Влияние вибрации на организм. Вибрация как производственная вредность. 2

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

 

на тему: «ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ НА ОРГАНИЗМ. ВИБРАЦИЯ КАК ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВРЕДНОСТЬ»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОМСК 2011

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ВИБРАЦИЯ 4

2. ИЗМЕРЕНИЕ И НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИИ 9

3. СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВИБРАЦИИ 12

3.1. ЗАЩИТА ОТ ВИБРАЦИЙ 12

3.2. СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ВИБРАЦИИ 14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 17

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Вибрация  представляет собой механические колебания, простейшим видом которых являются гармонические колебания.

Вибрация  возникает при работе машин и  механизмов, имеющих неуравновешенные и несбалансированные вращающиеся  органы с движениями возвратно-поступательного  и ударного характера.

Длительное  воздействие вибраций приводит профессиональному  заболеванию - вибрационной болезни. Она  выражается в нарушении многих физиологических  функций человека.

Актуальность  исследования заключается в том, что предприятия должны обеспечить своих работников всеми средствами индивидуальной защиты от вредного воздействия  вибрации.

 Целью  написания данной работы является  изучение теоретических основ  и практики оценки воздействия  вибрации на организм человека.

Основными задачами работы являются:

1. Раскрыть понятие вибрация.

2. Раскрыть  метод измерения вибрации.

3. Определить  методы защиты от вибрации.

 

1 ВИБРАЦИЯ

 

ВИБРАЦИЯ (от лат. vibratio - колебание), механические колебания в технике (машинах, механизмах, конструкциях и пр.). Полезная вибрация возбуждается преднамеренно вибраторами (рабочими органами вибрационных машин) и используется в строительстве, машиностроении, медицине и т. п. Вредная вибрация возникает, например, при движении транспортных средств, работе двигателей, турбин и т. д. и может привести к нарушению режимов работы и к разрушению.

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.

Под воздействием вибрации в организме человека наблюдается  изменение сердечной деятельности, нервной системы, спазм сосудов, изменения в суставах, приводящие к ограничению их подвижности. Длительное воздействие вибраций приводит 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Вероятность отсутствия виброболезни: 1-7- при продолжительности работы соответственно 1,2,5,10,15,20 и 25 лет.

 

Простейшей колебательной  системой с одной степенью свободы  является масса, укрепленная на пружине. Эта система совершает гармонические  или синусоидальные колебания.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются: амплитуда (наибольшее отклонение от положение равновесия) А, м; частота колебаний f, Гц (число колебаний в секунду); колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с²; период колебаний Т, сек.

Степень воздействия вибрации на физиологические ощущения человека определяется величиной колебательного ускорения и скоростью колебаний:

 

,м/c,

,м/c²,

 

где f- число колебаний в 1 c;

1. амплитуда колебаний, м.

Вибрация отмечается вблизи оборудования, при работе пневматического  инструмента, при неправильной балансировке валов машин, при транспортировании  жидкостей и газов по трубопроводам, при технологических процессах  укладки бетона с применением  вибрационных агрегатов.

Вибрацию не синусоидального  характера всегда можно представить  в виде суммы синусоидальных составляющих с помощью разложения в ряд  Фурье.

Для исследования вибрации весь диапазон частот (так как и  для шума) разбивается на основные диапазоны. Среднегеометрические значения частот, на которых исследуют вибрацию, следующие: 2, 4, 8, 16, 31, 50, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Уровни вибраций измеряются не на каждой отдельной частоте, а в некоторых полосах (интервалах) частот октавных и третьоктавных. У октавных отношение верхних границ частот к нижней fв/fн=2, а у третьоктавных . Учитывая, что абсолютные значения параметров характеризующих вибрацию, применяются в широких пределах, на практике пользуются понятием уровней параметров виброскорости (V) и виброускорения (W).

Согласно ГОСТ 12.1.012-90 ”Вибрация, общие требования безопасности” (ССБТ). Логарифмитические уровни виброскорости (Lv) и виброускорения (Lw) определяются по формуле:

 

;   ,

 

где V, W-колебательная скорость, м/с и виброускорение, м/с² ;

V_{0 ,}Wо -пороговые значения скорости и ускорения м/с, м/с².

 

Вибрация_, воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное гигиеническое значение имеет частота вибраций. Частоты порядка 35-250 Гц наиболее характерные при работе с ручным инструментом, могут вызвать вибрационную болезнь со спазмой сосудов.

Частоты ниже 35 Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе  и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или близкие к  частоте колебания человеческого  организма или отдельных органов  и равные 6-10 Гц (собственная частота  колебаний рук и ног 2-8 Гц, живота 2-3 Гц, груди 1-12 Гц). Колебания с такой  частотой влияют на психологическое  состояние человека. Одной из причин гибели людей в Бермудском треугольнике может являться колебание водной среды в спокойную погоду, когда  частота колебаний равна 6-10 Гц. Частота  колебания небольших судов совпадает  с частотой колебания среды и  у людей появляется чувство опасности, страха. Моряки стремятся покинуть корабль. Длительная вибрация может  привести к гибели людей. Вибрация оказывает  опасное действие на отдельные органы тела и организм человека в целом, нарушая нормальное функционирование нервной системы и органов, связанных  с обменом веществ. Вибрация может  вызывать нарушения деятельности сердечнососудистых и дыхательных органов, заболевания  рук и суставов. Особенно опасны вибрации с большой амплитудой, которые  оказывают в основном неблагоприятное  действие на костно-суставный аппарат. При малой интенсивности и  кратковременном воздействии вибрация оказывает даже благоприятное влияние. При высокой интенсивности и  продолжительном действии вибрация может привести к развитию профессиональной вибрационной болезни, которая при  известных условиях может перейти  в «церебральную» форму (поражение  центральной нервной системы), практически  неизлечимую.

Согласно ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.039-95 по способу передачи на человека, вибрация подразделяется на: общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека; локальную (местную), передающуюся в основном через руки человека (рис.2).

Рис.2. Направление координат осей при общей вибрации (а и б) и локальной(в):

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 ибрации,положение руки на сферической и цилиндрической поверхности.

 

Вибрация действует вдоль  осей ортогональной системы координат  XYZ (для общей вибрации Z-вертикальная, перпендикулярная опорной поверхности; Х - горизонтальная от спины к груди; У – горизонтальная от правого плеча к левому).

При локальной вибрации ось  Хл совпадает с осью охвата, ось Zл лежит в плоскости Xл и направлена на подачу или приложение силы. Общая вибрация по источнику её возникновения подразделяется на: транспортную, возникающую при движении машин; транспортно-технологическую, возникающую при работе машин, выполняющих технологическую операцию; технологическую, которая возникает при работе стационарных машин.

 

2 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.

Аппаратура для измерения  параметров вибраций должна соответствовать ГОСТ 12.4.012-83 «Вибрация». Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования”. Замеры вибрации проводят в наиболее виброопасных точках согласно методике исследований ДСН 3.3.6.039-99

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

При измерении общей вибраций точка измерения должна находится 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.

Общая вибрация нормируется  по следующим октавным полосам частот: 1, 2, 3, 8, 16, 31, 50, 63; локальная: 8, 16, 31, 50, 63…1000 Гц.

Общая вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой октавной полосе по вертикальному  направлению (оси Z) или горизонтальному направлению (оси Х, У). Выбор нормирования определяется в зависимости от интенсивности: по более интенсивному направлению.

Гигиенические нормы технологической  вибрации, воздействующей на операторов стационарных машин в течение 480мин(8 часов), приведены в ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.-039-99 (Табл.1-2).

 

Таблица 1.Предельно допустимые уровни локальной вибрации

Средне геометрические частоты  октавных полос, Гц.	Предельно допустимые уровни по осях Xл,Yл,Zл
	Виброскорость		Виброускорение
	м/с*10-2	дБ	м/с2	дБ
8 16 31,5 63 125 250 500 1000	2,8     115 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4	115 109 109 109 109 109 109 109	1,4 1,4 2,7 5,4 10,7 21,3 42,5 85,0	73 73 79 85 91 97 103 109
Корректированный эквивалентный уровень	2,0	112	2,0		76

 

Таблица 2. Предельно допустимые параметры импульсной локальной вибрации

Диапазон длительности вибрационных импульсов	Измеренные пиковые урони виброускорения, дБ
	120	125	130	135	140	154	150	155	160
	Допустимое количество импульсов
1-30*	160000**	160000**	50000	16000	5000	1600	500	160	30
	20000**	20000**	6250	2000	625	200	62	20	6
31-1000*	160000**	50000**	16000	5000	1600	500	160	50	-
	20000	6250	2000	625	200	62	20	6	-

* - Вибрационные импульсы 1-30 имеют место при применении немеханизированного инструмента, 31-1000 - на механизированном инструменте.

** - Значение отвечает  максимально возможному количеству  импульсов за восьмичасовую смену  при частоте 5,6 Гц. В скобках  допустимое количество импульсов  за 1 час.

 

При продолжительности смены 7 часов предельно допустимые скорректированные  эквивалентные уровни локальной  вибраций равны значениям для 8-часовой  продолжительности смены.

При 6-ти часовой продолжительности  эти показатели равны для виброскорости 113 дБ ( м/с), а виброускорение -78дБ (2,3 м/с²).

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

Если время воздействия  меньше 480 мин и отсутствуют перерывы через каждый час работы, то для  каждой октавной полосы значение нормируемого параметра определяется по зависимости:

 

,

 

где t -время фактического воздействия вибраций(мин);

U₄₈₀ -допустимое воздействие вибрации за время воздействия480мин.

 

3 СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВИБРАЦИИ

3.1 ЗАЩИТА ОТ ВИБРАЦИЙ

 

Общие методы борьбы с вибрацией базируются на анализе уравнений, которые описывают  колебание машин в производственных условиях и классифицируются следующим  образом:

• снижение вибраций в источнике возникновения путем снижения или устранения возбуждающих сил;

• регулировка резонансных режимов путем рационального выбора приведенной массы или жесткости системы, которая колеблется;

• вибродемпферование — снижение вибрации за счет силы трения демпферного устройства, т.е. перевод колебательной энергии в тепловую;

• динамическое гашение — введение в колебательную систему дополнительной массы или увеличение жесткости системы;

• виброизоляция — введение в колебательную систему дополнительной упругой связи с целью ослабления передачи вибраций смежному элементу, конструкции или рабочему месту;

• использование индивидуальных средств защиты.

 

Снижение  вибрации в источнике ее возникновения  достигается путем уменьшения силы, которая вызывает колебание. Поэтому, еще на стадии проектирования машин и механических устройств следует выбирать кинематические схемы, в которых динамические процессы, вызванные ударами и ускорением, были бы исключены или снижены.

Регулировка режима резонанса. Для ослабления вибраций существенное значение имеет предотвращение резонансных режимов работы с  целью исключения резонанса с  частотой принуждающей силы. Собственные  частоты отдельных конструктивных элементов определяются расчетным  методом по известным значениям  массы и жесткости или же экспериментально на стендах.

Вибродемпферование. Этот метод снижения вибрации реализуется путем превращения энергии механических колебаний колебательной системы в тепловую энергию. Увеличение расхода энергии в системе осуществляется за счет использования конструктивных материалов с большим внутренним трением: пластмасс, металлорезины, сплавов марганца и меди, никелетитанових сплавов, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, которые имеют большие, потери на внутреннее трение. Наибольший эффект при использовании вибродемпферных покрытий достигается в области резонансных частот, поскольку при резонансе значение влияния сил трения на уменьшение амплитуды возрастает.

Виброгашение. Для динамического гашения колебаний используются динамические виброгасители: пружинные, маятниковые, эксцентриковые гидравлические. Недостатком динамического гасителя является то, что он  действует только при определенной частоте, которая отвечает его резонансному режиму колебаний.

Динамическое виброгашение достигается также установлением агрегата на массивном фундаменте.

Виброизоляция состоит в снижении передачи колебаний  от источника возбуждения к объекту, который защищается, путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи. Эта связь предотвращает  передачу энергии от колеблющегося  агрегата к основе или от колебательной  основы к человеку или к конструкциям, которые защищаются.

 

3.2 СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ВИБРАЦИИ

 

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 свойства применяемых упругих материалов нормируются в октавных полосах 8…2000 Гц и должны быть в пределах 1…5 дБ при толщине вставки 5 мм и 1…6 дБ при толщине вставки 10 мм. Сила нажатия при оценке виброзащитных свойств рукавиц варьируется от 50 до 200 Н. Виброзащитные рукавицы должны быть гигиеничны, не стеснять выполнение технологических операций, не вызвать раздражение кожных покровов (Гост 12.4 002-74 «Средства индивидуальной защиты рук о вибрации. Общие технические требования»).

Виброизоляционную обувь изготавливают из кожи (или искусственных заменителей) и снабжают стельками из упругопластичных материалов для защиты от вибрации на частотах выше 11 Гц. Эффективность виброизоляционной обуви нормируется на частотах 16; 31,5; 63 Гц и должна составлять 7…10 Дб. Требование к изготовлению виброизоляционной обуви и методы определения защитной эффективности приведены в Гост 12.4.024-76* «Обувь специальная виброзащитная. Общие технические требования».

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.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3 Виброгасящая обувь:

а – амплитуда колебаний подошвы;

б – амплитуда колебаний верхней поверхности стельки

1 – общий  вид; 2 – виброгасящая вкладная стелька.

 

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.

При работе с виброинструментом для предупреждения заболеваний масса удерживаемого в руках инструмента не должна превышать 10 кг, а сила нажима работающих на вибрирующее оборудование не должна превышать 200 Н.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вибрация  представляет собой механические колебания, простейшим видом которых являются гармонические колебания.

Длительное  воздействие вибраций приводит профессиональному  заболеванию - вибрационной болезни. Она  выражается в нарушении многих физиологических  функций человека.

Также в  данной теме мы выделили приборы для  измерения вибрации, они делятся  на: оптические, механические, электрические.

Существуют  такие методы борьбы с вибрацией, которые мы кратко охарактеризовали – это вибродемпферование, виброизоляция, виброгашение.

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.

В комплексе мероприятий важная роль отводится разработке и внедрению  научно обоснованных режимов труда  и отдыха. Например, суммарное время  контакта с вибрацией не должно превышать 2/3 продолжительности рабочей смены; рекомендуется устанавливать 2 регламентируемых перерыва для активного отдыха, проведения физиопрофилактических процедур, производственной гимнастики по специальному комплексу.

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. – М.: 2001.
2. Гарин В.М. Экология для технических вузов. – Ростов на Дону: 2001.
3. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология. – М.: «Дрофа», 2004.
4. Салов А.И. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта, Москва, «Транспорт» 1985г.
5. Сборник руководящих документов Государственной Противопожарной Службы, ГУГПС, М.,97г.
6. Юдин Е.Я. Охрана труда в машиностроении.- Москва, «Машиностроение», 1976г.