Меры и средства защиты от вибрации

Классификация производственной вибрации

Параметры вибрации, ее воздействие на организм человека

Тема 8. Вибрация, шум, ультразвук та инфразвук

План

1. Параметры вибрации, ее воздействие на организм человека

2. Классификация производственной вибрации

3. Нормирование вибрации. Измерение параметров вибрации

4. Меры и средства защиты от вибрации

5. Шум и его виды. Физические характеристики шума

6. Влияние шума на организм человека

7. Нормирование и измерения шума

8. Меры и средства защиты от шума

9. Инфразвук, ультразвук

Под вибрацией понимают механические колебания твердого тела Простейшим видом таких колебаний являются гармонические колебания, при которых происходит поочередное нарастание и убывание во времени (по синусоидальному закону) значений подвижной точки или механической системы.

Вибрации возникают обычно при работе машин и механизмов, имеющих неуравновешенные и несбалансированные вращающиеся части или совершают возвратно-поступательное движение. К такому оборудованию относятся обрабатывающие станки, штамповочные и кузнечные молоты, электро-и пневмоперфораторы, электроприводы, насосные установки, компрессоры, механизированный инструмент и др. При работе данного оборудования вибрация играет отрицательную роль. В то же время вибрацию применяют и для интенсификации производственных процессов, например, при уплотнении бетонных смесей, дроблении и сортировке инертных материалов, разгрузке и сортировке сыпучих материалов.

Вибрация характеризуется абсолютными и относительными параметрами.

К основным абсолютным параметрам относятся: виброперемещение (я); амплитуда виброперемещения (А), м; виброскорость (о), м / с; виброускорение (а) м/с2; период вибрации (Т) с, частота вибрации (f), Гц.

На практике чаще используют относительные параметры - уровни, которые определяются относительно исходного значения соответствующего параметра и измеряются в децибелах (дБ). Например: стандартные опорные значения амплитуды виброперемещения А0 = 8 * 10 ~ 12 м.

Классификация производственной вибрации приведена на рис.1

- По способу передачи на тело человека различают общую и местную (локальную) вибрацию. Общая вибрация передается на тело сидящего или стоящего, преимущественно, через опорные поверхности - сиденье, пол. Локальная вибрация передается через руки работающих при контакте с ручным механизированным инструментом, органами управления машин и оборудования, деталями, которые обрабатываются и т др. Возможно также одновременное действие общей и локальной вибрации. Например, при работе на дорожно-строительных машинах на руки передается локальная вибрация от органов управления, а на все тело - от машины через сидение.

- В зависимости от источника возникновения общая вибрация подразделяется на транспортную, которая действует на операторов (водителей) транспортных средств (автомобили, тракторы);

Рис.1 Классификация производственной вибрации

транспортно-технологическую, которая действует на операторов машины с ограниченной подвижностью и таких, что движутся только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок (экскаваторы, промышленные и строительные краны, автопогрузчики, авто - и электрокары); технологическую, которая действует на операторов стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие вибрации (металло - и дерево-обрабатывающие станки, кузнечно-прессующее оборудование, насосные станции, буровые вышки).

- Общую технологическую вибрацию по месту действия подразделяют на следующие типы: на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий; на рабочих местах складов, столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет вибрации;на рабочих местах заводоуправлений, конструкторских бюро, лабораторий, вычислительных центров, медпунктов, конторских помещений, рабочих комнат и других помещений для работников умственного труда.

- По источнику возникновения локальную вибрацию разделяют на такую, которая передается от: ручных машин или ручного механизированного инструмента, органов управления машинами и оборудованием; ручных инструментов без двигателей (например, рихтовочные молотки) и деталей, которые обрабатываются.

- По временным характеристикам общие и локальные вибрации подразделяются на: постоянные, для которых величина виброускорения или виброскорости изменяется меньше, чем два раза (менее 6 дБ) за рабочую смену; непостоянны, для которых выше-перечисленные параметры вибрации изменяются не менее, чем два раза (6 дБ и более) за рабочую смену.

В свою очередь, непостоянные вибрации подразделяются на: прерывистые, когда контакт с вибрацией в процессе работы прерывается, причем длина интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с; колеблющиеся, уровни которых непрерывно изменяются во времени; импульсные, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий, (например, ударов), каждый длиной менее 1 с, при частоте их действия меньше чем 5,6 Гц

Во время действия вибрации на организм человека наблюдаются изменения в деятельности сердечной и нервной систем, спазм сосудов, изменения в суставах, что приводит к ограничению их подвижности. Если наблюдается длительное действие вибрации, то работник преждевременно устает, при этом производительность его труда снижается. Длительное воздействие вибрации может вызвать профессиональное заболевание - вибрационную болезнь. При развитии этой болезни появляется онемение, ощущение ползания мурашек, боль в суставах и т.д. Следует отметить, что эффективное лечение вибрационной болезни возможно лишь на ранней стадии развития. Особенно опасна вибрация рабочих мест с частотой, которая является резонансной с частотой колебания отдельных органов или частей тела человека, что может привести к механическому повреждению. Для большинства внутренних органов человека частота собственных колебаний составляет 6-12 Гц. Степень и характер воздействия вибрации на организм человека зависит от вида и параметров, а также от направления ее действия. Поэтому вибрация делится в зависимости от осей ортогональной системы координат X, Y, когда колебания передаются с ног до головы через все тело.

Рис. 2 Направление координатных осей при действии общей (а, б) и локальной (в) вибрации: а - положение стоя, б - положение сидя

3. Нормирование вибрации. Измерение параметров вибрации

Различают гигиеническое и техническое нормирование вибрации. При гигиеническом нормировании регламентируются соответствующие условия защиты от вибрации человека, а при техническом - по защите машин, оборудования, механизмов и т др. от воздействия вибрации, которая может привести к их повреждению или преждевременному выходу из строя. Основными нормативными документами по охране труда относительно вибрации является ГОСТ 121012-90 и ДСН 336039-9.6.039-99.

Действие вибрации на организм человека зависит от таких ее характеристик: интенсивности, спектрального состава, продолжительности воздействия, направления действия. Гигиеническая оценка вибрации, действует на человека в производственных условиях, осуществляется с помощью таких методов:

- частотного (спектрального) анализа ее параметров;

- интегральной оценки спектра частот параметров;

- дозы вибрации

Гигиенические нормы в логарифмических уровнях средних квадратических значений виброскорости для октавных полос частот приведены на рис. 3:

Рис.3 Гигиенические нормы вибрации: 1-3 - общая вибрация: V - вертикальная транспортная, І"- горизонтальная транспортная 2 - транспортно-технологическая; За - технологическая в производственных помещениях, 36 - в служебных помещениях на судах х; Зв - в производственных помещениях, где нет вибрации; Зг - в помещениях административно-управленческих и для умственного труда, 4-локальная вибрациирація

Гигиенические нормы вибрации, действующей на человека в производственных условиях, установленных для продолжительности 480 мин (8 часов). При воздействии вибрации, превышающей предельно допустимый уровень, суммарное время ее действия в течение работы должено бать уменьшеным. В табл.1 приведены допустимое суммарное время действия локальной вибрации в зависимости от превышения ее предельно допустимого уровня.

Таблица 1. Допустимое суммарное время действия локальной вибрации в зависимости от превышения ее предельно допустимого уровня

Превышение предельно допустимого уровня вибрации, дБ
Допустимое суммарное время действия вибрации за смену, мин

Для измерения вибрации, как правило, применяют приборы, принцип работы которых основан на преобразовании кинематических параметров вибрации в электрические, которые измеряются или фиксируются на бумаге. Как первичные измерительные средства (датчики) используются емкостные, индукционные, пьезоэлектрические преобразователи виброперемещения, виброскорости, виброускорения. Параметры вибрации измеряют виброметром ВМ-1, ВИП-2, аппаратурой контрольно-сигнального виброизмерительной типа ВВК-003, ВВК-005, измерителями шума и вибрации ВШВ-0003.

Мероприятия и средства защиты от вибрации по организационному признаку делятся на коллективные и индивидуальные. Коллективные мероприятия и средства виброзащиты можно распределить по следующим направлениям:

- снижение вибрации в источнике ее возникновения;

- уменьшение параметров вибрации на пути ее распространения от источника;

- организационно-технические мероприятия;

- лечебно-профилактические мероприятия.

Уменьшение вибрации в источнике ее возникновения достигается путем применения таких кинематических и технологических схем, которые устраняют или минимально снижают действие динамических сил. Так, вибрация ослабляется при замене кулачковых и кривошипных механизмов на механизмы, вращающиеся с равномерной скоростью, механических приводов - на гидравлические и др. Уменьшение вибрации достигается также статическим и динамическим уравновешиванием механизмов и вращающихся объектов. Следует отметить, что действие динамических сил может усилиться вследствие износа отдельных механизмов, появления зазоров и люфтов, плохого сцепления деталей, что приводит к усилению вибрации. При проектировании оборудования важно предусмотреть недопущение резонансных режимов его работы. Это достигается рациональным выбором массы и жесткости колеблющейся системы или частоты исходной силы.

Контакта работника с виброобьектом, а затем и вредного воздействия вибрации можно избежать путем использования дистанционного управления, автоматического контроля и сигнализации, а также применения захисного ограждения. Если этого достичь невозможно, то необходимо при контакте работника с виброобьектом добиться уменьшения параметров вибрации на пути ее распространения от источника исходной силы. Этого можноа достичь с помощью вибропоглащения, виброгашения и виброизоляциії.

Вибропоглащение заключается в искусственном увеличении потерь в колебательной системе, при этом энергия вибрации превращается в тепловую. На практике для этого часто используют конструктивные материалы с большим внутренним трением (пластмассы, сплавы марганца и меди, магниевые сплавы и т др.) или наносят на поверхности слой упруго-вязких материалов, которые увеличивают внуренние трения в колеблющейся системе (покрытия поверхностей резиной и упруго-вязкими мастиками на основе полимеров, смазки узлов и соединений).

Динамическое виброгашения заключается в увеличении реактивного сопротивления колеблющейся системы. Средства динамического виброгашения по принципу действия делятся на ударные и динамические виброгасители. Последние по конструктивным признакам могут быть пружинными, маятниковыми, эксцентриковыми и гидравлическим. Они обычно представляют собой дополнительную колеблющуюся систему, которая устанавливается на агрегате массой М и жесткостью С (рис.4.) Причем масса т и жесткость с этой системы подобраны таким образом, что в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостатком динамических виброгасителей является то, что они настроены на определенную частоту, которая соответствует их резонансным режимам колебания.

Для снижения вибрации применяют также ударные виброгасители маятникового, пружинного и плавающего типов. В них осуществляется переход кинетической энергии относительного движения элементов, контактирующих, в энергию деформации по распространению напряжений из зоны контакта.

Рис.4 Схема действия динамического виброгасители

Вследствие этого энергия распределяется по объему элементов виброгасителя. Одновременно происходит рассеивание энергии вследствие действия сил внешнего и внутреннего трени. Маятниковые ударные виброгасители используются для гашения колебаний частотой 0,4-2,0 Гц, пружинные - 2-10 Гц, плавающие и - более 10 Г Гц.

Динамическое виброгашения достигается также установлением агрегата на массивном фундаменте (рис.5). Масса фундамента подбирается таким образом, чтобы амплитуда его колебаний не превышала допустимых значений.

Виброизоляция заключается во введении в колеблющуюся систему дополнительного упругой связи, которая препятствует передаче вибрации от вибрирующего объекта, к основанию, смежных конструкций или человека (рис.6).

Виброизоляция является единственным эффективным способом уменьшения вибрации, передаваемой на руки от ручного механизированного інструмента. Для этого черенок отделяется от корпуса вибрирующего инструмента с помощью упругого элемента (рис.7.

Рис.5 Схема фундамента под тяжелые металлообрабатывающие станки:

1 - амортизаторы, 2 - пружины, С - фундаментная плита, 4 - станина станка

Рис.6 Принципиальная (в) и расчетная (б) схемы виброизолирующей системы: 1 - виброизолирующий объект массой М 2 - виброизолятор с упругостью с и коэффициентом сопротивления; 3 - объект вибрирующий, массой М2

Рис.7 Виброизолирующий черенок: 1 - черенок 2 - пружина, 3 - подшипник 4 - корпус

Упругие элементы, вводимые в колеблющуюся систему (виброизоляторы, амортизаторы), могут быть пружинные, резиновые, гидравлические, пневматические и комбинированные (рис.8):

Рис.8 Виброизоляционные амортизаторы:

а - ребристая резина; б - пружинный амортизатор, запрессован в резиновую массу; в - комбинированный (пружинно-резиновый) амортизатор

Комплекс лечебно-профилактических мероприятий защиты от вибрации предусматривает: предварительный и периодические медицинские осмотры; запрет допуска к вибрационным работам лиц моложе 18 лет и имеющих противопоказания в состоянии здоровья; лечебную гимнастику и массаж рук, специальные режимы труда и отдыха. Так, если допустимое суммарное время действия локальной вибрации больше необходимого технологического времени работы за смену, то оно должно произвольно распределяться в пределах рабочей смены с соблюдением двух регламентированных перерывов (первый - 20 мин через 1-2 часа от начала работы, второй - 30 мин через 2 ч после обеденного перерыва) и обеденного перерыва не менее 40 хв.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) от вибрации по месту контакта работника с виброизолирующим объектом, делятся на: СИЗ для рук (рукавицы, перчатки, прокладки) СИЗ для ног (специальная обувь, подметки, ковры, наколенники) СИЗ для тела (нагрудники, пояса, специальные костюмы).

Дата добавления: 2014-12-08