Вібрація

Вібра́ція (англ. vibration) — рух матеріальної точки або механічної системи, при якому почергово зростають і спадають за часом значення величини, що характеризує цей рух^[1]. Проявляється у вигляді механічних коливань пружних тіл.

Один з можливих режимів вібрації круглої мембрани (див. інші режими).

Основні поняття та визначення

Корисна вібрація збуджується вібраторами й використовується у вібраційній техніці, наприклад, при вібраційному транспортуванні, вібробурінні тощо.

Вібраційна техніка — сукупність методів і засобів збудження, корисного застосування і вимірювання вібрації, вібраційного діагностування, вібраційного захисту та вібраційних випробувань^[1].

Вібраційна машина — машина, виконавчому механізму якої надають вібрацію для здійснення чи інтенсифікації виконуваного процесу чи підвищення його якості^[1].

Шкідлива вібрація (наприклад, під час роботи двигунів чи при русі транспортних засобів) може призвести до порушення режиму роботи машин і до руйнування, згубно впливає на здоров'я людини. Для боротьби із шкідливою вібрацією застосовують віброізоляцію.

Вібраційний захист — сукупність засобів і методів зменшення параметрів вібрації^[1].

Вібростійкість — здатність виробу виконувати свої функції і зберігати свої параметри в межах значень, що висуваються до цього виробу, в умовах впливу вібрації в заданих режимах^[1].

Параметри вібрації

Основними параметрами вібрації є:

• амплітуда вібропереміщення — x_m, м;
• амплітуда коливної швидкості (віброшвидкість) — V_m, м/с;
• амплітуда коливного прискорення (віброприскорення) — a_m, м/с²;
• період коливань — Т, с;
• частота коливань — f, Гц = 1/с.

В силу специфіки органів відчуттів визначальними при оцінці впливу вібрації на організм є діючі значення перелічених вище параметрів. Так діючим значенням віброшвидкості є средньоквадратичне значення миттєвих значень швидкості V(t) за час усереднення t_yc, що обирають з врахуванням характеру зміни віброшвидкості у часі:

${\displaystyle V_{yc}={\sqrt {\frac {1}{t_{yc}\cdot \int _{t_{O}}^{t_{yc}}V^{2}(t)\,dt}}}.}$

Таким чином, для характеристики вібрацій використовують спектри діючих значень параметрів або їх середніх квадратів.

У практикці віброакустичних досліджень увесь діапазон частот вібрацій розбивають на октавні діапазони. В октавному діапазоні верхня гранична частота увдвічі більша за нижню ${\displaystyle {\frac {f_{2}}{f_{1}}}=2}$. Аналіз і побудова спектрів параметрів вібрації можуть проводитись також в третинооктавних смугах частот — ${\displaystyle {\frac {f_{2}}{f_{1}}}={\sqrt[{3}]{2}}}$. Як частота, що характеризує смугу у цілому, використовується средньогеометрична частота ${\displaystyle f_{mg}={\sqrt {f_{1}\cdot f_{2}}}}$.

Середньогеометричні частоти октавних смуг частот вібрації стандартизовані і складають: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.

Оскільки абсолютні значення параметрів, що характеризують вібрацію, змінюються в дуже широких межах, на практиці використовують поняття логарифмічного рівня коливань. Логарифмічний рівень коливань — характеристика коливань, що порівнює дві однойменні фізичні величини, пропорційна десятковому логарифму відношення оцінюваного і вихідного значень величини. Як вихідні використовуються опорні значення параметрів, взяті за початок відліку. Вимірюються рівні у дБ. Тоді рівень віброшвидкості буде визначатися за формулою:

${\displaystyle L_{V}=10\lg {\frac {V^{2}}{V_{0}^{2}}}=20\lg {\frac {V_{yc}}{V_{0}}},}$

де V_yc — усреднене значення віброшвидкості у відповідній смузі частот;

V₀ — опорне значення віброшвидкості, що дорівнює 5×10^-8 м/с, міжнародна стандартна величина.

Рівень віброприскорення визначається виразом:

${\displaystyle L_{a}=20\lg {\frac {a}{10^{-6}}}.}$

Захист від вібрацій

На промислових підприємствах нормується вібраційна швидкість, яка на частотах 16, 32, 63, 250 Гц повинна відповідати 0,0015, 0,0022, 0,0027, 0,0035 м/с. При тривалості дії вібрації не більше 20 % робочого часу допускається збільшення вібраційної швидкості в 1,5 рази.

Виникненню вібрацій запобігають установленням машин, що спричиняють вібрації, на спеціальні фундаменти з віброізоляцією і на фундаменти не зв’язані з будовою. Для віброізоляції застосовують прокладки з гуми, повсті, пробки, дерева, пружини а також сайлентблоки.

Див. також

• Вібраційна техніка
• Віброабразивна обробка
• Віброакустична безпека
• Віброобробка свердловин
• Віброметр
• Віброочистка
• Вібраційна хвороба
• Віброізоляція