Вибрация, ее нормирование, методы и средства виброзащиты. 2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…...............................................................................................................1

1. Понятие вибрации, ее разновидность ………………………………………...2

2. Действие вибрации на организм человека……………………………………7

3. Измерение и нормирование вибрации……………………………………….11

4. Методы и средства защиты от вибрации……………………………………13

Заключение……………………………………………………………………….17

Список  использованной литературы……………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

    В условиях становления рыночной экономики проблемы безопасности жизнедеятельности становятся одним из самых острых социальных проблем. Связано это с травматизмом и профессиональными заболеваниями, приводящими в ряде случаев к летальным исходам, притом, что более половины предприятий промышленности и сельского хозяйства относится к классу максимального профессионального риска.             

   Рост профессиональных заболеваний и производственного травматизма, числа техногенных катастроф и аварий, неразвитость профессиональной, социальной и медицинской реабилитации пострадавших на производстве отрицательно сказываются на жизнедеятельности трудящихся, их здоровье, приводят к дальнейшему ухудшению демографической ситуации в стране.

    Подтверждением этого служат следующие факторы: высокий удельный вес работников, занятых на рабочих местах, не отвечающих эргономическим и санитарно-гигиеническим требованиям и правилам техники безопасности; быстрый рост уровня профессиональной заболеваемости и производственного травматизма; увеличение тяжести производственного травматизма и его уровня с летальным исходом.

   В своей работе я расскажу об одном из неблагоприятных производственных факторов - вибрации, отрицательно влияющем на производительность труда и здоровье самих работников.

                                                                       1

1.ПОНЯТИЕ И РАЗНОВИДНОСТЬ ВИБРАЦИИ

Вибрация представляет собой механические колебательные движения, непосредственно передаваемые телу человека.

   Механические колебания - это периодически повторяющиеся движения, вращательные или возвратно-поступательные. Это тепловые колебания атомов, биение сердца, колебания моста под ногами, земли от проезжающего рядом поезда.

   Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической активностью и может прямым путем мешать выполнению рабочих операций или косвенно отрицательно влиять на работоспособность человека. Ряд авторов рассматривают вибрацию как сильный стресс-фактор, оказывающий отрицательное влияние на психомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и умственную деятельность человека и повышающий вероятность возникновения несчастных случаев.     

                                                        2

   За последние годы установлено, что вибрация, как и шум, действует на организм человека энергетически, поэтому ее стали характеризовать спектром по колебательной скорости, измеряемой в сантиметрах в секунду или как и шум, в децибелах; за пороговую величину вибрации условно принята скорость в 5•10⁶ см/сек. Вибрация воспринимается (ощущается) лишь при непосредственном соприкосновении с вибрирующим телом или через другие твердые тела, соприкасающиеся с ним. При соприкосновении с источником колебаний, генерирующим (издающим) звуки наиболее низких частот (басовые), наряду со звуком воспринимается и сотрясение, то есть вибрация.

  Вибрация возникает при работе машин и механизмов, имеющих неуравновешенные и несбалансированные вращающиеся органы с движениями возвратно-поступательного и ударного характера. К такому оборудованию относятся металлообрабатывающие станки, ковочные и штамповочные молоты, электро- и пневмоперфораторы, механизированный инструмент, а также приводы, вентиляторы, насосные установки, компрессоры. С физической точки зрения между шумом и вибрацией принципиальных различий нет. Разница заключается в восприятии: вибрация воспринимается вестибулярным аппаратом и средствами осязания, а шум органами слуха. Колебания механических тел с частотой менее 20 Гц воспринимаются как вибрация, более 20Гц - как вибрация и звук.   Воздействие вибрации на человека классифицируется:

1. по способу передачи колебаний;
2. по направленности действия вибраций;
3. по временной характеристике.

    В зависимости от способа передачи колебаний человеку вибрацию различают местную (локальную) и общую. При местной вибрации сотрясению подвергается лишь та часть тела, которая непосредственно соприкасается с вибрирующей поверхностью, чаще всего руки (при работе с

                                                    3

ручными вибрирующими инструментами  или при удержании вибрирующего

 предмета, детали машины  и т. п.). Иногда местная вибрация  передается на части тела, сочлененные  с подвергающимися непосредственно  вибрации суставами. Однако амплитуда  колебаний этих частей тела  обычно ниже, так как по мере  передачи колебаний по тканям, и тем более мягким, они постепенно  затухают. Общая вибрация распространяется  на все тело и происходит, как  правило, от вибрации поверхности,  на которой находится рабочий  (пол, сиденье, виброплатформа и т. п.).

а – положение стоя; б – положение сидя; Z – вертикальная ось, перпендикулярная к поверхности; Х – горизонтальная ось от спины к груди; ось Y – горизонтальная от правого плеча к левому; при действии локальной вибрации, положение руки на сферической и цилиндрической поверхности.

   Исследования особенностей механического эффекта общей вибрации показали следующее. Тело человека благодаря наличию мягких тканей,

                                                  4

костей, суставов, внутренних органов представляет собой сложную  колебательную систему, механическая реакция которой зависит от параметров вибрационного воздействия. При  частоте менее 2 Гц тело отвечает на общую вибрацию как жесткая масса. На более высоких частотах тело реагирует  как колебательная система с  одной или несколькими степенями  свободы, что проявляется в резонансном  усилении колебаний на отдельных  частотах. Для сидящего человека резонанс находится на частотах 4—6 Гц, в положении  стоя обнаружены 2 резонансных пика: в 5 и 12 Гц.  Собственная  частота  колебаний  таза  и  спины — 5 Гц, а системы грудь - живот – 3 Гц.

   Вибрация распространяется  по всему телу в связи с  тем, что ткани тела человека  и особенно костная ткань обладают  хорошей проводимостью механических  колебаний.  

  Общая вибрация по источнику ее возникновения подразделяется на три категории:

• транспортная: воздействует на операторов подвижных машин и транспортных средств при их движении (1 категория);
• транспортно-технологическая: с ограниченным перемещением только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений (2 категория);
• технологическая: воздействует на операторов стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

   Локальная  вибрация   действует на  отдельные части организма  (верхние конечности, плечевой пояс, сосуды сердца).

   При исследовании особенностей  механического эффекта воздействия  локальной вибрации на организм  человека было установлено, что  вибрация, приложенная к любому  участку, генерируется по всему  телу. Зона распространения при  воздействии низкой частоты вибрации  больше, так как поглощение колебательной  энергии при ней в структурах  тела меньше. При 

                                                         5

систематическом вибрационном воздействии низкочастотных колебаний в первую очередь поражаются мышцы, и тем сильнее, чем большего мышечного напряжения требует работа с инструментом.

  По направлению действия вибрация подразделяется на:

1. вертикальную;
2. горизонтальную, от спины к груди;
3. горизонтальную, от плеча к плечу.

 По временным характеристикам вибрацию подразделяют на:

• постоянную вибрацию, для которой спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения (не менее 10 минут или время технологического цикла) изменяется не более чем в 2 раза (6 дБ) при измерении с постоянной времени 1с;
• непостоянную вибрацию, для которой спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения;
• колеблющуюся во времени вибрацию, для которой величина нормируемого параметра непрерывно изменяется во времени;
• прерывистую вибрацию, когда воздействие вибрации на человека прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых воздействует вибрация, составляет более 1 с;
• импульсную вибрацию, состоящую из одного или нескольких вибрационных воздействий.

 По характеру спектра вибрацию подразделяют на: 

• узкополосную вибрацию со спектром частот, расположенным в узкой полосе.
• широкополосную вибрацию со спектром частот, расположенных в широкой полосе.

                                               6

2. ДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

     В зависимости от параметров (частота, амплитуда) вибрация может как положительно, так и отрицательно влиять на отдельные ткани и организм в целом. Вибрацию используют при лечении некоторых заболеваний, но чаще всего вибрацию (производственную) считают вредно влияющим фактором. Поэтому важно знать граничные характеристики, разделяющие позитивное и негативное влияние вибрации на человека. Впервые на полезное значение вибрации обратил внимание французский ученый аббат Сен Пьер, который в 1734 г. сконструировал вибрирующее кресло для домоседов, повышающее мышечный тонус и улучшающее циркуляцию крови. В начале XX в. в России профессор Военно-медицинской академии А. Е. Щербак доказал, что умеренная вибрация улучшает питание тканей и ускоряет заживление ран.

   Производственная вибрация, характеризующаяся значительной  амплитудой и продолжительностью  действия, вызывает у работающих  раздражительность, бессонницу, головную  боль, ноющие боли в руках людей,  имеющих дело с вибрирующим  инструментом. При длительном воздействии  вибрации перестраивается костная  ткань: на рентгенограммах можно  заметить полосы, похожие на следы  перелома - участки наибольшего напряжения, где размягчается костная ткань.  Возрастает проницаемость мелких  кровеносных сосудов, нарушается  нервная регуляция, изменяется  чувствительность кожи. При работе  с ручным механизированным инструментом  может возникнуть акроасфиксия (симптом мертвых пальцев) - потеря чувствительности, побеление пальцев, кистей рук. При воздействии общей вибрации более выражены изменения со стороны центральной нервной системы: появляются головокружения, шум в ушах, ухудшение памяти, нарушение координации движений, вестибулярные расстройства, похудение.

    Под воздействием вибрации в организме человека наблюдается изменение сердечной деятельности, нервной системы, спазм сосудов, изменения в

                                                      7

суставах, приводящие к ограничению их подвижности. Длительное воздействие вибраций приводит к профессиональному заболеванию - вибрационной болезни. Она выражается в нарушении многих физиологических функций человека. Эффективное лечение возможно только на ранней стадии заболевания. Очень часто в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.

   Причиной вибрационной болезни является как использование ручных машин, не отвечающих требованиям санитарных норм, так и развивающаяся специализация труда, ведущая к увеличению времени воздействия на организм вибрации. Опасность развития вибрационной болезни возрастает с увеличением интенсивности и длительности действия вибрации; при этом существенное значение имеет индивидуальная чувствительность. Вредное действие вибрации усиливает шум, охлаждение, переутомление, значительное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др.                  Различают  4  стадии  вибрационной  болезни:

 В  первой  стадии  симптомы  незначительные: слабые   боли  в  руках, снижение     порога  вибрационной  чувствительности, спазм   капилляров, боли  в   мышцах  плечевого  пояса. Во  второй  стадии  симптомы  нарастают,  снижается  температура, синеет  кожа  кистей  рук,  отмечается потливость. 
Третья и четвертая стадии вибрационной болезни характеризуются интенсивными болями в руках, резким снижением их температуры. Появляются изменения в нервной, сосудистой и эндокринной системах. Наблюдаются спазмы мозговых сосудов и сосудов сердца, появляются головокружения, головные боли.

     При работе в условиях вибраций производительность труда снижается, растет число травм. На некоторых рабочих местах в сельскохозяйственном производстве вибрации превышают нормируемые значения, а в некоторых случаях они близки к предельным. Не всегда соответствуют нормам уровни вибраций на органах управления. Обычно в спектре вибрации преобладают

                                                          8

низкочастотные вибрации отрицательно действующие на организм. Некоторые виды вибрации неблагоприятно воздействуют на нервную и сердечно-сосудистую системы, вестибулярный аппарат. Наиболее вредное влияние на организм человека оказывает вибрация, частота которой совпадает с частотой собственных колебаний отдельных органов, примерные значения которых следующие (Гц): желудок - 2...3; почки - 6...8; сердце - 4...6; кишечник- 2...4; вестибулярный аппарат - 0,5..Л,3; глаза - 40...100 и   т.д. 

   Воздействие на мускульные  рефлексы достигает 20 Гц; нагруженное массой оператора сиденье на тракторе имеет собственную частоту вибрации 1,5...1,8 Гц, а задние колеса трактора - 4 Гц. Организму человека вибрация передается в момент контакта с вибрирующим объектом: при действии на конечности возникает локальная вибрация, а на все тело - общая. Локальная вибрация поражает нервно-мышечные ткани и опорно-двигательный аппарат и приводит к спазмам периферических сосудов. При длительных и интенсивных вибрациях в некоторых случаях развивается профессиональная патология (к ней чаще приводит локальная вибрация): периферическая, церебральная или церебрально-периферическая вибрационная болезнь. В последнем случае наблюдаются изменения сердечной деятельности, общее возбуждение или, наоборот, торможение, утомление, появление болей, ощущение тряски внутренних органов, тошнота. В этих случаях вибрации влияют и на костно-суставной аппарат, мышцы, периферийное кровообращение, зрение, слух. Местные вибрации вызывают спазмы сосудов, которые развиваются с концевых фаланг пальцев, распространяясь на всю кисть, предплечье, и охватывают сосуды сердца.

       При действии на организм общей вибрации в первую очередь страдает опорно-двигательный аппарат, нервная система и такие анализаторы как вестибулярный, зрительный. У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения,    расстройства    координации   движений,      симптомы

                                                       9

укачивания. Под влиянием общих  вибраций отмечается снижение болевой, и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравматизацию различных тканей с последующими их изменениями. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы в организме.

   В производственных условиях  ручные машины, вибрация которых  имеет максимальные уровни энергии  (максимальный уровень виброскорости) в полосах низких частот (до 36 Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечной ткани и опорно-двигательного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц), возникают главным образом сосудистые расстройства. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8... 10 лет, а при воздействии высокочастотной вибрации - через 5 лет и раньше. Общая вибрация разных параметром вызывает различную степень выраженности изменений нервной системы (центральной и вегетативной), сердечно-сосудистой системы и вестибулярного аппарата.

    Исследователи Японии установили, что характер профессии определяет некоторые особенности действия вибрации. Например, у шоферов грузовых машин широко распространены желудочные заболевания, у водителей трелевочных тракторов на лесозаготовках - радикулиты, у пилотов, особенно работающих на вертолетах, наблюдается снижение остроты зрения. Нарушения нервной и сердечнососудистой деятельности у летчиков возникают в 4 раза чаще, чем у представителей других профессий.

 В основе профилактики вибрационной болезни лежит гигиенически обоснованное нормирование уровней вибрации. При этом учитываются направленность, продолжительность действия, характер вибрации.                 

                                                     10

3.ИЗМЕРЕНИЕ И НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИИ

   Выпускаемая в настоящее время измерительная аппаратура основана на использовании электрических методов, обеспечивающих высокую точность преобразования механических колебаний в электрические с помощью магнитно-электрических и пьезо-электрических датчиков (приемников вибрации: сигнал усиливается, преобразуется (интегрируется, дифференцируется) и подается на регистрирующий прибор).

   Приборы подразделяют  на: оптические, механические, электрические.

   Измерение параметров  вибрации должно производится  в соответствий с установленными стандартами требований к измерительным приборам, датчикам.

   Для измерения вибрации  используют приборы: виброметры  ВМ-1, ВИП-2, ИШВ-1 измеритель шума и  вибраций (1-3000 Гц), 00042 ( Роботрон ГДР), 3513, 2512, 2513 ( Брюль и Кери- Дания), ВИП-4(15-200 Гц), ЭДИВ (электродистанционный прибор), аппаратура контрольно-измерительная типа ВВК-003, ВВК-005, измерители шума ВШВ-003 и др. 

   Цель нормирования вибраций - предотвращение функциональных расстройств и заболеваний, чрезмерного утомления и снижения работоспособности. В основе гигиенического нормирования лежат медицинские показания. Нормированием устанавливают допустимую суточную или недельную дозы, предупреждающие в условиях трудовой деятельности функциональные расстройства или заболевания работающих.

   Для нормирования воздействия вибрации установлены четыре критерия: обеспечение комфорта, сохранение работоспособности, сохранение здоровья и обеспечение безопасности. В последнем случае используются предельно допустимые уровни для рабочих мест.

   Применительно к вибрациям  существует техническое (распространяется  на источник вибрации) и гигиеническое  нормирование (определяет ПДУ вибрации  на рабочих местах). Последнее  ограничивает уровни вибрационной

                                                       11

скорости и ускорения в октавных или третьоктавных полосах среднегеометрических частот.

   При гигиенической оценке  вибраций нормируемыми параметрами  являются средние квадратичные  значения виброскорости (и их логарифмические уровни) или виброускорения как в пределах отдельных октав, так и третьеоктавных полос. Для локальной вибрации нормы вводят ограничения только в пределах октавных полос. Например, когда устанавливают регулярные перерывы в течение рабочей смены при локальной вибрации, допустимые значения уровня виброскорости увеличивают.  

   При интегральной оценке  по частоте нормируемым параметром  является корректированное значение  контролируемого параметра вибрации, измеряемое при помощи специальных  фильтров. Локальную вибрацию оценивают,  используя среднее за время  воздействия корректированное значение.

   При измерении локальной вибрации замеры производят у места контакта оператора с поверхностью, которая вибрирует.

   При измерении  общей вибраций точка измерения  должна находиться в местах  контакта опорной поверхности  тело человека с вибрирующей  поверхностью: сидение оператора;  пол рабочей зоны.

   Измерения постоянной вибрации на протяжении рабочей смены проводится не менее 3-х раз с нахождением средне логарифмического значения.

     Работа в условиях действий локальной вибрации, которая превышает предельно допустимую норму более чем на 1 дБ, запрещена.

                                                      12

4.  МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ВИБРАЦИИ

   Средства защиты от вибраций подразделяются на: коллективные и индивидуальные.      Основные мероприятия по защите от вибраций условно можно свести к таким группам: технические, организационные и лечебно-профилактические.

   К техническим мероприятиям относятся: устранение вибраций в источнике и на пути их распространения. Устранение или уменьшение вибрации в источнике решается, начиная со стадии проектирования и изготовления машин. Закладываются в их конструкцию решения, обеспечивающие вибробезопасные условия труда: замену ударных процессов на безударные, применение деталей из пластмассы, ременных передач вместо цепных, шестерен с глобоидальным и шевронным зацеплением вместо прямозубых, выбор оптимальных рабочих режимов, тщательная балансировка вращающихся деталей, повышение класса точности их изготовления и чистоты обработки поверхности и другое.

При эксплуатации техники  уменьшенные вибрации достигается  современной подтяжкой креплений, устранением люфтов, зазоров, качественной смазкой трущихся поверхностей, правильной регулировкой рабочих органов.

   В конструкциях, по которым происходит распространение колебаний, делаются разрывы, заполняемые вибро- и звукоизоляционными материалами; замена вибрирующего оборудования или процесса на безвибрационный.

   Для снижения вибраций на пути распространения применяют: виброизоляцию, виброгашение, вибродемпфирование.

Виброизоляция:

   В инженерной практике одной из действенных мер по уменьшению вибраций на пути её распространения от источника вибраций является виброизоляция. Виброизоляция бывает пассивной и активной.

   Виброизоляция называется активной, если для ее уменьшения используется дополнительный источник энергии.

                                                      13

   Пассивная виброизоляция применяется, если требуется защитить рабочее место от колебаний вибрирующих машин или защитить остальные машины от колебаний неуравновешенных деталей (ССБТ ГОСТ 12.4.046-78 «Методы и средства вибрационной защиты. Классификация.»).

   Виброизоляция ослабляет передачу колебаний от источника на основание, пол, рабочее место и.т.д. за счет устранения между ними жестких связей и установки упругих элементов (виброизоляторов).

   В качестве виброизоляторов применяют: стальные пружины или рессоры, прокладки из резины, войлока, а также резинометаллические, пружинно-пластмасовые и пневморезиновые конструкции, использующие упругие свойства материалов и воздуха и т.д.

Виброгашение: 
      Осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов)

Вибродемпфирование:

  Это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, - мягких покрытий (резина, полихлорвинил) и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, листы алюминия); применением поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор); установкой специальных демпферов.

      Если техническими средствами не удается достичь выполнения гигиенических норм на рабочем месте, то необходимо применять средства индивидуальной защиты: виброзащитные рукавицы и виброзащитную обувь, наколенники, коврики, нагрудники, специальные костюмы. Виброзащитные    

                                                       14

рукавицы должны быть гигиеничны, не стеснять выполнение технологических  операций, не вызвать раздражение  кожных покровов.

Виброизоляционную обувь изготавливают из кожи (или искусственных заменителей) и снабжают стельками из упругопластичных материалов для защиты от вибрации на частотах выше 11 Гц.

                                               Рис. Виброгасящая обувь:

                               1 – общий вид; 2 – виброгасящая вкладная стелька.

      К организационно-профилактическим мероприятиям по снижению вредного влияния вибрации следует отнести рациональный режим труда и отдыха и применение лечебно-профилактических мер. При работе с инструментом, имеющим колебания до 1200 в минуту, рабочим необходим 10 –минутный перерыв после каждого часа работы; при работе с инструментом, имеющим 4000 и более колебаний в минуту, необходим получасовой перерыв после каждого часа работы.

        Не следует допускать воздействия вибрации в течение более 65% рабочего времени. Согласно санитарных норм запрещается работа с пневматическим инструментом при температуре ниже 160С, влажности 40-60% и скорости воздуха более 0,3 м /с.

Длительность работы с вибрирующим  инструментом не должна превышать 2/3 рабочей  смены. Операции распределяют между  работниками так, чтобы