6.5. Средства индивидуальной виброзащиты

Особенность средств индивидуальной защиты состоит в том, что они предназначены для использования одним человеком. Они должны подбираться или изготовляться для каждого отдель­ного человека с учетом его антропометрических данных, характера выполняемой работы, вкусовых и эстетических требований. Основу индивидуальной защиты работающих составляет спецодежда — костюмы, комбинезоны, халаты, фартуки и другие ее виды. Она защищает тело человека от воздействия вредных факторов окружа­ющей среды. Дополняют защиту рабочие рукавицы и обувь, а также средства защиты глаз, органов дыхания и слуха.

На машиностроительных предприятиях используют главным образом обычные (универсальные) средства индивидуальной за­щиты. Однако в ряде случаев, когда один или несколько вредных и опасных факторов, достигая повышенных уровней, оказывают превалирующее воздействие, средства индивидуальной защиты видоизменяются в сторону усиления защитных качеств от этих факторов. Таковы, например, средства защиты от электротока, излучений, вибрации и др.

Средства индивидуальной защиты от вибрации рук и ног опе­ратора отличаются от обычных образцов спецодежды и спецобуви наличием в них специальных упруго-демпфирующих элементов, поглощающих вибрацию.

По числу видов производственной вибрации — локальной и общей — различают два вида средств индивидуальной виброза­щиты — для рук и ног (тела) оператора.

Как уже отмечалось, основная роль в борьбе с вибрацией в ма­шиностроении принадлежит организационным и техническим спо­собам. Однако в ряде случаев, при эксплуатации отдельных об­разцов техники, средства индивидуальной виброзащиты служат неплохой дополнительной мерой, а иногда единственно возможной и экономически целесообразной.

Индивидуальную защиту рук от контактной вибрации, пере­дающейся оператору, обеспечивают с помощью виброзащитных рукавиц и перчаток, которые одновременно защищают руки от охлаждения, загрязнения, увлажнения и других факторов произ­водственной среды, усугубляющих вредное действие вибрации.

Виброзащитные рукавицы разрабатываются в соответствии с ГОСТ 12.4.002—74 ССБТ. Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие технические требования».

Возможны два варианта изготовления виброзащитных рукавиц. Первый состоит в оснащении обычной рабочей рукавицы упругодемпфирующим элементом, который пришивается, приклеивается или иначе крепится к ладонной стороне рукавицы. Второй вариант предполагает изготовление рукавицы полностью из упругодемпфи­рующего материала (литьем, формованием и т. п.).

Толщина упругодемпфирующего материала для рукавиц, используемых операторами при обрубке отливок, зачистке сварных швов, сверлении отверстий соответствующими ручными маши­нами, не должна превышать 10 мм. При выполнении более точных работ, таких как окончательная зачистка заготовок легкими рубильными молотками, клепка в авиастроении, сборка пневмоотверками и т. п., толщина прокладок должна быть до 5 мм.

Показателем эффективности виброзащитных рукавиц служит степень снижения уровня контактной вибрации, воспринимаемой руками оператора, в результате применения рукавиц. Рассчиты­вается она по формулам (6.10) и (6.11) для модели, показанной на рис. 6.3, б. В зависимости от величины эффективности (дБ) виброзащитные рукавицы (перчатки) могут быть отнесены к группе А или Б, характеристики которых приведены в табл. 6.1.

Отечественная промышленность выпускает антивибрационные рукавицы, которые отличаются от обычных рабочих рукавиц тем, что на их ладонной стороне и в напалке закреплен упругодемпфирующий элемент, который размещается при работе между рукой и поверхностью контакта источника вибрации. В указанных рукавицах этот элемент выполнен из поролона, однако более эф­фективно использование пенопласта, губчатой резины [12].

Можно выделить две главные проблемы, связанные с разработ­кой и использованием виброзащитных рукавиц. Первая из них является общей для рабочих рукавиц всех типов и касается их низкой долговечности. Исследования показывают, что стойкость рукавиц при норме один месяц составляет несколько рабочих смен, а то и часов. По этой причине расход рукавиц в 2—3 раза превышает установленные нормы. Глобальное решение этой части проблемы нужно искать в создании новых, обладающих повышен­ной износостойкостью материалов для изготовления рабочих рукавиц, в том числе и виброзащитных.

Вторая проблема касается упругодемпфирующих элементов виброзащитных рукавиц. Согласно общим концепциям теории виброзащиты, чем больше толщина упругих прокладок одинаковой жесткости, тем выше их эффективность. Однако увеличение тол­щины прокладки или увеличение ее жесткости неизбежно ведет к увеличению усилия на ее деформацию и расхода мышечной энер­гии рабочего при удержании рукоятки. Увеличение толщины про­кладки, кроме того, затрудняет манипулирование рукой и управ­ление ручной машиной или рукояткой.

С этой точки зрения толщина прокладки должна быть мини­мальной и необходим поиск как оптимальных размеров прокладок, так и материалов для них.

Выпускаемые промышленностью виброзащитные рукавицы ос­нащаются поролоновой прокладкой толщиной до 10 мм. Известны рукавицы, содержащие прокладку из пенопласта толщиной до 12 мм с поперечными рефлениями, которые снижают усилие, не­обходимое для деформации рукавицы при сгибе.

В работе [12] установлено, что эффективность виброзащиты, определяемая по стандартной методике, для рукавиц с поролоно­вой прокладкой толщиной до 10 мм не превышает 1 дБ при усилиях нажатия 50 Н. Максимальная эффективность прокладок из пенопласта при толщине 10 мм составляет 1 ... 2 дБ при частоте 16 ... 32 Гц и до 6 ... 7 дБ при частоте 250 ... 50 Гц. Увеличение нажа­тия на прокладку снижает ее эффективность.

Повышение эффективности виброзащитных рукавиц может быть достигнуто применением упругодемпфирующих прокладок, вы­полненных из отдельных эластичных элементов.

В результате проведенных исследований и опытно-конструк­торских изысканий удалось создать принципиально новые виброзащитные рукавицы с эластично-трубчатыми элементами [591. На рис. 6.17 показана рукавица (А. с. 772523, СССР), на ладонной части которой и на напалке имеются трубчатые элементы 2, за­крепленные накладками 8 и расположенные вертикальными ря­дами параллельно один другому и перпендикулярно продольной оси корпуса 1. При этом трубчатые элементы соседних рядов рас­положены в шахматном порядке. Такое расположение трубчатых элементов придает необходимую эластичность рукавице, так как образующиеся расстояния между рядами и между самими трубча­тыми элементами обеспечивают беспрепятственную деформацию корпуса рукавицы как в продольном, так и в поперечном направ­лениях по линиям естественного сгиба кисти рук. Это позволяет сгибать кисть руки без особых усилий, причем контакт между рукой и рукояткой виброинструмента происходит только через виброгасящий материал с трубчатыми элементами, которые обес­печивают надежную преграду прохождению контактной вибрации.

В зависимости от частотного спектра контактной вибрации, ее амплитуды и требуемого усилия нажатия на рукоятку диаметр трубчатых элементов, материал и толщина их стенок, а также число рядов трубчатых элементов могут изменяться для достиже­ния наибольшей степени виброзащиты.

Для изготовления рукавиц могут быть использованы тради­ционные материалы. Трубчатые элементы лучше изготовлять из эластичных резиновых трубок диаметром 3 ... 6 мм с толщиной стенки 0,5 ... 1,5 мм, например по ГОСТ 5496—78*. Накладки це­лесообразно делать из более прочного, хорошо работающего на истирание материала, так как от его стойкости зависит долговеч­ность рукавиц.

Усовершенствованный вариант виброзащитной рукавицы (А. с. 961646, СССР) приведен на рис. 6.18. Такими рукавицами целесообразно пользоваться в тех случаях, когда в процессе ра­боты создаются значительные нажимные усилия на виброинстру­мент. Рукавица снабжена накладным карманом 1, скрепленным по периферии с ладонной частью и напалком. В нем установлена съем­ная опорная пластина 3, форма и размеры которой в плане соответ­ствуют форме и внутренним размерам накладного кармана. Пла­стина выполнена из плотного эластичного материала, например дерматина, кожзаменителя или резины к ней прикреплены на­кладками 2 трубчатые виброза­щитные элементы 4, располо­женные в шахматном порядке вертикальными рядами. Пла­стина фиксировано сочленяет­ся с ладонной частью и на­кладным карманом продольным швом, причем крайний попе­речный шов закрывает вход в накладной карман.

Поскольку поперечная жест­кость пластины больше попереч­ной жесткости эластичных тру­бок, локализованное давление каждой трубки воспринимается и поглощается пластиной, а ладонь при этом воспринимает равномерно распределенную нагрузку, возникающую при охвате и удержании рукоятки руч­ной машины.

В наибольшей степени износу и истиранию подвержен наклад­ной карман, который можно легко заменить. В случае полного износа рукавицы кассету-вкладыш извлекают из накладного кармана путем удаления швов и используют ее для реставрации другой рукавицы.

Технологичность изготовления рукавицы повышается, если кассету-вкладыш делать из двух частей, каждая из которых со­держит один ряд эластичных трубок.

Возможны и другие конструктивные варианты виброзащитных рукавиц, например с накладными трубками, с полукруглыми под­кладками под ними, а также варианты модернизации стандартных рабочих рукавиц путем оснащения их эластично-трубчатыми ви­броизоляторами.

На рис. 6.19 приведен принципиально иной вариант вкладыша виброзащитной рукавицы. Он выполнен в виде пакета тонких эластичных пластин 1, перфорированных отверстиями в шахмат­ном порядке. Шаг отверстий поперечных рядов 4 Sо = (1,2 ... 1,5)d, где d = 6 ... 8 мм — диаметр отверстий. Расстояния между поперечными рядами изменяется по соотношению SрSо+2(n1), где n — порядковый номер последующего попереч­ного ряда, начиная от противоположной напалку 2 стороны. Расстояния между продольными 3 рядами составляют половину шага Sо. Пластины между собой скреплены шнурками-завязками 5. Такая конструкция вкладыша обеспечивает переменную жесткость по его длине, что снижает его сопротивляемость деформации при охвате рукоятки.

Пластины могут быть изготовлены из любого эластичного ма­териала, например резины, дерматина, полотна, других тканей

как иcкуccтвенных, так и еcтественных. В пакете пластины рас­полагают так, чтобы более жесткие из них были внешними, а более мягкие  внутренними. Толщина пластин 0,5 ... 1,5 мм.

Эффект виброзащиты в таком вкладыше суммируется потерями колебательной энергии, происходящими как в материале пластины, так и воздушных прослойках между ними и в отверстиях. Общая толщина пакета не должна превышать 8 ... 10 мм.

Рассчитать эффективность виброзащиты, создаваемой рукави­цами, можно по формуле (6.11), принимая при этом нулевое значение подпружиненной массы. На рис. 6.5 показана эффектив­ность виброзащитной рукавицы, рассчитанная при следующих значениях параметров; М = 6 кг, m= 0; Св = 2 кН/м; Rв = 200 Нс/м. Однако реальная эффективность серийно выпу­скаемых виброзащитных рукавиц оказывается на низких и средних частотах менее значительной и не превышает 1 ... 2 дБ [121.

Необходимо учитывать также, что полезность применения виброзащитных рукавиц состоит не только в снижении уровней воспринимаемой рукой вибрации, но и в тепловом эффекте. Утепле­ние рук обусловливает расширение кровеносных сосудов и улучше­ние их кровоснабжения, что предупреждает развитие вибро­болезни.

Производственные испытания виброзащитных рукавиц с ре­зиновыми трубчатыми и пластинчатыми упругими элементами проводились на участке очистки отливок в литейном цехе. Обруб­щики литья применили их для защиты от вибрации рубильных молотков. Оценка качества виброзащиты проводилась по субъек­тивным ощущениям в сравнении с различными моделями виброзащитных рукавиц, выпускаемых серийно. Испытатели отмечали удобство в применении предлагаемых рукавиц и повышенную эффективность виброзащиты. Они могут применяться для инди­видуальной виброзащиты в тех случаях, когда подавление локаль­ной вибрации техническими мерами трудно осуществить, например для защиты левой руки оператора рубильного молотка.

Виброзащитная обувь разрабатывается в соответствии с ГОСТ 12.4.024—76* ССБТ. Обувь специальная виброзащитная. Общие технические требования». Изготовляется она в виде сапог, полу сапог и полуботинок как мужских, так и женских, которые от обычной рабочей обуви отличаются наличием подошвы или вкладыша из упругодемпфирующего материала.

Размеры такой спец обуви и ее деталей, масса, а также сроки носки устанавливаются нормативно-технической докумен­тацией на каждый конкретный вид спец обуви. Однако срок носки не должен быть менее 6 месяцев.

Среди основных требований, предъявляемых к виброзащит­ной обуви, следует выделить такие, как комплексность защиты, т. е. обеспечение защиты не только от вибрации, но и от других вредных факторов, например пыли, холода, механических воз­действий, исключение скольжения ходовой части подошвы и маслостойкость и бензостойкость ее материалов; гибкость не более 28 Н/см; не токсичность материалов обуви по отношению к организму че­ловека и др. Защитные свойства этой категории спец обуви при­ведены в табл. 6.2.

Виброзащитные свойства спецобуви характеризуются коэффи­циентом передачи виброзащиты, по величине которого виброза­щитная обувь делится на группы А и Б; ее защитные свойства указаны в табл. 6.3.

Применяемость виброзащитной обуви определяется характе­ром выполняемой работы и спецификой условий труда рабочих виброопасных профессий. Как показывает опыт, стационарные и подвижные рабочие места с общей вибрацией лучше оснащать виброзащитными подставками или сиденьями, чем рекомендовать ношение обслуживающему персоналу виброзащитной обуви.

Во-первых, потому, что подставки и сидения намного эффективнее защищают от вибрации. Во-вторых, они долговечнее и универ­сальнее, так как обеспечивают виброзащиту каждого из опера­торов, находящегося на них.

Тем не менее, в условиях машиностроительного предприятия имеются и такие виды работ, которые связаны с перемещением

операторов по вибрирующим поверхностям значительных размеров, где применение виб­розащитных подставок не пред­ставляется целесообразным. Таковы, например, условия труда кузнецов, операторов мощных штамповочных агре­гатов и прессов, выбивных решеток, виброформовочных агрегатов, персонала компрес­сорных станций. Вибрация в этом случае распространяется

от основания агрегатов по полу на значительные удаления и вос­принимается ступнями нор работающих. Ношение виброзащит­ной обуви в этих условиях может служить не только достаточно эффективной, но и экономически целесообразной мерой.

В ряде случаев виброзащитная обувь может быть рекомендо­вана операторам, рабочие места которых оснащены виброзащитными подставками и сиденьями, но уровни контактной вибрации, однако, снижены до безопасных пределов. Такие ситуации возни­кают, например, при обеспечении вибробезопасности труда опе­раторов открытых выбивных решеток в литейных цехах и других агрегатов повышенной виброактивности.

Рис. 6.20. Виброзащитная обувь: а — на упругой подошве; б — со съемными упругими каблуками и подметкой; в — с упругой стель­кой

Сложности при использовании виброзащитной обуви возни­кают двойного рода. Первые из них связаны со снабжением соот­ветствующих категорий работников спецобувью нужных типо­размеров. К сожалению, ассортимент и количество такой обуви, серийно выпускаемой обувной промышленностью, пока еще не достаточны для полного удовлетворения спроса на нее. Вторые связаны с возникающим в ряде случаев нежеланием работников пользоваться такой обувью. Мотивировка одна: неудобство. В та­кой обуви ходить труднее, так как создается ощущение «плавания» опоры и возникает желание сменить обувь при выходе с вибро­опасной зоны. Это вынуждает работника иметь запасную пару обычной рабочей обуви и в нужных случаях производить смену.

Кроме разъяснительной и просветительной работы в необходи­мости ношения виброзащитной обуви (там, где это надо), тре­буется поиск путей ее совершенствования.

Одним из вариантов решения проблемы может стать примене­ние вкладных виброзащитных стелек, не требующих обуви спе­циальной конструкции. Они могут вкладываться в обычные рабо­чие сапоги и ботинки, выдаваемые работающим в качестве спец­обуви для соответствующего вида работ. Толщина стельки в сравне­нии с подошвой значительно меньше, но за счет рационального конструирования и выбора материала ее упругодемпфирующие свойства могут быть существенно повышены. Применение таких стелек сообщит обычной обуви необходимые виброзащитные свойства.

Другим епособом повышения удобства индивидуальной вибро­защиты ног может стать применение съемных упругих каблуков и подметок, закрепляемых снизу на обычную рабочую обувь — сапоги или ботинки. Крепление должно быть быстросъемным, например магнитным, выполненным в виде защелки по ранту обуви или упругой лямки, охватывающей обувь сверху.

На рис. 6.20 показана виброзащитная обувь различного конструктивного исполнения

Эффективность виброзащиты, создаваемая такой обувью, может быть рассчитана по формуле (6.11) для расчетной модели, показан­ной на рис. 6.3, в. Результаты расчета при значениях жесткости упругих элементов Св = 2 кН/м и потерь Rв = 200 Нс/м приве­дены на рис. 6.5.

Из других средств индивидуальной виброзащиты, примени­мых в условиях машиностроительного предприятия следует назвать нагрудники и наколенники. Выполняются они в виде прокладок из упругодемпфирующих материалов и крепятся к соответствующим участкам спецодежды. Во время работы про­кладки размещаются между поверхностями контакта и участками тела работающего, соприкасающихся с этими поверхностями.