Вопрос 21

Действие вибрации на организм человека

Вибрация — это колебательные процессы в механических системах, при которых отдельные элементы систем периодически проходят через положение равновесия.

Причиной вибрации являются неуравновешенные силы воз­действия. Она может реализоваться в шести направлениях в соот­ветствии с шестью степенями свободы.

Основными источниками вибраций являются электрические приводы, рабочие органы машин ударного действия, вращающие­ся массы, подшипниковые узлы, зубчатые зацепления и т.д. Виб­рация генерируется различным технологическим оборудованием: металле- и деревообрабатывающим, транспортными средствами, ручным электрифицированным инструментом и различными ма­шинами. Кроме того, вибрация во многих случаях используется для интенсификации некоторых технологических процессов.

Вибрация по источнику ее возникновения, подразделяется на транспортную, возникающую в результате движения машин; транспортно-технологическую, когда одновременно с движением машина выполняет технологический процесс; технологическую, возникающую при работе стационарного оборудования и машин.

Ощущение вибрации воспринимается человеком посредством воздействия колебательных движений на кожный покров, нервно-мышечную и костную ткань.

По способу передачи на человека вибрация подразделяется на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело си­дящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся че­рез руки человека.

Общие вибрации вызывают поражение нервной и сердечно­сосудистой систем, утомление, головные боли, тошноту, появле­ние внутренних болей, ощущение тряски внутренних органов, расстройство аппетита, нарушение сна и др.

Местные (локальные) вибрации приводят к спазмам сосудов, которые развиваются с концевых фалангов пальцев и через кисть и предплечье охватывают сосуды сердца, ухудшают перифериче­ское кровообращение (из-за спазмов сосудов конечностей), приво­дят к снижению болевой чувствительности, ограничению подвиж­ности суставов (из-за окостенения сухожилий мышц и отложения солей в суставах), атрофии мышц, нарушению трофики, образо­ванию костных мозолей (новообразований) и др.

Наибольшую опасность представляет общая вибрация, так как на частотах 6-9 Гц возможны разрывы внутренних органов из-за резонанса.

Весь комплекс возможных нарушений здоровья человека, вызванных действием вибрации, называется виброболезнью, ле­чение которой эффективно на ранних стадиях.

Нормирование и гигиеническая оценка вибраций

Количественными характеристиками вибрации, определяю­щими ее воздействие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости и, м/с, и логарифмические уровни вибро­скорости L_v, дБ, в октавных полосах частот со следующими сред­негеометрическими частотами: 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500 и 1000 Гц. Логарифмические уровни виброскорости (октавные уровни виброскорости) определяются по формуле

, дБ,

где v— среднеквадратичное значение виброскорости, м/с; v₀— опорная виброскорость

(v₀=5 ·10 ^-8, м/с).

Нормированные значения виброскорости и октавных уров­ней виброскорости устанавливаются нормами отдельно для каж­дого установленного направления.

Характеристики вибрации:

амплитуда смещения А (м);

амплитуда скорости смещения V=2πf·А (м/с)

Амплитуда ускорения

Наиболее опасными являются общие вибрации с f =6…9 Гц, т.к. совпадают с собственной f -той тела человека. Вибрации с амплитудой смещения 10^-4 мм и частотой 50 Гц не ощущается, с амплитудой 10^-3 мм - беспокоит, с амплитудой 10^-2 мм - вызывает боль.

Способы защиты вибраций: коллективные и индивидуальные

Основным направлением по защите персонала от вибраций является автоматизация и механизация производственных про­цессов. Однако, в тех случаях, когда автоматизация и механизация невозможны, используются следующие методы и средства борьбы с вибрациями.

Снижение возможности виброгенерации в источнике. Для этого при выборе кинематических и технических схем предпочте­ние должно отдаваться таким схемам, где динамические воздей­ствия и вызванные ими ускорения оказываются сниженными. С этой целью, например, заменяют: штамповку прессованием; клепку сваркой; ударную правку вальцовкой; кривошипно-шатунный механизм равномерно вращающимся; подшипники ка­чения подшипниками скольжения; зубчатые (прямозубые) пере­дачи специальными (например, косозубыми). Важным в данном случае является балансировка вращающихся масс, выбор рабочих режимов, числа оборотов, качество обработки поверхностей, на­личие люфтов, зазоров, смазки и т.д.

Снижение вибрации на путях ее распространения эффек­тивно применением вибропоглощения, исключением резонансных режимов, виброгашением, виброизоляцией и др.

Вибропоглоще­ние (вибродемпфирование) реализуется путем использования ма­териалов с большим внутренним сопротивлением (сплавы цветных металлов, полимерные и резиноподобные материалы), а также применением вибропоглощающих листовых и мастичных покры­тий (с большим внутренним трением) вибрирующих поверхно­стей. Листовые покрытия выполняются из резинообразных мате­риалов (винипор). Мастичные покрытия являются более прогрессивными.

Исключение резонансных режимов производится путем из­менения массы т или жесткости системы q

, Гц

где fо — собственная частота системы.

Виброгашение реализуется путем установки машин и агре­гатов на индивидуальные основания (фундаменты), увеличением жесткости системы (например, за счет ребер жесткости), установ­ки на систему динамических виброгасителей (для дискретного спектра).

Виброизоляция достигается введением в колебательные сис­темы упругой связи, препятствующей передаче вибраций от ма­шин к основанию, смежным элементам конструкции или к чело­веку. С этой целью используются различные виброизоляторы — пружинные, резиновые, комбинированные, а также гибкие встав­ки в коммуникации воздуховодов, разделение перекрытий и не­сущих конструкций гибкой связью и др.

Для защиты от вибрации при работе с ручным механизиро­ванным электрическим и пневматическим инструментом приме­няются разнообразные индивидуальные средства защиты: вибро­защитные рукоятки, виброзащитные рукавицы или перчатки и др. Для защиты работающих от вибрации, передаваемой через ноги, используется специальная виброзащитная обувь.

Организационно-профилактические мероприятия включают в себя требования к персоналу (возраст, медицинское освидетельствование, инструктаж), ограничение времени работы с вибро­источником (виброинструментом), проведение работ в помещении с температурой более 16 °С, теплые водные процедуры для рук, специальная производственная гимнастика, витаминопрофилактика (ежедневный прием витаминов В и С), перерывы в работе (через каждый час 10-15 мин.) и др.

Коллективные: в производство внедряются такие технологические процессы и механизмы, которые исключают возможность вибрации. Если есть вибрирующее оборудование, то :

1) сварка оборудования производится тщательно, чтобы свести к минимуму зазоры, перекосы между деталями

2) применяются упругие прокладки, пружины между отдельными частями машины

3) для ослабления передачи колебаний от машины к фундаменту между ними устанавливается амортизаторы в виде стальных пружин или вибропрокладок, выполненных из резины

4) используются пружинные виброгасители, которые выполняются т.о., чтобы их собственная частота колебаний не совпадала с частотой вибрации

5) установление акустического разрыва, т.е между фундаментом и грунтом устанавливают воздушный промежуток