3.6. Производственная вибрация. Классификация вибрации. Нормирование уровня вибрации.

Вибрация определяется как 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 возникает вследствие колебаний частей аппаратов, машин, коммуникаций и сооружений, вызываемых неуравновешенностью вращающихся деталей, пульсаций давления при транспортировке жидкостей и т.п.

Диапазон колебаний, воспринимаемых человеком, как вибрация при непосредственном контакте с колеблющейся поверхностью, лежит в пределах (12–8000) Гц. Колебания с частотой до 12 Гц воспринимаются всем телом как отдельные толчки. При частотах больше (16-20) Гц вибрация сопровождается шумом.

Простейшим видом вибрации является вибрация, действующая по синусоидальному закону. Основные параметры синусоидального колебания:

• частота (f), Гц;

• амплитуда смещения, м или см;

• скорость (v), м/с;

• ускорение (a), м/с².

Время, в течение которого совершается одно полное колебание, называется периодом колебания Т (с).

Условно за нулевой уровень колебательной скорости принимают величину 5·10-8 м/с, соответствующую среднеквадратичной колебательной скорости при стандартном пороге звукового давления, равном 2·10-5 Н/м², а за нулевой уровень колебательного ускорения принимается величина 3·10-4 м/с².

Классификация вибрации

По способу передачи принято различать вибрацию:

• локальную (местную), передаваемую через руки (при работе с ручными машинами, органами управления);

• общую, передаваемую через опорные поверхности сидящего или стоящего человека и вызывающую сотрясение всего организма.

По характеру спектра вибрации подразделяются на:

• узкополосные, у которых контролируемые параметры в 1/3-октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3- октавных полосах;

• широкополосные, которые не отвечают указанному требованию.

По частотному составу:

• низкочастотные с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах 8 и 18 Гц (локальная), и 1 и 4 Гц (общая);

• среднечастотные – 31,5 и 63 Гц (локальная), 8 и 16 Гц (общая);

• высокочастотные – 125, 250, 500 и 1000 Гц (локальная), 31,5 и 63 Гц (общая).

По временным характеристикам локальные вибрации подразделяются на:

• постоянные, для которых величина виброскорости изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин.;

• непостоянные, для которых величина виброскорости изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин.

• колеблющиеся во времени, для которых уровень виброскорости непрерывно изменяется во времени;

• прерывистые, когда контакт оператора с вибрацией в процессе работы прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;

• импульсные, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Общую вибрацию в зависимости от источника ее возникновения подразделяют на следующие три категории:

1. категория – транспортная вибрация – воздействует на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при их движении по местности. К источникам транспортной вибрации относят тракторы, сельскохозяйственные машины, автомобили, снегоочистители, самоходный рельсовый транспорт и др.;

2. категория – транспортно-технологическая вибрация — возникает при работе машин, выполнящих технологическую операцию и перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок и т.п. К источникам транспортно-технологической вибрации относят экскаваторы, краны и строительные машины, горные комбайны, шахтные перегрузочные машины, путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт;

3. категория – технологическая вибрация – воздействует на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на другие рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: металло- и деревообрабатывающие станки, кузнечно-прессовое оборудование, литейные и электрические машины, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вентиляторы, машины для животноводства, очистки и сортировки зерна, оборудование промышленности строительных материалов, установки химической и нефтехимической промышленности и др.

По направлению действия вибрацию подразделяют (рисунок 3.6.1.):

• на вертикальную, распространяющуюся по оси z, перпендикулярной к опорной поверхности;

• горизонтальную, распространяющуюся по оси х, от спины к груди;

• горизонтальную, распространяющуюся по оси y, от правого плеча к левому плечу.

Рисунок 3.6.1. Направление координат осей при действии общей вибрации

а) положение сидя, б) положение стоя

Степень и характер действия вибрации на организм человека зависят от вида вибрации, ее параметров и направления воздействия.

Общая вибрация воздействует, как правило, на весь организм человека, локальная – на отдельные части тела (данное разделение вибрации является достаточно условным, так как и локальная вибрация в итоге влияет на весь организм). Этому в значительной степени способствует хорошая проводимость механических колебаний тканями тела человека, особенно костной тканью. Поэтому локальными вибрации могут распространяются на отдаленные участки поверхности тела и достигать значительных амплитуд колебания.

Для санитарного нормирования интенсивности и контроля уровня вибрации используются средние квадратические значения виброускорения (а) или виброскорости (v), а также их логарифмические уровни в децибелах. При оценке вибрационной нагрузки на оператора предпочтительным параметром является виброускорение.

Логарифмические уровни виброускорения (La) дБ определяют по формуле:

где

а - среднее квадратическое значение виброускорения, м·с^-2.

- нулевой (пороговый) уровень колебательного ускорения, равный .

Логарифмические уровни виброскорости (Lv), дБ, определяют по формуле:

где

v - среднеквадратичное значение виброскорости, м·с^-1;

v₀ - пороговая виброскорость, равная м/c.

Норму вибрационной нагрузки на оператора по спектральным и корректированным по частоте значениям контролируемого параметра (U) при длительности воздействия вибрации менее 8 ч (480 мин) определяют по формуле:

Ut= U480√480/Т

где

U480 - норма вибрационной нагрузки на оператора для длительности воздействия вибрации 480 мин;

Т - длительность воздействия вибрации. При T<30 мин в качестве нормы принимают значение, вычисленное для Т=30 мин.

В качестве нормируемых показателей вибрационной нагрузки для постоянной вибрации принимают спектр вибрации:

• для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 1; 2; 4; 8; 16; 31; 5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

• для общей вибрации - октавных и 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.

В качестве нормируемых показателей вибрационной нагрузки для непостоянной вибрации – эквивалентное корректированное значение виброускорения или его логарифмический уровень относительно 10-6 м⋅с-2, определяемые по дозе (при показателе m=2).

Режим труда должен устанавливаться при показателе превышения вибрационной нагрузки на оператора не менее 1 дБ (в 1,12 раза), но не более 12 дБ (в 4 раза). При показателе превышения более 12 дБ (в 4 раза) запрещается проводить работы и применять машины, генерирующие такую вибрацию.