工效学原理与应用3[1][1].6 环境振动及其控制.ppt

* * * * * * * * * * * * * 3-6 环境振动及其控制 来自机械的振动，大多数是很复杂的运动，然而它们都是有规律的。根据傅里叶（Furiour）分析方法，任何复杂的振动，都可以由若干简单的振动——简谐振动复合而成。 一.振动的基本知识 1.振动的概念及分类 振动是一个质量或物体相对于基准位置作来回往返的运动，例如，一物体在一弹簧端点的运动，机器开动时各部分零件的运动，用茶匙敲打玻璃杯产生的振动。 振动可以根据不同依据进行划分： （1）根据振动的物理特性不同，振动可分为周期性振动和非周期性振动。 周期性振动可分为简谐振动和非简谐振动。非简谐振动可分为随机振动和冲击振动。 简谐振动是最简单和最基本的周期性振动，其振动形式可用正弦曲线表示，如音叉的振动，钟摆的振动。在生产中，单纯的简谐振动是极少见的，大量的振动是非简谐的周期性振动或非周期性振动，或是两者的组合。如拖拉机开动时坐椅的振动属于随机振动，爆破或锻锤引起的振动属于冲击振动。 （2）根据振动的来源不同，振动可分为生产性振动和非生产性振动。按照作用于人体的部位和传导方式不同，生产性振动又可分为局部振动和全身振动。 生产性振动是指在生产过程中产生的振动，其主要来源有：不平衡物体的转动，旋转物体的扭动和弯曲，物体的摩擦和冲击，空气冲击波等。 平时所称的“振动公害”大多来自于生产性振动。 局部振动主要是由于手握振动着的工具进行操作而引起的振动，此时，振动由手、手腕、肘关节、肩关节传导至全身。 全身振动是由于人体处于振动的物体上、足部或臀部直接接触振动而引起的振动，它通过下肢或躯干直接对全身起作用。 2.振动的度量 从振动的方向、振动的强度、振动的频率等方面来加以度量。 （1）振动的方向 关于振动方向的度量，ISO规定：以心脏为原点建立空间直角坐标系，从人体背部向胸部方向振动为X轴，从人体右侧向左侧振动为Y轴，从脚(或臀部)向头部方向振动为Z轴。这时，应注意到人体站立时的坐标轴方向不同于人体仰卧时的坐标轴方向。 （2）振动的强度 关于振动的强度，其度量方法有多种，可以有振幅、位移、速度、加速度等。其中以加速度(单位为m/s2或重力加速度g)应用最为广泛。加速度与作用力成正比，对人体是个重要的冲击量。 （3）振动的频率 振动频率是振动运动速度的表征(单位为Hz)。人体对不同频率的振动有不同的敏感性。 在分析频率对人体的影响时，通常没有必要对每一频率进行逐一分析，而是根据人体对振动频率变化的反应，采用倍频程或1/3倍频程进行频谱分析。下表为1/3倍频程的中心频率及相应频带的频率范围。 表3-6-1 1/3倍频程中心频率及相应频带频率范围（Hz） 中心频率 100 125 160 200 250 315 400 频率范围 90～112 112～140 140～180 180～224 224～280 280～355 355～450 二.振动的影响 1.人体的振动特征 人们经常工作和生活在振动的环境中，当人体接触到振动物体时，会产生振动觉。 有人认为振动觉是一种触压觉，是触压觉反复受到激活的状态。而有人则认为，人体内的巴西尼环层小体是振动感受器，它广泛分布于关节、骨膜、血管壁、肠间膜、胸膜、肾脏、淋巴结、交感神经等部位，但由于它在机体各部位的分布密度不同，因而各部位对振动的敏感性也有差异，通常人的指尖对振动最为敏感。 振动频率、振动强度是振动作用于人体时引起振动觉的主要因素，而接振时间的长短及接振方式的不同（如立姿或坐姿、直接或间接接触振动体），引起的人体振动效应也不同。 如图3-6-1 图3-6-1 人体对振动的反应 2. 振动对人体的影响 （1）引起脑电图改变、条件反射潜伏期改变、交感神经功能亢进、血压不稳、心律不稳、皮肤感觉功能降低（如触觉、温热觉、疼觉），尤其是振动感觉最早出现迟钝。 振动对人体各系统的影响主要表现在以下几方面： （2）40～300Hz的振动能引起周围毛细血管形态和张力的改变，表现为末梢血管痉挛、脑血流图异常；心脏方面可出现心动过缓、窦性心律不齐和房内、室内、房室间传导阻滞等。 （3）使手部的握力下降。 （4）40Hz以下的大振幅振动易引起骨和关节的改变，骨的X光底片上可见到骨贸形成、骨质疏松、骨关节变形和坏死等。 （5）长期使用振动工具可产生局部振动病。局部振动病是以末