ОЦЕНКА ДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА И ЕЕ НОРМИРОВАНИЕ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО – ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра электротехники и электроники

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ВИБРАЦИЙ И МЕТОДОВ БОРЬБЫ С НИМИ

Методические указания к лабораторной работе

Набережные Челны

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ВИБРАЦИЙ И МЕТОДОВ БОРЬБЫ С НИМИ

Цель работы: - Изучить вибрационные процессы в механизмах и машинах;

- определить параметры общей и локальной вибрации и ее нормирование;

- изучить приборы для контролирования вибрации;

- изучить методы и способы снижения уровня вибрации на механизмы и организм работающих и научится определять эффективность виброзащиты.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Вибрацией называется механическое колебание упругих тел, проявляющееся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве. Вибрация - механическое колебательное движение, источником которых на производстве являются некоторые виды ручных инструментов, станков, машин и механизмов. Причиной возникновения вибрации являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия.

Наличие дисбаланса во всех случаях приводит к появлению неуравновешенных центробежных сил, вызывающих вибрацию. Причиной дисбаланса может явиться неоднородность материала вращающего тела, несовпадение центра массы тела и оси вращения, деформация деталей от неравномерного нагрева при горячих и холодных посадках и т.п.

Обычно вибрация возникает в результате воздействия на детали и узлы машин периодической внешней силы - возмущающей силы. Колебания, вызванные это силой, называются вынужденными и продолжаются до тех пор, пока действует возмущающая сила. Характер вынужденных колебаний определяется как свойствами внешнего воздействия, так и параметрами колеблющейся системы. После прекращения действия возмущающей силы колебания выведенной из равновесия упругой системы постепенно затухают. Колебания, поддерживаемые только силами упругости, называются свободными или собственными.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются:

- амплитуда смещения "А_m" - величина наибольшего отклонения точки от положения равновесия;

- колебательная скорость "V_m" - максимальное из значений скорости колеблющейся точки;

- частота колебания "f_m" - число полных колебаний за единицу времени;

- период колебания "T"- промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми состояниями системы.

Частота колебания и период колебания связаны соотношением

f_m = 1/ Т.

В общем случае вибрация - физическая величина, характеризующаяся функцией времени, т.е. смещение X_m = f(τ). Текущее значение смещения - вибросмещения находится из выражения X = Asin(ωτ + φ), где w - собственная частота вибросистемы m – масса колеблющегося тела; с – коэффициент упругости вибросистемы; j - начальная фаза колебаний, причем, w = 2pf.

Максимальное (амплитудное) значение A_m = |Х|_max = |A|, которое будет наблюдаться при sin(ωτ + φ) = 1.

Мгновенную скорость находят, дифференцируя уравнение движения по времени:

а ускорение тела W находим повторным дифференцированием предыдущего выражения:

При оценке вибрации в вопросах охраны труда учитываются не мгновенные значения скорости и ускорения, а их максимальные (амплитудные) значения, которых находим при cos(wt + j) = 1 и sin(wt + j) = 1 соответственно, т.е.

V_m = 2p f A_m, W_m = (2pf)² A_m.

В силу специфических свойств органов чувств человека определяющими являются действующие значения параметров, характеризующих вибрацию, т.е. частота f, колебательная скорость V_m и амплитуда колебания Am. Организм человека воспринимает волновое влияние как воздействие не конкретных, а среднеквадратичных величин. Поэтому при измерении и нормировании вибрации используют обычно среднеквадратичные значения величин:

Таким образом вибрация характеризуется как абсолютными, так и относительными параметрами.

Абсолютные параметры вибрации – вибросмещение, виброскорость и виброускорение.

Для характеристики вибрации используют спектры действующих значений параметров или квадрат средних квадратичных значений последних .

Как и для физической картины колебаний, вибрация характеризуется для периодического или квазипериодического процесса дискретным спектром, а для случайного или кратковременного одиночного процесса - сплошным.

При оценке суммарного воздействия колебаний различных частот или отдельных источников вибрации на человека следует иметь в виду, что при сложении колебаний в результирующую величину (скорость, ускорение, смещение) находят суммированием мощностей отдельных составляющих или суммированием средних квадратов

или

В виброакустике параметры принято оценивать не в абсолютных, а в относительных логарифмических величинах - уровнях, измеряемых в белах (Б) или дицебелах (дБ).

Уровень параметра - логарифмическое отношение абсолютной величины параметра к некоторому его значению, выбранному в качестве величины отсчета

и

где V₀ = 5*10ˉ⁸ м/сек = 5*10ˉ⁵ мм/сек и W₀ = 3*10ˉ¹ мм/сек² - пороговые или опорные значения (нижний порог чувствительности человека) - скорости и ускорения, принятые в соответствии с международным соглашением.

ОЦЕНКА ДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА И ЕЕ НОРМИРОВАНИЕ

По способу передачи на организм человека различают:

- общую вибрацию, когда воздействию вибрации подвергается весь организм (например, нахождение человеку на вибрирующих конструкциях, на опорной поверхности - пол, площадка, сидение и т.д.);

- местную вибрацию, когда в колебательное движение вовлекаются отдельные участки организма или части тела - при работе ручного инструмента ударного, ударно-вращательного и вращательного действия (отбойные молотки, гайковерты, бензопилы и др.).

В некоторых случаях работающие подвергаются воздействию комбинированных вибраций: например, при работе на транспортных машинах. Общая и местная вибрация по-разному действуют на человека, что обусловлено физиологическими особенностями его органов, их различной резонансной частотой.

Санитарные нормы учитывают механические колебания с частотой от долей герца до 8 000 Гц. Установлено, что механические колебания с частотой до 12 Гц воспринимаются телом как отдельные толчки, а с частотой свыше 8 000 Гц – как тепловые ощущения.

Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц практически вредно не действует на человека, при этом тело человека и отдельные внутренние органы движутся как единое целое (качка на море).

Человеческое тело можно рассматривать как сложную колебательную систему, состоящую из отдельных узлов (внутренние органы, различные части тела), обладающих рядом собственных частот. Например, для стоящего на вибрирующей поверхности человека имеются два резонансных пика на частотах 5-12 Гц и 17-25 Гц, для сидящего - на частоте 4-6 Гц, для головы - 20-30 Гц, резонанс внутренних органов грудной клетки и брюшной полости - на частотах 3-3,5 Гц и 7-11 Гц.

Колебания рабочих мест с указанными частотами очень опасны, так как могут вызвать механическое повреждение и даже разрыв органов. Колебания с частотой менее 12 Гц воспринимаются как отдельные толчки (сотрясения).

Систематическое воздействие общих вибраций в резонансной или околорезонансной зонах - причина вибрационной болезни:

- стойких нарушений физиологических функций органов человека;

- нарушений работы вестибулярного аппарата;

- центральной и вегетативной нервной системы, заболеванию органов пищеварения, а также сердечно-сосудистой системы.

Местные вибрации приводят к нарушению периферического кровообращения, нервной системы, мышечно-суставного аппарата. Длительное воздействие их приводит к вибрационной болезни с необратимыми изменениями - потеря чувствительности кожи, окостенение сухожилий мышц и т.д.

Профилактика воздействия вибрации на организм человека включает мероприятия технического, санитарно-гигиенического и лечебно-профилактического характера.

В РФ действуют "Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий" (CH 245-71), ограничивающие допустимую вибрацию рабочих мест, и "Санитарные нормы и правила при работе с инструментами, механизмами и оборудованием, создающими вибрации, передаваемые на руки работающего" (СН 625-66).

При действии на организм вибрации различной частоты и амплитуды характер реакции и ее выраженность различны. Высокочастотная вибрация легче гасится тканями организма, с увеличением амплитуда возрастает зона распространения вибрации по телу об точки ее приложения. Производственная вибрация нередко носит сложный характер. Кроме основной частоте, она может включать различное число гармонических составляющих, частоты которых находятся в кратных соотношениях с основной частотой. Вибрация может характеризоваться меняющееся во времени амплитудой с периодическим ее нарастанием и спадом.

Для характеристики и нормирования вибрации используют: частоту колебания, амплитуду смещения (ее максимальную величину) и уровень колебательной скорости (логарифмическую величину колебательной скорости в дБ). Рассматривается спектр колебаний. Нормированный (допустимый) спектр колебания - это уровень колебательной скорости на различных частотах колебания.

В практике виброакустики весь диапазон частот вибрации разбивается на октавные и треть октавные диапазоны.

Октава - это диапазон частот, где верхнее и нижнее значение находится в зависимости , а треть октавные –

Среднегеометрические частоты октавных полос частот вибрации стандартизированы и составляют: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц и т.д.

Вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой стандартной октавной полосе, различно для общей и местной вибрации. Общая вибрация нормируется с учетом свойств источника ее возникновения и делится на вибрацию; транспортную, транспортно-технологическую и технологическую.

Нормы по ограничению вибрации рабочих мест устанавливает величину уровня колебательной скорости в октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот 1; 2; 4; 8; 16; 32; 63 Гц (ГОСТ 12.1.012-90 ²ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования безопасности². Нормируемыми параметрами вибрации являются средние квадратические значения виброскоростей, их логарифмические уровни или виброускорения в октавных полосах частот (для общей и локальной вибрации) и в третьоктавных полосах (для общей вибрации)) и в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; ... 63,0; 80,0 Гц, а для местной (локальной) вибрации для инструмента и поверхности контакта – 8; 16; 32; 63; 125; 500; 1000 Гц (ГОСТ 12.1.012-90). См. таблицы №1 и № 2.

Нормируется также амплитуда колебания. Рекомендуется безопасная амплитуда колебания 0,01- 0,015 мм. Нормируются вибрации в направлении трехортогональных осей координат X, Y, Z. (Z – вертикальная ось; X и Y - горизонтальные оси).

Регламентируется продолжительность воздействия локальной и общей вибрации в зависимости от степени превышения ее параметров над нормативами значениями. Так суммарное время работы в контакте с ручными машинами, вызывающими вибрацию, не должно превышать 2/3 рабочей смены, при этом одноразовое непрерывное воздействие вибрации, включая микропаузы, которое входит в данную операцию, не должно превышать 10 ¸ 15 мин. Суммарное время работы с виброинструментом не должно превышать для слесаря – сборщика 30% сменного времени, для электромонтажника – 22 %. При работе с виброинструментом масса оборудования, удерживаемая руками, не должна превышать 10 кг, а сила нажима не должна превышать 200 Н.

Средства индивидуальной защиты от вибрации подразделяются: - для рук оператора (изолирующие рукавицы, вкладыши, прокладки); для ног оператора - спец. обувь, наколенники; для тела оператора – специальные костюмы.

Общие требования к средствам индивидуальной защиты рук от вибрации регламентируются ГОСТ 12.4.002 – 91 ²ССБТ. Средства индивидуальной защиты рук от вибрации².

Поиск по сайту: