8. Защита от производственных вибраций

8.1. Основные источники вибрации

Вибрация — это сложный колебательный процесс, возникаю­щий при периодическом смещении центра тяжести какого-либо тела от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела, которую оно имело в статическом состоянии.

Вибрация — механические колебания и волны в твердых телах.

В соответствии с ГОСТ 24346—80 «Вибрация. Термины и опре­деления» под вибрацией понимается движение точки или механиче­ской системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Создают вибрацию машины и оборудование, все транспортные средства, а также ручные машины.

Причиной вибрации являются неуравновешенные силы воздей­ствия. Она может реализоваться в шести направлениях в соответст­вии с шестью степенями свободы.

Основными источниками вибраций являются электрические приводы, рабочие органы машин ударного действия, вращающиеся массы, подшипниковые узлы, зубчатые зацепления и т.д.

Вибрация генерируется различным технологическим оборудо­ванием: металле- и деревообрабатывающим, транспортными средст­вами, ручным электрифицированным инструментом и различными машинами. Кроме того, вибрация во многих случаях используется для интенсификации некоторых технологических процессов.

Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия. В одних случаях их источниками являются возвратно-поступательные движущиеся поступательные системы (кривошипно-шатунные меха­низмы, ручные перфораторы, вибротрамбовки, агрегаты виброформо­вания и т.п.); в других — неуравновешенные вращающиеся массы (ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков и т.п.).

Величина дисбаланса во всех случаях приводит к появлению неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию. Причиной дисба­ланса может явиться неоднородность материала вращающегося тела, несовпадение центра массы тела и оси вращения, деформация дета­лей от неравномерного нагрева при горячих и холодных посадках и т.п.

8.2. Основные термины и определения

В соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.10—33—2002 «Производст­венная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» вибрация делится на общую, локальную и фоновую.

210

Общая вибрация — вибрация, передающаяся через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека.

Локальная вибрация — вибрация, передающаяся через руки человека, воздействующая на ноги сидящего человека или предпле­чья, контактирующие с вибрирующими поверхностями.

Фоновая вибрация — вибрация, регистрируемая в точке изме­рения и не связанная с исследуемым источником.

Параметр вибрации — физическая величина, характеризую­щая механические колебания твердого тела (виброускорение, вибро­скорость, виброперемещение).

Виброперемещение — составляющая перемещения, описываю­щая вибрацию. Виброскорость — производная виброперемещения по времени.

Виброускорение — производная виброскорости по времени. Виброускорение является основным параметром, характеризующим вибрационное воздействие на человека.

Предельно допустимый уровень вибрации — уровень параметра вибрации, при котором ежедневная (кроме выходных дней) работа, но не более 40 ч в неделю в течение всего рабочего стажа не должна вы­зывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнару­живаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколе­ний. Соблюдение ПДУ вибрации не исключает нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц.

Вибрацию характеризуют следующие параметры:

• частота колебаний f, Гц — количество циклов колебаний в единицу времени;

• амплитуда смещения А, ж — наибольшее отклонение колеблющейся точки от положения равновесия;

• виброскорость v, м/с— максимальное из значений скорости колеблющейся точки;

• виброускорение а, м/с²— максимальное из значений ускоре­ний колеблющейся точки.

Виброскорость и виброускорение связаны с частотой и амплиту­дой следующими зависимостями:

Санитарные нормы рекомендуют гигиеническую оценку вибра­ции, воздействующей на человека в производственных условиях, про­изводить частотным (спектральным) анализом, интегральной оцен­кой по частоте нормируемого параметра и дозой вибрации.

Логарифмические уровни виброускорения L_аi , дБ, в 1-й октавной или третьоктавнои полосе — уровни, непосредственно измеряемые в ок-тавных или третьоктавных полосах частот или определяемые по формуле:

где a_i — средние квадратические значения виброускорения в октав­ных или третьоктавных полосах частот, м/с²; a₀ — исходное значение виброускорения, a₀ = 3 • 10^-4 м/с.

Логарифмические уровни виброскорости L_{V i} , дБ, в 1-й октавной

или третьоктавной полосе — уровни, непосредственно измеряемые в ок-Ц тавных или третьоктавных полосах частот или определяемые по формуле:

Где v_i средние квадратические значения виброскорости в октавных или третьоктавных полосах частот, м/с; d_o — исходное значение виб­роскорости, v_q =5·10^-8м/с.

Среднегеометрическая частота — квадратный корень из произ­ведения граничных частот полосы.

Третьоктавная полоса частот — полоса частот, у которой отно­шение верхней граничной частоты к нижней равно 2^1/3.

Октавная полоса частот — полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2.

Соотношение между логарифмическими уровнями виброуско­рения (виброскорости) и их абсолютными значениями приведены в прил. 1 и 2 Санитарных норм.

При использовании метода интегральной оценки вибрации по частоте нормируемым параметром является корректированное зна­чение контролируемого параметра U (виброскорости или виброуско­рения), измеряемое с помощью специальных фильтров или вычис­ляемое по формулам, приведенным в ГОСТ 12.1.012—90.

Корректированный уровень параметра вибрации L_U , дБ — одночисловая характеристика вибрации, непосредственно измеряемая или определяемая как результат энергетического суммирования уров­ней вибрации в октавных (третьоктавных) полосах с учетом октавных (третьоктавных) весовых коэффициентов (поправок) по формуле:

Где L_U — корректированный уровень параметра вибрации, дБ; L_{U i} — октавные (третьоктавные) уровни параметра вибрации, дБ; ΔL_{U i} — октавные (третьоктавные) весовые поправки, дБ; i — порядковый номер октавной (третьоктавной) полосы; п — число октавных (третьоктавных) полос. Значения октавных и третьоктавных коэффициентов (поправок) для общей вибрации приведены в СанПиН 2.2.4/2.1.8.10—33—2002.