物理性污染控制_第三章_振动污染及其控制.pptx

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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。
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。
正常手部颜色
Hale Waihona Puke Baidu
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。
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
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。
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
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
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:
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
(1)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。
m
m
d 2x dt 2
2x
0
2. 规律

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
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。
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。
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