Drgania mechaniczne i wstrząsy

Drgania mechaniczne i wstrzasy

Start

Drgania

procesy, w trakcie których pewne wielkości fizyczne na przemian rosną i maleją w czasie.

niskoczęstotliwościowe drgania akustyczne rozprzestrzeniające się w ośrodkach stałych i przekazywane do organizmu pracownika przez określoną część jego ciała będącą w bezpośrednim kontakcie z drgającym ośrodkiem ( źródłem drgań).

Drgania mechaniczne

Przykłady drgań

Szczególnymi rodzajami drgań rozpatrywanymi w fizyce są: drgania mechaniczne: np. okresowe zmiany położeń wahadła matematycznego czy fizycznego, masy na sprężynie, struny, membrany czy cząsteczek powietrza w instrumencie muzycznym itp. drgania elektromagnetyczne: np. zmiany pól elektrycznych i magnetycznych fali elektromagnetycznej przemieszczającej się np. w powietrzu lub zamkniętej w rezonatorze lasera drgania elektryczne: np. drgania kryształu, drgania cząsteczek gazu, tj. cykliczne zmiany odległości między jonami, tworzącymi cząsteczki, drgania jonów ciał stałych (w tym np. drgania sieci krystalicznych, tj. cykliczne zmianach położeń jonów sieci, określane np. względem punktów węzłowych sieci), drgania jonów plazmy w polu magnetycznym lub elektrycznym, powodujące np. zjawisko zorzy polarnej, okresowe zmiany położeń nośników ładunków elektrycznych, np. elektronów w układzie kondensatora i cewki czy w antenie nadawczej stacji radiowej, telefonii komórkowej itp. drgania magnetyczne: np. jąder atomów pod wpływem fali elektromagnetycznej. Powyższe rodzaje drgań można opisać identycznymi równaniami matematycznymi.

Klasyfikacja drgań

Ze względu możliwość określenia przebiegu funkcji na podstawie jej wartości w pewnym momencie:

Ze względu na cykliczność:

deterministyczne, niedeterministyczne.

okresowe, harmoniczne nieokresowe, prawie okresoweokresowe, harmoniczne nieokresowe, prawie okresowe

Ze względu na działanie sił zewnętrznych na układ drgający:

autonomiczne zwane swobodnymi, nieatonomiczne, wymuszone, sprzężone, parametryczne

Ze względu na to czy równania je opisujące są liniowe:

liniowe, nieliniowe.liniowe, nieliniowe.liniowe, nieliniowe.

Ze względu na występowanie tłumienia:

nietłumione (zachowawcze), tłumione.

Opis niektórych rodzajów drgań

Drgania okresowe

Drgania swobodne

Drgania nieautonomiczne

Drgania tłumione

Drgania nieswobodne, tłumione – powstają np. pod wpływem sił tarcia (np. gdy siła jest proporcjonalna do prędkości ciała i przeciwnie skierowana) – wtedy energia drgań zmniejsza się, zamieniając się w energię cieplną; tłumienie drgań układu powstaje też, gdy oddziałuje on na inny układ, oddając mu część lub całość swojej energii, np. w zjawisku rezonansu. Np. W medycynie zjawisko rezonansu magnetycznego, polegające na wzbudzaniu stanów magnetycznych jąder atomowych za pomocą fali elektromagnetycznej stosuje się w ramach jednej z technik tomograficznych, zwanej obrazowaniem rezonansu magnetycznego.

Drgania swobodne – występują, gdy na układ nie działa żadna zmienna siła zewnętrzna, która wpływa na proces drgań. Stała siła o niewielkiej wartości lub działająca w układzie liniowym nie wpływa na drgania ciała, jedynie przesuwa położenie równowagi. Układ taki jest zachowawczy, tzn. energia drgań nie zmienia się.

Drgania okresowe – powtarzają się w równych odstępach czasu.

Drgania nieautonomiczne – występują, gdy na układ działa siła zewnętrzna mająca wpływ na drgania.

rodzaje drgan wystepujace w srodowisku pracy

Drgania o ogólnym działaniu

Drgania działające na organizm człowieka przez kończyny górne

przekazywane do organizmu człowieka przez jego nogi, miednicę, plecy lub boki (drgania ogólne), których źródłami mogą być m.in.: platformy drgające, siedziska i podłogi środków transportu (samochodów, ciągników, autobusów itp.), siedziska i podłogi maszyn budowlanych (np. do robót ziemnych, fundamentowania, zagęszczania gruntów);

źródłami mogą być m.in.: ręczne narzędzia uderzeniowe o napędzie pneumatycznym, hydraulicznym lub elektrycznym, ręczne narzędzia obrotowe o napędzie elektrycznym lub spalinowym, dźwignie sterujące maszyn i pojazdów obsługiwane rękami.

Przykłady Zródeł drgan o działaniu ogólnym:

podłogi, podesty, pomosty w halach produkcyjnych i innych pomieszczeniach, na których zlokalizowane są stanowiska pracy. Oczywiście pierwotnymi źródłami drgań są w tym przypadku eksploatowane w pomieszczeniach lub poza nimi maszyny oraz urządzenia stacjonarne, przenośne lub przewoźne, które wprawiają w drgania podłoże, na którym stoi operator. Przyczyna drgań podłoża może też być ruch uliczny czy kolejowy, platformy drgające, siedziska i podłogi środków transportu (samochodów, ciągników, autobusów, tramwajów, trolejbusów oraz pojazdów kolejowych, statków, samolotów itp.), siedziska i podłogi maszyn budowlanych (np. do robót ziemnych, fundamentowania, zagęszczania gruntów).

Przykłady źródeł drgań działających na organizm człowieka przez kończyny górne:

ręczne narzędzia uderzeniowe o napędzie pneumatycznym, hydraulicznym lub elektrycznym (młotki pneumatyczne, ubijaki mas formierskich i betonu, nitowniki, wiertarki udarowe, klucze udarowe itp.), ręczne narzędzia obrotowe o napędzie elektrycznym lub spalinowym (wiertarki, szlifierki, piły łańcuchowe itp.), dźwignie sterujące maszyn i pojazdów obsługiwane rękami, źródła technologiczne (np. obrabiane elementy trzymane w dłoniach lub prowadzone ręką przy procesach szlifowania, gładzenia, polerowania itp.).

W wyniku działania drgań na organizm człowieka, może dojść do zaburzeń w układach:

krążenia (np. zespół „białych palców” z uwagi na uszkodzenie drobnych naczyń krwionośnych), nerwowym (złe samopoczucie, bezsenność, zaburzenia czucia, ograniczenie zdolności manualnych, bóle rąk i nóg), kostno-stawowym (zmiany zwyrodnieniowe stawów nadgarstkowych, łokciowych i kręgosłupa, torbiele kostne), układzie pokarmowym, zaburzeń ogólnych, w tym wzroku, mowy, osłabienia, zawrotów głowy.

Ograniczanie narażenia na drgania

Ograniczanie narażenia na drgania związane jest z minimalizowaniem ilości energii wibroakustycznej docierającej ze źródła do organizmu człowieka. Podejmowane w tym zakresie działania opierają się na rozwiązaniach technicznych i organizacyjnych. Rozwiązania techniczne to m.in. : • minimalizowanie drgań u źródła ich powstawania (zmniejszanie wibroaktywności źródeł), • minimalizowanie drgań na drodze ich propagacji, • automatyzację procesów technologicznych i zdalne sterowanie źródłami drgań, • dodatkowe układy redukcji drgań, • aktywna i semi-aktywana redukcja drgań. Zmniejszenie wibroaktywności źródeł można osiągnąć ingerując w ich konstrukcję (minimalizacja luzów, poprawa wyrównoważenia elementów wirujących, eliminacja wzajemnych uderzeń elementów współpracujących i ich właściwy montaż, właściwe mocowanie maszyn do podłoża - fundamentowanie itp.)

Środki ochrony indywidualnej

W celu ochrony pracowników przed drganiami mechanicznymi działającymi na ich organizm przez kończyny górne stosuje się rękawice antywibracyjne. Właściwości tłumiąco – wibroizolacyjne rękawic przeznaczonych do ochrony przed drganiami są charakteryzowane przez dwa współczynniki liczbowe: skorygowany współczynnik przenoszenia drgań TRM, wyznaczony w czasie badań rękawic dla przedziału częstotliwości 32 – 200 Hz oraz skorygowany współczynnik przenoszenia drgań TRH wyznaczony w czasie badań rękawic dla przedziału częstotliwości 200 – 1250 Hz.

Bibliografia

1) A. Adamczyk, Wykłady i animacje z fizyki ogólnej 2)M. Makowiecki, Fale, w tym: Układy fizyczne, a jego drgania swobodne i inne na temat drgań, Wikibooks 3)M. Mazgaj: Drgania harmoniczne, drgania złożone 4)Podstawowe informacje o drganiach 5)https://pssekrakow.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=845&catid=84&Itemid=212 6)Augustyńska D., P. Kowalski: Strategia ochrony pracowników przed drganiami mechanicznymi według nowych przepisów prawnych – europejskich i krajowych. Bezpieczeństwo Pracy, str. 8 - 10, Nr 5 (416), Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, maj 2006. 7)Engel Z.: Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa, PWN 1993.

Dziekuje za uwage