2.5. Основні джерела вібрації в сільськогосподарському виробництві

У процесі польових робіт на тракторах, самохідних причіпних машинах, на бульдозерах і скреперах при спорудженні іригацій­них систем водії та причіплювачі зазнають впливу вібрації, що передається на робочі місця, - підлогу кабіни, сидіння або пло­щину машини, на органи керування (педалі, кермове колесо, ва­желі). Вібрація виникає також на машинах, що використовують­ся в городництві та садівництві.

Джерелами вібрації, що впливають на водіїв самохідних ма-щин, є рухома частина та двигун.

Рухома частина створює на робочому місці водія переважно за­гальну низькочастотну вібрацію, що є наслідком взаємодії гусениць і коліс з нерівним рельєфом місцевості та передається через раму і систему кріплення на кабіну або робочу площину. Низькочастотна вертикальна вібрація у зв'язку з особливостями її виникнення у процесі подолання машинами перешкод у вигляді нерівностей шляху, як правило, буває частіше, ніж горизонтальна.

При горизонтальній вібрації найбільші значення величин спо­стерігаються в поздовжньому напрямку.

Вібрація зростає з підвищенням швидкості руху машин по ґру­нту, особливо це закономірно у межах від 5 до 20 км/год. При транспортних роботах найбільші величини вібрації спостерігають­ся під час руху машин ґрунтовими дорогами та бруківкрю зі

швидкістю 18-26 км/год, а також стернею поперек борізд. Рівень низькочастотної вібрації визначається конструкцією та розміщен­ням самого сидіння, підресорюванням осей, тиском повітря в ба­лонах.

Найбільші рівні вібрації на робочих місцях тракторів і сільсь­когосподарських машин під час виконання польових робіт 2-5 Гц, що пов'язують з явищем резонансу. Низькочастотна вібрація на сидіння зростає з віддаленням його від центра тяжіння машини та наближенням до місця розміщенням задньої осі, а також зі збі­льшенням тиску повітря в балонах коліс.

З роботою двигуна самохідної машини пов'язана наявність на робочому місці водія машини загальної низькочастотної вібрації, найбільші рівні якої, у межах октавних смуг з середньогеометрич-ними частотами 63-125 Гц, інколи 31,5 Гц. Така вібрація вини­кає внаслідок роботи циліндропоршневої та шатунно-кривошип­ної груп, а також допоміжних механізмів двигуна і через раму передається на підлогу кабіни та сидіння в ній. Часто найінтенсив-ніші рівні високочастотної вібрації спостерігаються на частотах, близьких до частот обертання двигуна внутрішнього згорання, а на комбайнах - на частоті роторного роздрібнення стебел. Робочі органи комбайнів також є додатковими джерелами високочастот­ної вібрації, що реєструється на робочій площині комбайна - при вмиканні всіх робочих органів рівні вібрації зростають на 3-7 дВ у ряді октавних смуг.

У процесі експлуатації машини окремі деталі двигуна, транс­місії робочих органів зношуються, виникають люфти, а це сприяє посиленню вібрації, що передається на сидіння. При збільшенні зазорів у тягах унаслідок зношування або при недостатньому їх регулюванні рівні вібрації, що реєструється на кермі, зростають. Таким чином, на водіїв разом із загальною низькочастотною впли­вають локальна і загальна вібрації.

Профілактика негативного впливу вібрації на організм механізаторів

Найефективнішими методами боротьби з низькочастотною вібра­цією є спеціальне підресорювання сидіння. Установлено, що влас­на частота коливань раціонально зроблених сидінь не повинна перевищувати 1,5 Гц. Ці вимоги пов'язані з резонансними яви­щами, що виникають при збігу частоти власних коливань сидін­ня та вібрацій на робочому місці, найбільші рівні яких 2-4,0 Гц. Раніше на тракторах сидіння з пружним елементом застосовува­ли лише у вигляді пружини «матрацного» типу з власною часто-

тою коливань саме у межах 2-4,0 Гц, тому вібрація на сидіння часто у 2-3 рази перевищувала, величину її на підлозі к&бщи та рамі машини,

У сучасних марках тракторів застосовують сидіння, сконст­руйоване за торсійшш принципом, що дозволяє знизити вібрацію на сидіння у 1,5-2 рази порівняно з рамою і значно зменшити фі­зіологічні зміни в організмі від впливу вібрації.

Застосовують також иаралелограмний механізм підвіски, де циліндричну пружину включено в діагональ цієї підвіски за до­помогою коливальної виделки, що дозволяє знизити рівні верти­кальної низькочастотної вібрації приблизно на 1/3.

При конструюванні сидіння для нових типів самохідних Міа-шин передбачають пасивні та активні віброізоляційні системи.

Як пасивну віброізоляцію використовують гідропневматичні системи, як активну - електрогідравлічну віброзахисну систему.

Високочастотна вібрація» що передається на сидіння, значною мірою гаситься за допомогою м'яких прокладок під обшивкою си­діння. Ці прокладки виготовляють з еластичного пористого мате­ріалу типу пінополіуретану.

Гумовий килимок на підлозі кабіни дещо зменшує високочас­тотну вібрацію, що передається на ноги водіїв. Для цього ж по­трібні гумові прокладки на педалях керування. Для гасіння висо­кочастотної вібрації, що передається на руки від керма і важелів керування, їх доцільно облицювати матеріалом з великим внут­рішнім тертям і демпфірувальними якостями.

Вібрація керма зменшується при своєчасному регулюванні тяг, регулярному контролі та забезпеченні суцільного кріплен­ня рульової колонки. Складніше низькочастотну вібрацію на ро­бочому місці водія самохідної, машини привести до гігієнічних нормативів.

Методи, що пропонуються для зменшення такої вібрації, ма­лоефективні. Зокрема, зменшення тиску в балонах коліс на ТІ-101 кПа зумовлює зниження вібрації робочого місця водія всього на 6-9% . Додаткове використання різних типів підвісок для передньої осі (листові та гвинтові ресори, гумові амортиза­тори, незалежні телескопічні підвіски) не дали очікуваного ефе­кту. При цьому зменшились коливання лише передньої осі на 25-30%, а вібрація на сидіння зменшилася незначною мірою. Кращі результати отримані при застосуванні гідропневматичної підвіски переднього моста.

Переміщення сидіння вперед від задньої осі ближче до центра тяжіння трактора, де спостерігається найменша низькочастотна

вібрація, також не вирішує проблеми: максимально можливе пе­ресування сидіння у цьому напрямку дає можливість зменшити вібрацію на робочому місці водія лише на 6%.

Малоефективні також індивідуальні захисні пояси зарубіж­ного виробництва. Такі пояси зменшують переміщення внутріш­ніх органів черевної порожнини під впливом низькочастотної ві­брації, їх доцільно використовувати лише при «слабкості» м'я­зів, у протилежному випадку пояси зумовлюють «анестезію» цих м'язів.

Випробування активних тросогідравлічних підвісок виявило­ся малоефективним через їх громіздкість і невисоку надійність,/ хоча ефективність їх порівняно з пасивними у 3-4 рази більша. Перспективною є пневмопідвіска сидіння, що забезпечує знижен­ня рівня вібрації у 1,5-2 рази в діапазоні частот 1,5-2,5 Гц.

Серед сучасних розробок - амортизаційні системи, зокрема, з пневматичними елементами для підресорювання не тільки сидін­ня, але й усієї кабіни самохідної машини. За допомогою цієї сис­теми можна знизити рівень низькочастотної вібрації у 3-4 рази.

Перспективним відносно зниження низькочастотної вібрації на гусеничних тракторах є використання пневматичних гусениць.

Вплив вібрації на організм людини та її нормування

Людина здатна відчувати вібрацію до 8000 Гц. Вібрація більш ви­сокої частоти сприймається як теплове відчуття. За спектральним складам виділяють такі вібрації: низькочастотну в діапазоні 8 Гц, характерну для загальної вібрації на транспортних засобах під час руху, особливо по нерівній поверхні (на робочих місцях тракто­рів і сільськогосподарських машин), високочастотну, що може бути локальною в діапазоні понад 125 Гц і спостерігається на ор­ганах керування тракторів та інших самохідних сільськогосподар­ських машинах (табл. 2.10, 2.11, 2.12).

За особливостями спектра розрізняють широкосмужну та си­нусоїдну вібрації. Прикладом широкосмужної може бути вібра­ція, що реєструється на робочих місцях транспортних засобів, синусоїдної - при роботі віброплощин або механізованих інстру­ментів обертальної дії.

Вібрацію поділяють також на постійну, рівень якої змінюєть­ся не більше ніж на 6 дБ за визначений час спостереження (1 хв), і непостійну, рівень якої за цей самий час змінюється більше ніж набДБ.

Непостійну вібрацію поділяють на «мінливу у часі», рівень якої безперервно змінюється, на «переривчасту», рівень якої різко

зменшується, а час, за який максимальний рівень залишається сталим, становить 1 хв і більше; та «імпульсну», що характеризу­ється одним або кількома вібраційними впливами, кожен з яких триває не менше 1 с.

Розрізняють загальну та локальну вібрацію. Загальна вібра­ція викликає струс усього організму, локальна - втягує в колива­льний рух окремі частини тіла. Загальної вібрації зазнають транс­портні працівники, оператори вантажопідйомних кранів та де­яких інших видів обладнання, локальної - працівники з ручним електричним і пневматичним механізованим інструментом (рис. 2.2). За певних умов робітник може зазнавати впливу зага-

льної та локальної вібрації (комбінована), наприклад, при роботі на дорожньо-будівельних машинах і транспорті. Локальна вібра­ція з частотою менше 0,7 Гц (хистка) хоча і неприємна на відчут­тя, не призводить до віброхвороби. Наслідком такої вібрації є «морська хвороба», що виникає внаслідок порушення нормаль­ної діяльності органів рівноваги (вестибулярного апарата) в ре­зультаті резонансних явищ.

Реакція організму людини на виробничу вібрацію залежить від її частоти впливу на ділянки тіла, через які передається вібрація.

Унаслідок впливу загальної низькочастотної вібрації зміни в організмі людини пов'язані з великим коливанням, якого зазнає організм людини в цілому та його окремі органи. Слід мати на ува­зі, що в організмі людини можуть виникати резонансні явища при впливі вертикальної вібрації з частотою від 4 до 8 Гц. Подібні ре­зонансні явища встановлено і для горизонтальних коливань у діа­пазоні від 1 до 2 Гц. До цих частот у відповідних напрямках бли­зькі частоти коливань тіла людини і окремих його частин. При збігу частот вібрацій, що впливають на організм з власними час­тотами коливань голови, плечей та інших ділянок, вони почина­ють пересуватися у 1,5-2 рази швидше, ніж вібруючий об'єкт, що діє на організм.

У трактористів з великим стажем роботи частіше, ніж у пред­ставників інших професій, виявляються гастроїтози та гастрити, зміни у хребті, радикуліти. Гастроптози зумовлені послабленням зв'язкового апарата та гладкої мускулатури шлунка через безпе­рервні коливання при переміщенні тулуба. Частота коливань шлунка - 2 Гц, а при впливі на організм людини вібрації приблиз­но такої самої частоти (найчастіше спостерігається під час руху тракторів і сільськогосподарських машин полем) виникають ре­зонансні явища і шлунок рухається з амплітудою, у 2 рази біль­шою, ніж коливання тулуба.

Розвиток гастритів пояснюють порушенням секреторної функції шлунка, що є наслідком розладу вегетативної нервової системи під впливом вібрації. У людини, яка перебуває під дією низькочастотної загальної вібрації чотири роки і більше, захво­рювання шлунка переходить в хронічне.

Із впливом вертикальних низькочастотних вібрацій пов'язу­ють розвиток деструктивних змін хребта. Ці зміни найчастіше спостерігаються у таких відділах хребта, як груднина та поперек, обмежуючи їх рух і сприяючи розвитку рецидивних радикулітів і невритів. Тривале рефлекторне прагнення організму до збережен­ня вертикального положення та протидія вібрації низької часто-

ти призводять до перенапруження нервово-м'язового апарата. Це супроводжується підвищенням енергетичних витрат організму і призводить до швидкого стомлення під час роботи на тракторах, сільськогосподарських машинах, землерийних механізмах.

У жінок-трактористок, що тривалий час працюють на маши­нах з недостатньо амортизованими сидіннями, можуть спостері­гатись дисменорея та опущення тазових органів.

Вібраційна хвороба належить до групи професійних захворю­вань, ефективне лікування яких можливе лише на попередніх стадіях.

Відновлення порушених функцій відбувається дуже повільно, а в складних випадках в організмі виникають незворотні зміни, що призводять до інвалідності.

Розрізняють гігієнічне та технічне нормування вібрацій. У першому випадку обмежують параметри вібрації робочих місць і поверхні контакту з руками працівників, виходячи із фізіологіч­них вимог, що зумовлюють виникнення вібраційної хвороби, у другому - враховують не тільки зазначені вимоги, але й технічні можливості даного виду машин щодо рівня вібрації. При цьому враховують умови встановлення і режиму роботи стаціонарного віброактивного технологічного обладнання, умови експлуатації різного механізованого інструменту. Для робочих місць допустимі параметри вібрації категорії 36 повинні бути помножені на коефі­цієнт 0,55, а рівні зменшені на 5 дБ; для категорії Зв - на 0,4 та 8 дБ відповідно; для категорії Зг - на 0,14 та 17 дБ відповідно.