振动测量评价与控制学习教案

1、会计学1振动振动(zhndng)测量评价与控制测量评价与控制第一页，共60页。第2页/共60页第二页，共60页。2)(1002adttaTaT注：注： （1）a0为振动加速度的最大值，而此处为振动加速度的最大值，而此处T应理解为一个振动周期应理解为一个振动周期。相对考查一段时间的振动效果。相对考查一段时间的振动效果(xiogu)而言，一个而言，一个振动周期振动周期T仍可理解为仍可理解为“瞬间瞬间”， 所以加速度有效值可所以加速度有效值可以理解为一个瞬间量，而与此相应的频率计权加速度也以理解为一个瞬间量，而与此相应的频率计权加速度也是是“瞬时瞬时”量。量。 （2）此参数是针对单一频率的振动定义的

2、参数）此参数是针对单一频率的振动定义的参数 （3）不特别指明时，）不特别指明时，“振动加速度振动加速度”一般指的就是均方根值加速一般指的就是均方根值加速度或加速度的有效值。度或加速度的有效值。第3页/共60页第三页，共60页。（2）频率计权振动）频率计权振动(zhndng)加速度（加速度（ahw，针对，针对复合频率定义的瞬时量）复合频率定义的瞬时量） frequency-weighted acceleration 根据人体根据人体(rnt)对不同频率振动的感觉响应及产生的生理效对不同频率振动的感觉响应及产生的生理效应规律进行计权的加速度，简称计权加速度（瞬时量）。应规律进行计权的加速度，简称计

3、权加速度（瞬时量）。第4页/共60页第四页，共60页。手传振动计权加速度的计权系数手传振动计权加速度的计权系数(xsh) 第5页/共60页第五页，共60页。（3）加速度级）加速度级0lg20aaLh其中其中(qzhng)：a0 为参考加速度为参考加速度,106m/s2。（4）频率计权加速度级）频率计权加速度级00121220/lg20)/)(lg(20)10(lg20aaaaKKLhwnihiiniLihwhi注：新标准注：新标准(biozhn)不再推荐使用用不再推荐使用用“振动级振动级”来表示的振动量。见机械振动与冲击来表示的振动量。见机械振动与冲击 人体暴露人体暴露 词汇（词汇（GB/T

4、15619-2005)第6页/共60页第六页，共60页。（5）等能量频率计权加速度（时间）等能量频率计权加速度（时间(shjin)平均量平均量） energy-equivalent frequency-weighted acceleration 在某一规定时间在某一规定时间(shjin)内的频率计权加速度的能量内的频率计权加速度的能量平均，称为该时间平均，称为该时间(shjin)内的等能量频率计权加速度内的等能量频率计权加速度，简称等能量计权加速度。，简称等能量计权加速度。iieqhwnieqhwtaTa2)(1V)( 1)(注：该参数类似于噪声注：该参数类似于噪声(zoshng)中的等效连续

5、中的等效连续A计权计权声级声级LAeq。如果接振时间分为几个具有不同计权等能量计权加速度的时间段，则在如果接振时间分为几个具有不同计权等能量计权加速度的时间段，则在接振时间内的总等能量计权加速度为：接振时间内的总等能量计权加速度为：dttaTahwTtVeqhwV20)(1)(TV接振时间ahw(t)t时刻计权加速度 ti各时间段时间 TV各时间段时间总和(ahw)eq(i) 第i个时间段等能量计权加速度第7页/共60页第七页，共60页。eqhwhwTteqhwadttaTaV)(TT)(1)()4(A4V204(4)eqhwViieqhwnieqhwaTtaTaA)(T)( 1)()4(42

6、)(14(4)其中：T44小时(xiosh) TV日接振时间 说明：说明：4小时等能量计权加速度虽然其单位为加速度单位m/s2，但与频率计权加速度、等能量计权加速度等具有本质的不同。前者体现的是日接振量这样一个概念（体现了振动强度与时间两个因素）；二后者只是体现了振动强度一个方面 。第8页/共60页第八页，共60页。第9页/共60页第九页，共60页。（7）8小时等能量（频率）计权加速度（相对小时等能量（频率）计权加速度（相对(xingdu)暴暴露剂量）露剂量） 8h energy-equivalent frequency-weighted acceleration 把具有(jyu)不同接振时间

7、的日接振量转化为相当于8小时接振时间的等能量计权加速度。eqhwhwTteqhwadttaTaAV)(TT)(1)()8(8V208(8)eqhwViieqhwnieqhwaTtaTaA)(T)( 1)(8)82)(18(8)其中(qzhng)：T88小时 说明说明：卫生部负责的国家职业卫生标准工作场所有害因素职业接触限值 第2部分：物理因素（GBZ 2.2-2007)以及工作场所物理因素测量 手传振动（GBZ/T 189.9-2007）均将4小时等能量计权加速度作为评价手传振动的指标。而国家质量检验监督检疫总局负责的国家标准机械振动 人体暴露于手传振动的测量与评价 第1部分：一般要求（GB/

8、T 14790.1-2009)将8小时等能量计权加速度作为评价手传振动的指标。不过二者可转换：A(4)=21/2A(8)第10页/共60页第十页，共60页。第11页/共60页第十一页，共60页。1.振动对人的影响层次振动对人的影响层次 （1）感知）感知 （2）不适）不适 （3）疾病）疾病2. 振动对人影响分类振动对人影响分类 （1）全身振动）全身振动 如在振动平台、在列车、公共汽车工作等。如在振动平台、在列车、公共汽车工作等。 （2）局部）局部(jb)振动（主要是手传振动）振动（主要是手传振动） 使用手持式电动工具、手持式振动器械。使用手持式电动工具、手持式振动器械。第12页/共60页第十二页

9、，共60页。第13页/共60页第十三页，共60页。振动振动(zhndng)疾疾病病第14页/共60页第十四页，共60页。第15页/共60页第十五页，共60页。第16页/共60页第十六页，共60页。3. 全身全身(qun shn)振动对人的影振动对人的影响响第17页/共60页第十七页，共60页。ISO 2631-1978人体人体(rnt)垂直振动标垂直振动标准：准：第18页/共60页第十八页，共60页。ISO 2631-1978人体人体(rnt)水平振动标准：水平振动标准：第19页/共60页第十九页，共60页。ISO 5349-1981:手部加速度敏感区手部加速度敏感区816Hz；16Hz以上以

10、上(yshng)，每倍频程允，每倍频程允许加速度增加一倍，即许加速度增加一倍，即增加增加6dB。 第20页/共60页第二十页，共60页。NoImage工作场所有害因素职业工作场所有害因素职业(zhy)接触限值接触限值 第第2部分：物理因素部分：物理因素 （GBZ 2.2-2007)第21页/共60页第二十一页，共60页。手传振动接触限值的等能量时间手传振动接触限值的等能量时间(shjin)换算换算第22页/共60页第二十二页，共60页。Dy（年）（年）1248A(8)（m/s2）261473.7A(4)（m/s2）3720105相对于给定的暴露年数相对于给定的暴露年数Dy预期引起人群预期引起人

11、群中发生中发生(fshng)10%阵发性白指病的日阵发性白指病的日振动暴露量振动暴露量注：注：Dy为人群平均总的（累计为人群平均总的（累计(li j)）暴露时间，）暴露时间， 单位是年单位是年机械振动机械振动 人体暴露于手传振动的测量与评价人体暴露于手传振动的测量与评价 第第1部分：一般部分：一般(ybn)要求要求 （GB/T14790.1-2009）注：注：研究认为，手传振动综合症在暴露于与手接触表面的研究认为，手传振动综合症在暴露于与手接触表面的8h等能量计权加速度等能量计权加速度A（8）小于）小于2m/s2（相当于（相当于4h等能量的计权加速度：等能量的计权加速度：2.8m/s2）很少出

12、现病例；而在）很少出现病例；而在A（8）值小于）值小于1m/s2的人员中未见报告病例。的人员中未见报告病例。第23页/共60页第二十三页，共60页。第24页/共60页第二十四页，共60页。人体手传振动的测量与评价方人体手传振动的测量与评价方法（法（GB/T 14790-1993)机械振动与冲击机械振动与冲击 人体暴露于全人体暴露于全身振动的评价身振动的评价 第第1部分部分 一般要一般要求求(yoqi)（GB/T 13441.1-2007)手持便携式动力工具手持便携式动力工具 手柄振动手柄振动测量方法测量方法 第第2部分部分:铲和铆钉机铲和铆钉机（GB/T 8910.2-2004）手持便携式动力

13、工具手持便携式动力工具 手柄振动手柄振动测量方法测量方法 第第3部分部分:凿岩机和回凿岩机和回转锤转锤（GB/T 8910.3-2004）第25页/共60页第二十五页，共60页。第26页/共60页第二十六页，共60页。振动振动(zhndng)测量仪测量仪第27页/共60页第二十七页，共60页。振动振动(zhndng)测测量仪量仪第28页/共60页第二十八页，共60页。三、测量振动方向三、测量振动方向(fngxing)的选取的选取按照生物力学坐标系选取振动按照生物力学坐标系选取振动(zhndng)测量方测量方向。向。第29页/共60页第二十九页，共60页。a. 握姿生物力学坐标系握姿生物力学坐标

14、系b. 伸姿生物力学坐标系伸姿生物力学坐标系第30页/共60页第三十页，共60页。被测物体示意图被测物体示意图a. 铁箍固定铁箍固定c. 卡盘固定卡盘固定b. 螺纹固定螺纹固定 五面带有螺五面带有螺孔的三方向孔的三方向测振传感器测振传感器座座四、振动四、振动(zhndng)传感传感器的安装器的安装手传振动测量(cling)规范（GB11523-89)第31页/共60页第三十一页，共60页。:铲和铆钉机手传振动(zhndng)测量第32页/共60页第三十二页，共60页。重型重型(zhngxng)和轻型回转和轻型回转锤振动测量锤振动测量第33页/共60页第三十三页，共60页。凿岩机振动凿岩机振动(

15、zhndng)测量测量第34页/共60页第三十四页，共60页。 按照生物力学坐标系，分别测量三个轴向振动(zhndng)的频率计权加速度，取三个轴向中最大值作为被测工具或工件的手传振动(zhndng)值。2. 现行标准现行标准B机械振动机械振动 人体暴露于手传振动的测量与评价人体暴露于手传振动的测量与评价 第第1部分：一般要求部分：一般要求 （GB/T14790.1-2009） 要求测量生物力学三个轴向的要求测量生物力学三个轴向的频率计权加速度均方根值频率计权加速度均方根值ahwx、ahwy和和ahwz。而对振动暴露的评价基于三个轴向综合的量，称为振动总值。而对振动暴露的评价基于三个轴向综合的

16、量，称为振动总值ahv.222hwzhwyhwxhvaaaa第35页/共60页第三十五页，共60页。第36页/共60页第三十六页，共60页。第37页/共60页第三十七页，共60页。人体人体(rnt)手传振动的测量与评价方法（手传振动的测量与评价方法（GB/T 14790-1993)计算举例：计算举例：第38页/共60页第三十八页，共60页。第39页/共60页第三十九页，共60页。关于关于“振动振动(zhndng)评价测量的量评价测量的量”讨论讨论47.在（在（GB/T 13441.1-2007)中，提出了中，提出了“计权均方根加速度计权均方根加速度”这样一个概念，见下图，从其这样一个概念，见下

17、图，从其定义式不难得出如下结论：定义式不难得出如下结论： （1）“计权均方根加速度计权均方根加速度”的定义式与的定义式与“等能量计权加速度等能量计权加速度”形式相同，所以其应归为形式相同，所以其应归为“等等能量计权加速度这个概念范畴，但具体应用领域不同；能量计权加速度这个概念范畴，但具体应用领域不同；（2） “计权均方根角速度计权均方根角速度”作为测量时的量，其等能量计权的时间不是一般意义上的人的整作为测量时的量，其等能量计权的时间不是一般意义上的人的整个接振时间内的能量平均，而只是个接振时间内的能量平均，而只是(zhsh)测量时间内的能量平均。但要求测量时间要足够测量时间内的能量平均。但要求

18、测量时间要足够长，要能包括典型长，要能包括典型 数值和典型振动情况。因为其意图是要用较短的数值和典型振动情况。因为其意图是要用较短的“测量时间内的等能量计测量时间内的等能量计权加速度权加速度”来代表来代表“整个接振时间内的等能量计权加速度整个接振时间内的等能量计权加速度”。第40页/共60页第四十页，共60页。第41页/共60页第四十一页，共60页。)4(A)()(TT)(TT(4)T04V04VVeqhweqhweqhwaaa测说明说明(shumng)：以下内容为了方便，将测量时间：以下内容为了方便，将测量时间测内测内的等能量计权加的等能量计权加 速度（计权加速度均方值）直速度（计权加速度均

19、方值）直接说成是实际接振时间接说成是实际接振时间TV内的等能量计权加速内的等能量计权加速度。度。第42页/共60页第四十二页，共60页。2. 2. 实际情况实际情况(qngkung)1(qngkung)1 如果工人只操作一种振动工具且完成一种性质的如果工人只操作一种振动工具且完成一种性质的工作，这种情况工作，这种情况(qngkung)(qngkung)只要获得一个只要获得一个“频率计权频率计权加速度均方根值加速度均方根值”便可计算便可计算4h4h等能量计权加速度，并等能量计权加速度，并给出评价结论（见例给出评价结论（见例A1A1）。）。注：工人用同一凿岩机（风镐）开凿水泥路面和开凿注：工人用同

20、一凿岩机（风镐）开凿水泥路面和开凿沥青路面则不能称作同一沥青路面则不能称作同一 性质工作。性质工作。eqhweqhwaa)(TT)()4(A4V(4)第43页/共60页第四十三页，共60页。3. 3. 情况情况2 2 如果如果(rgu)(rgu)工人操作多种工具或用同一工工人操作多种工具或用同一工具完成不同性质的工作，则要分别测量使用各种具完成不同性质的工作，则要分别测量使用各种工具或完成不同性质工作时的工具或完成不同性质工作时的“频率计权加速度频率计权加速度均方根值均方根值”，同时要统计使用各种工具或完成各，同时要统计使用各种工具或完成各种工作的接振时间种工作的接振时间TiTi，最后再求，最

21、后再求4h4h等能量计权加等能量计权加速度值。速度值。i14(4)T)(T1)()4(Anieqihweqhwaa Ti第第i个作业接振时间个作业接振时间 T44小时小时(xiosh)（ahw)eqi第第i个作业的等能量计权加速度（计权加速度均方值）个作业的等能量计权加速度（计权加速度均方值）均方值均方值第44页/共60页第四十四页，共60页。（3）手传振动测量规范）手传振动测量规范(gufn)GB 11523-1989第45页/共60页第四十五页，共60页。（4）作业场所局部振动卫生标准）作业场所局部振动卫生标准GB10434-89 卫生部卫生部1989-02-24批准批准 19891001

22、实施实施（5）手持式机械作业防振要求）手持式机械作业防振要求(yoqi)GB/T17958-2000（6）手套掌部振动传递率的测量与评价）手套掌部振动传递率的测量与评价GB /T 1 8703-2002 eqv ISO 10819:1996国家质量监督检验检疫总局国家质量监督检验检疫总局（7）职业性手臂振动病诊断标准）职业性手臂振动病诊断标准GBZ 7-2002 卫生部负责解释卫生部负责解释（8）工作场所有害因素职业接触限值）工作场所有害因素职业接触限值GBZ2-2002 卫生部负责解卫生部负责解（9）住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准）住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准GB/T50355

23、-2005（10）城市区域环境振动标准（）城市区域环境振动标准（GB 10070-88）第46页/共60页第四十六页，共60页。第47页/共60页第四十七页，共60页。 设设 备备k振源控制(kngzh)阻尼减振弹簧隔振（1）改进设备设计，减少非平衡力，增加设备质量，降低设备自身振动；（2）采用非弹性阻尼材料，如橡胶、沙子、石子等消耗吸收振动能量；（3）采用弹簧，使振源与弹簧间不断交换振动能量（但弹簧不能消耗振动 能量），减少由振源向周围传播振动能量。第48页/共60页第四十八页，共60页。振动振动(zhndng)控制控制 振源控制：减少振源控制：减少(jinsho)迫振力；增大设备质量；其迫

24、振力；增大设备质量；其它它阻尼减振：橡胶、石子阻尼减振：橡胶、石子(sh z)等材料等材料主动隔振：将振源与其它设备隔开；主动隔振：将振源与其它设备隔开；弹性隔振弹性隔振被动隔振：将设备与外来振动隔开。被动隔振：将设备与外来振动隔开。第49页/共60页第四十九页，共60页。mF0r)2cos(4coscos2220ntmrntmrFF其中：其中：m 转动部件质量转动部件质量 r 转动部件质心偏心转动部件质心偏心(pinxn)距离距离 转动角速度转动角速度 n 转速（转转速（转/秒）秒） 第50页/共60页第五十页，共60页。1. 隔振后振源的振动隔振后振源的振动(zhndng)描述描述经推导经推导(tudo)可得：可得：)cos()/(1/)cos()(a)cos()/(1/)cos()(200202000tkFtattkFtAtA振源振动加速度：振源振动位移：其中：其中： 为强迫振动力角频率（即设备转动为强迫振动力角频率（即设备转动(zhun dng)角速度）角速度） k 弹簧弹性系数弹簧弹性系数 0 系统固有角频率（系统固有角频率（ ） Mk三、弹性隔振原理三、弹性隔振原理第51页/共60页第五十一页，共60页。)cos(0tFF Mk)cos(0tFFTT2. 振动振动(zhndng)力的传递力的传递(1) 传至地面传至地面(dmin)的振的振动力幅值：动力幅