Наука XXI века: новый подход (стр. 2 )

Для проведения испытаний на замок лопатки устанавливался датчик колебаний KS-50, входящий в состав виброметра Robotron 00042 . Датчик работает в диапазоне частот 0,5-4000 Гц и не искажаемо измеряет относительные деформации до 1,5%. Датчик крепился на замке лопатки удерживающим магнитом, входящим в комплект поставки. Данный вид крепления обеспечивал простоту установки и надежное крепление, а также приемник электрически изолировался от объекта диагностирования. В качестве усилителя сигнала с датчиков и АЦП была выбрана 16 битная звуковая карта SB-Live. Для регистрации колебаний использовался компьютер. Для визуального анализа использовался программный продукт SpectraLAB.

При анализе с частотой задатчика 20Hz видно, пиковое значение увеличивается с увеличения запила:

- без запила 23.63%;

- с запилом 10мм 25.57%;

- с запилом 20мм 28,57%;

- с запилом 30мм 48.32%.

Данная закономерность прослеживается в интервале от 18 Hz до 4kHz. Верхняя граница в 4 kHz обусловлена не линейным законом изменения частоты после этой границы. При частоте задатчика в 200Hz(Рис.1):

- без запила 41.98%;

- с запилом 10мм 49.63%;

- с запилом 20 мм 55.57%.

АБ

В

Рис. 1. Вибрация целой лопатки, без запила (А),

с запилом 20 мм (Б) и с запилом 30 мм (В), при 200 Hz

Данный метод очень прост в использовании, но обладает большим недостатком, так как он может дать только качественную оценку (т. е больше или в норме), а количественную, прогноз и тип дефекта с помощью этого метода определить нельзя.

Для более точного анализа можно воспользоваться методом огибающих.

Для анализа разделим диапазон частот на три части:

- диапазон низкочастотной вибрации от 1 Hz до 31.5Hz;

- диапазон среднечастотной вибрации от 32 Hz до 125Hz;

- диапазон высокочастотной вибрации от 125 Hz до 1kHz.

Таблица 1- Результаты эксперимента

Частота задатчика 20 Hz
Диапазон	Без запила	Запил 10 мм	Запил 20 мм
Пик Hz	Пик dB	Пик Hz	Пик dB	Пик Hz	Пик dB
Низкочастотный	24,9023	46,95106	24,9023	47,40568	24,9023	47,99911
Среднечастотный	73,9746	67,70179	73,9746	67,01051	73,9746	66,28006
Высокочастотный	172,1191	65,67932	172,8516	68,2265	173,584	69,2317
Частота задатчика 200 Hz
Низкочастотный	2,9297	27,27715	5,127	29,51386	10,9863	30,06282
Среднечастотный	49,8047	53,6882	49,8047	53,3841	49,8047	53,36469
Высокочастотный	224,1211	64,05192	222,6562	66,37692	673,0957	69,51517
Частота задатчика 2000 Hz
Низкочастотный	10,2539	22,54293	5,8594	27,37483	10,2539	27,58731
Среднечастотный	49,8047	53,53686	49,8047	53,23692	49,8047	53,29857
Высокочастотный	249,7559	36,15022	249,7559	36,2968	249,7559	37,00105
Частота задатчика 20000 Hz
Низкочастотный	3,6621	32,36388	5,8594	30,4753	11,7188	28,30115
Среднечастотный	49,8047	53,63012	49,8047	53,37695	49,8047	53,59953
Высокочастотный	249,7559	35,52107	249,7559	34,6494	249,7559	35,10429

Выводы:

Выявлено что при низких частотах задатчика 20 Hz пиковые частоты не сдвигаются, а происходит только увеличение уровня вибрации при увеличении запила. Данное утверждение верно только для низкой и высокочастотной вибрации, так как на средних частотах очень мало отношение сигнал/шум. При частотах задатчика до 20000 Hz в низкочастотном и высокочастотном диапазоне также имеется увеличение уровня вибрации при увеличении забоины.

При частотах задатчика 20000Hz все параметры ведут себя не линейно из-за не линейной зависимости датчика на частотах выше 4000 Hz.

Основываясь на полученных результатах можно утверждать, что существует четкая зависимость вибрационных характеристик лопаток ГТД от их технического состояния (наличия/отсутствия дефекта). Но размеры реальных повреждений лопаток ГТД на ранних этапах их развития намного меньше исследуемых нами, поэтому для практического применения данного метода необходима более чувствительная аппаратура.

Литература

1.  Щеников обеспечение процессов и систем: метод, указания к выполнению практ. занятий № 1-11 СПб.: Изд-во СПб госуниверситета аэрокосмического приборостроения, 20с.

2.  П„ , Пущин вибрационных характеристик лопаток ГТД //Восточно - Сибирский авиационный сборник. 2005.- Вып. 3, 357 с.

ПАГУБНОЕ ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ

НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

,

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, Россия, [e-mail]

В современном мире имеется большое количество инструментов, станков, установок и машин, которые являются источниками вибрации. Простой работник, использующий отбойный молоток может не подозревать об опасности, которой подвергается его организм при работе с данным инструментом. Нормы производственной вибрации установлены государственным стандартом еще с 1978 года, но, несмотря на это, рядовые работники и в наши дни не знают об опасности вибрации. Цель данной статьи состоит в том, чтобы объяснить принцип действия вибрации на организм человека, и перечислить меры по защите от ее пагубного воздействия.

Вибрация — это физический фактор, действие которого определяется передачей человеку механической энергии от источника колебаний[2].

Ручные инструменты ударного действия широко распространены в различных отраслях промышленности (строительстве, машиностроении, авиации и горнорудной промышленности). Работа с этими машинами сопровождается не только вибрационным воздействием, но и значительным физическим напряжением. Неудобные рабочие позы, различные усилия нажима на инструмент(10-40 кг) создают значительное статическое напряжение мышц плеча и плечевого пояса, что усугубляет неблагоприятное воздействие вибрации.

Доказано, что тело человека представляет собой сложную колебательную систему, которая при частотах менее 2 Гц отвечает на колебания как жесткая масса. Но при более высоких частотах в нашем организме происходит резонансное усиление колебаний, которое при длительном воздействии ведет к механическим повреждениям тканей, органов и различных систем организма (особенно при возникновении резонанса собственных колебаний тела и внешних воздействий). Для сидящего человека резонанс находится на частотах 4—6 Гц, в положении стоя обнаружены 2 резонансных пика: в 5 и 12 Гц. Собственная частота колебаний таза и спины — 5 Гц, а системы грудь—живот — 3 Гц[1].

Таблица 1.2 -  Влияние вибрации на организм человека

Амплитуда колебаний вибрации, мм	Частота вибра­ции, Гц	Результат воздействия
До 0,015	Различная	Не влияет на организм
0,016-0,050	40-50	Нервное возбуждение с депрессией
0,051-0,100	40-50	Изменение в центральной нервной системе, сердце и органах слуха
0,101-0,300	50-150	Возможное заболевание
0,101-0,300	150-250	Вызывает виброболезнь

При постоянном воздействии вибрации у человека возникают различные отклонения в работе организма. Происходят разнообразные изменения в мышцах плечевого пояса, рук и кисте. Это связано как с непосредственной травматизацией мышц, так и с нарушениями регуляции вследствие поражений ЦНС. Под влиянием локальной вибрации возникают также костно-суставные изменения, особенно в локтевых и лучезапястных суставах, в мелких суставах кистей. Костно-суставные деформации происходят из-за нарушения дисперсности тканевых коллоидов, в результате чего кость теряет способность связывать соли кальция. В таблице 1 показано влияние вибрации на организм человека в зависимости от амплитуды и частоты колебаний.

Действие вибрации на нервную систему вызывает нарушение равновесия нервных процессов в сторону преобладания возбуждения, а затем — торможения. Корковые отделы головного мозга чутко реагируют на вибрацию. Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов.

Воздействие на зрение, особенно на резонансных частотах 20—40 и 60—90 Гц, увеличивает амплитуду колебаний глазного яблока и ухудшает остроту зрения, снижает цветовую чувствительность, суживает границы поля зрения.

При длительном влиянии определенных видов вибрации, может развиться, так называемая, вибрационная болезнь, которая выражается в серьезных нарушениях в состоянии здоровья и, в первую очередь, со стороны нервной системы. Больные жалуются на тупые, ноющие боли в кистях рук, чувство онемения в руках, утомляемость в работе. Чаще такие явления возникают после работы. Заболевание развивается спустя 3—15 лет работы в условиях вибрации и включает в себя четыре стадии[2]:

1) начальная стадия вибрационной болезни, она протекает без выраженных симптомов. При объективном осмотре обнаруживается сниженная чувствительность кончиков пальцев;

2) умеренно выраженная стадия вибрационной болезни, при ней чувство онемения приобретает большую стойкость, снижение чувствительности распространяется на все пальцы и даже на предплечья;

3) выраженная стадия вибрационной болезни, когда значительно белеют пальцы рук, кисти обычно холодные и влажные, пальцы отечные, снижается чувствительность кистей, сильнее выражены изменения в мышцах;

4) стадия генерализованных расстройств; она встречается редко и лишь у рабочих с большим стажем. Сосудистые расстройства распространяются не только на руки, но и ноги, спазмы могут захватывать сердечные и мозговые сосуды. Эта стадия вибрационной болезни относится к малообратимым состояниям с заметным снижением работоспособности.

При приеме на работу, связанную с вибрацией, с целью профилактики вибрационной болезни, рабочие должны проходить предварительные медицинские осмотры. Лица, которые страдают заболеваниями нервной и эндокринной систем, язвенной болезнью, или перенесли обморожение рук, не должны приниматься на работы, связанные с вибрацией.

С целью ранней диагностики заболевания, все лица, которые работают с виброинструментами, должны проходить ежегодный медицинский осмотр. Для предупреждения развития вибрационной болезни проводятся санитарно-технические мероприятия, направленные на уменьшение вибрации. Рекомендуется делать перерывы в работе через каждые 1,5-2 часа работы, на 10-15 минут, а также гимнастические упражнения и массаж рук. С целью профилактики вибрационной болезни, а также сохранения высокой работоспособности человека рекомендуются водные процедуры, массаж, производственная гимнастика, ультрафиолетовое облучение, витаминизация.