REZGÉSVÉDELEM

1. REZGÉSVÉDELEM Koren Edit 6.

2. Kitérés A T A rezgőmozgás Harmonikus rezgés: a rezgő testre a nyugalmi helyzetétől mért kitéréssel egyenesen arányos, azzal ellentétes irányú erő hat F(x) = –D ·x • Rezgés fizikai jellemzői: • frekvencia és szögsebesség • f = 1/T =  / 2 • amplitúdó: maximális kitérés az egyensúlyi helyzettől mért egyik irányban

3. kitérés: x(t) = A · sin (t + 0 ) • sebesség: v(t) = A ·  · cos (t + 0 ) = v0 · cos (t + 0 ) • gyorsulás: a(t) = –A · 2 · sin (t + 0 ) = –a0 · sin (t + 0 ) • Rezgésállapotok: • szabad rezgés: pillanatnyi erőhatás után a rendszert magára hagyjuk  súrlódás és külső csillapító erő hiányában állandó amplitúdójú és frekvenciájú (sajátfrekvencia) rezgés jön létre • csillapított szabad rezgés: x = x0 · e–t sin t, ahol  a csillapítási állandó

4. kényszerrezgés: a rezgésre állandó, periodikus külső erő (gerjesztőerő) hat a rendszer állandó amplitúdóval és a gerjesztőerő által rákényszerített frekvenciával rezeg,  fáziskéséssel a gerjesztéshez képest Rezonancia: az amplitúdó végtelen nagyra nőhet, ha a gerjesztési frekvencia megegyezik a rendszer sajátfrekvenciájával • csatolt rezgések: ha két energetikailag kapcsolatban álló (pl. rugóval összekötött) rezgőképes rendszer egyikét rezgésbe hozzuk, akkor a másik is rezgésbe jön • (az energiaátadás akkor a legnagyobb, ha a két rendszer sajátfrekvenciája megegyezik) A gyakorlatban a rezgések különböző frekvenciájú szinuszos jelek eredőjeként jönnek létre!

5. Környezeti rezgés • Környezeti rezgés: lakó-, üdülő- vagy középületek emberi tartózkodásra szolgáló helyiségeiben a külső környezetből származó rezgésgerjesztés hatására (pl. ipari üzem, közlekedés) az emberre nézve kellemetlen (káros) ún. „egésztest-rezgések” jönnek létre • Egésztest-rezgések: az egész emberi testben terjedve fejtenek ki kellemetlen rezgésérzetet, vagy komfortérzet-csökkenést. • általában alacsony frekvenciájú: max. 100 Hz • Ha f 100 Hz  helyi problémát okozhat a test azon környékén, ahol azt a rezgés éri (pl. végtagrezgések) • munkahelyi rezgés

6. Környezeti rezgésforrások • Közlekedéstől származó rezgés • Talajban terjedő rezgés: • kerekek és az útburkolat/sín érintkezési felületének változásai  feszültséghullámok keletkeznek az útfelületben, amelyek a talajban továbbterjednek • földalatti vasút  talajrezgések • Levegőben terjedő rezgés: • motorból, kipufogóból származó infrahangok megremegtetik az épületek ablakait, ajtajait

7. 2. Gépek, berendezések üzemeltetéséből származó rezgés • ipari üzemben, építkezésnél használt gépek rezgése a talajon és az épület alapozásán keresztül testhangként terjed az épületben Környezeti rezgés frekvenciája: általában 1-90 Hz (épületekben leggyakrabban 1-45 Hz, hidakban 1-20 Hz)

8. A környezeti rezgés erőssége Egyenértékű súlyozott rezgésgyorsulás – élő szervezetre gyakorolt hatás Súlyozott rezgésgyorsulás (as): az érzetet jellemző mérőszám; a gyorsulást olyan súlyozó szűrővel mérik, amely az emberi szervezetre károsabb frekvenciákat kiemeli, Egyenértékű súlyozott rezgésgyorsulás:asidőfüggvényének a megítélési időre (T) vonatkoztatott effektív értéke aeq = 1/T0Tas2(t) dt [m/s2] Gyorsulásszint: La = 20 lg (a/a0) [dB], ahol a0 = 10–6 m/s2

9. Kitérés – gépek rezgésvédelme Kitérésszint: Lx = 20 lg (x/x0) [dB], ahol x0 = 10–11 m Rezgéssebesség – épületekre gyakorolt hatás Sebességszint: Lv = 20 lg (v/v0) [dB], ahol v0 = 10–9 m/s

10. egésztest-rezgés • kézre ható rezgés külön vizsgálandó az az ax ay ax ax az ay A rezgés hatásai az emberre Egésztest-rezgés: a test külső gerjesztő rezgések hatására rezgésbe jön. • Gerjesztés: • álló ember: talpon • ülő ember: altesten • fekvő ember: háton keresztül

11. Rezgésgyorsulás g-hez viszonyítva nem tolerálható kellemetlen érzékelhető Frekvencia, Hz érzékenység: • legnagyobb a gerincoszlop irányában (az) • mellkasra merőlegesen (ax) és a mellkas irányában (az) kisebb Az emberi szervezet reagálása rezgésekre

12. rezgések következtében fellépő panaszok: • gerincbántalmak, légzési nehézség, szívritmus-rendellenesség, idegi panaszok, látászavar, • tengeribetegségre jellemző tünetek (0,1-3 Hz között) • pszichikai hatások: zavartság, félelem • az egyes szervek rezonancia-frekvenciái (legkárosabb rezgések): • 3-6 Hz : csípő-váll-fej • 5-9 Hz: máj-lép-gyomor • 7 Hz: agy • 9-15 Hz: száj, torok • 60-90 Hz: szemgolyó • 100-200 Hz: állkapocs Kézre ható rezgések hatásai (munkahelyi ártalom): – ízületi, csont- és érrendszeri elváltozások

13. A rezgések épületre gyakorolt hatásai • Értékelés alapja: a rezgés sebessége • Az épületben okozott kár: • a szerkezetek teherbírása csökken a tervezetthez képest • a szerkezetek élettartama csökken a tervezetthez képest • egyéb károsodás: pl. vakolatrepedés MSZ 13018 Rezgések épületre gyakorolt hatása: Olyan tapasztalati rezgési irányértékeket határoz meg (különböző épületfajtákra), amelyek alatt várhatóan nem keletkeznek az épület használati értékét csökkentő károsodások

14. Ipari épület Rezgéssebesség, mm/s Lakóépület Rezgésérzékeny épület Frekvencia, Hz Épületre ható rezgések kategóriái:– rövid idejű rezgések–nem rövid idejű rezgések: a szerkezetben kifáradási jelenségeket okozhat Az épületalapon fellépő rövid idejű rezgések megengedett irányértékei

15. födémrezgésre vonatkozó megengedett irányérték: a födémre merőlegesen max. 20 mm/s többszintes épületek vizsgálata: vizsgálandó a legfelső szint födémsíkjában az épület vízszintes irányú rezgése is • Nem rövid idejű rezgések: • ipari- és lakóépületek esetén max. 5 mm/s vízszintes irányú rezgés a legfelső szinten • a födémre merőlegesen max. 10 mm/s

16. emberre irányuló rezgés • környezetre (épület, berendezés) irányuló rezgés különböző előírások A rezgésekre vonatkozó előírások • Emberi szervezetre ható rezgés: ISO 2631 • ajánlott és megengedhető rezgésgyorsulás értékeket adja meg 1–80 Hz frekvenciatartományra (egész test rezgések)

17. Hosszirányú rezgésgyorsulás határértékek Keresztirányú rezgésgyorsulás határértékek

18. Épített környezetre vonatkozó előírások: • A rezgés sebessége a mérvadó: az épület jellegétől függően 2–10 mm/s engedhető meg. • 4/1984. (I. 23.) EüM rendeleta zaj- és rezgésterhelési határértékek megállapításáról • az újonnan létesülő lakó-, üdülő- és közösségi épületekben a külső környezetből származó rezgés megengedett határértékei

20. A rezgés mérése MSZ 18163/2-83.: környezeti rezgés vizsgálata Tárgya: az épületek emberi tartózkodásra szolgáló helyiségeiben fellépő, a külső környezetből származó rezgések vizsgálata Méréskor az egyenértékű rezgésgyorsulást kell meghatározni: aeq = 1/T0Ta2(t) dt [m/s2], ahol T – a megítélési idő (sec) a(t) a rezgésgyorsulás időfüggvénye m/s2

21. A mérést 3 egymásra merőleges irányban kell elvégezni; ezek közül a legnagyobb egyenértékű gyorsulás a mértékadó. • A rezgésmérést a födémen (padlón) a legnagyobb rezgésgyorsulást adó helyen kell végezni. • Háttérrezgés estén meg kell határozni külön a háttérrezgés egyenértékű gyorsulását (a mérési eredményt a háttérrezgés függvényében a szabvány szerint korrigálni kell). • Az egyenértékű gyorsulást súlyozó szűrővel kell meghatározni.

22. előerősítő jelfeldolgozó kijelző rezgésérzékelő Rezgésmérő műszerek A mechanikai rezgés jellemzőit (kitérés, sebesség, vagy gyorsulás) elektromos mennyiséggé (feszültség) alakítják át.

23. Rezgésérzékelő: • a gerjesztő rezgéssel arányos elektromos jelet ad • gyakorlatban ált. gyorsulásérzékelő használatos (piezoelektromos ill. ferroelektromos gyorsulásérzékelő működése: mechanikai erő hatására a kristály felületei között elektromos feszültség keletkezik) • integráló rezgésmérő: a súlyozott egyenértékű gyorsulást közvetlenül határozza meg • az érzékelő meghatározott frekvenciatartományban használható (környezeti rezgésmérésnél ált. 1-100 Hz)

24. A rezgés terjedése • Rezgésterjedés a talajban: • longitudinális • transzverzális • felületi hullám •  Felületi hullám • a közegnek csak a felületén terjed (ha a közeg vastagsága az hullámhossz többszöröse  talaj), a felülettől távolodva az amplitúdó csökken • terjedési sebessége a frekvencia függvénye (magasabb frekvencia esetén nagyobb)

25. Csillapítás a távolság függvényében: • függ a talaj anyagától, rétegződésétől, talajvíz helyzetétől • a távolság kétszerezésével kb. 3-6 dB-t csökken • a forrástól ált. 10-20 m távolságig terjed (max. 100 m)

26. Rezgésszigetelés és rezgéscsillapítás Rezgésszigetelés: az az eljárás, amely megakadályozza, hogy egy test rezgése egy másik szerkezetre átterjedjen, ill. a szerkezetbe került rezgés továbbterjedjen. módja: rezgésszigetelő beiktatása a rezgő és a védett objektum közé  csökkenti a rezgést okozó erő átvitelét a védett objektumra úsztatott padló

27. Rezgéscsillapítás: egyes anyagok (a belső súrlódásuk eredményeként) meghatározott frekvenciájú rezgés mozgási energiáját hővé alakítják Átviteli tényező: a rezgésszigetelés hatékonyságát jellemző mennyiség  a szigetelőn áthaladó rezgés és a gerjesztő rezgés amplitúdójának aránya

28. Jó rezgésszigetelő: jóval kisebb a dinamikai rugalmassági modulusa, mint a szigetelt szerkezetnek • Rezgéscsökkentő anyagok jellemzői: • dinamikai rugalmassági modulus: az anyag rugalmas ellenállása dinamikai igénybevétel esetén • veszteségi tényező: anyag belső súrlódását, energia-felemésztő képességét jellemzi • (pl. egyes polimerek rezgéskor hőt termelnek  a rezgési energia hővé alakul) Pl. gumi, acélrugó

29. Rezgésszigetelő anyagok • Acél spirálrugó • nagy kitérésű, alacsony frekvenciájú rezgések szigetelésére alkalmas • rugalmassági jellemzői változtathatók  műszerek és nagy tömegű gépek szigetelésére egyaránt használható • hátránya: csillapítás hiánya  rezgéscsökkentő anyagot kell beiktatni a rezonanciafrekvencián kialakuló amplitúdó csökkentésére (pl. olajfék)

30. Gumi • kisebb gépek (műszer, motor) szigetelésére használják • nagy belső csillapítás (nem alakul ki nagy amplitúdójú rezgés a rezonanciafrekvencián) • időjárási körülményekkel, vegyszerekkel, olajjal szemben kevésbé ellenálló (szintetikus gumi: fokozható az ellenállása) • Parafa • kis amplitúdójú rezgések esetén alkalmazható • Filc • testhangok terjedésének megakadályozására használatos (40 Hz felett) • erős csillapító hatás  rezonancia veszélyes esetén alkalmazható • Levegőrugó • gépjárművekben alkalmazzák • speciális műszerek rezgésvédelmére alkalmas

31. Spirálrugó Amplitúdó, cm Gumi Filc Parafa Sajátfrekvencia, Hz Rezgésszigetelő anyagok használata:

32. Gépek és berendezések rezgésének csökkentése • a gép tömegénél 2-3-szor nagyobb tömegű gépágy  kisebb amplitúdójú rezgés • acélrugó  rezgésszigetelő hatás • gumitalp  csillapító hatás

33. Csővezetékek rezgésszigetelése: • rugalmas csatlakozások  rezgés vezetékeken keresztül történő továbbterjedésének megakadályozása

34. Talajban terjedő rezgés szigetelése • árok • földalatti fal