КЛАССИФИКАЦИЯ ВИБРАЦИЙ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЧЕЛОВЕКА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Курс ЛЕКЦИЙ

ПО дисциплине

«Безопасность жизнедеятельности»

Раздел

«охрана труда на ЖеЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ»

Часть III

Санкт-Петербург

УДК

Машарский Б.Л.

Курс лекций по дисциплине « Безопасность жизнедеятельности» раздел «Охрана труда на железнодорожном транспорте». Часть III. −СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения, 2007. − с.

Рассмотрены вопросы связанные с воздействием на работающих вибрации, дана ее классификация, принципы нормирования и средства защиты. Проанализированы вопросы электробезопасности, средства и методы защиты от поражения электрическим током, испытания защитных средств. Также рассмотрена пожарная безопасность производственных объектов, дана их пожарно-техническая классификация строительных материалов, помещений и зданий, средства и методы борьбы с пожарами.

Курс лекций предназначен для выполнения контрольных работ, подготовки к лабораторному практикуму, экзамену.

Курс лекций подготовил: Машарский Б.Л.

Петербургский государственный университет путей сообщения, 2007 г.

ЧАСТЬ III

ВИБРАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

ВИБРАЦИЯ, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ

Упругой средойназывается твердое вещество, в котором при прохождении звуковой волны могут возникать искажение объема и формы (расширение – сжатие и сдвиг) эле-ментарной частицы среды.

Вибрация –колебания точек упругой среды(конструкции), возникающее при прохож-дении волны давления, или в общем виде – это колебания материальных тел в результате воз-действия на них переменой нагрузки.

Вибрация рабочего места или ручного инструмента создает у работающего неприятное ощущение и при длительном и систематическом воздействии на организм работающего может вызвать профессиональное заболевание –вибрационную болезнь.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) вибрации – это уровень нормируемого пара-метра вибрации, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или от-клонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в про-цессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ вибрации не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных лиц.

Допустимый уровень вибрации в жилых и общественных зданиях – это уровень фак-тора, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изме-нений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к вибрационному воздействию.

ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ,

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

Всякий периодический процесс слагается из ряда циклов. Под циклами понимается полная совокупность повторяющихся значений периодически изменяющейся величины.

Рис. 1. Простое гармоническое колебание:

О – точка покоя; А – амплитуда; Т – период колебания

Наименьший промежуток времени – t, необходимый для завершения одного полного цикла, называется периодом– Т, единицей измерения для которого является – секунда, с. Простейшими колебаниями являются гармонические, при которых переменная величина изменяется по закону синуса или косинуса:

А = А_о sin ωt, (1)

где А– амплитуда колебаний, т. е. максимальное смещение колеблющейся точки от поло-

жения равновесия (полуразмах колебаний), м, см, мм;

А_о – начальная амплитуда колебаний;

ω – угловая (циклическая) частота;

t – время.

По способу возбуждения колебания могут быть свободными или вынужденными. Сво-бодные (или собственные) колебания –это колебания механической системы, обладаю-щей массой и упругостью, после выведения ее из равновесия мгновенной силой. Характер свободных колебаний (частота, время) определяются свойствами самой системы: массой, упругостью, силами затухания.

2.Частота периодического процесса– f,представляет собой число циклов, уклады-вающихся в единицу времени:

f = 1 / Т. (2)

За единицу частоты во всех системах принимается герц, Гц – частота, равная одному циклу в секунду. Иначе говоря, герц есть частота такого периодического процесса, кото-рый повторяется каждую секунду.

Угловая частота – ω, единица измерения – рад/c,ичастота периодического процесса – f, Гц,связаны следующей зависимостью:

ω = 2 π f. (3)

Весь частотный диапазон делится на частотные интервалы. Эти интервалы могут быть октавными, полуоктавными, третьокравными. Октава – это полоса частот, где отношение верхней граничной частоты f_В к нижней граничной частоте f_Н равно 2 (f_в / f_Н = 2). Октава характеризуется средней геометрической частотой:

f_СР = ( f_В f_Н )^1/2 = ( 2 f_Н )^1/2 = 1,41 f_Н; (4)

для полуоктавы f_СР = ( 2 f_Н )^1/4 = 1,19 f_Н;

для третьоктавы f_СР = ( 2 f_Н )^1/6 = 1,13 f_Н.

3. Колеблющаяся в пространстве точка перемещается с непрерывно меняющейся ско-ростью и ускорением (далее виброскоростью и виброускорением), являющимися первой и второй производными смещения (амплитуды) во времени. Для их оценки используются:

cредние квадратические значения виброскорости – V, единица измерения, м/с;

средние квадратические значения виброускорения – а, единица измерения, м/с²;

амплитуды виброперемещений – А, единица измерения, м∙10^-3, при проектировоч-ных расчетах строительных конструкций и средств виброизоляции [1, 2].

Виброскорость при измерении вибрации определяют по максимальному значению V_max, которое находится в прямой зависимости от частоты и амплитуды:

V_max = ω A = 2 π f A, (5)

Виброускорение а нередко выражается в долях или единицах ускорения свободного падения g:

a = ω² A ∕ g = 4 π² f² A ∕ 9,81. (6)

4. Логарифмические уровни виброскорости – L_V, единица измерения, дБ:

L_V = 20 lg (V / 5·10^-8), (7)

где V – среднее квадратическое значение виброскорости, м/с;

5·10^-8 – пороговое значение виброскорости, начиная c которого человек ощущает воз-

действие вибрации, м/с [1, 2].

5. Логарифмические уровни виброускорения – L_a, единица измерения, дБ:

L_a = 20 lg (a / 10^-6), (8)

где а – среднее квадратическое значение виброускорения, м/с²;

10^-6 – пороговое значение виброускорения, начиная c которого человек ощущает воз-

действие вибрации, м/с² [1, 2].

6. Спектр вибрации – это распределение значений контролируемого параметра в ин-тересующей области частот.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИБРАЦИЙ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЧЕЛОВЕКА

Воздействие вибрации на человека классифицируется:

по способу передачи вибрации на человека;

по источнику возникновения;

по направлению действия вибрации;

по характеру спектра;

по частотному составу;

по временной характеристике вибрации [1, 2].

По способу передачи на человека различают:

общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.

Примечание. Вибрация, передающаяся на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, относится к локальной вибрации.

По направлению действия вибрацию подразделяют в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат.

Для общей вибрации направление осей X_о, Y_о, Z_о и их связь с телом человека следую-щая: ось X_о – горизонтальная от спины к груди; ось Y_о – горизонтальная от правого плеча к левому); Z_л – вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т.п.

Для локальной вибрации направление осей X_л, Y_л, Z_л и их связь с рукой человека сле-дующая: ось X_л – совпадает или параллельна оси места охвата источника вибрации (руко-ятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабаты-ваемого изделия и т.п.); ось Y_л – перпендикулярна ладони, а ось Z_л – лежит в плоскости, образованной осью X_л и направлением подачи или приложения силы, и направлена вдоль оси предплечья.

По источнику возникновения вибрацию различают:

локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированного инст-румента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;

локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инст-румента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабаты-ваемых деталей, шпалоподбоек;

общую вибрацию 1 категории – транспортную вибрацию;

общую вибрацию 2 категории – транспортно-технологическую вибрацию;

общую вибрацию 3 категории – технологическую вибрацию.

Источники вибрации воздействующие на рабочие места машин представлены в табли-це 1;

Общую вибрацию категории 3 по месту действия подразделяют на следующие типы:

на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;

на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производст-венных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;

на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лаборато-рий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда;

общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источни-ков: городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытые линии Метрополи-тена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта; промышленных предприя-тий и передвижных промышленных установок (при эксплуатации гидравлических и меха-нических прессов, строгальных, вырубных и других металлообрабатывающих механиз-мов, поршневых компрессоров, бетономешалок, дробилок, строительных машин и др.);

общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источ-ников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вен-тиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральные машины и т.п.), а также встроенных предприятий торговли (холодильное оборудование), предприятий ком-мунально-бытового обслуживания, котельных и т.д.

По характеру спектра вибрации различают:

узкополосную вибрацию, у которой контролируемые параметры в одной 1/3 октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах;

широкополосную вибрацию – с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По частотному составу вибрации различают:

низкочастотную вибрацию (с преобладанием максимальных уровней в октавных поло-сах частот 1÷4 Гц для общих вибраций, 8÷16 Гц – для локальных вибраций);

среднечастотную вибрацию (8÷16 Гц – для общей вибрации, 31,5÷63 Гц – для локаль-ной вибрации);

высокочастотную вибрацию (31,5÷63 Гц – для общей вибрации, 125÷1000 Гц – для ло-кальной вибрации).

По временной характеристике вибрации различают:

постоянную вибрацию, для которой величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;

непостоянную вибрацию, для которой величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с пос-тоянной времени 1 с, в том числе:

колеблющуюся во времени вибрацию, для которой величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;

прерывистую вибрацию, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;

импульсную вибрацию, состоящую из одного или нескольких вибрационных воздейст-вий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.

НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИИ

Защита человека в процессе труда от неблагоприятного воздействия вибрации основы-вается на использовании качественных и количественных критериев и показателей вибра-циионной нагрузки, установленными санитарными нормами, и другими нормативными документами [1, 2].

1. В ведены следующие нормативные критерии оценки неблагоприятного воздействия вибрации:

критерий «безопасность», обеспечивающий не нарушение здоровья работающего, оце-ниваемого по объективным показателем с учетом риска возникновения предусмотренных медицинской классификацией профессиональных болезней и патологий, а также исключа-ющий возможность возникновения травмоопасных или аварийных ситуаций из-за воздей-ствия вибрации;

критерий «граница снижения производительности труда», обеспечивающий поддержа-ние нормативной производительности труда работающего, не снижающейся из-за разви-тия усталости под воздействием вибрации;

критерий «комфорт», обеспечивающий работающему ощущение комфортности усло-вий труда при полном отсутствии мешающего действия вибрации.

2. Вибрационная нагрузка на работающего нормируется для каждого направления Дей-ствия вибрации. Для локальной вибрации норма вибрационной нагрузки на работающего обеспечивается не получением вибрационной болезни, что соответствует критерию «безо-пасность». Для общей вибрации нормы вибрационной нагрузки на работающего установ-лены для категорий вибрации и соответствующих им критериям оценки по табл. 1 (пред-ставлена ниже). Каждая категория вибрации с меньшим порядковым номером может быть оценена нормой вибрации, установленной для категории с большим порядковым номером [1].

3. Нормируемый диапазон частот устанавливается:

для локальной вибрации в виде октавных полос со средними геометрическими часто-тами: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

для общей вибрации в виде октавных или 1/3 октавных полосах со средними геометри-ческими 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; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.

Таблица 1

4. При постоянной вибрации норма показателя вибрационной нагрузки на работающе-го установлена в виде нормативного спектра вибрации (ПДУ) или корректированного по частоте среднего квадратического значения виброускорения (виброскорости) – U или его логарифмический уровень – L_U.

n

U = { ∑ (U_i K_i)² }^1/2 и (9)

i=1

n

L_U = 10 lg ∑ 10^0,1(L _Ui ^{+ L}_Кi⁾ , (10)

i=1

где U_i,L_U – соответственно, среднее квадратическое значение виброускорения, м/с^-2

(виброскорости, м/c) или его логарифмический уровень, дБ, в i-ой частотной

полосе;

K_i ,L_Ki – весовые коэффициенты для i-ой частотной полосы соответственно для абсо-

лютных значений или их логарифмических уровней, определяемые для ло-

кальных вибраций – табл.1, для общих вибраций – табл. 2

СН 2.2.4/2.1.8.566-96 [1] и в приложении 4 ГОСТ 12.1.012-90 [2];

n – число частотных полос (1/3 или 1/1 октав) в нормируемом частотном диапазоне.

При спектральном анализе нормируемыми параметрами являются cредние квадратичес-кие значения виброскорости –V и виброускорения – a или их логарифмические уровни L_Vи L_a,cоответственно (5, 6), измеряемые в 1/1 (локальная и общая вибрация) и 1/3 (общая вибра-ция) октавных полосах частот, предпочтительным параметром является виброуско-рение.

Соотношение между логарифмическими уровнями виброускорения – а, дБ, и его значе-ниями в м/с² приведены в приложении 3 СН 2.2.4/2.1.8.566-96 [1] и в приложении 3 ГОСТ 12.1.012-90 [2]. Соотношение между логарифмическими уровнями виброскорости – V, дБ, и ее значениями в м/с приведены в приложении 2 СН 2.2.4/2.1.8.566-96 [1] и в приложе-нии 3 ГОСТ 12.1.012-90 [2].

5. При непостоянной вибрациинорма вибрационной нагрузки на работающего уста-новлена в виде нормативного значения дозы вибрации – Ð или эквивалентного корректи-рованного значения виброускорения (виброскорости) – U_ЭКВ.Доза вибрации вычисляется по формуле:

Т _

Ð = ∫ U(t) dt, (11)

_ 0

где U (t) – корректированное по частоте значение виброускорения (виброскорости) в

момент времени t, м/c² (м/с);

Т – время воздействия вибрации, с;

m– показатель эквивалентности физиологического воздействия вибрации (m = 2).

Эквивалентное корректированное значение – U_ЭКВ вычисляется по формуле:

U_ЭКВ = (Ð / Т)^1/m. (12)

6. При проектировании строительных конструкций, систем установки машин, средств виброзащиты рабочих мест от общей вибрации допускается использовать нормы на амп-литуды виброперемещения в соответствии с приложением 6 ГОСТ 12.1.012-90 [2].

Поиск по сайту: