По каким параметрам нормируется вибрация. Каким образом нормируется вибрация. Каковы основные способы защиты от вибрации. Обеспечение бесшумных,вибробезопасных условий труда. Мероприятия по устранению вибраций
Нормирование. Цель нормирования вибраций - предотвращение функциональных расстройств и заболеваний, чрезмерного утомления и снижения работоспособности. В основе гигиенического нормирования лежат медицинские показания. Нормированием устанавливают допустимую суточную или недельную дозы, предупреждающие в условиях трудовой деятельности функциональные расстройства или заболевания работающих.
Для нормирования воздействия вибрации установлены четыре критерия: обеспечение комфорта, сохранение работоспособности, сохранение здоровья и обеспечение безопасности. В последнем случае используются предельно допустимые уровни для рабочих мест.
Применительно к вибрациям существует техническое (распространяется на источник вибрации) и гигиеническое нормирование (определяет ПДУ вибрации на рабочих местах). Последнее ограничивает уровни вибрационной скорости и ускорения в октавных или третьоктавных полосах среднегеометрических частот.
При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости (и их логарифмические уровни) или виброускорения как в пределах отдельных октав, так и третьеоктавных полос. Для локальной вибрации нормы вводят ограничения только в пределах октавных полос. Например, когда устанавливают регулярные перерывы в течение рабочей смены при локальной вибрации, допустимые значения уровня виброскорости увеличивают.
При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение контролируемого параметра вибрации, измеряемое при помощи специальных фильтров. Локальную вибрацию оценивают, используя среднее за время воздействия корректированное значение.
Вибрацию, воздействующую на человека, нормируют для каждого установленного направления. Гигиенические нормы вибрации при частотном (спектральном) анализе установлены для длительности воздействия 480 мин. Гигиенические нормы в логарифмических уровнях среднеквадратических значений виброскорости для общей локальной вибрации в зависимости от категории (1,2, За, б, в, г) приведены в ГОСТ 12.1.012-78; там же указаны нормы при интегральной оценке по частоте нормируемого параметра. Эти значения положены в основу норм СН 245-71 и требований в рамках ССБТ.
Вибрацию классифицируют по следующим признакам: по способу воздействия на человека - общая и локальная; по источнику возникновения - транспортная (при движении машин), транспортно-технологическая (при совмещении движения с технологическим процессом, например при косьбе или обмолоте самоходным комбайном, рытье траншей экскаватором и т. п.) и технологическая (при работе стационарных машин, например насосных агрегатов);по частоте колебаний - низкочастотная (менее 22,6 Гц), среднечастотная (22,6...90 Гц) и высокочастотная (более 90 Гц); характеру спектра - узко- и широкополосная; времени действия - постоянная и непостоянная; последнюю, в свою очередь, делят на колеблющуюся во времени, прерывистую и импульсную.
Нормы вибрации установлены для трех взаимно перпендикулярных направлений вдоль осей ортогональной системы координат. При измерении и оценке общей вибрации необходимо помнить, что ось X расположена в направлении от спины к груди человека, ось Y- от правого плеча к левому, ось Z- вертикально вдоль туловища. При измерении локальной вибрации следует учитывать, что ось Z нaпpaвлeнa вдоль ручного инструмента, а оси Х Y- перпендикулярно к ней.
Стандартом установлены нормы отдельно для транспортной вибрации (категория 1), транспортно-технологической (категория 2) и технологической (категория 3); причем нормы для третьей категории подразделены на подкатегории: За - для вибрации, действующей на постоянных рабочих местах производственных помещений; 3б - на рабочих местах складов, бытовых, дежурных и подсобных помещений, в которых отсутствуют генерирующие вибрацию машины; Зв -в помещениях для работников умственного труда.
Средства оценки. Вибрации измеряют виброметрами типов НВА-1 и ИШВ-1. Аппаратура НВА-1 в комплекте с пьезометрическими датчиками Д-19, Д-22, Д-26 позволяет определять низкочастотную виброскорость и виброускорения. Виброизмерительный комплекс представляет собой измерительный преобразователь (датчик), усилитель, полосовые фильтры и регистрирующий прибор. Контролируемые параметры - действующие значения виброскорости, ускорения или их уровней (дБ) в октавных полосах частот. Параметры вибрации определяют в том направлении, где колебательная скорость наибольшая.
Основными гигиеническими характеристиками, определяющими воздействие вибрации на человека, по Санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» являются среднеквадратичные значения виброскорости и виброускорения в октавных полосах частот. ГОСТ 12.1.012-2004 «Вибрационная безопасность» определяет в качестве гигиенической характеристики вибрации значение полного корректированного виброускорения.
Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, действующей на человека, производится посредством:
Частотного (спектрального) анализа вибрации;
Интегральной оценки по частоте воздействующей вибрации;
Интегральной оценки с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню вибрации.
Предельно допустимые уровни производственной вибрации установлены СН 2.2.4/2.1.8.566-96 отдельно для локальной и общей вибрации (вибрация рабочих мест). Причем, нормирование общей вибрации осуществляется тоже отдельно для следующих категорий вибрации (по источнику возникновения): – транспортной вибрации (вибрации 1-й категории); транспортно-технологической вибрации (вибрации 2-й категории); технологической вибрации (вибрации 3-й категории).
Нормируемый диапазон частот устанавливается:
Для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;
Для общей вибрации в виде октавных или третьоктавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц.
Значение среднегеометрической частоты октавной полосы при нормировании вибрации, как и при нормировании шума, определяется по формуле (7.5).
При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами являются средние квадратические значения виброскорости (V )и виброускорения (а ) или их логарифмические уровни (L V , L a ), измеряемые в октавных и третьоктавных полосах частот, устанавливаемых для длительности воздействия 480 мин (8 ч).
Гигиеническая оценка воздействующей на работника постоянной вибрации (общей, локальной) проводится методом интегральной оценки по частоте нормируемого параметра. При этом нормируемым параметром является корректированное значение виброскорости и виброускорения (U )или их логарифмические уровни (L U ), измеряемые с помощью корректирующих фильтров или вычисляемые по формулам:
где U i и L Ui – среднее квадратическое значение контролируемого параметра вибрации (виброскорости или виброускорения) и его логарифмический уровень в i -й частотной полосе; n – число частотных полос в нормируемом диапазоне; K i и L Ki – весовые коэффициенты для i -й частотной полосы для среднего квадратического значения контролируемого параметра или его логарифмического уровня.
Весовые коэффициенты K i и L Ki приведены в табл. 1 и 2 СН 2.2.4/2.1.8.566-96.
Гигиеническая оценка воздействующей на работника непостоянной вибрации (общей, локальной) проводится методом интегральной оценки по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра. При интегральной оценке вибрации с учетом времени ее воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения (U экв) или их логарифмический уровень (L U экв), измеренные или вычисленные по формулам:
, дБ, (8.8)
, дБ, (8.9)
где U i – корректированное по частоте значение контролируемого параметра виброскорости (V, L V ), или виброускорения (a, L a ); t i – время действия вибрации, ч;
где n – общее число интервалов действия вибрации.
При воздействии на работника в течение рабочего дня (смены) как постоянной, так и непостоянной вибрации (общей, локальной) для оценки условий труда измеряют или рассчитывают с учетом продолжительности их действия эквивалентный корректированный уровень (значение) виброскорости или виброускорения по формуле (8.9).
При оценке вибрационной нагрузки на работника предпочтительным параметром является виброускорение.
Норма вибрационной нагрузки на работника устанавливается для каждого направления действия вибрации.
Гигиенические нормы одночисловых (корректированных) показателей вибрационной нагрузки на работника для длительности смены 8 ч в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.566-96 приведены в табл. 8.1.
Таблица 8.1
Гигиенические нормы вибрации
| Вид вибрации | Категория вибрации по санитарным нормам | Направление действия | Нормативные корректированные и эквивалентные корректированные значения | |||
| по виброускорению | по виброскорости | |||||
| м/с 2 | дБ | м/с | дБ | |||
| Локальная | X л, Y л, Z л | 2,0 | 2,0 | |||
| Общая | Z о | 0,56 | 1,1 | |||
| X о, Y о | 0,4 | 3,2 | ||||
| Z о, X о, Y о | 0,28 | 0,56 | ||||
| 3 тип «а» | Z о, X о, Y о | 0,1 | 0,2 | |||
| 3 тип «б» | Z о, X о, Y о | 0,04 | 0,079 | |||
| 3 тип «в» | Z о, X о, Y о | 0,014 | 0,028 |
Гигиенические нормы в логарифмических уровнях средних квадратических значений виброскорости для октавных полос частот приведены на рис. 8.3.
Рис. 8.3. Допустимые логарифмические уровни средних квадратических
значений виброскорости для октавных полос частот:
1-3 – общая вибрация: 1 – транспортная (1´ – вертикальная, 1´´– горизонтальная); 2 – транспортно-технологическая; 3 – технологическая (3а – на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий, 3б – на рабочих местах в складах, столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию, 3в – на рабочих местах и помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда); 4 – локальная вибрация
Нормативные уровни вибрации для водителей автомобильного транспорта приведены в табл. 8.2, для железнодорожных транспортных средств – в табл. 8.3.
Таблица 8.2
Гигиенические нормы вибрации для автотранспорта
Таблица 8.3
Гигиенические нормы вибрации железнодорожных транспортных средств
| № п/п | Вид подвижного состава | Оси | Нормативные уровни вибрации, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц | Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни | ||||||
| 31,5 | ||||||||||
| Кабины локомотивов и МВПС по виброскорости | Z X, Y | |||||||||
| Пассажирские вагоны поездов дальнего следования - по виброскорости | Z X, Y | |||||||||
| Пассажирские вагоны электро- и дизельных поездов (электрички) - по виброскорости | Z X, Y | |||||||||
| Путеизмерительные вагоны и вагоны дефектоскопии на рабочих местах (пол, сидение) - по виброскорости | Z X, Y | |||||||||
| - по виброускорению | Z X, Y |
Окончание табл. 8.3
Измерение вибрации
Контроль вибрации проводят в точках, для которых установлены санитарные и технические нормы в направлениях координатных осей, установленных ГОСТ 31191.1-2004 (ИСО 2631-1:1997) «Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Ч.1. Общие требования», ГОСТ 31319-2006 (ЕН 14253:2003) «Вибрация. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Требования к проведению измерений на рабочих местах», ГОСТ 31192.1-2004 (ИСО 5349-1:2001) «Вибрация Измерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека. Ч.1. Общие требования», ГОСТ 31192.2-2004 (ИСО 5349-2:2001) «Вибрация Измерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека. Ч.2. Требования к проведению измерений на рабочих местах».
Допускается проводить измерения в других, более удобных для контроля точках рабочего места, машины, тела оператора, если установлены достоверные взаимосвязи (аналитические зависимости, передаточные функции, коэффициенты, поправки и другие показатели) между выбранным местом измерения и точкой, для которой установлены нормы вибрации.
Контроль вибрации на рабочих местах должен обеспечивать оценку вибрационной нагрузки на оператора в реальных условиях производства.
Периодические испытания ручных машин для контроля ВХ должны проводиться не реже раза в год.
Периодичность контроля вибрационной нагрузки на оператора при воздействии локальной вибрации должна быть не реже 2 раз в год, общей – не реже раза в год.
Отбор рабочих мест при выборочном контроле вибрации на рабочих местах должен производиться по методике, разработанной для конкретного производства и согласованной с организациями или службами, по указанию которых он проводится.
Контроль качества машин должен проводиться при контрольных испытаниях в соответствии с ГОСТ Р 15.201-2000 «Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство».
Контроль технического состояния машин должен осуществляться после их ремонта и периодически.
Программа контроля при оценке вибробезопасности на рабочих местах или контроля ВХ машин должна содержать:
характеристику объекта измерений, правила его выбора;
условия контроля, при которых проводят измерения;
виды и характеристики применяемых средств испытаний;
контролируемые параметры показателей вибрационной нагрузки на оператора или ВХ машины;
точки и направления измерений;
способы установки вибропреобразователей;
тип измерительной аппаратуры и ее погрешность;
требования к числу наблюдений и времени измерения;
методику обработки и критерии оценки результатов измерений.
Контроль вибрационной нагрузки на оператора по спектральному или корректированному по частоте значению контролируемого параметра допускается осуществлять по результатам определения ВХ, например по результатам испытаний ручных машин на стендах.
Виброизмерительная аппаратура должна соответствовать требованиям ГОСТ ИСО 8041-2006 «Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений» и иметь действующее свидетельство о поверке. Краткий перечень средств измерений вибрации приведен в приложении 1. Средства для измерений вибрации должны иметь в своем составе устройства для показаний следующих параметров:
Среднеквадратичного значения корректированного ускорения для данного периода измерений;
Среднеквадратичного значения ускорения в диапазоне полосовой фильтрации для данного периода измерений;
Периода измерений.
Средства измерений должны иметь в своем составе устройство индикации появления перегрузки в любой из моментов измерений. Для определения максимального кратковременного среднеквадратичного и значения пикового значения должна быть предусмотрена возможность работы средства измерений в режиме удержания измеренных значений.
Для измерения вибрации применяют виброметры и шумомеры с дополнительным приспособлением – виброизмерительным преобразователем, устанавливаемым вместо микрофона. Для оценки вибрационной нагрузки точки измерения выбирают в местах контакта оператора с вибрирующей поверхностью. Если оператор в процессе производственной деятельности перемещается в пределах рабочего места (зоны), то измерения выполняют через каждый метр его пути.
При измерении общей вибрации вибропреобразователь устанавливают на промежуточной платформе у ног оператора, работающего стоя, или на промежуточном диске, размещаемом на сиденье под опорными поверхностями оператора, работающего сидя. При измерении локальной вибрации вибропреобразователь устанавливают на переходном элементе – адаптере.
Способ и устройство крепления вибропреобразователя не должны оказывать влияния на характер контролируемой вибрации и вносить погрешности в измерения. Предпочтительным креплением вибропреобразователя является шпилька.
Предельная погрешность измерений вибрации не должна быть более ±3 дБ с вероятностью 0,95.
Измерения проводят непрерывно или через равные промежутки времени (дискретно).
При непрерывном измерении спектров и корректированных по частоте значений длительность измерений должна быть: для локальной вибрации - не менее 3 с; для общей вибрации – не менее 30 с.
При непрерывном измерении дозы вибрации или эквивалентного корректированного значения контролируемого параметра длительность наблюдения должна быть не менее 5 мин для локальной вибрации и не менее 15 мин для общей вибрации.
При дискретном измерении спектров и корректированных по частоте значений интервал между снятием отсчетов должен быть для локальной вибрации не менее 1 с, для общей вибрации – не менее 10 с.
Приборы для измерения вибрации делятся на две группы: приборы, измеряющие вибрацию неэлектрическими методами, и приборы с преобразованием механических колебаний в электрические. Механические вибрографы редко встречаются в настоящее время и обычно используются как приборы для проведения оценочных замеров амплитуд и частот вибраций, так как чувствительность их сравнительно невелика: они позволяют регистрировать амплитуды колебаний от 0,05 до 6 мм при частотах от 5 до 100 Гц.
Приборы, в которых механические колебания преобразуются в электрические, позволяют записывать колебательный процесс на осциллограф или самопишущие приборы без искажений; при этом могут быть выделены отдельные составляющие вибрации. Преимуществом такого метода измерения вибрации является возможность удаления вибродатчика от измерительной аппаратуры на любое расстояние. Используя несколько датчиков, можно измерять вибрацию одновременно в нескольких точках. Наибольшее распространение получили индукционные (магнитоэлектрические), электромагнитные и пьезоэлектрические датчики.
К отечественной виброизмерительной аппаратуре, позволяющей анализировать вибрацию, относятся измерители шума и вибрации ВШВ-003-М2, шумовиброинтегратор логарифмирующий ШВИЛ-01, шумомер-виброметр ШВД-01, позволяющие проводить измерения общей и локальной вибрации в диапазоне 20-170 дБ, виброметр общей и локальной вибрации «Октава 101В», предназначенный для измерения среднеквадратичных, эквивалентных и пиковых уровней виброускорения. Средства измерения вибрации серии «Октава» наиболее соответствуют требованиям ГОСТ ИСО 8041-2006. Из зарубежных приборов следует отметить аппаратуру фирм Robotron (Германия), «Брюль и Къер» (Дания).
Для измерений параметров вибрации предназначен комплект фирмы Robotron , состоящий из виброметра и узкополосного фильтра, плавная развертка частоты которого обеспечивается внутренним или внешним (от виброметра) управляющим сигналом. Оба прибора комплектуются в измерительный чемодан. Указанный фильтр прибора имеет встроенные корректирующие схемы, позволяющие оценивать как локальную вибрацию, так и действующую в любом направлении на тело человека в целом. Однако применение данного комплекта при оценке вибрации с непостоянной амплитудой требует такой же квалификации оператора, как и измерение непостоянного шума.
Более удобным для целей нормирования является виброметр М 1300, специально предназначенный для гигиенической оценки вибрации, действующей на человека. Рабочий частотный диапазон прибора простирается от 0,5 Гц до 4 кГц, внутри которого результаты измерений могут автоматически корректироваться встроенными фильтрами, учитывающими направление и место приложения вибрации к человеку. Важным преимуществом прибора является автоматический расчет дозы вибрации, значение которой отображается на жидкокристаллическом дисплее. Это не требует от оператора снятия промежуточных результатов по стрелочному прибору, что существенно повышает качество оценки вибрации. Питание осуществляется от элементов типа «Крона». Масса прибора в переносной сумке с элементами питания не превышает 2 кг. Так как виброметр является одноканальным вариантом, то для измерений одновременно в трех направлениях действия вибрации необходимо иметь три комплекта, которые удобно размещаются в одном чемодане.
Из аппаратуры фирмы «Брюль и Къер» (Дания) следует отметить модульный шумомер типа 2231 класса 1, имеющий возможность измерения как параметров шума, так и вибрации за счет применения различных сменных модулей.
Нормирование ведется в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90:
вибрационная нагрузка на оператора нормируется для каждого направления действия вибрации;
для локальной вибрации норма вибрационной нагрузки на оператора обеспечивает отсутствие вибрационной болезни, что соответствует критерию «безопасность»;
Для общей вибрации нормы вибрационной нагрузки на оператора установлены для категорий вибрации и соответствующих им критериям оценки по табл.1.
в качестве нормируемых показателей вибрационной нагрузки на оператора принимают: для постоянной вибрации - спектры вибропараметров (например, допустимые спектры уровней виброскорости, представленные на рис.5), или корректируемые по частоте вибропараметры (табл.2).
Таблица 2
|
вибрации |
Направление действия |
Нормативные, корректированные по частоте и эквивалентные корректированные значения |
||||
|
виброускорения |
виброскорости |
|||||
|
мс -1 10 -2 | ||||||
|
Локальная |
X л, Y л, Z л | |||||
|
Z о, Y о, X о | ||||||
для непостоянной вибрации - эквивалентное корректированое значение виброускорения или его логарифмический уровень, определяемые по дозе согласно зависимостям (5) и (6) при показателе m = 2;
норму вибрационной нагрузки на оператора по спектральным и корректированным по частоте значениям контролируемого параметра () при длительности воздействия вибрации менее 8 ч (480 мин) определяют по формуле
где U 480 - норма вибрационной нагрузки на оператора для длительности воздействия вибрации 480 мин;
T - длительность воздействия вибрации.
При Т < 30 мин в качестве нормы принимают значение, вычисленное для Т = 30 мин.
Мероприятия по защите от вибрации
Борьба с производственной вибрацией должна вестись уже на этапе проектирования зданий, конструирования машин, агрегатов, станков и другого оборудования. Однако эти мероприятия зачастую не исключают возможность воздействия вибрации на человека.
Мероприятия по борьбе с воздействием вибрации проводятся по трем основным направлениям: инженерно-техническому, организационному и лечебно-профилактическому.
Инженерно-технические мероприятия включают: внедрение средств автоматизации и прогрессивной технологии, исключающих воздействие на работающих вибрации. В неавтоматизированном производстве технические способы связаны с изменением конструктивных параметров машин, технологического оборудования и механизированного инструмента и включают в себя как воздействие на саму колеблющуюся систему, так и меры по снижению вибрации на пути ее распространения.
Зависимость между амплитудой колебательной скорости и возмущающей силы для механической системы с сосредоточенными параметрами может быть представлена в виде:
(8)
где: V m , F m - соответственно амплитуда колебательной скорости и возмущающая сила;
m - масса (сосредоточенная) системы, кг;
- коэффициент трения (активная часть сопротивления), Нс/м;
-текущее
значение виброскорости,
,
м/с;
-текущее
значение виброускорения массы,
,
м 2 /с;
q - жесткость связи, Н/м;
- частота возмущающей силы, 1/с.
Из данного соотношения видно, что основными направлениями борьбы с вибрацией методом воздействия на колеблющуюся систему являются:
ликвидация или снижение значений неуравновешенной силы в источнике вибрации (сюда относится замена кривошипных и кулачковых механизмов равномерно вращающимися, механические приводы - гидравлическими, применение шестерен со специальным профилем зуба, подбор зубчатых пар, замена подшипников качения на подшипники скольжения, тщательная балансировка вращающихся масс);
отстройка от режима резонанса, т.е. обеспечение несовпадения собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей с частотой вынужденной силы;
вибродемпфирование - уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний в другие виды энергии (увеличение активных потерь на трение), которое может производиться путем:
использования в качестве конструкционных материалов и покрытий упруго-вязких материалов с большим коэффициентом внутреннего трения, таких, как капрон, пластмассы, текстолит, резина, дельтадревесина, сплавы на основе Cu-Ni, Ni-Ti, Ni-Co;
использования поверхностного трения при введении в конструкцию дополнительных поглощающих элементов;
перевода энергии механических колебаний в энергию электро-магнитных полей и в тепловую энергию;
динамическое гашение колебаний (основано на увеличении реактивного сопротивления), которое реализуется введением виброгасителя, колеблющегося в противофазе с основной массой (применяется в режимах, близких к резонансу).
Основным способом препятствия передаче вибрации от ее источника на тело оператора является виброизоляция. Она выполняется путем введения в колеблющуюся систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибрации от машины - источника колебаний - к основанию, смежным элементам конструкции или к оператору.
Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи, который имеет смысл отношения силы, действующей на основание при наличии упругой связи, к силе, действующей при абсолютно жесткой связи, и определяется по формуле:
Оптимальным считается КП = 1/8..1/15.
В качестве виброизоляционных материалов применяют:
резину губчатую, мягкую, средней жесткости и специальных сортов;
пробку натуральную или плиты из пробковой крошки;
войлок натуральный;
минеральный войлок на битумном связующем 3- см толщиной;
асбоцементовые плиты;
древесно-стружечные плиты.
Примеры виброизолирующих устройств представлены на рис.6-16.
Лекция 10
ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВИБРАЦИЯ
План лекции:
1. Классификация производственных вибраций.
2. Воздействие вибрации на здоровье человека.
3. Нормирование производственных вибраций.
4. Способы снижения производственно вибрации.
Классификация производственных вибраций
Вибрация – это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил. Все виды техники, имеющие движущиеся узлы, транспорт – создают механические колебания. Увеличение быстродействия и мощности техники привело к резкому повышению уровня вибрации.
Человек ощущает вибрацию в диапазоне от долей до 1000 Гц. Вибрация более высокой частоты воспринимается как тепловое ощущение
Воздействие вибрации на человека классифицируется:
По способу передачи вибрации на человека,
По направлению действия вибрации.
По временной характеристике вибрации.
По способу передачи колебаний на человека различают общую, передающуюся через опорные поверхности на все тело, и локальную, передающуюся на руки или ноги человека.
По направлению действия вибрации подразделяют в соответствии с направлением ортогональных осей координатX о, Y о,Z о для общей вибрации и X л, Y л, Z л для локальной вибрации.
По временной характеристике различают постоянную вибрацию (контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза) и непостоянную вибрацию.
Основные параметры вибрации: амплитуда колебания (м) – величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия, период колебания (с) – время между двумя последовательно одинаковыми состояниями системы, частота (Гц), связанная с периодом известным соотношением, виброскорость (м/с), виброускорение (м 2 /с)
Воздействие вибрации на здоровье человека.
Общая вибрация более опасна, чем локальная, так как она вызывает сотрясение всего организма. Вначале появляются головные боли, нарушения сна, утомляемость. При длительном воздействии вибрации развивается вибрационная болезнь: нарушается деятельность нервной системы, сосудов, органов зрения, слуха, вестибулярного аппарата, возникают головокружение, сонливость, заболевания желудка (т.к. под действием вибрации усиливается выделение желудочного сока), идет разрушающее поражение суставов.
Особенно опасна общая вибрация при совпадении частот внешних воздействий с собственными частотами колебаний органов человека (явление резонанса), т.к. амплитуды колебаний резко возрастают и может быть механическое повреждение этих органов. Для органов брюшной полости и грудной клетки собственные частоты лежат в пределах 6-9 Гц, для головы – 25-30 Гц, для глаз – 60-90 Гц.
Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата.
Общей вибрации подвергаются машинисты электропоездов, водители землеройной и сельскохозяйственной техники, операторы насосных и компрессорных станций, энергетических установок.
Локальная вибрация вызывает ухудшение кровоснабжения рук и, как следствие, отложение солей, деформацию и снижение подвижности суставов. Более всего страдают кистевой, локтевой и плечевой суставы, но, кроме того, воздействие идет на весь организм: появляются боли в области сердца и пояснице. Локальной вибрации подвергаются работающие с ручным механизированным инструментом. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8-10 лет, при воздействии высокочастотной вибрации (выше 125 Гц) – через 5 и менее лет.
Нормирование производственных вибраций
Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций. Гигиенические нормативы – ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни. Технические – ограничивают параметры вибрации не только с учетом указанных требований, но и исходя из достижимого на сегодняшний день для данного типа оборудования уровня вибрации.
Гигиенические нормативы вибрационной нагрузки на рабочих местах устанавливаются в ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования», санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.556 – 96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Документы устанавливают классификацию вибраций, методы гигиенической оценки, нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий, требования к обеспечению вибробезопасности и к вибрационным характеристикам машин.
При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости или виброускорения. Но, поскольку абсолютные значения виброскорости изменяются в очень широких пределах, на практике используется логарифмический уровень виброскорости:
L v =20lg V/ V o (дБ)
где V- измеренное значение виброскорости, м/с,
V o =5 *10 -8 м/с – наименьшее значение виброскорости, которое начинает ощущать человек.
Спектр частот вибрации разбивается на октавные полосы со среднегеометрическими частотами:
Для общей вибрации 1,2,4,8,16, 31,5.63.
Для локальной 1,2,4,8,16, 31,5, 63,125,250,500,1000.
Вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой октавной полосе отдельно для общей и локальной вибрации.
Общую вибрациюнормируется с учетом свойств источника ее возникновения и делится на категории:
Категория 1 -транспортная вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофону и дорогам, в том числе при их строительстве;
Категория 2 -транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека-оператора на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок;
Нормируемыми параметрами вибрационной нагрузки являются средние квадратичные значения виброскорости и их логарифмические уровни для локальных вибраций в октавных полосах частот, для общей вибрации в октавных или треть октавных полосах
Гигиенические нормы вибраций по ГОСТ 10.1.012-90
Таблица 8.1.
| Вид вибрации | Допустимый уровень виброскорости, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц | ||||||||||
| 31,5 | |||||||||||
| Общая транспортная: | |||||||||||
| вертикальная | - | - | - | - | |||||||
| горизонтальная | - | - | - | - | |||||||
| Транспортно-технологическая " | - | - | - | - | |||||||
| Технологическая | _ | - | - | - | - | ||||||
| В производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию | _ | - | - | - | - | ||||||
| В служебных помещениях, здравпунктах, конструкторских бюро, лабораториях | - | - | - | - | |||||||
| Локальная вибрация | - |
2.10 Влияние вибрации на организм человека, ее нормирование и методы защиты
Вибрация – механические колебания, которые передаются телу человека, беспокоят его или наносят вред его здоровью.
Источниками вибрации могут быть вращающиеся элементы машин, у которых ось вращения и центр масс не совпадают (например, CD-ROM в приводе компьютера или деформированный вал в автомобиле), динамические нагрузки на механические системы, механизмы, вибрация которых обусловлена принципом их действия (например, пневмоинструмент, прессы, перфораторы) и т.д.
Вредное действие вибрации на человека определяется не столько внешним механическим воздействием, сколько резонансными явлениями, возникающими в теле человека. Тело является сложной механической системой. Из-за его неоднородности разделяют как общую резонансную частоту, так и собственные частоты колебаний отдельных органов. Степень воздействия зависит как от параметров вибрации (частоты, амплитуды, продолжительности воздействия, места приложения и направления вектора воздействия), так и от общего функционального состояния организма.
Вибрация воздействует на внутренние органы человека, вызывая спазм сосудов (приводя к нарушению кровоснабжения отдельных органов), на нервные окончания, на мышечные и костные ткани, вызывая деформацию и нарушение подвижности суставов.
Действие постоянной вибрации приводит к профессиональному заболеванию – вибрационной болезни. Основные ее симптомы: головная боль; раздражительность; плохой сон; быстрая утомляемость; непостоянные в начале заболевания боли и слабость в кистях рук; ломота; судороги и сведение пальцев; гипертония; изменения со стороны центральной нервной системы. Вибрационная болезнь возникает постепенно, ее симптомы усиливаются с течением болезни. Лечение виброболезни длительно, больные лишаются трудоспособности.
Действие низкочастотных вибраций и сотрясений проявляется в виде заболеваний периферической нервной системы (невриты, радикулиты), а так же заболеваний желудочно-кишечного тракта.
Нормируемыми характеристиками вибрации являются среднеквадратические значения виброскорости (), м/с, или виброускорения (), м/с 2 , а так же их логарифмические уровни в децибелах (дБ). Предельно допустимые значения для производственных и административно-управленческих помещений приведены в табл. П1.14, П1.15.
При нормировании вибрации учитываются следующие факторы.
1. Способ передачи вибрации (локальная и общая). Общая вибрация передается на все тело человека, локальная воздействует на отдельные части тела.
2. Частота, Гц; допустимые значения виброскорости или виброускорения даются в стандартизованном диапазоне на следующих среднегеометрических частотах октавных полос:
Для общей вибрации: 2, 4, 8, 16, 31.5, 63 Гц;
Для локальной вибрации: 2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000.
3. Направление действия (горизонтальная, вертикальная). Системы координат в этом случае выбираются по-разному для общей и для локальной вибрации, что показано на рис. П1.13.
4. Источник. В зависимости от него общая вибрация подразделяется на категории: 1 – транспортная, 2 – транспортно-технологическая, 3 – технологическая, 3а – на постоянных рабочих местах, 3б – на рабочих местах в служебных помещениях, 3в – на рабочих местах в помещениях, где нет источников вибрации, 3г – на рабочих местах работников умственного труда.
5. Продолжительность и уровень воздействия: постоянная (контролируемый параметр в течение интервала времени изменяется не более чем в 2 раза) и непостоянная вибрация.
Мероприятия по защите от вибрации
1. Снижение вибрации в источнике возникновения.
2. Ослабление вибрации на путях передачи:
– виброизоляция;
– вибропоглощение.
3. СИЗ (перчатки, руковицы, спецобувь).
4. Лечебно-профилактические мероприятия:
– периодические медицинские осмотры;
– ограничение времени контакта;
– рациональные режимы труда и отдыха.
Самым эффективным является метод снижения вибрации в источнике, хотя это и связано с наибольшими затратами. При невозможности ослабления вибрации в источнике образования применяют методы снижения на пути распространения (виброизоляция, вибропоглощение).
Виброизоляция – это ослабление передачи колебаний от агрегата на конструкции здания. Ослабление осуществляется за счет использования между ними упругих элементов – виброизоляторов.
Виброизоляторы бывают пружинные, из упругих материалов и пружинно-резиновые. Высокочастотные вибрации (при частоте оборотов машины свыше 2000 об/мин) гасят виброизоляторами, выполненными из упругих материалов – резины, пробки, войлока. При низкочастотных вибрациях такие виброизоляторы зачастую не только не гасят вибрации, а иногда даже и усиливают. Поэтому используют пружинные виброизоляторы.
Вибропоглощение – это способ уменьшения вибрации вследствие увеличения потерь энергии в системе. Для этого наносят на металлическую поверхность слой материала с большой внутренней вязкостью. При этом колебательная энергия, передаваемая вибрирующей деталью, трансформируется в тепловую.
