При частоте колебаний ниже 1 Гц тело человека движется как единое целое – внутренние органы не испытывают относительных перемещений. Такие колебания хотя и неприятны, но не опасны (качка). Следствием такой вибрации является морская болезнь. Большинство внутренних органов имеют собственную частоту колебаний в диапазоне6–9 Гц. Воздействие на организм человека внешних колебаний с такими же частотами очень опасно, так как они могут вызвать механические повреждения или даже разрыв органов. Длительное воздействие интенсивной общей вибрации может быть причиной вибрационной -бо лезни – нарушений физиологических функций организма, обусловленных преимущественно воздействием вибрации на центральную нервную систему.

Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружений, плохого сна, раздражительности, пониженной работоспособности, нарушений сердечной деятельности.

При частотах выше 100 Гц вибрация может действовать только как локальная. Локальная вибрация при длительном воздействии вызывает спазмы сосудов, вследствие чего происходит ухудшение снабжения кровью конечностей.

Кроме того, локальная вибрация воздействует на нервные окончания, мышечные и костные ткани, выражающиеся в нарушении чувствительности кожи, окостенений сухожилий мышц, болях и отложениях солей в суставах кистей рук и пальцев, что приводит к деформациям и уменьшению подвижности суставов. Одновременно наблюдаются нарушения деятельности центральной нервной системы.

Организм особенно чувствителен к вертикальным сотрясениям, когда человек стоит на вибрирующей поверхности. Наиболее вредным для человека является одновременное действие вибрации, шума и низкой температуры.

1.2. Параметры вибрации и их нормирование

1.2.1. Вибрация характеризуется тремя параметрами: смещением из положения равновесия, колебательной скоростью и колебательным ускорением.

Исходя из психофизиологических соображений и для удобства вычислений, параметры вибрации выражают в логарифмических единицах. Эти логарифмические единицы называют уровнями, выражают в децибелах и обозначают буквой L с соответствующим индексом:

– уровень смещения L = 20 lg x ;

– уровень колебательной скорости L v = 20 lg V ;

– уровень колебательного ускорения L a = 20 lg a , a0

где x 0 , V 0 , a 0 – опорные значения, установленные международными соглаше-

ниями: x 0 = 8 10-12 м; V 0 = 5 · 10-8 м/с; a 0 = 3 · 10-4 м/с2 .

В практике вибрации обычно измеряют и нормируют в октавных полосах частот, т. е. полосах, у которых отношение граничных частот f гр2 /f гр1 = 2.

Октавные полосы стандартизированы международным соглашением. Для общей вибрации среднегеометрические частоты октавных полос образуют сле-

дующий ряд: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; для локальной вибрации: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.

1.2.2. Нормируемыми характеристиками вибрации, определяющими ее воздействие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости V в м/с и виброускорения a в м/с2 или их логарифмические уровни L V и L a в дБ соответственно.

Вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно для каждого установленного направления в каждой из октавных полос.

Гигиенические нормы вибрации, воздействующей на человека в производственных условиях, указаны в СН2.2.4/2.1.8.565-96 «Производственная вибрация. Вибрация в помещениях и общественных зданиях» (Приложение 1). Нормируемыми параметрами вибрации на подвижном составе являются уровни амплитудных значений колебательной скорости L v и колебательного ускорения L a , а также учитывается повторяемость этих величин (СН 2.9.4/21.8.566-96).

На локомотивах вибрации нормируют по ускорениям (12.2.056-81). Допустимые уровни вибраций для основных видов работ устанавливают-

ся ГОСТ 12.2.056 – 2004 «Вибрационная безопасность и общие требования».

1.3. Мероприятия по устранению вибраций

Общие мероприятия по борьбе с вредным воздействием вибрации можно объединить в три группы: инженерно-технические, организационные и профилактические.

Инженерно-технические мероприятия включают в себя внедрение вибробезопасных машин, применение средств виброзащиты, снижающих вибрацию, воздействующую на работающих, на путях ее распространения; проектировочными решениями технологических процессов и производственных помещений, обеспечивающими гигиенические нормы вибрации на рабочих местах.

Организационные мероприятия включают в себя контроль за монтажом оборудования, своевременным и качественным проведением плановопредупредительного обслуживания и ремонта, выполнением правил технической эксплуатации машин и агрегатов.

Лечебно-профилактические мероприятия обеспечивают необходимый микроклиматический режим и комплекс физиотерапевтических процедур(водные ванны, массаж, гимнастика и ультрафиолетовые облучения).

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.

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.

Нормирование вибрации осуществляется по двум направлениям:

I направление – санитарно-гигиеническое;

II направление – техническое (защита оборудования).

При гигиеническом нормировании вибрации руководствуются следующими нормативными документами:

ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрационная безопасность;

СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы: утв. Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 31.10.96 N 40.

Вводятся следующие критерии оценки неблагоприятного воздействия вибрации в соответствии с приведенной выше классификацией:

· критерий “безопасность”, обеспечивающий ненарушение здоровья оператора, оцениваемого по объективным показателям с учетом риска возникновения предусмотренной медицинской классификацией профессиональной болезни и патологий, а также исключающий возможность возникновения травмоопасных или аварийных ситуаций из-за воздействия вибрации. Этому критерию соответствуют санитарно-гигиенические нормативы, установленные для категории 1;

· критерий “граница снижения производительности труда”, обеспечивающий поддержание нормативной производительности труда оператора, не снижающейся из-за развития усталости под воздействием вибрации. Этот критерий обеспечивается соблюдением нормативов, установленных для категорий 2 и 3а;

· критерий “комфорт”, обеспечивающий оператору ощущение комфортности условий труда при полном отсутствии мешающего действия вибрации. Этому критерию соответствуют нормативы, установленные для категорий 3б и 3в.

Показатели вибрационной нагрузки на оператора формируются из следующих параметров:

Для санитарного нормирования и контроля используются средние квадратические значения виброускорения а или виброскорости V, а также их логарифмические уровни в децибелах;

При оценке вибрационной нагрузки на оператора предпочтительным параметром является виброускорение.

Нормируемый диапазон частот устанавливается:

Для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 1; 2; 4; 8; 16; 31, 5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

Для общей вибрации – октавных и 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.

Наряду со спектром вибрации в качестве нормируемого показателя вибрационной нагрузки на оператора на рабочих местах может использоваться одночисловой параметр: корректированное по частоте значение контролируемого параметра (виброскорости, виброускорения или их логарифмических уровней). При этом неодинаковое физиологическое воздействие на человека вибрации различных частот учитывается весовыми коэффициентами, значения которых приведены в указанных выше нормативных документах.

При непостоянной вибрации нормой вибрационной нагрузки на оператора являются одночисловые нормативные значения дозы вибрации или эквивалентного корректированного по времени воздействия значения контролируемого параметра.

Основные методы борьбы с вибрациями машин и оборудования.

1. Снижение вибраций воздействием на источник возбуждения посредством снижения или ликвидации вынуждающих сил, например замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерно вращающимися, а также механизмами с гидроприводами и т.д.

2. Отстройка от режима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы.

3. Вибродемпфирование. Это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний в тепловую энергию. Для этого вибрирующая поверхность покрывается материалом с большим внутренним трением (резина, пробка, битум, войлок и др.). Вибрации, распространяющиеся по коммуникациям (трубопроводам, каналам), ослабляются их стыковкой через звукопоглощающие материалы (прокладки из резины и пластмассы). Широко применяются противошумные мастики, наносимые на поверхность металла.

4. Динамическое гашение вибрации чаще всего осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты. Для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту.

5. Изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций.

6. При работе с ручным механизированным электрическим и пневматическим инструментом применяют средства индивидуальной защиты рук от воздействия вибраций. К ним относят рукавицы, перчатки, а также виброзащитные прокладки или пластины, которые снабжены креплениями в руке.

На рис. 27 приведена классификация методов и средств коллективной защиты от вибрации.

Рис. 27. Классификация методов и средств защиты от вибрации

Вопрос №57.

Производственный микроклимат (метеорологические условия) – климат внутренней среды производственных помещений, определяется действующим на организм человека сочетанием температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей, теплового облучения и атмосферного давления. Нормирование микроклимата осуществляется в соответствии со следующими нормативными документами: СанПин 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений; ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

Установлены два вида нормативов: 1.Оптимальные микроклиматические условия устанавливаются по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека; они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности. 2. В случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные микроклиматические условия, нормы устанавливают допустимые величины показателей микроклимата. Они устанавливаются по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Допустимые параметры микроклимата не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 допустимые показатели устанавливаются дифференцированно для постоянных и непостоянных рабочих мест.

Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры – обычными системами вентиляции и отопления.

Терморегуляция – совокупность физиологических и химических процессов в организме человека, направленных на поддержание постоянства температуры тела. Терморегуляция обеспечивает равновесие между количеством тепла, непрерывно образующимся в организме, и излишком тепла, непрерывно отдаваемым в окружающую среду, т.е. сохраняет тепловой баланс организма: Q выд = Q отд .

Теплообмен между человеком и окружающей его средой осуществляется с помощью следующих механизмов за счет:инфракрасногоизлучения , которое излучает или получает поверхность тела (R ); конвекции (С ), т.е. через нагрев или охлаждение тела воздухом, омывающим поверхность тела; теплоотдачей (Е ), обусловленной испарением влаги с поверхности кожи, слизистых оболочек верхних дыхательных путей, легких. Q отд = ± R ± С – Е .

В нормальных условиях при слабом движении воздуха человек в состоянии покоя теряет в результате тепловой радиации около 45 % всей вырабатываемой организмом тепловой энергии, конвекции – до 30 % и испарения – до 25 %. При этом свыше 80 % тепла отдается через кожу, примерно 13 % – через органы дыхания, около 7 % тепла расходуется на согревание принимаемой пищи, воды и вдыхаемого воздуха. В состоянии покоя организма и при температуре воздуха 15 0 С потоотделение незначительно и составляет примерно 30 мл за 1 ч. При высокой температуре (30 о С и выше), особенно при выполнении тяжелой физической работы, потоотделение может увеличиваться в десятки раз. Так, в горячих цехах при усиленной мышечной работе количество выделяемого пота 1…1,5 л/ч, на испарение которого затрачивается 2500…3800 кДж.

В целях обеспечения эффективного теплообмена между человеком и средой устанавливаются санитарно-гигиенические нормативы параметров микроклимата на рабочем месте, а именно: температура воздуха; скорость движения воздуха; относительная влажность воздуха; температура поверхностей. Условия 1 и 2 определяют конвективный теплообмен; 1 и 3 – испарение пота; 4 – теплоизлучение. Нормативы на эти параметры устанавливаются дифференцированно в зависимости от степени тяжести выполняемой работы.

Под тактильной чувствительностью понимают ощущение прикосновения и давления. В среднем на 1 см 2 находится около 25 рецепторов. Абсолютный порог тактильной чувствительности определяется по тому минимальному давлению предмета на кожную поверхность, при котором наблюдается едва заметное ощущение прикосновения. Сильнее всего развита чувствительность на частях тела, наиболее удаленных от его оси. Характерной особенностью тактильного анализатора является быстрое развитие адаптации, то есть исчезновение чувства прикосновения или давления. Благодаря адаптации человек не чувствует прикосновения одежды к телу. Ощущение боли воспринимается специальными рецепторами. Они рассеяны по всему нашему телу, на 1 см 2 кожи приходится около 100 таких рецепторов. Чувство боли возникает в результате раздражения не только кожи, но и ряда внутренних органов. Часто единственным сигналом, предупреждающим о неблагополучии в состоянии того или другого внутреннего органа, является боль. В отличие от других сенсорных систем, боль дает мало сведений об окружающем нас мире, а скорее сообщает о внутренних опасностях, грозящих нашему телу. Если бы боль не предостерегала, то уже при самых обыденных действиях мы часто наносили бы себе повреждения. Биологический смысл боли в том, что, являясь сигналом опасности, она мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность.

Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации может производиться тремя методами:

частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;

интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами вибрации являются измеряемые в октавных или третьоктавных полосах частот среднеквадратические значения виброскорости и виброускорения (или их логарифмические уровни (L V , L a )).

При интегральной оценке по частоте нормируемыми параметрами вибрации являются скорректированные значения виброскорости или виброускорения U (а также их логарифмические уровни L U ), которые оцениваются по формулам:

, (12.6)

где U i , L Ui  среднеквадратические значения виброскорости или виброускорения или их логарифмические уровни в i - й частотной полосе;

п  число октавных полос в нормируемом частотном диапазоне;

K i , L Ki  весовые коэффициенты для i -й частотной полосы соответственно для абсолютных значений или их логарифмических уровней. Значения весовых коэффициентов приведены в СН 2.2.4/2.1.8.566-96.

Интегральная оценка вибрации с учетом времени ее воздействия выполняется по последующим формулам:

,

, (12.7)

где U i  значения контролируемых параметров виброскорости (V, L V ),м/с, или виброускорения (a , L a ), м/с 2 , действующих в течение времени t i ;

t i  время действия вибрации в i -ом интервале, ч;

п  общее число интервалов действия вибрации;

 общее время действия вибрации, ч.

В СН 2.2.4/2.1.8.566-96 установлены предельно допустимые величины нормируемых параметров локальной и общей вибрации (табл.12.1).

12.5. Системы защиты от вибрации

В тех случаях, когда фактические значения гигиенических характеристик вибрации превышают допустимые значения, применяются системы защиты от вибрации.

Z = Z φ + Z ρ + Z τ + Z сиз.

Методы и средства защиты от вибрации по мощности Z φ : вибродемпфирование, виброгашение, виброизоляция.

Вибродемпфирование  это процесс уменьшения уровня вибраций путем превращения энергии механических колебаний системы в другие виды энергии. Увеличение потерь энергии в системе может быть достигнуто использованием конструктивных материалов с большим внутренним трением, нанесением слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, использованием поверхностного трения или переводом механической колебательной энергии в энергию токов Фуко или электромагнитного поля.

В качестве демпфирующих материалов используют пластмассу, дерево, резину. С целью снижения вибрации начат выпуск ручного механизированного инструмента в корпусах из полимерных материалов. На многих видах оборудования внедряется постановка в подшипниковые узлы вибродемпфирующих втулок, что значительно снижает уровень вибраций. Использование пластмасс позволяет снизить уровень вибрации по виброскорости на 810 дБ. В том случае, когда применение полимерных покрытий в качестве конструктивных не представляется возможным, для снижения вибраций используют вибродемпфирующие покрытия, переводящих колебательную энергию покрытия в тепловую.

Таблица 12.1

Предельно допустимые значения нормируемого параметра по виброскорости (числитель, м/с10 –2)

и логарифмическому уровню виброскорости (знаменатель, дБ)

Действие жестких покрытий проявляется главным образом на низких и средних частотах, мягких  на высоких. В качестве жестких покрытий используются твердые пластмассы, битуминизированный войлок, а также различные полимерные смеси. В качестве мягких  мягкие пластмассы, материалы типа резины, пенопласты, поливинилхлоридные пластики. Хорошо демпфируют колебания смазочные материалы.

Под виброгашением понимают уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем введения в систему дополнительных сопротивлений упругого или инерционного типа. Чаще всего виброгашение реализуется путем установки агрегатов на самостоятельные фундаменты. Иногда для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту. Используют также установку виброгасителей как дополнительную колебательную систему.

Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостаток динамического виброгасителя  он действует только на своей резонансной частоте.

Виброгашение путем увеличения жесткости системы достигают изменением конструкции и, в частности, введением ребер жесткости, что способствует снижению амплитуды смещения отдельных точек и снижению уровня вибрации.

Виброизоляция  это уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем уменьшения передачи колебаний этому объекту от источника колебаний.

Виброизоляция осуществляется посредством введения в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от источника колебаний к элементам конструкции или человеку. Виброизоляция достигается путем установки агрегатов на специальные упругие устройства (опоры), обладающие малой жесткостью.

Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи, который имеет физический смысл отношения силы, действующей на основание при наличии упругой связи, к силе, действующей при жесткой связи. Чем это отношение меньше, тем лучше виброизоляция.

Коэффициент передачи (КП) может быть рассчитан по формуле:

, (12.8)

где f  частота возмущающей силы;

f 0 – собственная частота системы на виброизоляторах.

Оптимальное соотношение между f и f 0 равно 34.

Для виброизоляции машин с вертикальной возмущающей силой применяют виброизолирующие опоры трех типов: резиновые, пружинные и комбинированные.

Пружинные в отличие от резиновых могут применяться для изоляции как низких, так и высоких частот. Они дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию масел и высокой температуры, относительно малогабаритны Резина используется для виброизоляции машин малой и средней массы (электродвигателей и т.п.). В виброизоляторах резина работает на сдвиг и (или) сжатие.

Методы и средства защиты от вибрации по расстоянию Z ρ .

Для защиты от вибрации лучше всего использовать системы дистанционного управления, автоматического контроля и сигнализации. Иногда снижение вибрации достигается оптимальным размещением технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест.

Методы и средства защиты от вибрации по времени Z τ .

К средствам коллективной защиты временем относятся: регламентация рабочего времени, а также режима труда и отдыха работников.

Средства индивидуальной защиты Z сиз рук, ног и тела оператора от вибрации используются на производстве в случае необходимости. В качестве средств индивидуальной защиты (СИЗ) рук от вибрации применяются антивибрационные рукавицы. Основными требованиями, сформулированными в нормативной документации, являются: эффективность, которая регламентируется в частотном диапазоне 82000 Гц при фиксированной силе нажатия 50200 Н; максимальная толщина упругодемпфирующего материала 510мм. В зависимости от области применения средства защиты ног подразделяются на обувь, подметки и наколенники. В них используются специальные вибродемпфирующие материалы, которые ослабляют вибрацию в диапазоне частот 1190 Гц. Для защиты тела оператора используются нагрудники, пояса и специальные костюмы. Все виды защиты снижают вибрацию максимум на 10 дБ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Дайте определения следующим понятиям в чем их отличие: виброскорость, виброускорение, амплитуда виброскорости (виброускорения), уровень виброскорости (виброускорения).

В чем заключается специфическое действие вибрации на организм человека.

Какие параметры вибрации учитываются при нормировании вибрации.

В чем заключается вибродемфирирование, виброгашение и виброизоляция, чем они отличаются.

Каков максимальный уровень снижения вибрации возможен за счет использования индивидуальных средств защиты.