Виброакустические колебания

При частоте колебаний рабочих мест, близкой к собственным частотам внутренних органов, возможны механические повреждения или даже разрывы. Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к вибрационной болезни, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанными с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение сердечной деятельности. Особенности воздействия вибрации определяются частотным спектром и расположением в его пределах максимальных уровней энергии колебаний. Местная вибрация малой интенсивности может благоприятно воздействовать на организм человека, восстанавливать трофические изменения, улучшать функциональное состояние центральной нервной системы, ускорять заживление ран и т. п. При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии – вибрационной болезни.

Ручные машины, вибрация которых имеет максимальные уровни энергии в низких частотах (до 35 Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечного и опорно-двигательного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц), возникают сосудистые расстройства с наклонностью к спазму периферических сосудов. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8-10 лет (формовщики, бурильщики), при воздействии высокочастотной вибрации – через 5 и менее лет (шлифовщики, рихтовщики).

Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций. Гигиенические 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. Оценка степени вредности вибрации ручных машин производится по спектру виброскорости в диапазоне частот 11-2800 Гц. Для каждой октавной полосы в пределах указанных частот устанавливают предельно допустимые значения среднеквадратичной величины виброскорости и ее уровни относительно порогового значения, равного 5·10^-8 м/с.

Устранение или снижение вибрации является одним из условий обеспечения безопасности на производстве. Она осуществляется на базе трех основных методов: виброгашения, виброизоляции и вибродемпфирования. Используется также ряд мероприятий, не связанных с перечисленными методами, но имеющих существенное значение для профилактики вибраций. Важное значение имеют средства индивидуальной защиты (СИЗ) от вибраций, которые по месту контакта оператора с вибрирующим объектом подразделяются на СИЗ для рук (рукавицы, перчатки), ног (специальная обувь).

Виброгашение (увеличение реактивной составляющей сопротивления системы колебания) реализуется за счет увеличения массы и жесткости машин или станков. Для этого машины и станки объединяют в единую систему с фундаментом анкерными болтами или цементной подливкой или же устанавливают установки на опорных плитах и виброгасящих основаниях. Виброгашение основания, как правило, применяется в отношении малогабаритного инженерного оборудования (вентиляторов, насосов), для которых характерны высокочастотные вибрации.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи вибрации от источника к защищаемому объекту (человеку или оборудованию) за счет введения в систему дополнительной упругой связи. Виброизоляция является более дешевым способом снижения вибраций, чем установка оборудования на виброгасящие основания. Она может применяться для установки агрегатов без фундаментов. Виброизоляция удешевляет монтаж оборудования, уменьшает уровень акустического шума.

Вибродемпфирование заключается в уменьшении уровня вибрации за счет превращения механических колебаний в тепловую энергию. Характеристикой вибродемпфирования является коэффициент потерь. Вибродемпфирование может быть реализовано в машинах с интенсивными динамическими нагрузками путем применения материалов с большим внутренним трением. Наиболее эффективными являются сплавы на основе систем медь-никель, никель-титан и т.п., коэффициент потерь которых на 2-3 порядка выше, чем у чугуна. Вибродемпфирование часто применяют для защиты от локальной вибрации путем нанесения на колеблющиеся объекты материалов с высоким коэффициентом потерь.

Организационно-технические мероприятия по защите от вибраций предусматривают своевременное проведение планово-предупредительных ремонтов и существенное сокращение допустимого воздействия вибрации при превышении ее уровней над нормативными значениями. При превышении значения предельно допустимого уровня (ПДУ) на 1 дБ время воздействия (время работы обслуживающего персонала) сокращается в 1,12 раза, на 12 дБ – в 4 раза. В 8-часовой смене у работников, подвергающихся воздействию вибрации, должно быть два регламентированных перерыва: через 1-2 часа после начала работы – 20 минут; через 2 часа после обеда – 30 минут. Превышение ПДУ на 12 дБ является основанием для прекращения эксплуатации данного оборудования.