4

Вибрации, их воздействие на человека и нормирование

Вибрацией называется движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Вибрации возбуждаются рабочими органами вибромашин, возникают при движении транспортных средств, работе производственного оборудования, а также в трубопроводах.

Вибрации

Общие: f=0,8...80 Гц Локальные: f=1...1000 Гц

Направления воздействия:

Категории: Направления воз- -по оси Х_р

-транспортные действия: -по оси Y_р

-транспортно-техно- -по оси X -по оси Z_р

логические -по оси Y

-технологические -по оси Z

| |

тип "а" тип "б"

По способу передачи различают:

а) общие вибрации (колебания передаются на весь организм челове-

ка через опорные поверхности – пол, сиденье) и

б) локальные вибрации (колебания передаются через отдельные

части тела, например, руки).

По ГОСТ 12.1.012-90 (Вибрационная безопасность) общие вибрации классифицируются на 3 категории:

1 - транспортные (источниками являются автомашины, тракторы и

т.д.);

2 – транспортно-технологические (источниками являются экскава-

торы, краны и т.д.);

3 - технологические:

• тип "а" – источниками являются станки, вентиляторы, бетоносмесители, дозаторные установки, виброплощадки и т.п.;

• тип "б" - вибрации на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом.

Источниками локальной вибрации являются инструменты ударного,

ударно-вращательного и вращательного действия, элементы управления машинами и т.д.

Вибрации различают по направлению воздействия:

1 – для общей вибрации:

• по оси X - горизонтальное направление "спина - грудь";

• по оси Y - горизонтальное направление "правое плечо - левое плечо";

• по оси Z - вертикальное направление "ноги - голова".

2 – для локальной вибрации:

• ось Х_р совпадает с осью места охвата источника вибрации;

• ось Z_р лежит в плоскости, образованной осью Х_р и направлением подачи или приложения силы; Z_р  Х_р;

• ось Y_р расположена перпендикулярно плоскости, образованной осями Х_р и Z_р.

Основными характеристиками вибрации являются (ГОСТ 24.346-80. Вибрации. Термины):

1. период вибрации Т, с – наименьший интервал времени, через который при периодических колебаниях (вибрации) повторяется каждое значение колеблющейся величины, характеризующей вибрацию;

2. частота колебаний f, Гц – величина, обратная периоду колебаний (вибрации); диапазон частот общих вибраций лежит в пределах 0,8...80 Гц, локальных 1...1000 Гц;

3. виброперемещение А_м, м – составляющая перемещения, описывающая вибрацию;

4. виброскорость V, м/с – производная виброперемещения по времени;

5. виброускорение а, м/с² – производная виброскорости по времени;

6. амплитуда вибрации А, м – максимальное значение величины, характеризующей вибрацию при гармонических колебаниях;

7. гармонические колебания – колебания, при которых значения колеблющейся величины, характеризующей вибрацию, изменяются во времени по закону:

где t – время;

А – амплитуда;

(ω∙t + φ) – фаза;

φ – начальная фаза;

ω – угловая частота:

ω = 2∙π∙f = 2∙π / Т;

f – частота колебаний, с^-1.

В связи с широким диапазоном изменения абсолютных значений параметров вибрации V и а в практике виброакустических измерений применяются относительные логарифмические уровни этих параметров, выражаемые в децибелах (дБ).

Логарифмические уровни виброскорости L_v и виброускорения L_а рассчитываются по формулам:

где 510^-8 и 310^-4 - пороговые величины виброскорости и виброуско-

рения, м/с и м/с².

Предпочтительным параметром при оценке вибраций является виброускорение а.

Вибрации обладают выраженным биологическим действием, которое зависит от:

а) частоты,

б) интенсивности,

в) направления,

г) времени воздействия.

Каждое колебание воспринимается организмом как толчок, в ответ на который уже через 20 мс развивается компенсаторное напряжение мышц.

Организм человека в целом представляет собой колебательную систему, состоящую из отдельных, связанных между собой более простых колебательных систем (голова, плечевой пояс, сердце, легкие и т.д.), обладающих собственными колебаниями с соответствующими частотами. Поэтому существенное значение для эффекта отрицательного воздействия вибрации имеют резонансные частоты:

• для тела по оси Z - 4...8 Гц, по осям X и Y - 1...2 Гц;

• для головы относительно плеч - 20...30 Гц;

• для глаз - 60...80 Гц;

• для большинства внутренних органов – 6...9 Гц.

Колебания рабочих мест с указанными частотами весьма опасны, т.к. могут вызвать механическое повреждение или даже разрыв соответствующих органов.

Вибрации отрицательно сказываются на точности движений (особенно при f=5 Гц) и на остроте зрения (главным образом при f=1...25 Гц).

Под влиянием вибраций большие изменения происходят в нервной и сердечно-сосудистой системах.

Объективно неблагоприятное воздействие вибраций выражается в виде утомления, головной боли, болей в суставах кистей рук и пальцев, повышенной раздражительности.

При длительной работе на виброоборудовании у рабочего может развиться вибрационная болезнь, характеризующаяся нарушением функций различных органов и прежде всего периферической и центральной нервной системы. При низкочастотной локальной вибрации эта болезнь развивается через 8...10 лет, при высокочастотной - через 5 лет.

Общая вибрация вызывает в организме более выраженные и стойкие изменения, чем аналогичная локальная.

Нормативы вибрационной безопасности установлены в ГОСТ

12.1.012-90 для 3 критериев:

а) безопасности;

б) границы снижения производительности труда;

в) комфортности.

Общая вибрация нормируется по октавным полосам со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 8, 16, 31,5 и 63 Гц и по третьоктавным полосам со среднегеометрическими частотами 0,8, 1,0, 1,25, ..., 63 и 80 Гц.

Локальная вибрация нормируется по октавным полосам со среднегеометрическими частотами 8, 16, 31,5, ..., 1000 Гц.