лекции / 7

ЗАЩИТА ОТ ВИБРАЦИИ

Развитие механизации в строитель­стве и промышленности строительных материалов вызвало широкое использо­вание вибрационной техники, мощных строительных машин и механизмов. В результате возрастает число людей, подвергающихся неблагоприятному воздействию высоких уровней вибра­ции.

Шум, как правило, является след­ствием вибрации и поэтому на прак­тике часто рабочие испытывают сов­местное неблагоприятное действие шу­ма и вибрации. Воздействие вибрации не только отрицательно сказывается на здоровье, ухудшает самочувствие, снижает производительность труда, но иногда приводит к профессионально­му заболеванию — виброболезни. По данным Всемирной организации здра­воохранения повышенные уровни виб­рации и шума являются ведущими факторами в возникновении сердечно­сосудистых заболеваний.

Основными источниками вибрации и шума являются машины для приготов­ления, распределения и виброуплотне­ния бетонной смеси: бетоносмесители, дозаторные установки, виброплощадки, а также строительные машины, ком­прессоры, бульдозеры и др.

Ручной механизированный инстру­мент с электро- и пневмоприводом пере­дает интенсивные вибрации на руки ра­бочего и характеризуется высоким уровнем шума.

При работе машин и механизмов низкочастотные вибрации вызываются инерционными силами, силами трения, периодическими рабочими нагрузками. Высокочастотные вибрации возникают в результате ударов из-за наличия зазоров в соединениях механизмов, уда­ров в зубчатых и цепных передачах, соударений в подшипниках качения.

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И НОРМЫ ВИБРАЦИИ

Повышенные уровни вибрации ока­зывают вредное воздействие на здо­ровье и работоспособность человека.

Колебания с частотой 3...30 Гц при­водят к возникновению в организме человека неприятных и вредных резо­нансных колебаний различных частей тела и отдельных органов, собствен­ные частоты колебаний которых на­ходятся в интервале частот 3...6, 6...12, 25...30 Гц. Например, в положении стоя резонансные колебания головы относительно плеч возникают при часто­те колебаний 25...30 Гц. Большинство внутренних органов входит в резонан­сные колебания в диапазоне частот 6...9 Гц. Длительное воздействие виб­раций может вызвать стойкие измене­ния физиологических функций челове­ка.

При оценке воздействия вибрации необходимо различать общие вибрации, вызывающие сотрясения всего организ­ма, и локальные воздействия на руки человека. Действие локальных вибра­ций не ограничивается органами, на­ходящимися в соприкосновении с вибрирующими деталями машин, они ока­зывают влияние на центральную нер­вную систему и через нее рефлектор­но воздействуют на другие органы человека. Под влиянием вибрации наи­большие изменения происходят в нерв­ной и сердечно-сосудистой системах. Объективно неблагоприятное действие вибраций выражается в виде утомле­ния, головной боли, болей в суставах кистей рук и пальцев, повышенной раз­дражительности. Общая вибрация вы­зывает в организме более выраженные и стойкие изменения, чем аналогичная локальная. При длительной работе на вибрационном оборудовании у рабочего может развиться вибрационная бо­лезнь, характеризующаяся нарушением функций различных органов и прежде всего периферической и центральной нервной системы.

Эффективное лечение виброболезни возможно только на ранних стадиях, причем восстановление нарушенных функций происходит медленно. В тяже­лых случаях в организме происходят необратимые органические изменения, приводящие к инвалидности.

На современном уровне развития техники не всегда удается снизить вибрации до абсолютно безвредного уровня. Поэтому при нормировании исходят из того, что работа возможна не в наилучших, а в приемлемых условиях, т. е. когда вредное воздей­ствие вибрации не проявляется или проявляется незначительно, не приводя к профессиональным заболеваниям.

В настоящее время классификацию, гигиенические нормы вибрации, требо­вания к вибрационным характеристи­кам производственного оборудования, включая и транспортные средства (кро­ме железнодорожного и авиационного), определяют ГОСТ 12.1.012—90 «Виб­рационная безопасность.

В практике нормирования и изме­рения вибрации определение парамет­ров вибрации производят не для каж­дого значения частоты, а для некото­рой полосы частот. Интервал частоты, в котором верхняя граничная частота в вдвое больше нижней граничной частоты fн, называется октавой, т. е. для любой октавной полосы, на которые разбивается весь частотный диапазон, должно выполняться условие fв/fн = 2, для третьоктавных полос fв/fн = 1,26. В целом каждую октавную полосу (или третьоктавную) характеризует значение среднегеометрической частоты.

Применяемые в СССР октавные по­лосы соответствуют Международным стандартам и составляют следующий ряд: 1; 2; 4, 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц. При измерениях опре­деляют уровни вибрации в октавных полосах и сопоставляют с допускаемы­ми по действующим нормам.

В связи с очень широким диапа­зоном изменения абсолютных парамет­ров вибрации в практике виброакусти­ческих измерений применяются относи­тельные логарифмические уровни пара­метров.

Уровень параметра представляет со­бой десятичный логарифм отношения абсолютного значения параметра к его начальному (пороговому) значению. В качестве порогового значения пара­метра принимается стандартная вели­чина, равная 5- 10 * м/с. Уровни пара­метров вибрации выражаются в деци­белах (дБ).

Логарифмические уровни виброско­рости Lv (дБ) определяют по формуле

Lv=20lgVср.кв./V₀

где Vср.кв — среднеквадратичное зна­чение виброскорости, м/с.

Логарифмические уровни виброус­корения La (дБ) определяют по форму­ле

La = 20 lg a/a₀

где а — среднее квадратическое зна­чение виброускорения, м/с².

Гигиеническими характеристиками вибрации, определяющими ее воздейст­вие на человека, являются средне­квадратичные значения виброскорости или ее логарифмические уровни.

Общая вибрация нормируется по следующим октавным полосам частот: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц. Локальная вибрация нормируется по октавным полосам частот: 8; 16; 31,5; 63...1000 Гц. Общая вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каж­дой октавной полосе по вертикально­му направлению (ось Z) или горизон­тальному направлению (оси X, Y). Вы­бор нормирования определяется в за­висимости от интенсивности вибрации, т. е. нормирование производится по более интенсивному действию вибрации (или по оси Z, или совместно по осям Х и Y).

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИИ

Разработка мероприятий по защите от вибраций рабочих мест должна начинаться на стадии проектирова­ния технологических процессов и ма­шин, разработки плана производст­венного помещения, схемы организации работ. Методы уменьшения вредных вибраций от работающего оборудова­ния можно разделить на две основные группы: 1) методы, основанные на уменьшении интенсивности возбуж­дающих сил в источнике их возникно­вения; 2) методы ослабления вибрации на путях их распространения через опорные связи от источника к другим машинам и строительным конструк­циям.

Если не удается уменьшить вибра­цию в источнике или вибрация явля­ется необходимым технологическим компонентом, то ослабление вибрации достигается применением виброизоля­ции, виброгасящих оснований, вибро­поглощения, динамических гасителей вибрации. Технологические мероприя­тия по борьбе с вредными вибрациями состоят в выборе таких технологических процессов, в которых используются ма­шины, возбуждающие минимальные динамические нагрузки, например пере­ход от машин, использующих вибра­ционный метод уплотнения бетонной смеси (виброплощадки и т.п.) к без­вибрационной технологии изготовления железобетонных изделий, когда формирование осуществляется прессованием или нагнетанием под давлением бетон­ной смеси в форму.

ИЗМЕРЕНИЕ ВИБРАЦИЙ

Выпускаемая в настоящее время виброизмерительная аппаратура осно­вана на использовании электрических методов, обеспечивающих высокоточ­ные измерения вибрации различной час­тоты при широком диапазоне изменения смещения, скорости и ускорения коле­баний. Преобразование механических колебаний в электрические осуществля­ется с помощью магнитоэлектрических или пьезоэлектрических приемников вибрации (датчиков).

Поступающие от датчиков электри­ческие сигналы усиливаются, преобра­зуются (интегрируются, дифференци­руются) и подаются на регистрирую­щий прибор, отградуированный в аб­солютных или относительных величи­нах.

Параметры вибрации могут быть получены путем снятия показаний со стрелочного или цифрового индикатора, расшифровки осциллографической или магнитной записи.

В настоящее время измерения пара­метров вибрации должны проводиться в соответствии с установленными стан­дартами. Требования к измерительным приборам, датчикам, методам обработ­ки результатов измерений определены в ГОСТах: ГОСТ 12.4.012—83 «Вибра­ция. Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Техниче­ские требования»; ГОСТ 16519—78* «Машины ручные. Методы измерения вибрационных параметров» и др.

ВИБРОИЗОЛЯЦИЯ

В инженерной практике часто прихо­дится разрабатывать мероприятия по уменьшению вибрации на путях ее рас­пространения от источника вибрации. Эффективным способом борьбы с вред­ной вибрацией является пассивная виброизоляция в сочетании с применением виброгасящих оснований. С ее помощью достигается уменьшение передачи динамической силы от маши­ны к основанию, а также уменьшение вибраций, передаваемых от основания к рабочим местам посредством размеще­ния между ними упругих элементов (виброизоляторов или амортизаторов). Установка машин на упругие опоры практически не ослабляет вибрации самой машины, но уменьшает передачу вибраций на поддерживающую кон­струкцию и, следовательно, уменьшает вибрацию рабочих мест.

Виброизоляция называется актив­ной, если для ее уменьшения исполь­зуется дополнительный источник энер­гии. Пассивную виброизоляцию при­меняют в том случае, если требуется защитить рабочее место от колебаний основания или защитить основание от колебаний неуравновешенных машин.