振动环境评价

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1、8.5振动的环境评价字体[大][中][小]从30年代开始，一些组织及个人就对车、船、飞机等交通工具的乘坐舒适性进行研究，提出过各种评价标准。现在一些工业发达国家为加强对人的振动保护，先后制定了振动容许标准。不过，因为人体的生理系统非常复杂，而且振动通常与温度、工作姿势、工作条件以及噪声等因素同时存在，使人呈现各种病症，所以想弄清振动对人体的生理影响机理，从而能定量地评价，是极其困难的。目前都是从人的感觉方面、即从心理影响方面进行评价。8.5.1人的振动感觉图6.3.1—57人体对振动感觉的实验曲线人的振动感觉依存于皮肤感觉(触、压等)和深部知觉(筋、腱、关节的感觉)

2、图6.3.1—57为人的振动感觉的实验曲线，以此作为防振设计的一个基准，认为图中A以下是理想的，C以上是不允许的，A与C之间尽可能避开。用以评定振动感觉的参数有振动位移，振动速度和振动加速度。下面着重介绍ISO2631用振动加速度均方根值表示振动强度的评定方法。振动加速度均方根值的意义如下式所示：式中：T——振动周期;a1——振动加速度。对于简谐振动，若最大振幅为amax，则arms=amax/人对振动加速度的感觉范围大致从1Gal(0.01m/s2)到1000Gal(10m/s2)。为便于在宽广的范围内进行动态测量，常采用分贝标度。此时按下式定义振动加速度级VAL

3、=20log10(arms/a0)(6.3.1—22)不过，直接用式(6.3.1—22)评定人的振动感觉是不妥当的。因为人的振动阈值(勉强感觉到振动时的振动加速度级值)随振动频率不同而异，而且振动方向不同感觉也有差别。图6.3.1—58是人的振动阈值曲线。从图中可见，垂直振动时人对4～8Hz的振动最敏感，水平振动时对于1～2Hz的振动最敏感;在3Hz以下时，水平振动容易感觉到，而在3Hz以上时，垂直振动容易感觉到。因此，为能恰如其分的表示人的振动感觉，须将式(6.3.1—22)的结果按照人的振动阈值特性进行修正，成为振动级，即VL=VAL+Cn式中：Cn——振动感觉

4、修正值，可由表6.3.1—11查取。图6.3.1—58人体对振动的阀值曲线图6.3.1—59人体参考坐标轴表6.3.1—11振动感觉修正值频率(Hz)12481631.56390Cn(dB)垂直振动-6-300-6-12-18-21水平振动33-3-9-15-21-27-30需要指出的是，上述VAL和VL虽都是用dB表示，但二者含义不同。前者是实际振级的大小，后者则表示人对振动的感觉。在4～8Hz的垂直振动时二者相等。8.5.2全身振动的容许标准各国标准不尽统一，这里介绍ISO2631(1974年)，它规定振动强度用加速度的有效值表示，单位是m/s2;频率范围为1～

5、80Hz;参考座标轴对于人体是固定的，如图6.3.1—59所示;对于人的健康保护，是限制人在振动环境中的暴露时间。图6.3.1—60等感觉曲线图6.3.1—60的纵轴为振动加速度(rms)，横轴为1/3倍频程中心频率(Hz)。图中的一组等感曲线(对沿曲线变化的不同振级的振动，人的感觉是相同的)，每一根曲线表示一个容许暴露时间。图6.3.1—61则是表示振动加速度与暴露时间的关系，每根曲线为一1/3倍频程中心频率。两图形式不同，但所表示的标准完全一样。ISO2631是从不舒感RC、工作效率降低FDP和耐久限EL三个方面考虑作为评定基准的。图6.3.1—60、6.3.1

6、—61是FDP曲线，超过此限则认为工作效率会降低;RC是失去舒适感的极限;EL则表示超过此限即不能保证人体健康安全，在无特殊防护的条件下，人体所受的振动值不允许超过此限。三组曲线形状完全相同，只是基准不同，RC比FCP低10dB，EL比FDP高6dB。应用上述标准评价环境振动，可按以下方法进行。振动测量时，作1/3倍频程频率分析，将所得结果与上述曲线比较。其中哪个频率分量的值所接近的许容曲线级值大，就按那个值来决定容许暴露时间。这样做是基于认为对于人的振动感觉，不同频率的振动互不影响。因为等感曲线已经计及人的振动感觉特性的影响，所以若用具有振动感觉补偿电路的测振仪测

7、量时，就只需测量总级值，将测量结果与图中曲线的平直部分比较，亦即对于垂直振动与5Hz的值，对于水平振动与1.6Hz的值进行比较。当振动方向不止一个的时候，各个方向分别求出，与相应的标准比较。图6.3.1—61振动加速度与暴露时间的关系关于振动持续时间问题，在振级不变的间歇振动情况下，将实际暴露时间相加即可;而对于振级变化的情形，则必须求等效暴露时间。换算公式为：式中：ti——是振级Ai的实际暴露时间;Ti——是实际暴露振级Ai一天的许容暴露时间;T′——是换算成振级A′一天的许容暴露时间;t′i——是Ai换算至A′的等效暴露时间。例如，在90dB的振级下暴露1n