Уровень вибрации измеряется в

Уровень вибрации измеряется в

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/с 2 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/с 2 , а в англоязычных странах — дюйм/c 2 . 1g=9.81м/с 2 . 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. Смещение, скорость и ускорение 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:

Читайте также:  Утепление балкона гипсокартоном своими руками

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

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.

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником.

Вибрация (лат. Vibratio «колебание, дрожание») — механические колебания. Вибрация — колебание твёрдых тел.

О вибрации также говорят в более узком смысле, подразумевая механические колебания, оказывающие ощутимое влияние на человека. В этом случае подразумевается частотный диапазон 1,6—1000 Гц. Понятие вибрация тесно связано с понятиями шум, инфразвук, звук.

Содержание

Классификация с точки зрения санитарных норм [ править | править код ]

Способ передачи [ править | править код ]

По способу передачи различают следующие виды вибрации

  • общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
  • локальную вибрацию, передающуюся через руки или ноги человека, а также через предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями.

Источник возникновения [ править | править код ]

В зависимости от источника возникновения различают следующие виды вибраций:

  • локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного (с двигателями) инструмента;
  • локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента;
  • общая вибрация 1 категории — транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по местности, дорогам и пр.’ Пример: тракторы, грузовые автомобили, скутеры, мотоциклы, мопеды;
  • общая вибрация 2 категории — транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и т. п. Пример: краны, напольный производственный транспорт;
  • общая вибрация 3 категории — технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющих источников вибрации. Пример: станки, литейные машины.
  • общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников. Пример: вибрация от проходящего трамвая.
  • общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников. Пример: лифты, холодильники.

Возникновение вибрации [ править | править код ]

Вибрация возникает в самых разнообразных технических устройствах вследствие несовершенства их конструкции, неправильной эксплуатации, внешних условий (например, рельеф дорожного полотна для автомобилей), а также специально генерируемая вибрация.

Основные встречающиеся источники, и условия возникновения вибраций [ править | править код ]

Причиной усиления вибрации может быть резонанс.

Читайте также:  Средства для чистки стеклокерамических варочных поверхностей

Математический аппарат для описания вибраций [ править | править код ]

Математически вибрацию описать достаточно сложно. Одним из инструментов для создания математической модели может быть Теория катастроф.

Существуют компьютерные программы для расчёта вибраций, вибрационных и шумовых полей.

Вибрации в технике, конструкциях и природе [ править | править код ]

Целевой эффект [ править | править код ]

  • Вибрационные сита;
  • Вибрационные дробилки;
  • Соломотряс и очистка зерноуборочного комбайна;
  • Вибрационные транспортеры;
  • Бетоноуплотнительные машины (глубинные вибраторы, виброрейки, виброопалубка);
  • «Разгрузочные вибраторы» железнодорожных вагонов;
  • Виброшлифмашины;
  • Инфразвуковые боевые генераторы;
  • Геофизические сейсмоиммитаторы;
  • Вибромассажеры;
  • Фаллоимитаторы — вибрация применяется для стимулирующего раздражения нервных окончаний в эрогенных зонах человека;
  • Вибрация используется в игровых симуляторах (компьютерных гаджетах, джойстиках) для повышения реалистичности игры.

Сопутствующий эффект [ править | править код ]

  • Работающие электродвигатели, особенно плохо сбалансированные.
  • Работающее дерево-, и металлообрабатывающее оборудование.
  • Газотурбинные двигатели самолетов и др. транспортных средств.
  • Судовые дизельные двигатели и трансмиссия.
  • Двигатели внутреннего сгорания и трансмиссия автомобилей.
  • Вибрация трансформаторов и соленоидов.
  • Дрожание нагревательных обмоток муфельных печей.
  • Дрожание водопровода и систем отопления при наличии «воздушных пробок».
  • Вибрации металлоконструкций.
  • Вибрации железобетонных конструкций вследствие теплового нагрева.
  • Низкочастотные вибрации музыкальных установок.
  • Вибрации ракетных двигателей при работе.
  • Природные вибрации — землетрясения, атмосферные разряды.
  • Плохое состояние дорожного покрытия (для автомобилей), рельсы (для поездов).
  • Вибрации газопроводов, углепроводов и нефтепроводов при перекачке сырья.
  • Вибрации нагнетателей на газоперекачивающих агрегатах.
  • Вибрации насосов на нефтеперекачивающих системах.
  • Вибрации башен, дымовых труб, антенн, при знакопеременных ветровых нагрузках.
  • Вибрации ручного электроинструмента: дрели, отбойные молотки и др.

Вибрации в живых организмах [ править | править код ]

Психологической значимости вибрации и движению мышц в живых организмах уделял особое внимание выдающийся русский физиолог И. М. Сеченов. Он утверждал, что «все внешние проявления мозговой деятельности могут быть сведены на мышечное движение» [1] . Наблюдая за поведением различных животных выдающийся австрийский учёный, основоположник этологии Конрад Лоренц установил зависимость между уровнем агрессивности животного и интенсивностью его движений или вибраций [2] .

  • Вибрации напряженных мышц.
  • Вибрации сопровождающие дыхание: храп.
  • Вибрации голосовые: низкие частоты речи человека.

Допустимый уровень вибрации [ править | править код ]

Нормирование технологической вибрации как общей, так и локальной производится в зависимости от её направления в каждой октавной полосе(1,6 — 1000 Гц) со среднеквадратическими виброскоростями (1,4 — 0,28)10 −2 м/с, и логарифмическими уравнениями виброскорости (115—109 дБ), а также виброускорением (85 — 0,1 м/с²). Нормирование общей технологической вибрации производится также в 1/3 октавных полосах частот (1,6 — 80 Гц) [3] .

Измерение вибрации [ править | править код ]

Для измерения вибрации и дополнительной оценки уровня шума применяются специализированные виброметры, виброскопы и универсальные шумовиброметры [4] .

Воздействие на организм [ править | править код ]

Действие вибраций на человека различно. Оно зависит от того, вовлечён ли в неё весь организм или часть, от частоты, силы и продолжительности и прочих факторов.

Воздействие вибрации может ограничиться ощущением сотрясения (паллестезия) или привести к изменениям в нервной, сердечно-сосудистой, опорно-двигательной системах. При хроническом воздействии вибрации на человека в условиях производства возможно развитие профессионального заболевания — Вибрационной болезни. Заболевание характеризуется стойкими патологическими нарушениями в сердечно-сосудистой и нервной системе, а также в опорно-двигательном аппарате и высокой инвалидизацией. В Российской Федерации вибрационная болезнь находится на одном из первых мест среди хронических профессиональных заболеваний.

Но вибрация в небольшой степени и в небольших количествах оказывает положительное влияние на человека.

В опытах на крысах вибрация с ускорением 0,3 g и частотой 35 Гц по 20 минут 5 дней в неделю ускорила заживление ран за счёт усиления мышечной активности и микроциркуляции крови [5]

Борьба с шумом и вибрацией [ править | править код ]

Основными методами борьбы с разного рода шумами и вибрацией являются: [6]

  • Уменьшение шума и вибрации в источнике их возникновения: совершенствование конструкции (расчёт фундамента, системы амортизаторов или виброизоляторов).
  • Звукопоглощение и виброизоляция.
  • Установка глушителей шума и вибрации, экранов, виброизоляторов.
  • Рациональное размещение работающего оборудования и цехов.
  • Применение средств индивидуальной защиты (для защиты от шума: беруши, наушники; для защиты от вибрации — виброгасящие рукавицы).
  • Вынесение шумящих агрегатов и устройств от мест работы и проживания людей, зонирование.
Читайте также:  Чертежи верхних кухонных шкафов

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/сек 2 ]
  • G, где 1G = 9,81 м/сек 2
  • децибелах, должен быть указан уровень 0 дБ. Если не указан, то берётся значение 10 -6 м/сек 2 (Стандарт ISO 1683:2015 и ГОСТ Р ИСО 13373-2-2009)

Как перевести виброускорение в дБ ?

Для стандартного уровня 0 дБ = 10 -6 м/сек 2 :

AdB = 20 * lg10(A) + 120

AdB – виброускорение в децибелах

lg10 – десятичный логарифм (логарифм по основанию 10)

A – виброускорение в м/с 2

120 дБ – уровень 1 м/с 2

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, согласно ГОСТ 25275-82, берётся значение 5 * 10 -5 мм/сек (По международному стандарту ISO 1683:2015 и ГОСТ Р ИСО 13373-2-2009 за 0 dB берётся 10 -6 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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector