Вибрация (источники, гигиеническое нормирование, методы защиты).
Вибрация представляет собой процесс распространения механических колебаний в твердом теле. При воздействии вибрации на организм важную роль играют анализаторы ЦНС - вестибулярный, кожный и другие аппараты.
Длительное воздействие вибрации ведет к развитию профессиональной вибрационной болезни. Вибрация, воздействуя на машинный компонент системы (человек-машина), снижает производительность технических установок (за исключением специальных случаев) и точность считываемых показаний приборов, вызывает знакопеременные, приводящие к усталостному разрушению, напряжения в конструкции и т.д.
Вибрации могут быть непреднамеренными (например, из-за плохой балансировки и центровки вращающихся частей машин и оборудования, пульсирующего движения жидкости, работы перфоратора) и специально используемые в технологических процессах (вибропогружатели свай, вибрационное оборудование для производства железобетонных конструкций и укладки бетона, специальное оборудование для ускорения химических реакций и т.п.). Вибрации характеризуются частотой и амплитудой смещения, скоростью и ускорением.
Особенно вредны вибрации с вынужденной частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний тела человека или его отдельных органов (для тела человека 6...9 Гц, головы 6 Гц, желудка 8 Гц, других органов - в пределах 25 Гц).
Частотный диапазон расстройства зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.
Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на все тело человека) и локальную (воздействие на отдельные части тела - руки или ноги).
Общую вибрацию, по источнику ее возникновения и возможности регулирования ее интенсивности оператором, подразделяют на следующие категории (ГОСТ 12.1.012-96 "Вибрационная безопасность. Общие требования):
Категория 1 – транспортная вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по пересеченной местности, дорогам; при этом оператор может активно, в известных пределах, регулировать воздействие вибрации.
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; при этом оператор может лишь иногда регулировать воздействие вибрации.
Категория За – технологическая вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.
Категория 36 – вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом. К ней относятся рабочие места на промышленных кранах, у станков метало- и деревообрабатывающих, кузнечно-прессового оборудования, литейных машин и другого стационарного технологического оборудования.
Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев рук и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают сосуды сердца. Диапазон частот 35...250 Гц является наиболее критическим для развития вибрационной болезни.
Локальная вибрация по источнику возникновения подразделяется на:
· передающуюся от ручных машин (с двигателями), органов ручного
управления машин и оборудования;
· передающуюся от ручных инструментов (без двигателей) и обрабатываемых деталей.
Для санитарного нормирования и контроля вибраций используются среднеквадратичные значения виброускорения и виброскорости, а также их логарифмические уровни в децибелах (ГОСТ 12.1.012-96).
Для измерения вибрации применяются виброметры и шумомеры с дополнительным приспособлением - предусилителем, устанавливаемым вместо микрофона. Широкое распространение получили приборы ВШВ-ЗМ2 - измерители шума и вибраций.
Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты работающих от вибрации используют различные методы. Борьба с вибрацией в источнике возникновения связана с устранением причин появления механических колебаний, например замена кривошипных механизмов равномерно вращающимися, тщательный подбор зубчатых передач, балансировка вращающихся масс и т.д. Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования - превращения энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. С этой целью в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением: специальные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия. Для предотвращения общей вибрации используют установку вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Для ослабления передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т.п. широко применяют методы виброизоляции. Для этого на пути распространения вибрации вводят дополнительную упругую связь в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин. В качестве средств индивидуальной защиты работающих используют специальную обувь на массивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготавливают из упругодемпфирующих материалов.
Важными мероприятиями для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека являются: правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебно- профилактические процедуры, такие как теплые ванночки для рук и ног, массаж рук и ног, витаминизация и др. Для защиты рук от воздействия ультразвука при контактной передаче, а также при контактных смазках и т.д. операторы должны работать в рукавицах или перчатках, нарукавниках, не пропускающих влагу или контактную смазку.
При разработке нового и модернизации существующего оборудования и приборов должны предусматриваться меры по максимальному ограничению ультразвука, передающегося контактным путем, как в источнике его образования (конструктивными и технологическими мерами), так и по пути распространения (средствами виброизоляции и вибропоглощения). При этом рекомендуется применять:
1. Дистанционное управление для исключения воздействия ультразвука на работающих при контактной передаче.
2. Блокировку, т.е. автоматическое отключение оборудования, приборов при выполнении вспомогательных операций - загрузка и выгрузка продукции, нанесение контактных смазок и т.д.
3. Приспособление для удержания источника ультразвука или обрабатываемой детали.
Классификация средств коллективной защиты от шума:
I. Архитектурно-планировочные.
II. Акустические:
1 .Звукоизоляции:
- ограждения;
• кабины, пульты;
• кожухи;
• экраны.
2.Звукопоглощения:
- облицовки;
• штучные звукопоглотители.
3.Глушители:
• абсорбционные;
• реактивные;
• комбинированные.
III. Организационно-технические.
Акустические средства в свою очередь подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения и глушители.
При наличии в помещении одиночного источника шума, уровень интенсивности L (дБ) можно рассчитать по формуле
L=10 lgJ/Jo.
Если имеется n источников шума с одинаковым уровнем интенсивности звука Li, то общий уровень интенсивности звука определяется по формуле
L=Li + l0 lgn.
Эффективность снижения уровня шума (дельта L дБ) в помещении определяется по формуле
дельтаL=L-Lдon.
Эффективность установок облицовок (дБ) можно приближенно определить по формуле
L=n l0 1gA2A1,
где А2 и А1 - соответственно эквивалентная площадь поглощения после и до установки облицовки.
Эффективность звукоизоляции однородной перегородки (дБ) рассчитывается по формуле
дельтаL3=20 1gGf-4,75,
где G - масса одного м2 перегородки, кг; f - частота, Гц.
Эффективность установки кожуха дельта L (дБ)
дельта L=L3 + l0 lg альфа,
где альфа-коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха, L3- звукоизоляция стенок кожуха.
Методы и средства коллективной защиты от вибрации
Виброизоляцией называется уменьшение степени передачи вибрации от источника к защищаемым объектам.
Виброизоляцию можно оценивать через коэффициент передачи
Kп=l/f/f0-l,
где f и f0 - частота возмущающей силы и собственная частота системы при наличии виброизолирующего слоя (Гц).
Эффективность виброизоляции определяется по формуле
BL=201gl/Kn.
Виброизоляция используется при виброзащите от действия напольных и ручных механизмов. Компрессоры, насосы, вентиляторы, станки могут устанавливаться на амортизаторы (резиновые, металлические или комбинированные) или упругие основания в виде элементов массы и вязкоупругого слоя. Для ручного инструмента наиболее эффективна многозвенная система виброизоляции, когда между рукой и инструментом проложены слои с различной массой и упругостью.
Выбор гашения вибрации осуществляется за счет активных потерь или превращения колебательной энергии в другие ее виды, например в тепловую, электрическую, электромагнитную. Виброгашение может быть реализовано в случаях, когда конструкция выполнена из материалов с большими внутренними потерями; на ее поверхность нанесены вибропоглощающие материалы; используется контактное трение двух материалов; элементы конструкции соединены сердечниками электромагнитов с замкнутой обмоткой и др.