Вибрация – это колебательное движение. В этой главе обобщаются реакции человека на вибрацию всего тела, вибрацию, передаваемую через руки, и причины укачивания.

Вибрация всего тела возникает, когда тело опирается на вибрирующую поверхность (например, когда вы сидите на вибрирующем сиденье, стоите на вибрирующем полу или лежите на вибрирующей поверхности). Вибрация всего тела возникает на всех видах транспорта и при работе вблизи некоторых промышленных механизмов.

Вибрация, передаваемая вручную это вибрация, которая входит в тело через руки. Это вызвано различными процессами в промышленности, сельском хозяйстве, горнодобывающей промышленности и строительстве, когда вибрирующие инструменты или детали захватываются или толкаются руками или пальцами. Воздействие вибрации, передаваемой через руки, может привести к развитию ряда заболеваний.

Морская болезнь могут быть вызваны низкочастотными колебаниями тела, некоторыми видами вращения тела и движениями дисплеев относительно тела.

Величина

Колебательные перемещения объекта включают попеременно скорость в одном направлении, а затем скорость в противоположном направлении. Это изменение скорости означает, что объект постоянно ускоряется сначала в одном направлении, а затем в противоположном. Величина вибрации может быть количественно определена ее смещением, скоростью или ускорением. Для практического удобства ускорение обычно измеряют акселерометрами. Единицы ускорения - метры в секунду в секунду (м/с).²). Ускорение силы тяжести Земли составляет примерно 9.81 м/с.².

Величина колебания может быть выражена как расстояние между крайними точками, достигнутыми движением (значение пика к пику), или расстояние от некоторой центральной точки до максимального отклонения (значение пика). Часто величину вибрации выражают через среднюю меру ускорения колебательного движения, обычно среднеквадратичное значение (м/с² среднеквадратичное значение). Для одночастотного (синусоидального) движения среднеквадратичное значение равно пиковому значению, деленному на √2.

Для синусоидального движения ускорение, a (в м/с²), можно рассчитать по частоте, f (в циклах в секунду), а смещение, d (в метрах):

а=(2pf)²d

Это выражение можно использовать для преобразования измерений ускорения в перемещения, но оно точно только тогда, когда движение происходит на одной частоте.

Иногда используются логарифмические шкалы для количественной оценки величины вибрации в децибелах. При использовании эталонного уровня в международном стандарте 1683 уровень ускорения, L_a, выражается L_a = 20log₁₀(a/a₀), где a - измеренное ускорение (в м/с² среднеквадратичное значение) и a₀ является эталонным уровнем 10^-6 м/с². В некоторых странах используются другие референтные уровни.

частота

Частота вибрации, выражаемая в циклах в секунду (герцах, Гц), влияет на то, в какой степени вибрация передается на тело (например, на поверхность сиденья или рукоятку виброинструмента), на которой он передается через тело (например, от сиденья к голове), и эффект вибрации в теле. Соотношение между смещением и ускорением движения также зависит от частоты колебаний: смещение в один миллиметр соответствует очень низкому ускорению на низких частотах, но очень высокому ускорению на высоких частотах; вибрационное смещение, видимое человеческому глазу, не является хорошим индикатором виброускорения.

Эффекты вибрации всего тела обычно наиболее сильны в нижней части диапазона, от 0.5 до 100 Гц. Для вибрации, передаваемой через руки, частоты до 1,000 Гц и выше могут иметь пагубные последствия. Частоты ниже 0.5 Гц могут вызвать укачивание.

Частотный состав вибрации можно показать в спектрах. Для многих типов вибрации, передаваемой через все тело и руки, спектры являются сложными, при этом некоторые движения происходят на всех частотах. Тем не менее, часто встречаются пики, которые показывают частоты, на которых возникает большая часть вибрации.

Поскольку реакция человека на вибрацию зависит от частоты вибрации, необходимо взвесить измеренную вибрацию в соответствии с тем, сколько вибрации возникает на каждой частоте. Частотные взвешивания отражают степень, в которой вибрация вызывает нежелательный эффект на каждой частоте. Утяжеления необходимы для каждой оси вибрации. Для вибрации всего тела, вибрации, передаваемой через руки, и укачивания требуются различные частотные взвешивания.

Руководство

Вибрация может происходить в трех поступательных и трех вращательных направлениях. Для сидящих лиц поступательные оси обозначены x-ось (вперед-назад), y-ось (боковая) и
z-ось (вертикальная). Вращения о x-, y- а также z-оси обозначены r_x (рулон), р_y (шаг) и r_z (рыскание) соответственно. Вибрация обычно измеряется на границе раздела между телом и вибрацией. Основные системы координат для измерения вибрации по отношению к вибрации всего тела и вибрации, передаваемой через руки, проиллюстрированы в следующих двух статьях этой главы.

Длительность

Реакция человека на вибрацию зависит от общей продолжительности воздействия вибрации. Если характеристики вибрации не меняются со временем, среднеквадратичная вибрация обеспечивает удобную меру средней величины вибрации. Секундомера может быть достаточно для оценки продолжительности воздействия. Тяжесть средней величины и общей продолжительности можно оценить, обратившись к стандартам в следующих статьях.

Если характеристики вибрации различаются, измеренная средняя вибрация будет зависеть от периода, за который она измеряется. Кроме того, считается, что среднеквадратичное ускорение недооценивает серьезность движений, которые содержат толчки или иным образом сильно прерывисты.

Многие виды профессионального облучения носят непостоянный характер, меняются по величине от момента к моменту или включают случайные шоки. Интенсивность таких сложных движений может накапливаться таким образом, чтобы придать соответствующий вес, например, коротким периодам вибрации высокой амплитуды и длительным периодам вибрации низкой амплитуды. Используются различные методы расчета доз (см. «Вибрация всего тела», «Вибрация, передаваемая через руки» и «Укачивание» в этой главе).

Назад