Мероприятия по борьбе с шумом
В кач-ве основоного метода исп-ся рац планировка пр-ва предприятия еще на стадии проектирования.
1 снижение шума в источнике Используются композитные материалы 2-х слойные. Снижение: 20-60 дБА.
2 изм-я направленности излучения шума.
3 Акустич обработка помещения.
Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту. След-но, для эф-го звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, примеси д быть открыты со стороны падения звука и закрыты с обратной стороны. Звукопоглощающими явл-ся материалы, у кот коэф звукопоглощения на ср частотах больше 0,2. Звукопоглощающ облицовки снижают шум на 6-8 дБ в зоне отраженного звука, на 2-3 дБ вблизи самого источника.
4 Уменьш-е шума а пути распространения. Предусматривает применение звкоизолирующ материала. Звукоизоляция тем эф-ее,чем тяжелее материал перегородки.
5 Глушение шума- наушники,шлемы,и тд. При более 125 дБ исп-т противошумные костюмы (скафандры).
20 Вибрация. Параметры, характеризующие вибрацию. Виды вибрации и ее источники.
Вибрация – это колебательное движение матер иальной точки или механической системы. Она характеризуется:
Частотой f, Гц.
Смещением A(t), м.
Скоростью v(t), м/с
Ускорением a(t), м/с 2
Величины виброскоростии виброускорения изм-ся в оченьшироком диапазоне и поэтому были введены для удобства логарифмические уровни определяются по формуле:, гдеv- среднеквадратичное значение виброскорости, 5·10 -8 – опорная виброскорость.
Ла= 10 Лг (Ку\3 *10 -4)
Частота проив-ой вибрации нах-ся в диапазоне от 0,5 – 8000 Гц. Для выполнения измерений и оценки уровней вибрац возд-ий на человека исп-ют средние геометрич частоты октавных полос.
По способу передачи - общую и локальную . Общая передается через опорные поверхности на все тело человека. Локальная передается на руки или отдельные участки тела человека. По направлению действия : вертикальную, горизонтальную – от спины к груди, горизонтальную – от правого плеча к левому. По временным характеристикам : постоянные, для к-х величина виброскорости изменяется не более чем на 6 дБ; непостоянные изм-ся не менее чем на 6 дБ. По спектру вибрации : узкополосные и широкополосные. По частотному спектру вибрации: низкочастотная, среднечастотная, высокочастотная.
Источники вибрации:
возвратно-поступательные движущиеся системы – кривошипно-шатунные механизмы, перфораторы, вибротрамбовки, виброфармовочные машины и др.
неуравновешенные вращающиеся массы – режущий инструмент, дрели, шлифовальные машины, технологическое оборудование;
ударное взаимодействие сопрягаемых деталей – зубчатые передачи, подшипниковые узлы;
оборудование и инструмент, использующие в технологических целях ударное воздействие на обрабатываемый материал – рубильные и отбойные молотки, прессы, инструмент используемый в клепке, чеканке и т.д.
21Действие вибрации на организм человека.
Причина появления вибрации: неуравновешенное силовое воздействие. Вредные воздействия: повреждения различных органов и тканей; влияние на центральную нервную систему; влияние на органы слуха и зрения; повышение утомляемости.
При возд-ии вибрации на организм человека происходит как функцион так и физиологич изм-я
Функцион - повышенная утомляемость,увелич времени двигат-х реакций,зрит реакций, нарушение вестибюлярн р-ций и координация движения;Вследствии сниж-ся ПТ и качетво труда и возкновение травм,связанных с заторможенной реакцией на изм-е обстановки.
Физиологич – развитие нервных заболеваний,нарушение органов внутр секреции, нарушение ф-ций серд-сосуд системы,опорно-двигат аппарата,поражение мышечных тканей, и как следствие- возникновение виброболезней.
Явление резонанса-совпадение наших частот с внешним возмещающим возд-ем,когда резко повышается амплитуда колебаний. Возникает принизких частотах,менее 7 Гц (морская болезнь). При частотах вибрации менее 16 ГЦ возможно угнетание ЦНС кроме резонанса.
Вибрации - это одна из проблем современных мегаполисов. Причем с каждым годом их интенсивность постоянно возрастает. Почему же современная наука столь активно исследует данную проблему? По какой причине измерения вибрации стали обязательными процедурами во многих организациях и на предприятиях? Дело в том, что вибрации - это явление, вызывающее ряд профессиональных заболеваний, что дает основание медикам поднимать вопросы о мероприятиях по его устранению.
Понятие вибраций
Вибрации - это сложный колебательный процесс, который осуществляется в широком частотном диапазоне. Как он возникает? При передаче колебательной энергии от источника твердому телу. Обычно под вибрацией подразумевают которые оказывают ощутимое влияние на организм человека. При этом имеется в виду частотный диапазон от 1,6 до 1000 Гц. С понятием вибрации тесно связаны звук и шум. Они сопровождают это явление при высоких показателях колебательного движения.
Какой предмет в школе изучает такое понятие, как вибрация? Это - очень важный предмет. Обеспечение охраны труда является одной из основных проблем России, поднятых на уровень национальной безопасности.
Источники возникновения
Механические вибрации - это явления, возникающие практически во всех станках, машинах и инструментах, у которых имеются несбалансированные или неуравновешенные вращающиеся детали, совершающие возвратно-поступательные и ударные движения. В перечень подобного оборудования входят штамповочные и ковочные молоты, пневмо- и электроперфораторы, а также вентиляторы, компрессоры, насосные установки и приводы.
Если колебательные движения механическими телами совершаются с частотой, находящейся в диапазоне до 20 ГЦ, то они воспринимаются только как вибрация. При больших частотах появляется звук. Это вибрация с шумом. При этом восприятие производится не только вестибулярным аппаратом человека, но и его органами слуха.
Классификация вибрации
Колебательные движения могут передаваться различными способами. Так, существует вибрация общая. Это колебательный процесс, передающийся на тело человека через различные опорные поверхности. Общая вибрация неблагоприятно воздействует на сердечно-сосудистую и нервную системы. К тому же она вызывает патологии пищеварительного тракта и органов движения.
В свою очередь, из общей вибрации выделяют:
- транспортную, возникающую при движении автомобилей по дорогам;
- транспортно-техническую, источником которой служат машины и механизмы, вовлеченные в технологический процесс;
- техническую, возникающую во время работы стационарного оборудования или передающуюся в зоны нахождения обслуживающего персонала, где нет никаких источников вибрации.
Существует еще и локальная вибрация. Это колебательные движения, передающиеся через руки. Если с подобной вибрацией человек сталкивается систематически, то у него возможно развитие неврита с одновременной потерей трудоспособности.
При исследованиях рабочих мест выделяется гармоническая, или синусоидальная вибрация. Это такие колебательные движения, при которых значения их основного показателя изменяются по синусоидальному закону. Подобная вибрация встречается на практике особенно часто.
Колебательные движения различают и по временной характеристике. Так, существует постоянная вибрация. Ее параметры по своей частоте за период наблюдения изменяются не более чем в два раза.
Существует еще и непостоянная вибрация. Для нее характерно значительное изменение основных параметров (более чем в два раза).
При изучении какого предмета учащимся предоставляется возможность более подробно ознакомиться с таким явлением, как вибрация? Это БЖД. Его преподают в старших классах средней школы.
Параметры вибрации
Для характеристики колебательных движений используются такие величины:
- амплитуда, показывающая наибольшее отклонение от равновесного положения в метрах;
- частота колебаний, определяемая в Гц;
- число колебательных движений в течение секунды;
- скорость колебаний;
- период колебаний;
- ускорение колебаний.
Производственная вибрация
Вопросы о снижении уровня колебательных движений, негативно влияющих на организм человека, особенно актуальны на стадии разработки технологического процесса, невозможного без эксплуатации станков, машин и т. д. Но, тем не менее, производственная вибрация - это явление, которого на практике избежать невозможно. Возникает она из-за наличия зазоров, а также поверхностных контактов между отдельными механизмами и деталями. Возникает вибрация и при неуравновешенности элементов оборудования. Нередко колебательные движения многократно возрастают из-за резонансных явлений.
Проведение вибромониторингов
Для контроля и дальнейшего снижения уровня вибрации на производствах применяют специальную виброизмерительную контрольно-сигнальную аппаратуру. Она позволяет сохранить работоспособность устаревшего оборудования и увеличить срок эксплуатации новых станков и механизмов.
Всем известно, что технологический процесс любого промышленного предприятия требует участия большого количества вентиляторов, электрических машин и т. д. Для того чтобы оборудование не простаивало, технические службы должны проводить его своевременный текущий или капитальный ремонт. Это возможно при осуществлении контроля над уровнем вибрации, что позволяет своевременно обнаружить:
- разбалансировку ротора;
- износ подшипников;
- несоосность передач и другие неисправности и отклонения.
Аппаратура виброконтроля, установленная на оборудовании, выдает предупреждающие сигналы при аварийном повышении амплитуды колебания.
Воздействие вибрации на здоровье человека
Колебательные движения в первую очередь вызывают патологии нервной системы, а также тактильного, зрительного и вестибулярного аппаратов. Профессиональные водители автотранспортных средств и машинисты жалуются на недуги пояснично-крестцового отдела позвоночного столба. Данные патологии становятся следствием систематического воздействия толчковой и низкочастотной вибрации, возникающей на их рабочем месте.
Те, на кого в течение технологического цикла передаются колебательные движения оборудования, страдают от болей в конечностях, пояснице и в области желудка, а также от отсутствия аппетита. У них появляется бессонница, быстрая утомляемость и раздражительность. В целом картина воздействия общей вибрации на человека выражается в вегетативных расстройствах, сопровождающихся периферическими нарушениями в конечностях, снижением чувствительности и сосудистого тонуса.
Воздействие локальных приводит к спазмам сосудов предплечий и кисти. При этом конечности недополучают нужного количества крови. Вместе с этим локальная вибрация воздействует на костные и мышечные ткани, а также на находящиеся в них нервные окончания. Это приводит к снижению чувствительности кожи, к отложению солей в суставах, к деформации и снижению подвижности пальцев. Стоит сказать и о том, что колебательные движения, совершаемые в диапазоне резко снижают тонус капилляров, а при высоких частотах происходит спазм сосудов.
Иногда у рабочего возникает вибрация в ухе. Что это явление представляет собой? Дело в том, что частота колебательных движений, передающаяся от работающего оборудования, бывает самой разной. Однако на отдельно взятом предприятии существует довольно узкий диапазон таких значений. Это и приводит к появлению того или иного типа вибрации, а также сопутствующего ей шума. Так, звуки могут иметь низкую, среднюю и высокую частоту.
Когда же возникает вибрация в ухе? Что это состояние характеризует собой? Дело в том, что иногда оборудование создает колебательные движения, стоящие на одном уровне со слуховым восприятием. В итоге и возникает шум, передаваемый на внутренне ухо через тело рабочего и его кости.
На практике выделяют допустимый уровень вибрации. Это те ее значения, которые не оказывают негативного влияния на организм человека. Данные параметры зависят от многих факторов (от времени воздействия, предназначения помещения и т. д.) и измеряются амплитудой колебания, виброскоростью, виброускорением и частотой.
Наиболее опасные уровни вибрации
Особенности негативного воздействия колебательных движений на организм человека определяются характером их распространения при сочетании массы и упругих элементов. У человека, работающего стоя, это туловище, таз и нижняя часть позвоночника. У сидящего на стуле негативным воздействиям подвержена верхняя часть тела и позвоночника.
Влияние вибрации на здоровье человека определяется ее частотным спектром. Те ручные механизмы, колебательные движения которых ниже значения 35 Гц, способствуют появлению негативных изменений в суставах и костно-мышечной системе.
Самые опасные вибрации близки к органов человека. Это диапазон от 6 до 10 Гц. Колебания такой частоты также негативно влияют на психологическое здоровье. Такая частота вполне могла быть причиной гибели многих путешественников в Бермудском треугольнике. При значениях колебаний от 6 до 10 Гц у людей возникает чувство страха и опасности. Моряки при этом стремятся поскорее покинуть свое судно. Длительное воздействие вибрации способно привести к гибели экипажа. Это явление опасно для функционирования как отдельных органов, так и всего организма в целом. Оно нарушает работу ЦНС и обмен веществ.
Очень опасна вибрация с большой амплитудой. Она оказывает негативное воздействие на кости и суставы. При длительном воздействии и высокой интенсивности колебаний такая вибрация провоцирует развитие Эта профессиональная патология при определенных условиях переходит в церебральную форму, излечить которую практически невозможно.
Устранение колебательных движений
Как же избежать вибрации в теле? Что это должны быть за мероприятия, которые позволят сохранить здоровье человека? Существуют две основных группы подобных методов. Мероприятия первого из них призваны снизить вибрацию непосредственно в источнике ее появления. Такие действия, осуществленные на этапе проектирования, предусматривают применение бесшумного оборудования и правильный подбор режимов его работы. Во время строительства и дальнейшей эксплуатации производственных зданий эти мероприятия касаются мер по использованию технически исправного оборудования.
Второй метод снижения вибрации - ее устранение на пути распространения. Для этого осуществляется виброизоляция оборудования и воздуховодов, строятся виброизолирующие площадки, рабочие места оборудуются специальными ковриками и сиденьями. Кроме того, устранить вибрацию на пути ее распространения можно при выполнении целого комплекса акустических и архитектурно-планировочных мероприятий. В их числе:
- расположение источников вибрации в максимальном удалении от защищаемых объектов;
- целесообразное размещение оборудования;
- применение схемы виброизолированного и жесткого крепления агрегата и т. д.
Защита временем
Для того чтобы сохранить здоровье человека, работающего с ручными механизмами или оборудованием, передающим на тело колебательные движения, разрабатывают специальные режимы отдыха и труда. Так, существует ограничение времени контакта с машинами и механизмами до 1/3 смены. При этом обязательно устраивается два-три перерыва по 20-30 минут. Причем свободное от работы время в течение смены предусмотрено для проведения и разнообразных физиотерапевтических процедур.
Подобные режимы труда разрабатываются для виброопасных профессий и являются своеобразными профилактическими мероприятиями, направленными на сохранение здоровья человека.
Числовая вибрация имени
Контактируя с различными людьми, каждый из нас ведет себя совершенно по-разному. Причем все это зависит от отношения к собеседнику и от сложившейся ситуации. Мы презираем или уважаем, ненавидим или любим, прислушиваемся к их мнению или оно нам вовсе безразлично.
Если встретившийся на жизненном пути человек сдержан и немногословен, то такое поведение становится характерным и для нас. Весельчак и балагур, напротив, заставит смеяться и непременно поднимет настроение. Как же узнать ту индивидуальность человека, которая скрывается в глубине его души? Многое подскажет вибрация имени. Что это? Нумерологическое сложение согласных имени. При помощи этого способа можно определить характер родственников и супруга, друзей и любого человека, даже не зная той даты, когда он родился. Необходимо лишь знание 9 числовых вибраций, соответствующих имени. С их помощью можно подобрать ключик к человеческой душе и почувствовать себя настоящим магом. Недаром некоторые говорят, что это вибрация моего сердца. Ведь с помощью данного способа в руках человека появляется магическое оружие, которое принесет пользу тем, кто знает его силу воздействия и основное значение.
Буквы имени каждого человека скрывают в себе три значения его индивидуальности. Это числовая вибрация:
- гласных;
- согласных;
- суммы всех букв.
Данные числовые значения в совокупности дают характеристику самых важных сторон личности.
Существует и звуковая вибрация имени, ведь жизнь является непрерывным движением. Именно поэтому ей присуща своя вибрация. Своей собственной вибрацией обладает и каждое имя. В течении жизни ее значение постепенно передается и хозяину. Ученые полагают, что нижний порог таких вибраций находится на уровне 35000 колебаний в секунду, а верхний - на уровне 130000/сек. Те люди, которые обладают наиболее высоким коэффициентом, устойчивы к различного рода инфекциям. У них также наблюдаются высокие уровни моральных установок.
Общие сведения о вибрации
Человек в современном индустриальном обществе постоянно соприкасается с вибрационными явлениями как на производстве, в транспорте, так и в быту. Источниками вибрации являются различные машины, технологическое оборудование и транспортные средства. Рост количества машин, повышение их мощности, увеличение интенсивности и скорости транспортных потоков приводит к возрастанию воздействия вибрации на человека.
Тенденции развития техники свидетельствуют о том, что качественные изменения механизмов и машин достигаются главным образом за счет увеличения скоростных и силовых параметров при одновременном снижении их материалоемкости. При этом неизбежно возрастание динамических нагрузок, механических воздействий и, следовательно, вибрационной активности выпускаемых машин и производственного оборудования. Распространению вибрации на современных предприятиях способствует также широкое использование механизмов и машин ударного, возвратно-поступательного, вибрационного принципов действия, транспортирующих агрегатов, ручных и передвижных машин различных типов и назначения.
Отсюда вытекает необходимость ограничения вибрационного воздействия на человека путём совершенствования конструкции механизмов и средств защиты от вибрации, а также и ужесточения нормативных актов.
Производственная вибрация выступает как вредный, а иногда и опасный фактор к самим машинам, так как интенсифицирует их износ, снижает их надежность и долговечность, повышает уровни вибрации, излучаемого шума и т.п. По величине интенсивности вибрации принято судить о качестве машины и ее техническом состоянии. Распространяясь по строительным конструкциям и грунту, вибрация воздействует на другие объекты, вызывая разрушение конструкций, трубопроводов различного назначения и ухудшая работу приборов и точных станков.
Контакт человека с вибрирующими объектами отрицательно сказывается на его здоровье и работоспособности: повышается утомляемость, снижается производительность и качество труда, повышается общая заболеваемость и может развиться профессиональное заболевание – вибрационная болезнь.
Вибрационная патология как профзаболевание сегодня во всех развитых странах занимает 2-е место после пылевой, а значит обеспечение вибробезопасных условий труда имеет важнейшее значение для производства
Физические характеристики вибрации
По ГОСТ 24346 – 80 под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений любой величины, её характеризующей.
По механизму генерации различают вибрации с силовым, кинематическим и параметрическим возбуждением.
Силовое возбуждение вибрации – это возбуждение вибрации системы вынуждающими силами и моментами. Источниками их являются: возвратно-поступательные движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные вибраторы и перфораторы, вибротрамбовки, виброплиты, вибробункеры и т.п.); неуравновешанные вращающиеся массы (ротора насосов и ГТД, ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков, вентиляторы и т.п.); ударные системы (ковочные и штамповочные молоты, подшипниковые узлы, зубчатые передачи и т.п.).
Кинематическое возбуждение вибрации – возбуждение вибрации системы сообщением каким-либо ее точкам заданных движений, не зависящих от состояния системы. Причинами его являются воздействие профиля дороги на автомобили и строительно-дорожные машины, электрокары и ручные тележки в помещениях, колебания пола помещений и т.п.
Параметрическое возбуждение вибрации – возбуждение колебаний и вибрации системы не зависящим от состояния системы изменением во времени одного или нескольких ее параметров (массы, момента инерции, коэффициентов жесткости и сопротивления). Источниками являются двигатели внутреннего сгорания при изменении давления газов в цилиндрах, пневматические двигатели и т.п.
По характеру изменения во времени различают колебания детерминированные (периодические или почти периодические), случайные (стационарные или нестационарные) и импульсные или затухающие, которые могут быть простыми и сложными.
Сложные колебательные процессы могут быть представлены в виде простых гармонических синусоидальных колебаний с помощью ряда Фурье.
Колебания подразделяются на свободные и вынужденные. Свободные колебания – вибрации системы, происходящие без переменного внешнего воздействия и поступления энергии извне. Вынужденные колебания – вибрации системы, вызванные и поддерживаемые силовым или кинематическим возбуждением.
Основными понятиями теории колебаний для вибрации являются:
1) вибрационные параметры: виброперемещение, виброскорость и виброускорение;
2) механический импеданс;
3) собственная частота.
Основными величинами, характеризующими вибрацию, происходящую по синусоидальному закону, являются:
· амплитуда виброперемещения S а – величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия;
· амплитуда виброскорости V а – максимальное значение скорости колеблющейся точки;
· амплитуда виброускорения а а – максимальное значение ускорения колеблющейся точки;
· период колебаний Т – наименьший интервал времени, через который при периодических колебаниях повторяется каждое значение колеблющейся величины, характеризующей вибрацию;
· частота колебаний f – величина, обратная периоду колебаний.
Виброскорость и виброускорение связаны с виброперемещением и частотой колебаний соотношениями:
V = 2 p × f × S и a = (2 p × f) 2 × S
Учитывая, что абсолютные значения величин, характеризующих вибрацию, изменяются в очень широких пределах, в практике виброакустических исследований и инженерных расчетах используют логарифмические уровни колебаний. Под ним понимается сравнительная характеристика колебаний двух одноименных физических величин, пропорциональная десятичному логарифму отношения оцениваемого и исходного значений величины
L = 20 × lq (b × b о –1),
где b – оцениваемое значение величины (скорость, ускорение и т.п.);
b о – исходное значение величины (скорости, ускорения и т.п.).
Так, например, уровни виброскорости и виброускорения определяются соответственно как
L V = 20 × lq (V × V o –1) и L A = 20 × lq (a × a o –1),
где V и а – оцениваемые значения соответственно виброскорости и виброускорения;
V o и а о – исходные (пороговые) значения виброскорости и виброускорения.
Согласно международному соглашению принято:
V о = 5 × 10 – 8 м/с и а о = 3 × 10 – 4 м/с 2 .
Уровни колебаний (вибрации) измеряются в децибелах (дБ).
В общем случае физическая величина, характеризующая вибрацию (например, виброскорость) является некоторой функцией времени: V = V(t ). Математическая теория показывает, что такой процесс можно представить в виде суммы бесконечно долго длящихся гармонических (синусоидальных) колебаний с различными амплитудами и периодами. В случае периодических колебаний частоты этих составляющих кратны основной частоте колебаний (процесса):
f n = n × f 1 ,
где n = 1,2,3,..;
f 1 – основная частота колебаний.
Основной характеристикой в производственной безопасности или охране труда является спектр вибрации, под которым понимается совокупность соответствующих гармоническим составляющим значений величины, характеризующей колебания (вибрации), в которой указанные значения располагаются в порядке возрастания частот гармонических составляющих. Периодическим и почти периодическим колебаниям соответствует дискретный спектр, непериодическим – непрерывный спектр. Если колебания представляют собой наложение периодических и случайных колебаний, то спектр имеет смешанный характер.
Интенсивность вибрационных воздействий на человека, приборы и другие объекты зависит от частоты. Поэтому весь диапазон частот колебаний принято разбивать на отрезки (полосы частот) и определять уровни вибрации для каждой полосы в отдельности. В качестве стандартных частотных полос при оценке вибрационной безопасности принимают октавные полосы, у которых отношение верхних граничных частот к нижним частотам равно 2. Каждую октавную полосу принято обозначать среднегеометрическим значением ее граничных частот, определяемым по формулам
f c = (f max × f m in) 0,5 = 2 0,5 f min @ 1,41 f min ,
где f min – нижняя, а f max – верхняя граничная частота, Гц, причем f max = 2 f min .
При необходимости октавные полосы делят на третьоктавные, для которых f max = 2 1/3 f min @1,26 f min . Например, первая октавная полоса имеет граничные частоты 0,7 и 1,4 Гц, а ее среднегеометрическая частота f c = 1 Гц; следующая, соответственно 1,4….2,8 Гц и 2 Гц и т. д.
Механический импеданс (Z) определяется как отношение вынуждающей силы (F ), приложенной к системе, к результирующей колебательной скорости υ в точке приложения силы
Собственная частота - это частота свободных колебаний системы, т.е. колебаний без переменного внешнего воздействия и поступления энергии.
Рис. 11.1. Собственная частота колебаний
Собственная частота колебаний системы (f 0 ), представленной на рис. 11.1, определяется по формуле:
где К - жесткость пружины; М - масса груза.
При равенстве собственной частоты колебаний системы частоте вынужденных колебаний возникает явление резонанса, приводящее к резкому увеличению амплитуды колебаний.
Виброакустические колебания - это упругие колебания твердых тел, газов и жидкостей, возникающие в рабочей зоне при работе технологического оборудования, движении технологических транспортных средств, выполнении разнообразных технологических операций. Вибрация - это малые механические колебания, возникающие в упругих телах.
Источниками вибрации могут являться:
возвратно-поступательные движущиеся системы - кривошипно-шатунные механизмы, перфораторы, вибротрамбовки, виброфармовочные машины и др.;
неуравновешенные вращающиеся массы - режущий инструмент, дрели, шлифовальные машины, технологическое оборудование;
ударное взаимодействие сопрягаемых деталей - зубчатые передачи, подшипниковые узлы;
оборудование и инструмент, использующие в технологических целях ударное воздействие на обрабатываемый материал - рубильные и отбойные молотки, прессы, инструмент используемый в клепке, чеканке и т. д.
Параметры, характеризующие вибрацию. Вибрация характеризуется скоростью (v , м/с) и ускорением (а, м/с 2) колеблющейся твердой поверхности. Обычно эти параметры называют вибро скоростью и виброускорением.
Величины виброскорости и виброускорения, с которыми приходится иметь дело человеку, изменяются в очень широком диапазоне. Оперировать с цифрами большого диапазона очень неудобно. Кроме того, органы человека реагируют не на абсолютное изменение интенсивности раздражителя, а на его относительное изменение. В соответствии с законом Вебе ра-Фехнера, ощущения человека, возникающие при различного рода раздражениях, в частности вибрации, пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому в практику введены логарифмические величины - уровни виброскорости и виброускорения:
L v = 10 lg(v 2 / v 0 2) = 20 lg(v / v 0), L а = 10 lg(а/ а 0).
Измеряются уровни в специальных единицах - децибелах (ДБ). За пороговые значения виброскорости и виброускорения приняты стандартизованные в международном масштабе величины:
v 0 = 5 ∙ 10 -8 м/с, а 0 = 3 ∙10 -4 м/с 2 .
Важной характеристикой вибрации является его частота (f ) - количество колебаний в единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц, 1/с) - количестве колебаний в секунду. Частоты производственных вибраций изменяются в широком диапазоне: от 0,5 до 8000 Гц. Время, в течение которого происходит одно колебание, называется периодом колебания Т (с): Т = 1/ f . Максимальное расстояние, на которое перемещается любая точка вибрирующего тела, называется амплитудой или амплитудой виброперемещения А (м). Для гармонических колебаний связь между виброперемещением, виброскоростью и виброускорением выражается формулами
v= 2π fA, a=(2 π f) 2 A,
Где π = 3,14.
Вибрация может характеризоваться одной или несколькими частотами (дискретный спектр) или широким набором частот (непрерывный спектр). Спектр частот разбивается на частотные полосы (октавные диапазоны). В октавном диапазоне верхняя граничная частота f 1 вдвое больше нижней граничной частоты f 2 , f 1 / f 2 = 2. Октавная полоса характеризуется ее среднегеометрической частотой.
Среднегеометрические частоты октавных полос частот вибрации стандартизованы
f СГ = и составляют: 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц.
Из определения октавы по среднегеометрическому значению ее частоты можно определить нижнее и верхнее значения октавной полосы частот.
Классификация вибраций (рис.). Производственную вибрацию классифицируют по следующим признакам:
способ передачи вибрации;
направление действия вибрации;
временная характеристика вибрации;
характер спектра вибрации;
источник возникновения вибрации.
Рис. . Классификация производственных вибраций
По способу передачи вибрацию подразделяют на общую и ло кальную . Общая вибрация передается через опорные поверхности на все тело сидящего или стоящего человека. Локальная вибрация передается на руки или отдельные участки тела человека, контактирующие с вибрирующим инструментом или вибрирующими поверхностями технологического оборудования.
По направлению действия вибрация подразделяется на:
вертикальную вибрацию;
горизонтальную вибрацию - от спины к груди;
горизонтальную вибрацию - от правого плеча к левому плечу.
Рис. . Направление координат осей при действии общей вибрации: а - положение стоя; б - положение сидя; ось Z 0 - вертикальная, перпендикулярная опорной поверхности; ось Х 0 - горизонтальная от спины и груди; ось Y 0 - горизонтальная от правого плеча к левому
По временным характеристикам вибрации подразделяются на:
постоянные вибрации, для которых величина виброскорости изменяется не более чем на 6 дБ;
непостоянные вибрации, для которых величина виброскорости изменяется не менее чем на 6 дБ; при этом непостоянные вибрации дополнительно различаются на колеблю щиеся, для которых уровень виброскорости изменяется во времени непрерывно; прерывистые, когда контакт человека с вибрирующей поверхностью прерывается, причем длительность интервалов в течение которых имеет место контакт с вибрацией не превышает 1 с; импульсные - состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий, каждый длительностью менее 1 с.
По спектру вибрации подразделяются на:
узкополосные , у которых уровни виброскорости на отдельных частотах или диапазонах частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних диапазонах;
широкополосные, у которых отсутствуют выраженные частоты или узкие диапазоны частот, на которых уровни виброскорости превышают более чем на 15 дБ уровни соседних частот.
По источнику возникновения общая вибрация подразделяется на несколько категорий:
категория 1 - транспортная вибрация , воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств при их движении по местности;
категория 2 - транспортно-технологическая вибрация , воздействующая на человека на рабочих местах машин с ограниченной зоной перемещения при их перемещении по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок;
категория 3 - технологическая вибрация , воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин и технологического оборудования или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.
Воздействие вибрации
Вибрация проявляет свое разрушительное влияние на структуру любых организмов, систем, строений и материалов. В зависимости от частоты вибрационных колебаний могут наступить резонансные явления, обусловленные совпадением частоты вибраций с собственной частотой систем и приводящие с течением времени к неизбежному разрушению этих систем. Вообще, негативное воздействие вибрации на любые материалы проявляется в ослаблении межмолякулярных связей, и, как следствие, последующем образовании в структуре материала микротрещин, перерастающих с течением времени в макроразрушения конструкции. Именно таким образом реагируют на длительные вибрационные воздействия строительные и промышленные здания, элементы которых просто разваливаются.
Вибрация относится к вредным факторам, обладающим высокой биологической активностью.
Вибрационная патология стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний.
При действии на организм общей вибрации страдают в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный.
У рабочих, чья профессия связана с вибрацией, отмечаются головокружения, расстройства координации движений, симптомы укачивания, вестибулярно-вегетативная неустойчивость. Нарушение зрительной функции проявляется сужением и выпадением отдельных участков полей зрения, снижением остроты зрения, иногда до 40%, субъективно - потемнением в глазах: Под влиянием общих вибраций отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности.
Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими реактивными изменениями. Общая низкочастотная вибрация влияет на обменные процессы, проявляющиеся в изменении углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови. Для водителей машин, трактористов, бульдозеристов, машинистов экскаваторов, подвергающихся воздействию низкочастотной и толчкообразной вибраций, характерны изменения в пояснично-крестцовом отделе позвоночника. Рабочие часто жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, на отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость. В целом картина воздействия низко- и средне-частотной вибрации выражается общими вегетативными расстройствами с периферическими нарушениями, преимущественно в конечностях, снижением сосудистого тонуса и чувствительности.
Бич современного производства, особенно машиностроения, - локальная вибрация. От нее страдают главным образом люди, работающие ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушает снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение костной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформацию и уменьшение подвижности суставов. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а колебания высоких частот - спазм сосудов.
Сроки развития периферических расстройств зависят не столько от уровня, сколько от дозы вибрации в течение рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с источником вибрации и суммарное время воздействия вибрации за смену. Длительное систематическое воздействие вибрации приводит к развитию вибрационной болезни, которая включена в список профессиональных заболеваний.
К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные климатические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышают риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций.
Действие вибрации на человека зависит от частоты и уровня вибрации, продолжительности воздействия, места приложения вибрации, направления оси вибрационного воздействия, индивидуальных способностей организма человека воспринимать вибрацию, условий возникновения резонанса и ряда других условий. Колебательные процессы присущи живому организму, в частности человеку - ритмичные колебания сердца, крови, биотоков мозга. Внутренние органы человека (печень, почки, желудок, сердце и т. д.) можно рассматривать как колебательные системы с упругими связями. Собственная частота внутренних органов f 0 = 3...6 Гц. Собственная частота головы человека относительно плечевого пояса - 25...30 Гц, относительно основания, на котором находится человек, - 4...6 Гц. При совпадении собственных частот внутренних органов человека и отдельных частей его тела с частотой вынужденной вибрации возникает явление резонанса, при котором резко возрастает амплитуда колебаний органов и частей тела. При этом могут возникнуть болевые ощущения в отдельных органах (которые, например, могут наблюдаться при длительной езде по ухабистой дороге на машине с плохой амортизацией), а при очень высоких уровнях вибрации - даже травмы, разрывы связок, артерий. Явление резонанса для человека возникает при низкочастотной вибрации. Колебания с частотой менее 0,7 Гц получили название качки. Качка не вызывает серьезных нарушений в организме человека, но происходят нарушения в вестибулярном аппарате человека, а у людей со слабым вестибулярным аппаратом может возникнуть так называемая морская болезнь , при которой возникает головокружение, тошнота, рвота. После прекращения качки это состояние через некоторое время исчезает.
При частотах вибрации менее 16 Гц кроме явлений резонанса у человека возникает подавленное состояние, чувство страха, тревоги, угнетается центральная нервная система. При воздействии вибрации в организме человека происходят функциональные и физиологические изменения, представленные в табл. .
Таблица.
Изменения в организме человека при воздействии вибрации
| Вид изменений в организме | Симптомы | Результат воздействия |
| Функциональные | Повышенная утомляемость; Увеличение времени двигательных реакций; Увеличение времени зрительных реакций; Нарушение вестибулярных реакций и координации движений | Снижение производительности и качества труда Возникновение травм, связанных с заторможенной реакцией человека на изменение обстановки |
| Физиологические | Развитие нервных болезней; Нарушение функций сердечно-сосудистой системы; Нарушение функций опорно-двигательного аппарата; Поражение мышечных тканей и суставов; Нарушение функций органов внутренней секреции | Возникновение виброболезни |
Вибрационная болезнь (виброболезнь) - профессиональное заболевание, вызванное длительным воздействием на организм вибрации. Впервые виброболезнь описана итальянским врачом Дж. Лоригой в 1911 г.
Формы виброболезни
Периферическая
(возникает при воздействии локальной вибрации)
Церебральная
(возникает при воздействии общей вибрации)
Смешанная
(возникает при совместном воздействии общей и локальной вибрации)
Таблица. Симптомы стадий виброболезни
| Стадии виброболезни | Форма виброболезни. Вид вибрации | Симптомы |
| 1 - начальная | Церебральная Общая | Нарушения сна, эмоциональная неустойчивость, легкие нарушения чувствительности, пониженная температура ног, болезненность в икрах, утомляемость ног, незначительные изменения периферических нервных окончаний и сосудов ног |
| Периферическая Локальная | Периодические нерезко выраженные боли в руках, легкие расстройства болевой и вибрационной чувствительности пальцев, незначительные изменения мышц плечевого пояса |
|
| II - умеренно-выраженная | Церебральная Общая | Головокружение, непереносимость тряски, частые головные боли, изменения в вестибулярном аппарате, нарушения в центральной нервной системе (невротические реакции) |
| Периферическая Локальная | Выраженные сосудистые кризы, приступы спазм и повеления пальцев («мертвые пальцы»), сменяющиеся синюшностью, резкие снижения кожной температуры на кистях (руки холодные и мокрые), пальцы отечные, сильные боли в мышцах рук, функциональные изменения центральной нервной системы |
|
| III - выраженная | Церебральная Общая | Выраженные изменения центральной нервной системы, вестибулярные расстройства с приступами головокружения, непереносимость вибрации, постоянные головные боли, невротические реакции, изменения имеют необратимый характер |
| Периферическая Локальная | Поражение высших отделов центральной нервной системы, сосудистые нарушения верхних и нижних конечностей, кризы, распространяющиеся на область коронарных сосудов, приступы головокружения, полуобморочные состояния |
Клинические симптомы периферической виброболезни : спазмы периферических сосудов на фоне вегетативного полиневрита; признаки: приступы побеления пальцев (синдром «мертвых», «белых» пальцев), ослабление подвижности и боли в руках в покое и ночное время, потеря чувствительности пальцев и подвижности в суставах (синдром «деревянных» пальцев), гипертрофия мышц и костей рук.
Клинические симптомы церебральной виброболезни: на начальной стадии - общемозговые сосудистые нарушения, затем - функциональные расстройства центральной нервной системы (вестибулярный синдром); на поздней стадии - органическое поражение головного мозга, вегето-сосудистые расстройства.
При церебральной и периферической виброболезни возникают побочные патологические изменения органов внутренней секреции, вестибулярного аппарата и т. д.
Виброболезнь длительное время может протекать компенсирование (незаметно для человека). Различают три стадии развития виброболезни.
Стадии виброболезни
Ι - начальная ΙΙΙ - выраженная
ΙΙ – умеренно-выраженная
Вибрационная болезнь регистрируется у водителей транспорта, операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, работающих с ручным виброинструментом (перфораторами, отбойными молотками и т. д.), формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков.
К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибрации на организм человека, относятся повышенные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия (прежде всего пониженная температура и повышенная влажность), шум высокой интенсивности, который, как правило, сопровождает вибрацию, психо-эмоциональная напряженность. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций.
Гигиеническое нормирование вибрации. Нормирование вибрации осуществляется по ГОСТ 12.1.012-90 и СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Устанавливаются допустимые значения виброскорости и виброускорения, а также их логарифмические уровни. Допустимые значения устанавливаются отдельно для общей и локальной вибрации. Общая вибрация нормируется в диапазонах октавных полос со среднегеометрическими значениями частот 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 Гц (для транспортной вибрации дополнительно нормируется вибрация в октавной полосе с f C Г = 1 Гц). Локальная вибрация нормируется в диапазонах частот с f C Г = 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Нормы установлены для продолжительности рабочей смены в 8 часов. Допустимые значения уровня виброскорости представлены в табл. .
Таблица. . Гигиенические нормы вибрации по СН 2.2.4/2.1.8.556-96 (извлечение)
| Вид вибрации | Допустимый уровень виброскорости,дБ, в октавных Полосах со среднегеометрическими частотами, Гц |
||||||||||
| 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | 31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 |
|
| Общая транспортная Вертикальная Горизонтальная | |||||||||||
| Транспортно-технологическая | |||||||||||
| технологическая | - | 108 | 99 | 93 | 92 | 92 | 92 | - | - | - | - |
| В производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию | 100 | ||||||||||
| В КБ, служебных помещениях, здравпунктах, лабораториях | |||||||||||
| Локальная вибрация | - | - | - | 115 | 109 | 109 | 109 | 109 | 109 | 109 | 109 |
Контрольные вопросы
Дайте определение вибрации.
Перечислите основные источники вибрации на производстве.
Какими параметрами характеризуется вибрация? Что такое уровень вибрации?
Как классифицируется вибрация?
Как воздействует вибрация на человека и как различается ее воздействие от частоты колебаний?
Что такое виброболезнь, ее формы, клинические симптомы и стадии протекания?
