Гигиенические нормы вибраций

Особенно вредны для человека вибрации с частотами, близкими к колебания тела человека или его частей из-за возможности возникновения резонанса.

Резонанс – явление совпадения частоты вибрации с частотой колебаний внутренних органов (6...9 Гц – частота колебаний большинства органов человека, голова колеблется с частотой 17...25 Гц). Для человека, стоящего на вибрирующей поверхности, частота вибраций имеет два резонансных пика – 5...12 Гц и 17...25 Гц, а для человека, сидящего на виброповерхности – один пик 4...6 Гц. Резонанс может вызывать разрыв внутренних органов.

Влияние вибрации на человека также зависит от направления ее действия. Поэтому общие вибрации делят на действующие вдоль осей ортогональной системы координат X, Y и Z, где X и Y – горизонтальные оси, Z – вертикальная ось. Аналогично, местные вибрации делят на действующие вдоль осей ортогональной системы координат X_р, Y_р и Z_р, где X_р совпадает с источником вибраций, Z_р – лежит в площади движения X_р.

Вибрации нормируются отдельно для каждого установленного направления в каждой октавной полосе. Гигиенические нормы приведены в виде кривых на рис. 4.2, где по горизонтальной оси отложены средние частоты октав, а по вертикальной – логарифмические уровни среднеквадратичных значений виброскорости.

Рис. 4.2. Гигиенические нормы вибраций: 1' - вертикальная, 1'' - горизонтальная, 2 – транспортно-технологическая, 3а – технологическая в производственных помещениях, 3б – в служебных помещениях на судах, 3в – в помещениях без вибрирующих машин, 3г – в помещениях для умственного труда, 4 – локальная вибрация

Основы виброзащиты

Виброзащита – совокупность методов и средств, позволяющих уменьшить вредное воздействие вибраций. На данный момент существует 5 основных направлений защиты от вибраций в условиях производства:

- устранение вибраций в источнике возникновения – разработка кинематических и технологических схем, которые бы максимально снижали технологические вибрации: балансировка роторов и валов, устранения чрезмерных люфтов и зазоров периодическим осмотром машин и механизмов.

- виброизоляция – это ослабление связи между источником возникновения колебаний и конструкцией за счет установления между ними виброизоляторов (упругих элементов): стальных пружины, прокладок из резины, упруго-пластических пневморезиновых конструкций, других материалов, способных к демпфированию энергии вибраций. Принципиальная схема виброзащитной системы показана на рис. 4.3, она представляет собой параллельное соединение амортизатора (пружины, рессоры или торсиона) с демпфером (жидкостным или газовым);

Рис. 4.3 – Виброзащитная система

- вибропоглощение – ослабление связи между источником возникновения колебаний и конструкцией за счет нанесения на вибрирующую поверхность слоя упруговязких материалов, частично преобразующих энергию колебаний в тепло. В качестве вибропоглощающих материалов используют резины, мастики и пластики.

Однако ослабление связей обычно сопровождается появлением некоторых нежелательных явлений – увеличением статических смещений объекта относительно источника и увеличением амплитуд относительных колебаний при низкочастотных воздействиях. Поэтому использование средств гашения колебаний часто связано с нахождением компромиссного решения, которое удовлетворит всей совокупности технологических требований;

- виброгашение – осуществляется путем установки вибрирующего оборудования на жесткие массивные виброгасящие фундаменты или железобетонные плиты. По их периметру устанавливают акустический шов, заполненный легкими упругими материалами, который предназначен для ликвидации передачи колебаний от фундамента к строительным конструкциям.

Частным случаем данного типа является динамическое гашение колебаний. Динамический виброгаситель (рис. 4.4) присоединяется к объекту и формирует дополнительные динамические воздействия, прикладываемые к объекту в месте соединения с виброгасителем.

Рис. 4.4 – Принципиальная схема динамического виброгасителя

Динамическое гашение осуществляется подбором параметров виброгасителя, при которых эти дополнительные действия компенсируют динамические действия, образующиеся источником вибраций.

При правильном подборе параметров виброгасителя амплитуда колебаний объекта m₁ становится равной нулю и данная масса становится неподвижной. Такое явление называется антирезонансом, а частота колебаний динамического виброгасителя

(4.9)

называется частотой антирезонанса. Частота антирезонанса совпадает с частотой собственных колебаний массы m₂ при неподвижной массе m₁;

- использование средств индивидуальной защиты – применяемые средства для рук (перчатки, прокладки и налокотники), ног (специальная обувь и наколенники) и всего туловища (пояса и специальные костюмы).

На работах с виброопасными процессами работникам согласно установленных норм бесплатно выдается одежда (вибродемпфирующие покрытия, рукавицы комбинированные и перчатки со спецподкладкой), специальная обувь (сапоги, ботинки и туфли с подошвами из упруго-демпфирующего материала). В последнее время широкое распространение получили вибродемпфирующие покрытия в виде масел (винипор, антивибрит) НПАОТ 0.00-4.24-94.

Работники, занятые на работах с динамическими процессами, имеют право на оплачиваемые санитарно-оздоровительные перерывы продолжительностью от 15 до 20 минут. Также персоналу, имеющему дело с вибрирующим оборудованием, следует строго придерживаться режима труда и отдыха, чередуя выполнение операций, связанных с вибрациями, и выполнение операций без ихдействия. Так время работы с машинами, вибрации которых меньше допустимой нормы, не должно превышать 2/3 рабочей смены.

Длительное воздействие вибраций приводит к профессиональному заболеванию – вибрационной болезни, которая поддается лечению только на первых стадиях развития. Действие местной вибрации вызывает нарушения чувствительности кожи, потерю прочности кровеносных сосудов и чувствительности нервных волокон, окостенение сухожилий, отложения солей в суставах, другие нежелательные проявления.

Вибрация негативно влияет не только на работников, но и на технологическое оборудование, существенно ограничивая срок его эксплуатации. Под действием вибраций имеет место явление усталости материалов – процесс постепенного накопления повреждений в материале, который приводит к образованию трещин и дальнейшему разрушению.