Производственная вибрация

Вибрации – это малые механические колебания твердых тел – частей аппаратов, машин, оборудования, сооружений, воспринимаемые организмом человека как сотрясения. Часто вибрации сопровождаются слышимым шумом.

Вибрация может быть локальной (местная), передающейся через руки человека и общей, предающейся через опорные поверхности тела человека.

Местная вибрация характеризуется колебаниями инструмента и оборудования, передаваемыми к отдельным частям тела (например, к рукам, при работе ударным и вращательным инструментом).

При общей вибрации колебания передаются всему телу от работающих механизмов на рабочем месте через пол, сидение или рабочую площадку. Наиболее опасная частота общей вибрации 6-9 Гц, поскольку она совпадает с собственной частотой внутренних органов человека, в результате чего может возникнуть резонанс

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, действующую по синусоидальному закону, являются: амплитуда смещения – наибольшее отклонение колеблющийся точки от положения равновесия А, м; колебательная скорость – максимальное из значений скорости колеблющийся точки V, м/с; колебательное ускорение – максимальное из значений ускорений колеблющейся точки Q, м/с²; частота f, Гц.

Человек начинает ощущать вибрацию при колебательной скорости 1·10^-4 м/с, а при скорости 1 м/с возникают болевые ощущения.

Общая вибрация может быть 3 категорий по ГОСТ 12.1.012-90:

1 – транспортная вибрация, воздействующая на (операторов) водителей транспортных машин при их движении по местности, дорогам;

2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на операторов с ограниченным перемещением только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок (экскаваторов, грузоподъемных кранов, горных машин, путевых машин, бетоноукладчиков и др.);

3 – технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибраций (станки, электрический машины, насосы, вентиляторы, буровые установки и т.п.).

Вредное действие от вибрации

Очень опасными являются колебания рабочих мест, имеющие частоту, резонансную с колебаниями отдельных органов или частей тела человека. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в области 6-9 Гц. Для стоящего на вибрирующей поверхности человека имеется 2 резонансных пика на частотах 5-12 Гц и 17-25 Гц, для стоящего – на частотах 4-6 Гц.

При работе с ручными машинами, вибрация которых наиболее интенсивна в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц) возникают в основном сосудистые расстройства, сопровождающиеся спазмом периферических сосудов. Локальная вибрация, имеющая широкий частотный спектр, часто с наличием ударов (клепка, срубка, бурение) вызывает различную степень сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений.

Общая вибрация оказывает неблагоприятное воздействие на нервную систему, наступают изменения в сердечно-сосудистой системе, вестибулярном аппарате, нарушается обмен веществ.

При совместном воздействии общей и местной вибраций (у водителей тяжелых машин, экскаваторщиков, бульдозеристов и др.) к поражению нервной системы присоединяются вегетативно-сосудистые, вестибулярные и другие расстройства.

Вибрация воздействует на центральную нервную систем, желудочно-кишечный тракт, органы равновесия (вестибулярный аппарат вызывает головокружения, онемение конечностей, заболевание суставов). Длительное воздействие вибрации вызывает профессиональное заболевание – вибрационную болезнь, которую лечат только на крайних стадиях, причем восстановление функций протекает крайне медленно

В определенных условиях вибрация оказывает благоприятное действие на организм человека и применяется в медицине для улучшения функционального состояния нервной системы, ускорения заживания ран, улучшения кровообращения, лечения радикулитов и т.п.

Защита от вибрации

Снижение вибрации машин заключается в основном в уменьшении динамических процессов, вызываемых ударами, резкими ускорениями и т.п.Устранение дисбаланса вращающихся масс достигается тщательной балансировкой. Применяются вибродемпфирование – превращение энергии механических колебаний системы в другие виды энергии, например, тепловую при нанесении на поверхность слоев упруго-вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение. Например, в 2-х слойных композиционных материалах.

Вибродемпфирование производится путем введения в систему дополнительных реактивных сопротивлений.

Виброизоляция осуществляется посредством введения в систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибрации от машины (источника колебания) к основанию или сложным элементам конструкции (упругие прокладки, пружины).

Для исключения контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места (зоны) необходимо, опасные сточки зрения вибрации, участки выделять ограждениями, надписями, предупреждающими знаками, окраской и т.п.

Радикальным направлением борьбы как с вибрацией, так и с шумом является исключение шумных и виброопасных процессов. Например, клепку заменяют сваркой, штамповку – прессованием и т.п.

Большое значение имеет установление рациональных режимом труда и отдых. Рекомендуется, чтобы общее время контакта с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует допустимым уровням, не превышала 2/3 длительности рабочего дня, а непрерывная продолжительность воздействия вибрации, включая микропаузы 15-20 мин, т.к. воздействие вибрации усугубляется при охлаждении, то в производственных помещениях температура воздуха не должна быть ниже 16º С при влажности 40-60 % и скорости движения воздуха не более 0.3 м/с.

Для защиты рук от воздействия локальной вибрации применяют рукавицы или перчатки со специальными виброзащитными упруго-демпфирующими вкладышами, полностью изготовленными из виброзащитного материала (литьем, формованием и т.п.), а также виброзащитные прокладки или пластины, которые снабжены креплениями к руке (ГОСТ 12.4.046-78).

Для защиты от вибрации, передаваемой через ноги рекомендуется носить обувь на войлочной или толстой резиновой подошве (сапоги, полусапоги, полуботинки). СИЗ для тела оператора: нагрудники, пояса, специальные костюмы, изготовляемые из упругодемпфирующих материалов.

Для измерения параметров вибрации применяют виброметр ВИП-2 или измеритель ВШВ-3.