок 96) свидетельствует о повреждениях, связанных с ротором данного механизма – дисбалансом, изгибом;
3) увеличение вибрации в точках 2 и 3 (рисунок 96) является признаком повреждений, потери компенсирующих возможностей соединительного элемента – муфты;
4) увеличение вибрации в локальных точках указывает на повреждения подшипникового узла.

Третий уровень анализа – предварительный диагноз возможных повреждений. Направление большего значения вибрации в контрольной точке с большими значениями наиболее точно определяет характер повреждения. При этом используются следующие правила и аксиомы:

1) значения виброскорости в осевом направлении должны быть минимальны для роторных механизмов, возможная причина увеличения виброскорости в осевом направлении – изгиб ротора, несоосность валов;
2) значения виброскорости в горизонтальном направлении должны быть максимальны и обычно превышают на 20% значения в вертикальном направлении;

3) увеличение виброскорости в вертикальном направлении – признак повышенной податливости основания механизма, ослабление резьбовых соединений;
4) одновременное увеличение виброскорости в вертикальном и горизонтальном направлении указывает на дисбаланс ротора;
5) увеличение виброскорости в одном из направлений – ослабление резьбовых соединений, трещины в элементах корпуса или фундаменте механизма.

При измерении виброускорения достаточны измерения в радиальном направлении – вертикальном и горизонтальном. Желательно, проводить измерения в районе эмиссионного окна – зоны распространения механических колебаний от источника повреждения. Эмиссионное окно неподвижно при местной нагрузке и вращается, если нагрузка имеет циркуляционный характер. Увеличенное значение виброускорения наиболее часто возникает при повреждениях подшипников качения.

Измерения вибрации проводятся для каждого подшипникового узла, поэтому граф причинно-следственных связей (рисунок 97) показывает зависимость между увеличением вибрации в определенном направлении и возможными повреждениями подшипников.

Рисунок 97 – Граф причинно-следственных связей вибрации и повреждений подшипниковых узлов

При измерении общего уровня вибрации рекомендуется проведений измерений виброскорости по контуру рамы, подшипниковой опоры в продольном или поперечном сечении (рисунок 98). Значения отношения вибрации опоры и фундамента определяющие состояние резьбовых соединений и фундамента:

  • около 2,0 – хорошо;
  • 1,4…1,7 – неустойчивый фундамент;
  • 2,5…3,0 – ослабление резьбовых креплений.

Виброскорость в вертикальном направлении на фундаменте не должна превышать 1,0 мм/с.

Точки измерения вибрации для оценки крепления опоры к фундаменту

Значения виброскорости в вертикальном направлении по болтам подшипниковых опор для оценки степени затяжки

Рисунок 98 – Контурные диаграммы вибрации

Анализ ударных импульсов

Назначение метода ударных импульсов – определение состояния подшипников качения и качества смазки. Приборы для измерения ударных импульсов в некоторых случаях можно использовать для определения мест утечек воздуха или газа в арматуре трубопроводов.

Метод ударных импульсов впервые разработан фирмой «SPM Instrument» и основан на измерении и регистрации механических ударных волн, вызванных столкновением двух тел. Ускорение частиц материала в точке удара, вызывает волну сжатия, в виде ультразвуковых колебаний распространяющуюся во всех направлениях. Ускорение частиц материала в начальной фазе удара зависит только от скорости столкновения и не зависит от соотношения размеров тел.

Для измерения ударных импульсов используется пьезоэлектрический датчик, на который не оказывает влияние вибрации в низко- и среднечастотном диапазоне. Датчик механически и электрически настроен на частоту в 28…32 кГц. Вызванная механическим ударом фронтальная волна возбуждает затухающие колебания в пьезоэлектрическом датчике.

Пиковое значение амплитуды этого затухающего колебания прямо пропорционально скорости удара. Затухающий переходный процесс имеет постоянную величину затухания для данного состояния. Изменение и анализ затухающего переходного процесса позволяют оценить степень повреждения и состояние подшипника качения (рисунок 99).

Рисунок 99 – Измерение ударных импульсов по методу SPM

Причины повышения ударных импульсов

  1. Загрязнение смазки подшипника во время монтажа, во время хранения, в процессе эксплуатации.
  2. Ухудшение эксплуатационных свойств смазочного материала в процессе эксплуатации приводящее к несоответствию применяемой смазки условиям работы подшипника.
  3. Вибрация механизма, создающая повышенную нагрузку на подшипник. Ударные импульсы не реагируют на вибрацию, отражают ухудшение условий работы подшипника.
  4. Отклонение геометрии деталей подшипника от заданной, в результате неудовлетворительного монтажа подшипника.
  5. Неудовлетворительная центровка валов.
  6. Повышенный зазор в подшипнике.
  7. Ослабление посадки подшипника.
  8. Ударные воздействия на подшипник, возникающие в результате работы зубчатого зацепления, соударений деталей.
  9. Неисправности электромагнитной природы электрических машин.
  10. Кавитация перекачиваемой среды в насосе, при которой в результате захлопывания газовых каверн в перекачиваемой среде непосредственно создаются ударные волны.
  11. Вибрацией подсоединенных трубопроводов или арматуры, связанной с нестабильностью потока перекачиваемой среды.
  12. Повреждение подшипника.

Контроль состояния подшипников качения методом ударных импульсов

На поверхности беговых дорожек подшипников всегда имеются неровности. При работе подшипника происходят механические удары и возникают ударные импульсы. Значение ударных импульсов зависит от состояния, поверхностей качения и окружной скорости. Ударные импульсы, генерируемые подшипником качения, увеличивается в 1000 раз, начиная от начала эксплуатации и заканчивая моментом, предшествующим замене. Испытания показали, что даже новый и смазанный подшипник генерирует ударные импульсы.

Для измерения таких больших величин применяется логарифмическая шкала. Увеличение уровня колебаний на 6 дБ соответствует увеличению в 2,0 раза; на 8,7 дБ – увеличению в 2,72 раза; на 10 дБ – увеличению в 3,16 раза; на 20 дБ – увеличению в 10 раз; на 40 дБ – увеличению в 100 раз; на 60 дБ – увеличению в 1000 раз.

Испытания показали, что даже новый и смазанный подшипник генерирует ударные импульсы. Значение этого начального удара выражается как dBi (dBi‑ исходный уровень). По мере износа подшипника увеличивается значение dBa (величина общего ударного импульса).

Нормированное значение dBn для подшипника можно выразить как

dBn = dBa – dBi.

На рисунке 100 приведена зависимость между dBn и ресурсом работы подшипника.

Рисунок 100 – Зависимость между dBn и ресурсом работы подшипника

Шкала dBn разделена на три зоны (категории состояния подшипника): dBn< 20 дБ ‑ хорошее состояние; dBn = 20…40 дБ ‑ удовлетворительное состояние; dBn> 40 дБ ‑ неудовлетворительное состояние.

Определение состояния подшипника

Техническое состояние подшипника определяется по уровню и соотношению измеренных величин dBn и dBi. dBn – максимальное значение нормированного сигнала. dBi – пороговое значение нормированного сигнала – фон подшипника. Значение нормируемого сигнала определяется диаметром и частотой вращения контролируемого подшипника. Эти данные вносятся в прибор перед проведением измерений.

Во время работы подшипника пиковые удары различаются не только по амплитуде, но и по частоте. На рисунке 101 приведены примеры оценки состояния подшипника и условий эксплуатации (монтаж, посадка, центровка, смазка) на основе соотношения амплитуды удара и частоты (количество ударов в минуту).

Рисунок 101 – Примеры оценки состояния подшипника

  1. В хорошем подшипнике удары возникают в основном от качения шариков по неровностям беговой дорожки подшипника и создают нормальный уровень фона с низким значением амплитуды ударов (dBi < 10), на котором имеются случайные удары с амплитудой dBn < 20 дБ.
  2. При появлении повреждений на беговой дорожке или телах качения на общем фоне возникают пиковые значения ударов с большой амплитудой dBn > 40 дБ. Удары возникают беспорядочно. Значения фона лежат в пределах dBi < 20 дБ. При сильном повреждении подшипника возможно увеличение фона. Как правило, наблюдается большая разница dBn и dBi.
  3. При отсутствии смазки, слишком плотной или слабой посадке подшипника увеличивается фон подшипника (dBi > 10), даже если подшипник не имеет повреждений на беговых дорожках. Амплитуда пиковых ударов и фона относительно близки (dВn = 30 дБ, dBi = 20 дБ).
  4. При кавитации насосов уровни фона характеризуются высоким значением амплитуды. Измерение проводится на корпусе насоса. При этом следует иметь в виду, что криволинейные поверхности демпфируют ударные импульсы от кавитации. Разница пиковых значений и фона весьма мала (например, dBn = 38дБ, dBi = 30 дБ).
  5. Механическое касание вблизи подшипника между вращающейся и неподвижной частями механизма вызывает ритмичные (повторяющиеся) ударные всплески пиковых значений.
  6. Если подшипник подвергается ударной нагрузке, например, от хода поршня в компрессоре, ударные импульсы будут повторяющимися по отношению к рабочему циклу машины, поэтому общий фон (dBi) и пиковые амплитуды (dBn) самого подшипника легко определяются.

Вопросы для самостоятельного контроля

  1. Где необходимо расположить контрольный точки для измерения параметов вибрации?
  2. Какой стандарт регламентирует проведение измерений вибрации?
  3. Где нельзя располагать контрольные точки для измерения вибрации?
  4. Для проведения измерений ударных импульсов какие должны быть соблюдены требования?
  5. Какие существуют требования при выборе частотного диапазона и параметров измерения вибрации?
  6. Какие задачи достигаются при анализе общего уровня вибрации?
  7. Как выполняется оценка технического состояния?
  8. Зачем проводится локализация точек имеющих максимальную вибрацию?
  9. Что необходимо для предварительного диагноза возможных повреждений?
  10. Физическая сущность и область применения метода ударных импульсов.
Материал предоставил Сидоров Владимир Анатольевич.

eam.su

Измерение параметров вибрации, параметры вибрации, измерение скз виброскорости, измерение виброперемещения, измерение виброскорости, измерение виброускорения

Автор admin в . Опубликовано Pages

Любую работающую машину в первом приближении можно рассматривать как сложную колебательную систему с сосредоточенными параметрами вибрации, которые имеют сложную форму и  спектральный состав. Как правило, вибросигнал содержит в себе гармонические, квазигармонические и случайные составляющие. Периодически повторяющиеся (гармонические и квазигармонические) составляющие вибрации можно представить в виде совокупности простейших гармонических колебаний разной частоты и амплитуды, и точно определять  для них результирующую амплитуду, размах и другие параметры вибрации. А вот для случайной вибрации возможно определение только интегральных (усредненных) значений, по выборке за большой промежуток времени.
  1. Простейшие гармонические колебания
Вибрация – это механические колебания твердых тел. Простейшим видом колебаний являются гармонические колебания, которые совершают простейшие колебательные системы – маятник или масса, закрепленная на пружине (рис.1)

Рис.1 Примеры простейших колебательных систем

Рис.2 График зависимости виброперемещения от времени при гармонических колебаниях.

  Гармонические колебания описываются по синусоидальному закону: x=A*sin(ωt+φ0) Где: x – текущая координата; A – амплитуда колебаний; ω– циклическая (угловая) частота; t– время;  φ0  –начальная фаза. Тогда мгновенная скорость v v=ẋ=Aωcos(ωt+φ0) И мгновенное ускорение a a=ẋ=-Aω2sin(ωt+φ0) Как можно видеть, параметры вибрации являются величинами взаимозависимыми, и переход между ними может быть осуществлен операциями дифференцирования или интегрирования. Физический смысл взаимосвязи параметров вибрации можно трактовать следующим образом: виброперемещение характеризует величину деформации объекта, виброскорость отражает степень усталостной прочности, а по виброускорению можно судить о величине колебательных сил, действующих на объект. В связи с тем, что операция дифференцирования сигнала сопровождается большим уровнем шума, а интегрирование лишено этого неприятного обстоятельства, в практике мониторинга и вибродиагностики динамических машин наиболее часто используются акселерометры (датчики ускорения) в паре с интегрирующими устройствами.
  1. Единицы измерения параметров вибрации
При изучении вибрации динамических машин контролируют виброперемещение, виброскорость и виброускорение, при этом  виброперемещение измеряют в микрометрах (мкм), виброскорость – в м/с и виброускорение – в м/с2 или в единицах «g» – ускорения свободного падения (g =9,81 м/с2).

Рис.3 Характеристики амплитуды вибрации

При этом контроль параметров вибрации возможен по следующим характеристикам амплитуды вибрации (рис.3):
  • Пику – максимальной амплитуде вибрации A;
  • Размаху (Пик-Пик) – сумме положительного и отрицательного пиков. Для синусоидального сигнала размах в точности равен удвоенной пиковой амплитуде, а в общем случае это не так из-за несимметрии временной реализации. К измерению размаха виброперемещения прибегают, когда критично смещение деталей друг относительно друга с точки зрения допустимых механических напряжений и зазоров;
  • Средне-квадратичному значению (СКЗ), равному квадратному корню из среднего квадрата амплитуды вибрации:
Величина СКЗ характеризует энергию колебаний и используется в тех случаях, когда необходимо оценить разрушительное влияние вибрации. В случае синусоидального сигнала СКЗ=A/√2=0,707А.
  • Среднему значению амплитуды, которое достаточно редко сегодня используется. Здесь же просто отметим, что среднее значение для гармонического сигнала равняется 0,637 A и соответственно меньше величины СКЗ.
В связи с тем, что диапазон изменения любого параметра вибрации может быть очень значительным (от долей до нескольких тысяч единиц измерения), значительно более удобно анализировать результаты измерений не по абсолютной шкале, а в логарифмическом масштабе – в децибелах: Lv=20lg(V/V0) Здесь: Lv – уровень виброскорости в дБ, V  – виброскорость в м/с,  V0 – опорное значение виброскорости, равное 5*10-8м/с (по российскому стандарту). Аналогично определяются в децибелах и уровни виброускорения  и виброперемещения . Все параметры вибрации в децибелах связаны между собой соотношениями: Lv=La-20lg(f)+10 Lv=Ld+20lg(f)-60 Lv=La-20lg(f2)+70 где f – частота вибрации. Таблица 1 Уровень в дБ и соотношение амплитуд     Как можно видеть из таблицы 1, удвоению амплитуды измеряемого параметра, независимо от его начального значения, соответствует изменение уровня в 6 дБ, и в шкале от нуля до 100 дБ можно «уложить» пики, различающиеся между собой в 100 тысяч раз. Таким образом, использование логарифмической шкалы в дБ позволяет на едином графике наглядно исследовать как составляющие вибрации с большой амплитудой, так и не терять из виду составляющие с малой амплитудой, зачастую несущие полезную диагностическую информацию.
  1. Измерение виброускорения, измерение виброскорости или измерение виброперемещения – что предпочтительней?
ГОСТ ИСО 10816 и другие нормативные документы по виброконтролю технического состояния вращающихся машин рекомендуют проводить измерение СКЗ виброскорости в частотном диапазоне от 10 до 1000 Гц. Данное требование становится очевидным, если мы обратимся к частотным характеристикам параметров вибрации (рис. 4):

Рис.4 Частотные характеристики виброскорости, вибросмещения (виброперемещения) и виброускорения

  Как можно видеть, именно в этом частотном диапазоне виброскорость имеет наиболее равномерный характер. Но даже для решения некоторых задач виброконтроля необходимо проводить измерения в расширенном диапазоне частот. И в данном случае в области низких частот (от 0 до 300 Гц) проводят измерение виброперемещения, а в области высоких частот (более 1000 Гц) – измерения виброускорения. Что касается вибродиагностики машин, то большинство дефектов проявляют себя возбуждением случайной высокочастотной (ВЧ) вибрации в диапазоне до 20-30 кГц, поэтому в вибродиагностике в добавление к измерению виброскорости в стандартном диапазоне частот (до 1000 Гц), проводят измерение виброускорения в расширенном частотном диапазоне (до 10-20 кГц).
  1. Датчики параметров вибрации (дать ссылкой на стр. со статьей «Датчики вибрации»)
В виброконтроле и вибродиагностике вращающихся машин из всех известных видов датчиков вибрации используются пьезоэлектрические и вихретоковые датчики вибрации. Напрямую измеряемой величиной пьезоэлектрического датчика является виброускорение, которое с помощью интеграторов может быть преобразовано в виброскорость и виброперемещение. Таким образом, говоря «датчик виброускорения», «датчик виброскорости» и «датчик виброперемещения», в первую очередь, понимают пьезоэлектрический акселерометр с платой интегрирования или без нее. Пьезоэлектрические датчики вибрации относятся к датчикам контактного типа и не применимы в случаях, когда требуется бесконтактное измерение параметров вибрации. И в этом случае на помощь приходят бесконтактные вихретоковые датчики, с помощью которых в основном измеряют виброперемещение (например, при контроле осевого сдвига валов).
  1. Точки измерения параметров вибрации
Для получения достоверной информации о виброактивности узлов и машины в целом, а также для обнаружения, идентификации и локализации дефектов, необходим правильный выбор точек измерения параметров вибрации. Рекомендации по выбору точек измерений приводятся в ГОСТ ИСО 10816 и  нормативных отраслевых документах. Для получения более подробных теоретических и практических навыков по измерению параметров вибрации мы рекомендуем всем специалистам пройти обучение на наших лицензированных учебных курсах «Основы вибродиагностики. Правила измерения вибрации».

vibropoint.ru

Вибрация

Что такое вибрация?

Вибрация — это колебание твердых тел или частиц с частотой меньше 20 Гц, которое воспринимается человеком через осязание.

Чем вредно длительное воздействие вибрации на человека?

Вибрации сверх допустимых санитарных норм вредно действуют на нервную и сердечно-сосудистую системы. Работающие, длительное время подвергающиеся вредному воздействию вибрации, заболевают вибрационной болезнью, основными признаками которой являются нервно-сосудистые нарушения пальцев рук, что проявляется в повышенной чувствительности к охлаждению рук (онемение, посинение или бледнение их), появлением болей в суставах кистей и пальцев, а также головные боли, повышенная утомляемость и раздражительность.

Что может служить источником вредных вибраций в сельском хозяйстве?

Вредному воздействию вибраций может подвергаться механизатор, работающий на тракторе или другой какой-либо сельскохозяйственной машине. Ручной электро- или пневмоинструмент, применяемый при ремонте сельскохозяйственной техники, также может создавать вибрации, вредные для работающего. Это наиболее распространенные источники вибрации.

Какие установлены предельно допустимые санитарные нормы на вибрацию?

Нормы, ограничивающие вибрации при работе с механизмами и оборудованием и на рабочем месте, приведены в таблице 8.


Таблица 8. Ограничивающие нормы вибрации


Частота, Гц


Виброинструмент

Рабочее место

уровень коле­бательной скорости, дБ

колебатель­ная скорость, см/с

уровень коле­бательной скорости, дБ

колеба­тельная скорость, см/с

16

120

5,0

97

0,35

32

117

3,5

93

0,22

63

114

2,5

95

0,27

125

111

1,8

97

0,35

250

108

1,2

97

0,35

500

105

0,9

 — —

1000

102

0,63

—

—

2000

99

0,45

—

—

На частотах до 11 Гц нормируются для рабочих мест следующие колебательные смещения:


Частота, Гц1234567891011
Смещения, мм0,60,50,40,20,10,080,070,050,0450,040,035

Кто дает разрешение на работу с инструментом, у которого вибрация превышает санитарные нормы?

Такое разрешение администрация предприятия должна получать от местных органов санитарно-эпидемиологической службы.

Запрещается работать с машинами, уровни вибрации которых более чем в 4 раза (более 12 дБ) превышают санитарные нормы.

Чем измеряют вибрацию?

Для измерения вибраций на рабочих местах используют вибромеры и вибрографы различных моделей. Наиболее распространен измеритель шума и вибраций ИШВ-1. Вибрацию инструмента измеряют также шумомерами.

Как определяют параметры вибрации машин?

Параметры вибрации машин определяют по данным технической документации для новых машин, а для эксплуатируемых — по данным фактических замеров, проводимых не реже одного раза в год, а также после ремонтов для всех видов машин, а для ручных — не реже двух раз в год.

Какое установлено допустимое время контакта работающего с вибрирующим инструментом или на рабочем месте с машиной, не отвечающими требованиям санитарных норм?

Время контакта работающих в этом случае зависит от величины превышения допустимых уровней санитарных норм и соответствует следующим величинам (табл. 9).


Таблица 9. Допустимое время контакта работающих с виброинструментом, не отвечающим санитарным нормам


Презышение допустимых уровней виброскоростн в октавных полосах частот относительно санитар­ных норм, дБ

Допустимая суммарная деятель­ность вибрации за рабочую смену, мин

ручные машины

рабочее место

0 (1 раз)

320

480

До 3 (1,41 раза)

160

120

До 6 (2 раза)

80

60

До 9 (2,8 раза)

40

30

До 12 (4 раза)

20

15

Чтобы ликвидировать влияние вредных вибраций на работающего, необходимо соблюдать соотношение длительности воздействия вибрации и выполнения других операций, не связанных с ней, не менее 1:2. Например, при превышении санитарных норм вибрации ручной машины до 9 дБ целесообразно устанавливать порядок работы машиной по 10 мин с периодами других видов работ по 20 мин каждый, то есть 10 + 20+10 + 20 + 10 + 20+10=100 мин. В остальное рабочее время (480—100 = 380 мин) должны проводиться работы, не связанные с вибрацией.

Какие требования предъявляются к вибрирующему оборудованию?

К вибрирующему оборудованию относят механизированный инструмент, механизмы, органы ручного управления, приспособления или обрабатываемые детали, при работе с которыми возникают вибрации, превышающие 20% от предельно допустимых сапитарными нормами.

К эксплуатации должны допускаться только исправвое, в пределах допустимых износов оборудование, инструмент, механизмы или приспособления.

Оборудование и машины, генерирующие вибрации, после ремонта перед вводом в эксплуатацию проверяют па соответствие вибрации санитарным нормам.

Запрещается использовать вибрирующее оборудование в режимах, отличающихся от паспортного, если возникающие при этом вибрации, передаваемые на руки работающих, и усилия нажатия превышают санитарно-допустимые нормы.

Какие требования предъявляются к обслуживающему персоналу вибрирующего оборудования?

К работе с вибрирующим оборудованием допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр, имеющие соответствующую квалификацию и сдавшие технический минимум по правилам безопасного выполнения работ.

Запрещается допускать к работе, связанной с воздействием вибрации, лиц, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, активной формой туберкулеза, язвенной болезнью, вегетативно-эндокринными расстройствами, функциональными нарушениями периферической и центральной нервной системы, психическими заболеваниями, заболеваниями опорно-двигательного аппарата, болезнями среднего и внутреннего уха, хроническими заболеваниями печени.

При работе с вибрирующим оборудованием, удовлетворяющим требованиям санитарных норм, суммарное время контакта с вибрирующими поверхностями не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня. При таком режиме труда, если прочие факторы условий труда соответствуют санитарным нормам, обеденный перерыв должен быть не менее 40 мин и установлены два регламентировапных перерыва для активного отдыха, проведения производственной гимнастики и физиопрофилактических процедур: 20 мин через 1…2 ч после начала смены и 20…30 мин через 2 ч после обеденного перерыва.

Запрещаются сверхурочные работы с вибрирующим оборудованием.

Работу с вибрирующим оборудованием проводят, как правило, в отапливаемых помещениях с температурой воздуха не менее 16°, при влажности его 40…60% и скорости движения не более 0,3 м/с.

При работе в холодный период года в неотапливаемых помещениях или на открытом воздухе для периодического обогрева работающих должны создавать отапливаемые помещения с температурой воздуха 22°С при скорости его движения не более 0,3 м/с и влажности 40…60%.

На рабочих местах предусматривают местный обогрев. Работающих с механизированным инструментом обеспечивают индивидуальными средствами защиты от вибрации.

Все работающие, занятые на работах с вибрирующим оборудованием, один раз в год проходят периодические осмотры с участием врачей: терапевта, невропатолога, отоларинголога, а по показаниям — и других специалистов.

Рабочих, у которых проявляются даже начальные признаки вибрационной болезни, переводят на работу, не связанную с воздействием вибрации и шума.

Для профилактики вибрационной болезни рекомендуется периодически использовать рабочих на других операциях, не связанных с воздействием на них вибрации. С этой целью на ремонтных предприятиях внедряют комплексные бригады, где ее члены при выполнении производственных процессов чередуются рабочими местами.

Чтобы укрепить организм рабочих, рекомендуется делать производственную гимнастику, водные процедуры, витаминопрофил активу.

ohrana-bgd.ru

Единицы измерения вибрации



Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса – ваш вокал

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший “Салат из свеклы с чесноком”

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека – Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков – Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) – В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

До сих пор мы рассматривали вибросмещение как меру амплитуды вибрации. Вибросмещение равно расстоянию от точки отсчета, или от положения равновесия. Помимо колебаний по координате (смещение), вибрирующий объект испытывает также колебания скорости и ускорения. Скорость представляет собой быстроту изменения координаты и обычно измеряется в м/с. Ускорение есть скорость изменения скорости и обычно измеряется в м/с2 или в единицах g (ускорение свободного падения).

Как мы уже видели, графиком смещения тела, испытывающего гармонические колебания, является синусоида. Мы показали также, что и виброскорость в этом случае подчиняется синусоидальному закону. Когда смещение максимально, скорость равна нулю, так как в этом положении происходит изменение направления движения тела. Отсюда следует, что временная реализация скорости будет сдвинута по фазе на 90 градусов влево относительно временной реализации смещения. Другими словами, скорость опережают по фазе смещение на 90 градусов.

Вспомнив, что ускорение – это скорость изменения скорости, легко, по аналогии с предыдущим, понять, что ускорение объекта, испытывающего гармонического колебания, также синусоидально и равно нулю, когда скорость максимальна. И наоборот, когда скорость равна нулю, ускорение максимально (скорость изменяется наиболее быстро в этот момент). Таким образом, ускорение опережает по фазе скорость на 90 градусов. Эти соотношения приведены на рисунке.

Существует еще один вибрационный параметр, а именно, быстрота изменения ускорения, называемая резкостью (jerk).

Резкость – это то внезапное прекращение замедления в момент остановки, которое вы ощущаете, когда тормозите на автомобиле, не отпуская педаль тормоза. В измерении этой величины заинтересованы, например, производители лифтов, потому что пассажиры лифтов чувствительны именно к изменению ускорения.

Краткая справка по единицам измерения амплитуды

В англоязычных странах вибросмещение обычно измеряют в миллидюймах (1/1000 дюйма; 1 дюйм = 2,54 см), и по традиции применяют значение “peak-to-peak” (размах). В европейских странах принята международная система единиц и вибросмещение измеряют в микрометрах (мкм).

Виброскорость обычно измеряют в м/с или в мм/с, в англоязычных странах – дюйм/с (ips). При измерении виброскорости используются как СКЗ, так и пиковое значения. В некоторых странах, например, в США, в силу давней традиции, пиковое значение является более употребительным.

Виброускорение обычно измеряют в единицах g СКЗ (g – ускорение свободного падения). В действительности g не является системной единицей – это просто то ускорение, которое мы испытываем, находясь на Земле. Стандартными единицами измерения ускорения являются м/с2, а в англоязычных странах – дюйм/c2. 1g=9.81м/с2.

Процесс преобразования смещения в скорость или скорости в ускорение эквивалентен математической операции дифференцирования. Обратное преобразование ускорения в скорость и скорости в смещение называется интегрированием. Сегодня можно проводить эти операции внутри самих измерительных приборов и легко переходить от параметров измерения к другим.

На практике, однако, дифференцирование приводит к росту шумовой составляющей сигнала, и поэтому оно редко применяется. Интегрирование, напротив, может быть осуществлено с высокой точностью с помощью простых электрических цепей. Это является одной из причин, почему акселерометры сегодня стали основными датчиками вибрации: их выходной сигнал можно легко подвергнуть однократному или двухкратному интегрированию и получить либо скорость, либо смещение. Интегрирование, однако, непригодно для сигналов с очень низкой частотой (ниже 1 Гц), так как в этой области уровни паразитного шума чрезвычайно увеличиваются и точность интегрирования падает. Большинство имеющихся на рынке интеграторов правильно работают на частотах выше 1 Гц, что достаточно почти для всех приложений, связанных с вибрациями.


Как отмечалось выше, вибрационный сигнал смещения на определенной частоте может быть преобразован в скорость посредством дифференцирования. Дифференцирование сопровождается умножением амплитуды на частоту, поэтому амплитуда виброскорости на определенной частоте пропорциональна смещению, умноженному на эту частоту. При фиксированном смещении, скорость будет удваиваться с удвоением частоты, а если частота увеличится в десять раз, то и скорость умножится на десять.

Чтобы получить из скорости ускорение, необходимо еще одно дифференцирование, а, значит, и еще одно умножение на частоту. Поэтому, ускорение при фиксированном смещении будет пропорционально квадрату частоты.

Проиллюстрируем это на следующем примере: вы без труда можете махать рукой, отводя ее вперед и назад на 30 см, делая один цикл в одну секунду, т.е. с частотой 1 Гц. Вероятно, вы сможете осуществлять движения с такой амплитудой в 5 или 6 раз быстрее, то есть с частотой 5-6 Гц. Однако представьте себе, насколько быстро должна двигаться ваша рука, чтобы проходить туда и обратно то же самое расстояние с частотой 100 Гц или 1000 Гц.

А теперь представьте себе, какую силу вам придется приложить для этого. По второму закону Ньютона, сила равна массе, умноженной на ускорение. Поэтому при заданном смещении сила также пропорциональна квадрату частоты. Именно по этой причине мы никогда не сталкиваемся с процессами, где большие ускорения сопровождаются большими смещениями. На практике просто не существует таких огромных сил, которые требуются для этого, а если бы они нашлись, то были бы крайне разрушительны.

Исходя из этих простых рассуждений, легко понять, что одни и те же вибрационные данные, представленные в виде графиков смещения, скорости или ускорения будут выглядеть по-разному. На графике смещения будет усилена низкочастотная область, а на графике ускорения – высокочастотная при ослаблении низкочастотной.

Величины смещения, скорости и ускорения в стандартных международных единицах связаны следующими уравнениями:

На приведенном рисунке 7 один и тот же вибрационный сигнал представлен в виде виброперемещения, виброскорости и виброускорения.

Рис. 7

Обратите внимание, что график смещения очень трудно анализировать на высоких частотах, зато высокие частоты хорошо видны на графике ускорения. Кривая скорости наиболее равномерно по частоте среди этих трех. Это типично для большинства роторных машин, однако в некоторых ситуациях самыми равномерными являются кривые смещения или ускорения. Лучше всего выбирать такие единицы измерения, для которых частотная кривая выглядит наиболее плоской: тем самым обеспечивается максимум визуальной информации для наблюдателя. Для диагностики машин наиболее часто применяет виброскорость.

Сложная вибрация

Вибрация есть движение, вызванное колебательной силой. У линейной механической системы частота вибрации совпадает с частотой возбуждающей силы. Если в системе одновременно действуют несколько возбуждающих сил с разными частотами, то результирующая вибрация будет суммой вибраций на каждой частоте. При этих условиях результирующая временная реализация колебания уже не будет синусоидальной и может оказаться очень сложной.

На рис. 8 высоко- и низкочастотная вибрации накладываются друг на друга и образуют сложную временную реализацию. В простых случаях, подобных этому, достаточно легко определить частоты и амплитуды отдельных компонент, анализируя форму временного графика (временную реализацию) сигнала, однако большинство вибрационных сигналов значительно сложнее, и их гораздо труднее интерпретировать. Для типичной роторной машины часто весьма сложно извлечь необходимую информацию о ее внутреннем состоянии и работе, изучая лишь временные реализации вибрации, хотя в некоторых случаях анализ последних является достаточно мощным инструментом.

Рис. 9 Пример сложной вибрации.

megapredmet.ru

Виброускорение, виброскорость и виброперемещение. В чём измеряют вибрацию?

В чём измеряют вибрацию?

Для количественного описания вибрации вращающегося оборудования и в диагностических целях используют виброускорение, виброскорость и виброперемещение.

Виброускорение

Виброускорение – это значение вибрации, прямо связанное с силой, вызвавшей вибрацию. Виброускорение характеризует то силовое динамическое взаимодействие элементов внутри агрегата, которое вызвало данную вибрацию. Обычно отображается амплитудой (Пик, Peak) – максимальное по модулю значение ускорения в сигнале. Применение виброускорения теоретически идеально, т. к. пъезодатчик (акселерометр) измеряет именно ускорение и его не нужно специально преобразовывать. Недостатком является то, что для него нет практических разработок по нормам и пороговым уровням, нет общепринятого физического и спектрального толкования особенностей проявления виброускорения. Успешно применяется при диагностике дефектов, имеющих ударную природу – в подшипниках качения, редукторах.

Виброускорение измеряется в:

  • метрах на секунду в квадрате [м/сек2]
  • G, где 1G = 9,81 м/сек2
  • децибелах, должен быть указан уровень 0 дБ. Если не указан, то берётся значение 10-6 м/сек2

Как перевести виброускорение в дБ ?

Для стандартного уровня 0 дБ = 10-6 м/сек2:

AdB = 20 * lg10(A) + 120

AdB – виброускорение в децибелах

lg10 – десятичный логарифм (логарифм по основанию 10)

A – виброускорение в м/с2

120 дБ – уровень 1 м/с2

Виброскорость

Виброскорость – это скорость перемещения контролируемой точки оборудования во время её прецессии вдоль оси измерения.

В практике измеряется обычно не максимальное значение виброскорости, а ее среднеквадратичное значение, СКЗ (RMS). Физическая суть параметра СКЗ виброскорости состоит в равенстве энергетического воздействия на опоры машины реального вибросигнала и фиктивного постоянного, численно равного по величине СКЗ. Использование значения СКЗ обусловлено ещё и тем, что раньше измерения вибрации велись стрелочными приборами, а они все по принципу действия являются интегрирующими, и показывают именно среднеквадратичное значение переменного сигнала.

Из двух широко применяемых на практике представлений вибросигналов (виброскорость и виброперемещение) предпочтительнее использование виброскорости, так как это параметр, сразу учитывающий и перемещение контролируемой точки и энергетическое воздействие на опоры от сил, вызвавших вибрацию. Информативность виброперемещения может сравниться с информативностью виброскорости только при условии, когда дополнительно, кроме размаха колебаний, будут учтены частоты, как всего колебания, так и его отдельных составляющих. На практике сделать это весьма проблематично.

Для измерения СКЗ виброскорости используются самые простые приборы – виброметры. В более сложных приборах (виброанализаторах) также всегда присутствует режим виброметра.

Виброскорость измеряется в:

  • миллиметрах на секунду [мм/сек]
  • дюймов в секунду [in/s]: 1 in/s = 25,4 мм/сек
  • децибелах, должен быть указан уровень 0 дБ. Если не указан, то берётся значение 5 * 10-5 мм/сек

Как перевести виброскорость в дБ ?

Для стандартного уровня 0 дБ = 5 * 10-5 мм/сек:

VdB = 20 * lg10(V) + 86

VdB – виброскорость в децибелах

lg10 – десятичный логарифм (логарифм по основанию 10)

V – виброскорость в мм/с

86 дБ – уровень 1 мм/с

Ниже приведены значечения виброскорости в дБ для стандартного ряда норм вибрации. Видно, что разница между соседними значениями – 4 дБ. Это соответствует разнице в 1,58 раза.

мм/с дБ
45 119
28 115
18 111
11,2 107
7,1 103
4,5 99
2,8 95
1,8 91
1,12 87
0,71 83

Виброперемещение

Виброперемещение (вибросмещение, смещение) показывает максимальные границы перемещения контролируемой точки в процессе вибрации. Обычно отображается размахом (двойной амплитудой, Пик-Пик, Peak to peak). Виброперемещение – это растояние между крайними точками перемещения элемента вращающегося оборудования вдоль оси измерения.

Виброперемещение измеряется в линейных единицах:

  • в микрометрах [мкм]
  • в миллиметрах [мм]: 1 мм = 1000 мкм
  • в милсах, миллидюймах [mils]: 1000 mils = 1 дюйм, 1 mil = 25,4 мкм, 1000 mils = 25,4 мм

Видео от Сергея Бойкина

Не хватает информации ?

Напишите мне свой вопрос, я отвечу Вам и дополню статью полезной информацией.

vibrocenter.ru

это что? Типы и уровни вибраций

Вибрации – это одна из проблем современных мегаполисов. Причем с каждым годом их интенсивность постоянно возрастает. Почему же современная наука столь активно исследует данную проблему? По какой причине измерения вибрации стали обязательными процедурами во многих организациях и на предприятиях? Дело в том, что вибрации – это явление, вызывающее ряд профессиональных заболеваний, что дает основание медикам поднимать вопросы о мероприятиях по его устранению.

Понятие вибраций

Вибрации – это сложный колебательный процесс, который осуществляется в широком частотном диапазоне. Как он возникает? При передаче колебательной энергии от источника твердому телу. Обычно под вибрацией подразумевают механические колебания, которые оказывают ощутимое влияние на организм человека. При этом имеется в виду частотный диапазон от 1,6 до 1000 Гц. С понятием вибрации тесно связаны звук и шум. Они сопровождают это явление при высоких показателях колебательного движения.

Какой предмет в школе изучает такое понятие, как вибрация? Это БЖД (безопасность жизнедеятельности) – очень важный предмет. Обеспечение охраны труда является одной из основных проблем России, поднятых на уровень национальной безопасности.

Источники возникновения

Механические вибрации – это явления, возникающие практически во всех станках, машинах и инструментах, у которых имеются несбалансированные или неуравновешенные вращающиеся детали, совершающие возвратно-поступательные и ударные движения. В перечень подобного оборудования входят штамповочные и ковочные молоты, металлообрабатывающие станки, пневмо- и электроперфораторы, а также вентиляторы, компрессоры, насосные установки и приводы.

Если колебательные движения механическими телами совершаются с частотой, находящейся в диапазоне до 20 ГЦ, то они воспринимаются только как вибрация. При больших частотах появляется звук. Это вибрация с шумом. При этом восприятие производится не только вестибулярным аппаратом человека, но и его органами слуха.

Классификация вибрации

Колебательные движения могут передаваться различными способами. Так, существует вибрация общая. Это колебательный процесс, передающийся на тело человека через различные опорные поверхности. Общая вибрация неблагоприятно воздействует на сердечно-сосудистую и нервную системы. К тому же она вызывает патологии пищеварительного тракта и органов движения.

В свою очередь, из общей вибрации выделяют:
– транспортную, возникающую при движении автомобилей по дорогам;
– транспортно-техническую, источником которой служат машины и механизмы, вовлеченные в технологический процесс;
– техническую, возникающую во время работы стационарного оборудования или передающуюся в зоны нахождения обслуживающего персонала, где нет никаких источников вибрации.

Существует еще и локальная вибрация. Это колебательные движения, передающиеся через руки. Если с подобной вибрацией человек сталкивается систематически, то у него возможно развитие неврита с одновременной потерей трудоспособности.

При исследованиях рабочих мест выделяется гармоническая, или синусоидальная вибрация. Это такие колебательные движения, при которых значения их основного показателя изменяются по синусоидальному закону. Подобная вибрация встречается на практике особенно часто.

Колебательные движения различают и по временной характеристике. Так, существует постоянная вибрация. Ее параметры по своей частоте за период наблюдения изменяются не более чем в два раза.

Существует еще и непостоянная вибрация. Для нее характерно значительное изменение основных параметров (более чем в два раза).

При изучении какого предмета учащимся предоставляется возможность более подробно ознакомиться с таким явлением, как вибрация? Это БЖД. Его преподают в старших классах средней школы.

Параметры вибрации

Для характеристики колебательных движений используются такие величины:
– амплитуда, показывающая наибольшее отклонение от равновесного положения в метрах;
– частота колебаний, определяемая в Гц;
– число колебательных движений в течение секунды;
– скорость колебаний;
– период колебаний;
– ускорение колебаний.

Производственная вибрация

Вопросы о снижении уровня колебательных движений, негативно влияющих на организм человека, особенно актуальны на стадии разработки технологического процесса, невозможного без эксплуатации станков, машин и т. д. Но, тем не менее, производственная вибрация – это явление, которого на практике избежать невозможно. Возникает она из-за наличия зазоров, а также поверхностных контактов между отдельными механизмами и деталями. Возникает вибрация и при неуравновешенности элементов оборудования. Нередко колебательные движения многократно возрастают из-за резонансных явлений.

Проведение вибромониторингов

Для контроля и дальнейшего снижения уровня вибрации на производствах применяют специальную виброизмерительную контрольно-сигнальную аппаратуру. Она позволяет сохранить работоспособность устаревшего оборудования и увеличить срок эксплуатации новых станков и механизмов.

Всем известно, что технологический процесс любого промышленного предприятия требует участия большого количества вентиляторов, электрических машин и т. д. Для того чтобы оборудование не простаивало, технические службы должны проводить его своевременный текущий или капитальный ремонт. Это возможно при осуществлении контроля над уровнем вибрации, что позволяет своевременно обнаружить:
– разбалансировку ротора;
– износ подшипников;
– несоосность передач и другие неисправности и отклонения.

Аппаратура виброконтроля, установленная на оборудовании, выдает предупреждающие сигналы при аварийном повышении амплитуды колебания.

Воздействие вибрации на здоровье человека

Колебательные движения в первую очередь вызывают патологии нервной системы, а также тактильного, зрительного и вестибулярного аппаратов. Профессиональные водители автотранспортных средств и машинисты жалуются на недуги пояснично-крестцового отдела позвоночного столба. Данные патологии становятся следствием систематического воздействия толчковой и низкочастотной вибрации, возникающей на их рабочем месте.

Те, на кого в течение технологического цикла передаются колебательные движения оборудования, страдают от болей в конечностях, пояснице и в области желудка, а также от отсутствия аппетита. У них появляется бессонница, быстрая утомляемость и раздражительность. В целом картина воздействия общей вибрации на человека выражается в вегетативных расстройствах, сопровождающихся периферическими нарушениями в конечностях, снижением чувствительности и сосудистого тонуса.

Воздействие локальных колебательных движений приводит к спазмам сосудов предплечий и кисти. При этом конечности недополучают нужного количества крови. Вместе с этим локальная вибрация воздействует на костные и мышечные ткани, а также на находящиеся в них нервные окончания. Это приводит к снижению чувствительности кожи, к отложению солей в суставах, к деформации и снижению подвижности пальцев. Стоит сказать и о том, что колебательные движения, совершаемые в диапазоне низких частот, резко снижают тонус капилляров, а при высоких частотах происходит спазм сосудов.

Иногда у рабочего возникает вибрация в ухе. Что это явление представляет собой? Дело в том, что частота колебательных движений, передающаяся от работающего оборудования, бывает самой разной. Однако на отдельно взятом предприятии существует довольно узкий диапазон таких значений. Это и приводит к появлению того или иного типа вибрации, а также сопутствующего ей шума. Так, звуки могут иметь низкую, среднюю и высокую частоту.

Когда же возникает вибрация в ухе? Что это состояние характеризует собой? Дело в том, что иногда оборудование создает колебательные движения, стоящие на одном уровне со слуховым восприятием. В итоге и возникает шум, передаваемый на внутренне ухо через тело рабочего и его кости.

На практике выделяют допустимый уровень вибрации. Это те ее значения, которые не оказывают негативного влияния на организм человека. Данные параметры зависят от многих факторов (от времени воздействия, предназначения помещения и т. д.) и измеряются амплитудой колебания, виброскоростью, виброускорением и частотой.

Наиболее опасные уровни вибрации

Особенности негативного воздействия колебательных движений на организм человека определяются характером их распространения при сочетании массы и упругих элементов. У человека, работающего стоя, это туловище, таз и нижняя часть позвоночника. У сидящего на стуле негативным воздействиям подвержена верхняя часть тела и позвоночника.

Влияние вибрации на здоровье человека определяется ее частотным спектром. Те ручные механизмы, колебательные движения которых ниже значения 35 Гц, способствуют появлению негативных изменений в суставах и костно-мышечной системе.

Самые опасные вибрации близки к частоте колебания органов человека. Это диапазон от 6 до 10 Гц. Колебания такой частоты также негативно влияют на психологическое здоровье. Такая частота вполне могла быть причиной гибели многих путешественников в Бермудском треугольнике. При значениях колебаний от 6 до 10 Гц у людей возникает чувство страха и опасности. Моряки при этом стремятся поскорее покинуть свое судно. Длительное воздействие вибрации способно привести к гибели экипажа. Это явление опасно для функционирования как отдельных органов, так и всего организма в целом. Оно нарушает работу ЦНС и обмен веществ.

Очень опасна вибрация с большой амплитудой. Она оказывает негативное воздействие на кости и суставы. При длительном воздействии и высокой интенсивности колебаний такая вибрация провоцирует развитие вибрационной болезни. Эта профессиональная патология при определенных условиях переходит в церебральную форму, излечить которую практически невозможно.

Устранение колебательных движений

Как же избежать вибрации в теле? Что это должны быть за мероприятия, которые позволят сохранить здоровье человека? Существуют две основных группы подобных методов. Мероприятия первого из них призваны снизить вибрацию непосредственно в источнике ее появления. Такие действия, осуществленные на этапе проектирования, предусматривают применение бесшумного оборудования и правильный подбор режимов его работы. Во время строительства и дальнейшей эксплуатации производственных зданий эти мероприятия касаются мер по использованию технически исправного оборудования.

Второй метод снижения вибрации – ее устранение на пути распространения. Для этого осуществляется виброизоляция оборудования и воздуховодов, строятся виброизолирующие площадки, рабочие места оборудуются специальными ковриками и сиденьями. Кроме того, устранить вибрацию на пути ее распространения можно при выполнении целого комплекса акустических и архитектурно-планировочных мероприятий. В их числе:
– расположение источников вибрации в максимальном удалении от защищаемых объектов;
– целесообразное размещение оборудования;
– применение схемы виброизолированного и жесткого крепления агрегата и т. д.

Защита временем

Для того чтобы сохранить здоровье человека, работающего с ручными механизмами или оборудованием, передающим на тело колебательные движения, разрабатывают специальные режимы отдыха и труда. Так, существует ограничение времени контакта с машинами и механизмами до 1/3 смены. При этом обязательно устраивается два-три перерыва по 20-30 минут. Причем свободное от работы время в течение смены предусмотрено для проведения производственной гимнастики и разнообразных физиотерапевтических процедур.

Подобные режимы труда разрабатываются для виброопасных профессий и являются своеобразными профилактическими мероприятиями, направленными на сохранение здоровья человека.

Числовая вибрация имени

Контактируя с различными людьми, каждый из нас ведет себя совершенно по-разному. Причем все это зависит от отношения к собеседнику и от сложившейся ситуации. Мы презираем или уважаем, ненавидим или любим, прислушиваемся к их мнению или оно нам вовсе безразлично.

Если встретившийся на жизненном пути человек сдержан и немногословен, то такое поведение становится характерным и для нас. Весельчак и балагур, напротив, заставит смеяться и непременно поднимет настроение. Как же узнать ту индивидуальность человека, которая скрывается в глубине его души? Многое подскажет вибрация имени. Что это? Нумерологическое сложение согласных имени. При помощи этого способа можно определить характер родственников и супруга, друзей и любого человека, даже не зная той даты, когда он родился. Необходимо лишь знание 9 числовых вибраций, соответствующих имени. С их помощью можно подобрать ключик к человеческой душе и почувствовать себя настоящим магом. Недаром некоторые говорят, что это вибрация моего сердца. Ведь с помощью данного способа в руках человека появляется магическое оружие, которое принесет пользу тем, кто знает его силу воздействия и основное значение.

Буквы имени каждого человека скрывают в себе три значения его индивидуальности. Это числовая вибрация:
– гласных;
– согласных;
– суммы всех букв.

Данные числовые значения в совокупности дают характеристику самых важных сторон личности.

Существует и звуковая вибрация имени, ведь жизнь является непрерывным движением. Именно поэтому ей присуща своя вибрация. Своей собственной вибрацией обладает и каждое имя. В течении жизни ее значение постепенно передается и хозяину. Ученые полагают, что нижний порог таких вибраций находится на уровне 35000 колебаний в секунду, а верхний – на уровне 130000/сек. Те люди, которые обладают наиболее высоким коэффициентом, устойчивы к различного рода инфекциям. У них также наблюдаются высокие уровни моральных установок.

fb.ru

2. Параметры вибрации и единицы измерений

Вибрация, как протекающий во времени процесс, описывается соответствующим законом колебаний и характеризуется определенными параметрами этого закона. Гармоническая вибрация описывается тремя независимыми параметрами: амплитудой, частотой и начальной фазой. Частота вибрации измеряется в Гц, а связанные с нею период колебаний и круговая частота измеряются в с и рад/с соответственно. Фаза измеряется в радианах или угловых градусах (1рад= 57,295°).

Единицы измерений амплитуды вибрации зависят от измеряемой колебательной величины. Вибрационные смещения измеряются – в м, скорости – в м/с, ускорения – в м/с2. Широко распространена практическая система единиц: смещения измеряются в миллиметрах, скорости – в мм/с, ускорения – в единицах нормализованного ускорения силы тяжести (м/с2).

Связь амплитуд ускорений в практической и международной системах выражается формулой:

. (2)

Иногда употребляется безразмерный коэффициент , равный отношению вибрационного ускорения к ускорению земного притяжения:

. (3)

Этот параметр называют коэффициентом вибрационной перегрузки. Численно он совпадает со значением ускорения, выраженного в .

Пиковое значение вибрации определяется как наибольшее отклонение колебательной величины в ту или другую сторону от нулевого уровня:

. (4)

Пиковое значение смещений характеризует максимальное отклонение колеблющегося тела, что важно, например, при выборе величин зазоров между колеблющимися телами. Пиковое значение ускоренийиспользуется для оценки наибольших инерционных сил.

Действующее, или эффективное значение вибрации

(5)

имеет определенный физический смысл в случаи виброскорости, так как энергия колебаний в общем случае пропорциональна квадрату скорости вибрации.

Среднее значение вибрации определяется как среднее арифметическое мгновенных значений (без учета знака; среднее значение с учетом знака за полный период равно нулю):

. (6)

Оно используется для оценки общей интенсивности вибрации.

Отношение действующего значения к среднему называется коэффициентом формы:

, (7)

а пикового к действующему – коэффициентом амплитуды или пик-фактором:

. (8)

В случаи гармонической вибрации

(9)

Иногда употребляются относительные единицы измерения вибрации. Уровень интенсивности скорости вибрации в децибелах определяется как двадцатикратный десятичный логарифм отношения абсолютного значения виброскорости к некоторому начальному уровню:

. (10)

За начальный уровень интенсивности вибрации принимается действующее значение виброскорости . Измеряемый параметр шума – звуковое давление.

3. Математические модели вибрации

При решении вибрационных задач используются различные математические модели реальной вибрации.

В основу большинства моделей основных составляющих вибрации положено представление их в виде узкополосного процесса с медленно изменяющейся во времени амплитудой и фазой.

В основу моделирования широкополосной вибрации положено представление ее в виде линейного наложения основных составляющих и вибрационного шума. Рассмотрим несколько возможных моделей вибрации ГТД.

studfiles.net