9 Производственная вибрация
9.1 Гигиенические характеристики и нормы вибрации
Развитие механизации в строительстве и промышленности строительных материалов вызвало широкое использование вибрационной техники, мощных строительных машин и механизмов. В результате возрастает число людей, подвергающихся неблагоприятному воздействию высоких уровней вибрации. Воздействие вибрации не только отрицательно сказывается на здоровье, ухудшает самочувствие, снижает производительность труда, но и иногда приводит к профессиональному заболеванию – виброболезни.
Основными источниками вибрации являются машины для приготовления, распределения и виброуплотнения бетонной смеси: бетоносмесители, дозаторные установки, виброплощадки, а также строительные машины, компрессоры, бульдозеры и др.
Вибрация, с точки зрения безопасности жизнедеятельности, это периодическое отклонение человеческого тела (или отдельных его частей) от положения равновесия под воздействием внешних механических колебаний.
Вибрация характеризуется следующими параметрами:
амплитуда (А, м) – наибольшее отклонение колеблющейся точки от положения равновесия;
период
колебаний (Т, с кол -1) – время
одного полного колебания;
частота (f, Гц=кол с-1) – количество полных колебаний в единицу времени
• циклическая (круговая) частота (ω, рад с-1) – количество циклов колебаний в единицу времени, когда полный цикл принимается равным 2 π рад
виброскорость (v, м с-1) – путь, проходимый колеблющейся точкой в единицу времени
виброускорение (а, м с-2) – изменение значения виброскорости в единицу времени
уровень виброскорости (Lv, дБ) – параметр, позволяющий оценить величину вибрационной нагрузки и чувствительность человеческого организма к вибрационному воздействию
где vф –среднее квадратическое значение виброскорости в данный момент времени;
vo = 5 10-8 м с-1 – пороговое (минимально доступное для человеческого организма) значение виброскорости;
уровень виброускорения (Lω дБ) – величина, аналогичная по смыслу уровню виброскорости
где аф – среднеквадратическое значение виброускорения;
ао – 1*10-6 м с-2 – пороговое значение виброускорения.
По способу возбуждения колебания могут быть свободными или вынужденными. Свободные (или собственные) колебания – это такие колебания, которые совершает механическая система, обладающая упругостью и массой, после выведения из состояния равновесия. Характер свободных колебаний (частота, продолжительность) зависит только от свойств самой системы – массы, упругости, сил затухания.
Повышение уровня вибрации оказывает вредное воздействие на здоровье и работоспособность человека. Колебания с частотой 3-30Гц приводят к возникновению в организме человека неприятных и вредных резонансных колебаний различных частей тела и отдельных органов, собственные частоты колебаний которых находятся в интервале частот 3-6, 6-12, 25-30 Гц. Например, в положении стоя резонансные колебания головы относительно плеч возникают при частоте колебаний 25-30 Гц. Большинство внутренних органов входит в резонансные колебания в диапазоне частот 6-9 Гц. Длительное воздействие вибраций может вызвать стойкие изменения физиологических функций человека.
В зависимости от ряда характерных признаков существует следующая классификация производственных вибраций.
При оценке воздействия вибрации необходимо различать общие вибрации, вызывающие сотрясения всего организма, и локальные воздействия на руки человека. Действие локальных вибраций не ограничивается органами, находящимися в соприкосновении с вибрирующими деталями машин, они оказывают влияние на центральную нервную систему и через неё рефлекторно воздействуют на другие органы человека. Под влиянием вибрации наибольшие изменения происходят в нервной и сердечно- сосудистой системах. Объективно неблагоприятное действие вибраций выражается в виде утомления, головной боли, болей в суставах кистей рук и пальцев, повышенной раздражительности. Общая вибрация передается через опорные объекты на все тело стоящего или сидящего человека. Локальная вибрация воздействует только на верхние или нижние конечности и смещения центра тяжести человеческого тела не вызывает.
Общая вибрация вызывает в организме более выраженные и стойкие изменения, чем аналогичная локальная. При длительной работе на вибрационном оборудовании у рабочего может развиться вибрационная болезнь, характеризующаяся нарушением функций различных органов центральной нервной системы.
Эффективное лечение виброболезни возможно только на ранних стадиях, причём восстановление нарушенных функций происходит медленно. В тяжелых случаях в организме происходят необратимые органические изменения, приводящие к инвалидности.
По источнику возникновения общую вибрацию подразделяют на категории:
категория 1 – транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах самоходных и прицепных транспортных средств, при их движении по местности и дорогам (автомобили, тракторы и дорожно-строительные машины );
категория 2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах у машин с ограниченной подвижностью и перемещающихся только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и промышленных площадок (внутрицеховой транспорт, погрузчики, промышленные и строительные краны, экскаваторы и т.п.);
категория 3 – технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах у стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие собственных источников вибрации.
Ручной механизированный инструмент с электро- и пневмоприводом передаёт интенсивные вибрации на руки рабочего. При работе машин и механизмов низкочастотные вибрации вызываются инерционными силами, силами трения, периодическими рабочими нагрузками.
Высокочастотные вибрации возникают в результате ударов из-за наличия зазоров в соединениях механизмов, ударов в зубчатых и цепных передачах, соударений в подшипниках качения.
Вибрация действует вдоль осей ортогональной системы координат, при этом расположение осей:
1) для общей вибрации:
ось Zо совпадает с продольной осью человеческого тела (позвоночника) и направлена снизу вверх;
ось Yо перпендикулярна оси Zо и направлена от правого плеча к левому;
ось Хо направлена перпендикулярно осям Yo и Zo от грудной клетки;
2) для локальной вибрации:
ось Zл совпадает с осью предплечья и направлена от локтя к кисти;
ось Yл перпендикулярна плоскости, образуемой осями Хл, которая совпадает с осью охватываемого рукой вибрирующего объекта, и Zл и направлена от тыльной стороны кисти к ладони.
На современном уровне развития техники не всегда удается снизить вибрации до абсолютно безвредного уровня. Поэтому при нормировании исходят из того, что работа возможна не в наилучших, а в приемлемых условиях, т.е. когда вредное воздействие вибрации не проявляется или проявляется незначительно, не приводя к профессиональным заболеваниям.
В настоящее время классификацию, технические нормы вибрации, требования к вибрационным характеристикам производственного оборудования, включая транспортные средства определяют ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность», СН 2.2.4./2.1.8.566-96 «Допустимые уровни вибрации на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий».
В
практике нормирования и измерения
вибрации определение параметров вибрации
производят не для каждого значения
частоты, а для некоторой полосы частот.
Интервал частот, в котором верхняя
граничная частота
вдвое больше нижней граничной частоты
называется октавой, т.е. для любой
октавной полосы, на которые разбивается
весь частотный диапазон, должно
выполняться условие
.
Применяемые в РФ октавные полосы соответствуют международным стандартам и составляют следующий ряд:
1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц.
При измерениях определяют уровни вибрации в октавных полосах и сопоставляют с допускаемыми уровнями по действующим нормам.
Гигиеническими характеристиками вибрации, определяющими её воздействие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости или её логарифмические уровни.
Общая вибрация нормируется по следующим октавным полосам частот:
1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 Гц
Локальная вибрация нормируется по октавным полосам частот:
8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц.