3.2. Виды вибрации, методы и средства защиты от неё

Вибрацией называется механическое колебательное движение, заключающееся в перемещении тела как целого. Она представляет собой процесс распространения механичес­ких колебаний в твёрдом теле. При воздействии вибрации на организм (рис. 3) важную роль играют анализаторы центральной нервной системы (ЦНС) – вестибулярный, кожный и другие аппараты.

Вибрация переда­ётся только при механическом контакте одного тела с другим.

Вибрация, воздействующая на человека через опор­ные поверхно­сти, влияет на весь организм и называется общей (опор­ной называется поверхность, на которой человек стоит, сидит или ле­жит). Общая вибрация, захва­тывающая всё тело, бывает во всех видах транспорта и при работе вблизи от источ­ника вибрации (промышленного оборудования).

Длительное воздействие вибрации приводит к развитию профессиональной вибрационной болезни.

Вибрация снижает производительность тех­нических установок и точность считываемых показаний приборов, вызывает знакопеременные напряже­ния, приводящие к усталостному разрушению в конструкции и т. д.

Рис. 3. Воздействие вибрации на организм человека

Вибрации могут быть непреднамеренные (из-за плохой балансировки и центровки вращающихся частей машин и оборудования, пульсирующего движения жидкости, работы перфоратора и т.д.) и специально используемые в технологических процессах (вибропогружатели свай, вибрационное оборудование для производства железобетонных конст­рукций и укладки бетона, специальное оборудование для ускорения химических реакций и т. п.). Вибрации характеризуются частотой и ампли­тудой смещения, скоростью и ускорением.

Очень вредны вибрации с вынужденной частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний тела человека или его отдельных органов (для тела человека 6...9 Гц, головы 6 Гц, желудка 8 Гц, других органов – в пре­делах 25 Гц). Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

При работе строительных машин и технологических процессов су­ществуют горизонтальные и вертикальные толчки и тряска, сопровож­дающиеся возникновением периодических импульсных ускорений. При частоте колебаний от 1 до 10 Гц предельные ускорения равны 10 мм/с и являются неощутимыми, 40 мм/с – слабоощутимыми, 400 мм/с – сильно- ощутимыми и 1000 мм/с – вредными. Низкочастотные колебания с уско­рением 4000 мм/с – непереносимые.

ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования» [4] распространяется: 1 - на разные аспекты профессиональной деятельности, когда вибрация оказывает неблагоприятное воздействие на человека в результате его прямого контакта с вибрирующей поверхностью машины, через объекты обработки (обрабатываемое изделие) или через объекты, имеющие с источником вибрации механическую связь и (или) связь других видов; 2 - на вибрацию всех видов: периодическую, случайную, переходные процессы.

Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на всё тело человека) и локальную (воздействие на отдельные части тела человека – руки или ноги).

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев рук и распространяются на всю кисть, пред­плечье, захватывают сосуды сердца. Диапазон частот от 35 до 250 Гц – самый критический для развития вибрационной болезни.

Локальная вибрация по источнику возникновения делится на:

– передающуюся от ручных машин (с двигателями), органов ручного управления машин и оборудования;

– передающуюся от ручных инструментов (без двигателей) и обра­батываемых деталей.

При гигиенической оценке двух видов вибрации следует иметь в виду, что санитарно-гигиенические требования и правила в первом случае включаются в техническую документацию на машины и оборудование, а во втором – в документацию на технологию проведения работ.

Вибрация рабочих мест водителей транспортных средств и операторов обору­дования чаще бывает низкочастотной с высокими уровнями в октавах от 1 до 8 Гц и зависит от технологической операции ско­рости передвижения, типа сиденья, виброзащиты, степени изношенности машины, профиля дорог и т. д. Характер спектров широкополосный, при этом максимум энергии лежит в диапазоне от 1 до 2 Гц, от 4 до 8 Гц. На операто­ров транспортных средств обычно воздействует переменная по уровням и спектрам вибрация, включающая микро- и макропаузы, причём опера­торы имеют возможность (в известных пределах) регулировать вибраци­онную экспозицию. Спектры вибраций рабочих мест технологического оборудования носят низко- и среднечастотный характер с максимумом энергии в октавах от 4 до 16 Гц.

Благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов и особенностей конфигурации, тело человека представляет собой сложную колебательную систему, первичная механическая реакция которой на вибрационное воздействие зависит от диапазона частот, предопределяя последующие физиологические эффекты.

Для санитарного нормирования и контроля вибраций используются среднеквадратичные значения виброускорения и виброскорости, а также их логарифмические уровни в децибелах [4]. Для изме­рения вибрации применяются виброметры и шумомеры с дополнительным приспособлением – предусилителем, устанавливаемым вместо микрофона.

Часто используют приборы ВШВ-ЗМ2 – измерители шума и вибраций.

Рис. 4. Виброметры различных типов

Воздействие вибрации на человека и средства для измерения вибрации подробно описаны в ГОСТ ИСО 8041-2006 «Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений» [5].

Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты работающих от вибрации используют различные методы. Борьбу с вибрацией в источнике возникновения ведут, установив причины появления механических колебаний и устраняя их заменой кривошипных механизмов равномерно вращающимися, балансировкой при вращении и т. д.

Для снижения вибрации часто используют эффект вибродемпфирования - превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии. Для этого детали, через которые передаётся вибра­ция, делают из материалов с большим внутренним трением: специаль­ные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия.

Для предотвращения общей вибрации используют установку вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Для ослабления передачи вибрации от источников её возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т. п. широко применяют ме­тоды виброизоляции (то есть на пути распространения вибрации вво­дят дополнительную упругую связь в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин).

В качестве средств индиви­дуальной защиты работающих от вибрации используют специальную обувь на мас­сивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготовляют из упругодемпфирующих материалов (ГОСТ 12.4.002-97 (2003) ССБТ «Средства защиты рук от вибра­ции. Технические требования и методы испытаний» [23]).