物理性污染控制_第三章_振动污染及其控制讲课讲稿
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主观性 局部性 瞬时性
二、振动污染源
环境振动污染的主要来源 自然振动：地震、火山爆发等 人为振动：工厂振动源、工程振动源、道路交通
振动源、低频空气振动源。
1、工厂振动源 工业生产中的振动源主要有旋转机械、往复机 械、传动轴系、管道振动。 振级为60~100dB, 峰值频率在10~125Hz范围。
2、工程振动源
40Hz以下大振幅冲击振动可引起骨和关节改变， 以指骨、掌骨、腕骨和肘关节多见，主要表现为脱 钙、囊样变，骨皮质增生，骨岛形成，无菌性骨坏 死以及骨关节变形等。
其它系统，如免疫系统、内分泌系统功能异常。 与噪声共存时，可加重噪声对听力的损害。
局部振动病：长期使用振动工具而引起的以末 梢循环障碍为主的疾病，也可累及肢体神经和运动 功能。发病部位多在上肢末端，发作性手指变白是 其典型表现。
铁道工人使用捣固机夯实铁轨
工 人 使 用 风 钻 打 眼
煤矿工人使用电钻打眼 工人使用砂轮机打磨工件
全身振动：指通过下肢或躯干传导至全身的振动。
交通工具：汽车、火车、船舶、飞机 农机械：拖拉机、收割机等 作业台：钻井平台、振动筛、采矿船等
Байду номын сангаас1）局部振动——全身性
神经系统：以上肢手臂末梢神经功能障碍为主， 常以多发性末梢神经炎的形式出现。表现为皮肤感 觉迟钝、振动觉和痛觉减退，神经传导速度减慢， 反应潜伏期延长等。
o
Tt
A 2 cos(t π ) A 2
3、简谐振动的振幅、周期、频率和相位 (1)振幅: 物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。
A x02 (v0 )2
由初始条件确定
(2)周期和频率
周期：物体作一次完全运动所经历的时间。
4、农业机械：拖拉机、收割机、脱粒机。
5、低频空气振动源：指人可听见的100 Hz 左右低频。
振动污染源按其形式又可分为： ①固定式单个振动源； ②集合振动源。
振动污染源按其动态特征又可分为：
稳态振动 冲击振动 无规则振动 铁路振动。
三、振动的危害
1、振动对人体的危害 按作用于人体的部位和传导方式 局部振动：指振动通过手臂传导至全身。 风动工具：铆钉机、凿岩机、捣固机等。 电动工具：电钻、砂轮机、铣床等。
正常手部颜色
雷诺氏症—振动性白 指
正常指关节图像
（2）全身振动——一般为低频率大振幅振动
振动强度大、时间长，则可产生多器官、系统 的不良影响，如机械性损伤，呼吸增强、低碳酸血 症，交感神经紧张，抑制胃酸分泌和胃肠蠕动，作 业能力与工效降低。
振动病：亦称晕动病，由不同方向的振动加速 度反复过度刺激前庭器官所引起的一系列急性反应 症状。患者先出现疲劳，出冷汗，面色苍白等，继 之眩晕、恶心、呕吐，甚至血压下降，视物模糊， 频繁呕吐还可引起水电解质紊乱，少数严重反应者 甚至出现休克。
m
m
d 2x dt 2
2x
0
2. 规律
解
d2x dt 2
2 x 0
简谐振动中质点位移、速度、加速度与时间的关系:
x Acos(t )
T 2π 取 0
x xt图
A
o
t
T
A
v vt 图
v A sin(t ) A
o
Tt
A cos(t π ) A
2
a a t图
a A 2 cos(t ) A 2
1、特征 弹簧振子：连接在一起的一个忽略了质量的弹簧和
一个不发生形变的物体系统。
平衡位置：物体做往复运动时，在某位置所受的力 (或力矩)等于零，则此位置称平衡位置。
O
X
F
O
X
F
O
X
回复力：作简谐运动的质点所受的沿位移方向的合 外力, 该力与位移成正比且反向。
动力学特征 F合 kx
运动学特征: a k x 2 x k
工程施工现场的振动源主要有打桩机、打夯机、水 泥搅拌机、碾压设备、爆破作业以及各种大型运输 机车等。振级为60~100dB。
3、道路交通振动源 主要是铁路和公路振源。在离轨30米处，振动频率 在20~80 Hz 范围内;振级在75 ~90 dB范围内。公路 的振动频率主要在5-63Hz范围，振级在65~90dB 范 围。
心血管系统：血压、心率不稳，手多汗等。 高频率、小振幅振动可引起血管收缩和血压上升， 甚至引发血管痉挛；低频率、大振率振动则可使血 管扩张和血压下降，心电图异常。
40～300Hz的振动可引起末梢毛细血管形态和 张力发生改变。
骨骼-肌肉系统：手部肌肉萎缩（鱼际肌和指 间肌多见），手握力和手指捏合力下降。
难得一见的飞机“音障”共振现象
战神突破音障
2000年亚特兰蒂斯号航天飞机升空时突破音障瞬间
第二节 振动基础
振动问题的研究方法－与分析其他动力学问题 不同的是：一般情形下， 都选择平衡位置作为广 义坐标的原点。
一、简谐振动基本概念
简谐振动：物体运动时，离开平衡位置的位移 (或角位移)按余弦(或正弦)规律随时间变化。
振动的利用：
琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固； 振动检测；振动传输、筛选、研磨、抛光； 振动压路机、振动给料机和振动成型机等。
2、振动污染
振动污染： 振动超过一定的界限，轻则对人的生活和工作环 境形成干扰，降低机器及仪表的精度；重则危害 人体健康、引起机械设备及土木结构的破坏。
振动污染特点：
2、振动对构建物的危害 振动通过地基传递到房屋等构建物，导致构
建物破坏，其影响程度取决于振动的频率和强度。 共振的放大作用会带来更严重的破坏的危害。
载重车辆对道路两侧建筑物产生共振，发生 地面晃动和门窗抖动。
振动可能引起结构的大变形破坏，有的桥梁曾 因振动而坍毁——塔科马大桥 2010年5月22日，欧洲最长大桥——俄罗斯境 内长达7公里的伏尔加河大桥发生离奇晃动
第三章 振动污染及其控制 第一节 概述
一、振动与振动污染 二、振动污染源 三、振动的影响
一、振动与振动污染
1、振动： 广义地讲，任一个物理量在某一定值附近作周期 性的变化均称为振动。
如：地震 声的产生、传播和接收(声带、耳膜) 电磁振动 光的波动 晶体中原子的振动 心脏的搏动 海浪起伏
机械振动：指物体在平衡位置附近作往复运动。 如：汽车、火车运动中的振动 飞机、船舶航行中的振动 机床和刀具在加工时的振动 桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动 各种动力机械的振动 控制系统中的自激振动
二、振动污染源
环境振动污染的主要来源 自然振动：地震、火山爆发等 人为振动：工厂振动源、工程振动源、道路交通
振动源、低频空气振动源。
1、工厂振动源 工业生产中的振动源主要有旋转机械、往复机 械、传动轴系、管道振动。 振级为60~100dB, 峰值频率在10~125Hz范围。
2、工程振动源
40Hz以下大振幅冲击振动可引起骨和关节改变， 以指骨、掌骨、腕骨和肘关节多见，主要表现为脱 钙、囊样变，骨皮质增生，骨岛形成，无菌性骨坏 死以及骨关节变形等。
其它系统，如免疫系统、内分泌系统功能异常。 与噪声共存时，可加重噪声对听力的损害。
局部振动病：长期使用振动工具而引起的以末 梢循环障碍为主的疾病，也可累及肢体神经和运动 功能。发病部位多在上肢末端，发作性手指变白是 其典型表现。
铁道工人使用捣固机夯实铁轨
工 人 使 用 风 钻 打 眼
煤矿工人使用电钻打眼 工人使用砂轮机打磨工件
全身振动：指通过下肢或躯干传导至全身的振动。
交通工具：汽车、火车、船舶、飞机 农机械：拖拉机、收割机等 作业台：钻井平台、振动筛、采矿船等
Байду номын сангаас1）局部振动——全身性
神经系统：以上肢手臂末梢神经功能障碍为主， 常以多发性末梢神经炎的形式出现。表现为皮肤感 觉迟钝、振动觉和痛觉减退，神经传导速度减慢， 反应潜伏期延长等。
o
Tt
A 2 cos(t π ) A 2
3、简谐振动的振幅、周期、频率和相位 (1)振幅: 物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。
A x02 (v0 )2
由初始条件确定
(2)周期和频率
周期：物体作一次完全运动所经历的时间。
4、农业机械：拖拉机、收割机、脱粒机。
5、低频空气振动源：指人可听见的100 Hz 左右低频。
振动污染源按其形式又可分为： ①固定式单个振动源； ②集合振动源。
振动污染源按其动态特征又可分为：
稳态振动 冲击振动 无规则振动 铁路振动。
三、振动的危害
1、振动对人体的危害 按作用于人体的部位和传导方式 局部振动：指振动通过手臂传导至全身。 风动工具：铆钉机、凿岩机、捣固机等。 电动工具：电钻、砂轮机、铣床等。
正常手部颜色
雷诺氏症—振动性白 指
正常指关节图像
（2）全身振动——一般为低频率大振幅振动
振动强度大、时间长，则可产生多器官、系统 的不良影响，如机械性损伤，呼吸增强、低碳酸血 症，交感神经紧张，抑制胃酸分泌和胃肠蠕动，作 业能力与工效降低。
振动病：亦称晕动病，由不同方向的振动加速 度反复过度刺激前庭器官所引起的一系列急性反应 症状。患者先出现疲劳，出冷汗，面色苍白等，继 之眩晕、恶心、呕吐，甚至血压下降，视物模糊， 频繁呕吐还可引起水电解质紊乱，少数严重反应者 甚至出现休克。
m
m
d 2x dt 2
2x
0
2. 规律
解
d2x dt 2
2 x 0
简谐振动中质点位移、速度、加速度与时间的关系:
x Acos(t )
T 2π 取 0
x xt图
A
o
t
T
A
v vt 图
v A sin(t ) A
o
Tt
A cos(t π ) A
2
a a t图
a A 2 cos(t ) A 2
1、特征 弹簧振子：连接在一起的一个忽略了质量的弹簧和
一个不发生形变的物体系统。
平衡位置：物体做往复运动时，在某位置所受的力 (或力矩)等于零，则此位置称平衡位置。
O
X
F
O
X
F
O
X
回复力：作简谐运动的质点所受的沿位移方向的合 外力, 该力与位移成正比且反向。
动力学特征 F合 kx
运动学特征: a k x 2 x k
工程施工现场的振动源主要有打桩机、打夯机、水 泥搅拌机、碾压设备、爆破作业以及各种大型运输 机车等。振级为60~100dB。
3、道路交通振动源 主要是铁路和公路振源。在离轨30米处，振动频率 在20~80 Hz 范围内;振级在75 ~90 dB范围内。公路 的振动频率主要在5-63Hz范围，振级在65~90dB 范 围。
心血管系统：血压、心率不稳，手多汗等。 高频率、小振幅振动可引起血管收缩和血压上升， 甚至引发血管痉挛；低频率、大振率振动则可使血 管扩张和血压下降，心电图异常。
40～300Hz的振动可引起末梢毛细血管形态和 张力发生改变。
骨骼-肌肉系统：手部肌肉萎缩（鱼际肌和指 间肌多见），手握力和手指捏合力下降。
难得一见的飞机“音障”共振现象
战神突破音障
2000年亚特兰蒂斯号航天飞机升空时突破音障瞬间
第二节 振动基础
振动问题的研究方法－与分析其他动力学问题 不同的是：一般情形下， 都选择平衡位置作为广 义坐标的原点。
一、简谐振动基本概念
简谐振动：物体运动时，离开平衡位置的位移 (或角位移)按余弦(或正弦)规律随时间变化。
振动的利用：
琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固； 振动检测；振动传输、筛选、研磨、抛光； 振动压路机、振动给料机和振动成型机等。
2、振动污染
振动污染： 振动超过一定的界限，轻则对人的生活和工作环 境形成干扰，降低机器及仪表的精度；重则危害 人体健康、引起机械设备及土木结构的破坏。
振动污染特点：
2、振动对构建物的危害 振动通过地基传递到房屋等构建物，导致构
建物破坏，其影响程度取决于振动的频率和强度。 共振的放大作用会带来更严重的破坏的危害。
载重车辆对道路两侧建筑物产生共振，发生 地面晃动和门窗抖动。
振动可能引起结构的大变形破坏，有的桥梁曾 因振动而坍毁——塔科马大桥 2010年5月22日，欧洲最长大桥——俄罗斯境 内长达7公里的伏尔加河大桥发生离奇晃动
第三章 振动污染及其控制 第一节 概述
一、振动与振动污染 二、振动污染源 三、振动的影响
一、振动与振动污染
1、振动： 广义地讲，任一个物理量在某一定值附近作周期 性的变化均称为振动。
如：地震 声的产生、传播和接收(声带、耳膜) 电磁振动 光的波动 晶体中原子的振动 心脏的搏动 海浪起伏
机械振动：指物体在平衡位置附近作往复运动。 如：汽车、火车运动中的振动 飞机、船舶航行中的振动 机床和刀具在加工时的振动 桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动 各种动力机械的振动 控制系统中的自激振动