23. Вібрація

Вібрація серед всіх видів механічних впливів для технічних об'єктів

найбільш небезпечна. Знакозмінні напруження, викликані вібрацією,

сприяють накопиченню пошкоджень в матеріалах, появі тріщин те

руйнуванню. Найчастіше і досить швидко руйнування об'єкта настає

при вібраційних впливах за умов резонансу. Вібрації викликають також

й відмови машин, приладів.

За способом передачі на тіло людини вібрацію поділяють на

загальну, яка передається через опорні поверхні на тіло людини, та

локальну, котра передається через руки людини. У виробничих умовах

часто зустрічаються випадки комбінованого впливу вібрації— загально

та локальної.

Вібрація викликає порушення фізіологічного та функціонального

станів людини. Стійкі шкідливі фізіологічні зміни називають вібраційною

хворобою. Симптоми вібраційної хвороби проявляються у вигляді

головного болю, заніміння пальців рук, болю в кистях та передпліччі,

виникають судоми, підвищується чутливість до охолодження, з'являється

безсоння. При вібраційній хворобі виникають патологічні зміни спинногс

мозку, серцево-судинної системи, кісткових тканин та суглобів,

змінюється капілярний кровообіг. Функціональні зміни, пов'язані з дією вібрації на людину-оператора

—- погіршення зору, зміни реакції вестибулярного апарату, виникнення

галюцинацій, швидка втомлюваність. Негативні відчуття від вібрації

виникають при прискореннях, що складають 5% прискорення сили ваги,

тобто при 0,5 м/с2. Особливо шкідливі вібрації з частотами, близькими

до частот власних коливань тіла людини, більшість котрих знаходиться

в межах 6...ЗО Гц.

Резонансні частоти окремих частин тіла наступні:

— очі —22...27

— горло — 6... 12

— грудна клітка — 2...12

— ноги, руки — 2...8

— голова — 8...27

— обличчя та щелепи — 4...27

— пояснична частина хребта — 4... 14

— живіт — 4... 12

Загальну вібрацію за джерелом її виникнення поділяють на:

— транспортну, котра виникає внаслідок руху по дорогах;

— транспортно-технологічну, котра виникає при роботі машин, які

виконують технологічні операції в стаціонарному положенні або при

переміщенні по спеціально підготовлених частинах виробничих

приміщень, виробничих майданчиків;

— технологічну, що впливає на операторів стаціонарних машин або

передається на робочі місця, які не мають джерел вібрації.

Вібрації, що впливають на операторів різних машин, поділяються

на категорії згідно ГОСТ 12.1.012-90:

— трактори, автомобілі вантажні, будівельно-дорожні машини,

снігоочищувачі — 1;

— екскаватори, крани промислові та будівельні, самохідні бурильні

установки, шляхові машини, бетоновкладачі — 2.

Підлоговий виробничий транспорт, верстати метало- та

деревообробні, ковальсько-пресове обладнання, ливарні машини,

електричні машини, насосні агрегати та вентилятори; бурильні вишки

та установки, бурові верстати, обладнання промисловості

будматеріалів — 3.

ЗАХИСТ ВІД ВІБРАЦІЙ

Загальні методи боротьби з вібрацією базуються на аналізі рівняні

котрі описують коливання машин у виробничих умовах і класифікуютьс

наступним чином: '<•

— зниження в|брацій в джерелі виникнення шляхом зниження аб

усунення збуджувальних сил;

— відлагодження від резонансних режимів раціональним виборе

приведеної маси або жорсткості системи, котра коливається;

— вібродемпферування — зниження вібрацій за рахунок сш?

тертя демпферного пристрою, тобто переведення коливної енері

в тепло;

— динамічне гасіння — введення в коливну систему додаткові

мас або збільшення жорсткості системи; — віброізоляція — введення в коливну систему додаткового

пружного зв'язку, з метою послаблення передавання вібрацій, суміжному

елементу конструкції або робочому місцю;

— використання індивідуальних засобів захисту.

Зниження вібрації в джерелі її виникнення досягається шляхом

зменшення сили, яка викликає коливання. Тому ще на стадії проектування

машин та механічних пристроїв потрібно вибирати кінематичні схеми,

в котрих динамічні процеси, викликані ударами та прискореннями, були

б виключені або знижені. Зниження вібрації може бути досягнуте

зрівноваженням мас, зміною маси або жорсткості, зменшенням

технологічних допусків при виготовленні і складанні, застосуванням

матеріалів з великим внутрішнім тертям. Велике значення має підвищення

точності обробки та зниження шорсткості поверхонь, що труться.

Відлагодження від режиму резонансу. Для послаблення вібрацій

істотне значення має запобігання резонансним режимам роботи з метою

виключення резонансу з частотою змушувальної сили. Власні частоти

окремих конструктивних елементів визначаються розрахунковим

методом за відомими значеннями маси та жорсткості або

ж експериментальне на стендах.

Резонансні режими при роботі технологічного обладнання

усуваються двома шляхами: зміною характеристик системни (маси або

жорсткості) або встановленням іншого режиму роботи (відлагодження

резонансного значення кутової частоти змушувальної сили).

Вібродемпферування. Цей метод зниження вібрацій реалізується

шляхом перетворення енергії механічних коливань коливної системи

в теплову енергію. Збільшення витрат енергії в системі здійснюється за

рахунок використання в якості конструктивних матеріалів з великим

внутрішнім тертям: пластмас, металогуми, сплавів марганцю та міді,

нікелетитанових сплавів, нанесення на вібруючі поверхні шару

пружнов'язких матеріалів, котрі мають великі втрати на внутрішнє тертя.

Найбільший ефект при використанні вібродемпферних покриттів

досягається в області резонансних частот, оскільки при резонансі значення

впливу сил тертя на зменшення амплітуди зростає.

Найбільший ефект вібродемпферні покриття дають за умови, що

протяжність вібродемпферного шару співрозмірна з довжиною хвилі згину в матеріалі конструкції. Покриття необхідно наносити в місця

де генерується вібрація максимального рівня. Товщина вібродемпферш

покриттів береться рівною 2—3 товщинам елемента конструкції, t

котру воно наноситься.

Добре демпферують коливання мастильні матеріали. Шар масти/

між двома спряженими елементами усуває можливість

безпосереднього контакту, а відтак — появу сил поверхневого терт

котрі є причиною збудження вібрацій.

Віброгасіння. Для динамічного гасіння коливань використовуютьа

динамічні віброгасії пружинні, маятникові, ексцентрикові, гідравлічні. Вон

являють собою додаткову коливну систему з масою m та жорсткістю q

власна частота котрої/0 налаштована на основну частоту/коливань даноп

агрегата, що має масу М та жорсткість Q, віброгасій кріпиться н<

вібруючому агрегаті і налаштовується таким чином, що в ньому в кожниї

момент часу збуджуються коливання, котрі знаходяться в протифаз

з коливаннями агрегата. Недоліком динамічного гасія є те, що він діє лиш

при певній частоті, котра відповідає його резонансному режиму коливань

Для зниження вібрацій застосовуються також ударні віброгасі

маятникового, пружинного і плаваючого типів. В них здійснюєтьа

перехід кінетичної енергії відносного руху елементів, що контактують

в енергію деформації з поширенням напружень із зони контакту гк

елементах, що взаємодіють. Внаслідок цього енергія розподіляється гк

об'єму елементів віброгасія, котрі зазнають взаємних ударів, викликаючі

їх коливання. Одночасно відбувається розсіювання енергії внаслідок ді

сил зовнішнього та внутрішнього тертя. Маятникові ударні віброгасі

використовуються для гасіння коливань частотою 0,4—2 Гц

пружинні — 2—10 Тц, плаваючі — понад 10 Гц.

Віброгасії камерного типу призначені для перетворенні

пульсуючого потоку газу в рівномірний. Такі віброгасії встановлюються

на всмоктувальній та нагнітальній сторонах компресорів, нй

гідроприводах. Вони забезпечують значне зниження рівня вібрацій

трубо- та газопроводів. ]

Динамічне віброгасіння досягається також встановленням агрегата ні

масивному фундаменті. Маса фундамента підбирається таким чином,

амплітуда коливань підошви фундамента не перевищувала 0,1—0,2 мм. Віброізоляція полягає у зниженні передачі коливань від джерела

збудження до об'єкта, що захищається, шляхом введення в коливну^

систему додаткового пружного зв'язку. Цей зв'язок запобігає передачі

енергії від коливного агрегата до основи або від коливної основи до

людини або до конструкцій, що захищаються.

Віброізоляція реалізується шляхом встановлення джерела вібрації

на віброізолятори. В комунікаціях повітропроводів розташовуються

гнучкі вставки. Застосовуються пружні прокладки у вузлах кріплення

повітропроводів, в перекриттях, несучих конструкціях будівель,

в ручному механізованому інструменті.

Для віброізоляції стаціонарних машин з вертикальною

змушувальною силою використовують віброізолювальні опори у вигляді

прокладок або пружин. Однак можлива їх комбінація. Комбінований

віброізолятор поєднує пружинний віброізол'ятор з пружною

прокладкою. Пружинний віброізолятор пропускає високочастотні

коливання, а комбінований забезпечує необхідну ширину діапазона

коливань, що гасяться. Пружні елементи можуть бути металевими,

полімерними, волокнистими, пневматичними, гідравлічними,

електромагнітними.

Засоби індивідуального захисту від вібрації застосовуються

у випадку, коли розглянуті вище технічні засоби не дозволяють

знизити рівень вібрації до норми. Для захисту рук використовуються

рукавиці, вкладиші, прокладки. Для захисту ніг — спеціальне взуття,

підметки, наколінники. Для захисту тіла — нагрудники, пояси,

спеціальні костюми.

З метою профілактики вібраційної хвороби для працівників

рекомендується спеціальний режим праці. Наприклад, при роботі

з ручними інструментами загальний час роботи в контакті з вібрацією

не повинен перевищувати 2/3 робочої зміни. При цьому тривалість

безперервного впливу вібрації, включаючи мікропаузи, не повинна

перевищувати 15—20 хв. Передбачається ще дві регламентовані

перерви для активного відпочинку.

Всі, хто працює з джерелами вібрації, повинні проходити

медичні огляди перед вступом на роботу і періодично, не рідше

1 разу на рік.

24. Згідно з Державними санітарними правилами планування та забудови населених пунктів підприємства, їх окремі будівлі та споруди з технологічними процесами, що є джерелами забруднення навколишнього середовища хімічними, фізичними чи біологічними факторами, при неможливості створення безвідходних технологій повинні відокремлюватись від житлової забудови санітарно-захисними зонами (СЗЗ). Розмір санітарно-захисної зони визначають безпосередньо від джерел забруднення атмосферного повітря до межі житлової забудови. Джерелами забруднення повітря є: організовані (зосереджені) викиди через труби і шахти; розосереджені - через ліхтарі промислових споруд; неорганізовані - відкриті склади та підвали, місця завантаження, місця для збереження промислових відходів.

Санітарно-захисні зони повинні бути озеленені, адже саме тоді вони повною мірою можуть виконувати роль захисних бар'єрів від виробничого пилу, газів, шуму.

На зовнішній межі санітарно-захисної зони зверненої до житлової забудови, концентрації та рівні шкідливих факторів не повинні перевищувати їх гігієнічні нормативи (ГДК, ГДР), на межі курортно-рекреаційної зони - 0,8 від значення нормативу.

Велике значення з санітарно-гігієнічної точки зору має благоустрій території, що вимагає озеленення, обладнання тротуарів, майданчиків для відпочинку, занять спортом та ін. Озеленені ділянки повинні складати не менше 10... 15% загальної площі підприємства.

Для збирання та зберігання виробничих відходів потрібно відвести спеціальні ділянки з огородженням та зручним під'їздом.

При плануванні виробничих приміщень необхідно враховувати санітарну характеристику виробничих процесів, дотримуватись норм корисної площі для працюючих, а також нормативів площ для розташування устаткування і необхідної ширини проходів, що забезпечують безпечну роботу та зручне обслуговування устаткування.

Важливе значення для здорових та безпечних умов праці мають раціональне розташування основного та допоміжного устаткування, виробничих меблів, а також правильна організація робочих місць. Порядок розташування устаткування і відстань між машинами визначаються їхніми розмірами, технологічними вимогами і вимогами техніки безпеки. Однак, у всіх випадках, до устаткування, що має електропривід, повинен бути вільний підхід з усіх сторін шириною не менше 1 м зі сторони робочої зони і 0,6 м - зі сторони неробочої зони. Виробничі меблі (шафи, стелажі, столи тощо) можна ставити впритул до конструктивних елементів будівлі - стін, колон.

Для обробки та захисту внутрішніх поверхонь конструкцій приміщень від дії шкідливих та агресивних речовин (наприклад, кислот, лугів, свинцю) та вологи використовують керамічну плитку, кислотостійку штукатурку, олійну фарбу, які перешкоджають сорбції цих речовин та допускають миття поверхонь.

До складу будь-якого підприємства (залежно від масштабу) повинні входити допоміжні приміщення, які поділяються на п'ять груп:

- санітарно-побутові (гардеробні, душові, умивальні, вбиральні, кімнати особистої гігієни жінок, відпочинку, паління та ін.);

- медичні (медпункти, поліклініки, профілакторії);

- громадського харчування (їдальні, буфети, кімнати для прийняття їжі);

- культурного обслуговування (бібліотеки, зали засідань, спортзали);

- адміністративні (заводоуправління, цехові контори) та конструкторські бюро.

Допоміжні приміщення різного призначення, як правило, розташовують разом, в одній будівлі та в місцях з найменшим впливом шуму, вібрації та інших шкідливих факторів.

Санітарно-побутові приміщення необхідно розташовувати з максимальним наближенням до робочих місць, щоб не було зустрічних потоків людей, а також переходів через виробничі приміщення зі шкідливими виділеннями, неопалювані частини будівлі та відкриті простори.

Розрахунок санітарно-побутових приміщень проводиться в залежності від санітарної характеристики виробничих процесів та кількості працюючих в найбільш чисельну зміну.

Виробничі приміщення повинні бути обладнані системами виробничого, протипожежного та господарсько-питтєвого водопроводів, господарсько-побутовою та виробничою каналізацією. Виключення складають невеликі виробництва (з кількістю до 25 чоловік в зміну), що розміщені в районах без центральної системи водопроводу та каналізації.