Вибрацията като производствена опасност е механично осцилаторно движение, предавано директно на човешкото тяло или на отделните му части. Поради механизацията на много видове работа и използването на пневматични и електрически инструменти, нейното значение се е увеличило драстично и в момента вибрационната болест заема едно от първите места сред професионалните заболявания.
По отношение на опасността от вибрационна болест най-голямо значение имат вибрациите с честота 16-250 Hz.
Обичайно е да се разграничават местен (местен)и обща вибрация:първият се предава на ръцете или други ограничени области на тялото, вторият - на цялото тяло (престояване на осцилираща платформа, седалки).
Ефектът на вибрациите върху работниците често се комбинира с влиянието на други производствени опасности: шум, охлаждащ микроклимат, неудобна позиция на тялото.
Ефектът на вибрациите върху тялото.Вибрацията, в зависимост от нейните параметри (честота, амплитуда), може да има както положителни, така и отрицателни ефекти върху отделните тъкани и тялото като цяло. С физиотерапевтична цел вибрацията се използва за подобряване на трофиката, кръвообращението в тъканите при лечението на определени заболявания. Индустриалната вибрация обаче, предавана на здрави тъкани и органи и имаща значителна амплитуда и продължителност на действие, се оказва вреден влияещ фактор.
Вибрацията причинява предимно невротрофични и хемодинамични нарушения. В съдовете с малък калибър (капиляри, артериоли) възникват спастично-атонични състояния, пропускливостта им се увеличава и нервната регулация се нарушава. Променя се вибрационната, температурната и болкова чувствителност на кожата. При работа с ръчен електроинструмент може да се появи симптом на „мъртъв пръст“: загуба на чувствителност, избелване на пръстите, ръцете. Работниците се оплакват от студени ръце, болки в тях след работа и през нощта. Кожата между пристъпите има мраморен вид, цианотична. В някои случаи се открива подуване, кожни промени по ръцете (пукнатини, загрубяване), хиперхидроза на дланите. Характерни са остеоартикуларните и мускулните промени. Дистрофичните процеси причиняват промяна в структурата на костите (остеопороза, свръхрастеж и др.), мускулна атрофия. Възможна деформация на китката, лакътя, раменните стави с нарушена мускулно-скелетна функция.
Заболяването е от общ характер, което се доказва от умора, главоболие, световъртеж и раздразнителност. Възможно е да има оплаквания от болка в областта на сърцето и стомаха, повишена жажда: загуба на тегло, безсъние. Астено-вегетативният синдром е придружен от сърдечно-съдови нарушения: хипотония, брадикардия, промени в ЕКГ. При медицински преглед могат да се установят промени в чувствителността на кожата, тремор на ръцете, езика и клепачите.
При излагане на обща вибрация промените в централната нервна система са по-изразени: оплаквания от световъртеж, шум в ушите, сънливост, болка в мускулите на прасеца. Обективно се установяват промени в ЕЕГ, условни и безусловни рефлекси, нарушение на паметта, нарушена координация на движенията. Има увеличение на енергийния разход и загуба на тегло. По-често, отколкото под действието на локална вибрация, се откриват вестибуларни нарушения. Когато се комбинира с шум, вибрациите водят до загуба на слуха. Това се характеризира с влошаване на възприемането на звуци не само високи, но и ниски честоти. Понякога се откриват зрителни нарушения: промяна в цветовото възприятие, границите на зрителното поле, намаляване на зрителната острота. Отстрани на сърдечно-съдовата системаима нестабилност на кръвното налягане, преобладаване на хипертонични явления и понякога рязък спад на кръвното налягане до края на работа. Може да има случаи на спазъм на коронарните съдове, развитие на миокардна дистрофия. Лезиите на остеоартикуларния апарат се локализират главно в краката и гръбначния стълб. Действието на общата вибрация може да допринесе за нарушения на функционалното състояние вътрешни органи, поява на болка в стомаха, липса на апетит, гадене, често уриниране. Патологичните промени в тазовите органи могат да бъдат придружени от импотентност при мъжете, нарушения на менструалния цикъл, пролапс на тазовите органи и повишена гинекологична заболеваемост при жените.
Първоначалните форми на вибрационна болест се обръщат по-лесно след временно прекратяване на контакт с източници на вибрации, въвеждане на рационален режим на работа, използване на масаж, водни процедури и др. В по-късните стадии на заболяването, продължително необходимо е лечение и пълно елиминиране на ефекта от вибрациите по време на работа.
Теоретично изглежда, че няма значение кой инструмент причинява вибрации: при равни други условия, неговите параметри играят основна роля. По принцип това е така, но това е вярно само при други условия. Всъщност естеството на професията определя някои особености в хода на заболяването, например всеки локален процес се развива по-остро. И така, както отбелязват японски изследователи, стомашните заболявания са широко разпространени сред шофьорите на камиони. Известно е също, че водачите на скидари на площадките за дърводобив имат симптоми на вибрационна болест, придружена от ишиас. Пилотите, особено тези, които работят в хеликоптери, често изпитват загуба на зрителна острота. Както е показано в специални проучвания, единични и краткотрайни - около 20-30 минути. вибрация, увеличава времето за решаване на елементарни задачи, т.е. нарушава вниманието и умствената дейност, докато до 30% от решенията са погрешни.
Изследването разкри много важен биологичен модел. Оказва се, че отслабването на вниманието се наблюдава само при определени честоти от порядъка на 10-12 Hz, докато други честоти, по-високи и по-ниски, но със същото ускорение, не предизвикват такива промени. Този модел дава ключ към изясняване на характеристиките на вибрационните заболявания, свързани с определена производствена дейност. Всяка машина или единица генерира, заедно с маса от странични честоти (хармоници), една основна честота за тази машина. Тази честота определя спецификата на заболяванията.
Ако вибрация с честота над 15 Hz (особено с честота 60-90 Hz) засяга човек по протежение на торса по посока на вертикалната ос, тогава зрителната острота намалява, способността да се следват вибрационните движения на обекта е губи се вече при честоти от 1-2 Hz и почти изчезва при 4 Hz. Този прост пример показва колко опасни са транспортните вибрации: шофьорите, пилотите, шофьорите на други превозни средства вече не правят разлика между движещи се обекти.
Честотата на вибрациите, причинени от неравностите на пътя и несъвършенството на сухопътния транспорт, е в диапазона до 15 Hz, т.е. представлява реална опасност и може да причини злополуки.
Вибрацията нарушава човешката реч. При честоти между 4 и 10 Hz говорът е изкривен и понякога прекъсван. За поддържане на ясна и правилна реч е необходимо специално обучение, тъй като разбираемата реч е трудно да се поддържа при ниво на вибрация от 0,3 dB. Лесно е да се разбере как това се отразява на комуникацията на пилоти и космонавти с наземните контролни точки.
Пилотите, шофьорите, машинистите развиват същите признаци на вибрационна болест като работниците. Пилотите на хеликоптери имат особено тежко заболяване. По време на полет възникват нискочестотни вибрации, които са слабо заглушавани от човешкото тяло и имат разрушителен ефект върху цялото тяло, преди всичко върху нервната система. Нарушенията на нервната и сърдечно-съдовата дейност при пилотите се срещат почти 4 пъти по-често, отколкото при представители на други професии, и вибрациите играят значителна роля тук.
Вибрацията е сложен трептящ процес, който възниква, когато центърът на тежестта на тяло или система от тела периодично се измества от равновесното положение, както и когато формата на тялото, която е имало в статично положение, периодично се променя.
Причината за възбуждането на вибрациите са небалансираните силови ефекти, които възникват при работа на машините и агрегатите. Източници на вибрации са възвратно-постъпателно движещи се системи (маянови механизми, ръчни перфоратори, ледоуплътнители, вибротрамбовки, устройства за опаковане на стоки и др.), както и небалансирани въртящи се маси (електрически и пневматични шлайфмашини и режещи машини, режещи инструменти).
Основните параметри на вибрациите, възникващи по синусоидален закон, са: честота, амплитуда на преместване, скорост, ускорение, период на трептене (времето, през което се извършва едно пълно трептене).
В зависимост от контакта на работника с вибриращо оборудване има местен(местни) и общвибрация (вибрация на работните места). Вибрациите, засягащи отделни части на тялото на работник, се определят като локални. Вибрацията на работното място, засягаща цялото тяло, се определя като обща. В производствените условия често се срещат едновременно локална и обща вибрация, което се нарича смесенивибрация.
Според посоката на действие вибрациите се подразделят на вибрации, действащи по осите на ортогоналната координатна система X, Y, Z.
Общата вибрация според източника на нейното възникване се разделя на:
1. На транспорта, който възниква в резултат на движението на автомобили по терена и пътищата.
2. Транспортно-технологичен, който възниква при работа на машини, които извършват технологична операция в неподвижно положение и при движение по специално подготвена част от производствено съоръжение, индустриален обект.
3. Технологичен, който възниква при работа на стационарни машини или се предава на работни места, които нямат източници на вибрации. Технологичните генератори на вибрации са оборудване: дъскорезница, дървообработване, за производство на технологичен чипс, металообработване, коване и пресоване, както и компресори, помпени агрегати, вентилатори и други инсталации.
2 Въздействието на вибрациите върху човешкото тяло
Човешкото тяло се разглежда като комбинация от маси с еластични елементи, които имат свои собствени честоти, които за раменния пояс, бедрата и главата спрямо опорната повърхност („стояща“ позиция) са 4-6 Hz, главата спрямо рамене (положение "седнал") - 25-30 Hz. За повечето вътрешни органи естествените честоти са в диапазона от 6-9 Hz. Общата вибрация с честота по-малка от 0,7 Hz, дефинирана като накланяне, макар и неприятна, не води до вибрационна болест. Последица от такава вибрация е морска болест, причинена от нарушение на нормалната дейност на вестибуларния апарат поради резонансни явления.
Ако честотата на трептене на работните места е близка до естествените честоти на вътрешните органи, са възможни механични повреди или дори разкъсвания. Системното въздействие на общите вибрации, характеризиращо се с високо ниво на скорост на вибрации, води до вибрационно заболяване, което се характеризира с нарушения на физиологичните функции на тялото, свързани с увреждане на централната нервна система. Тези нарушения причиняват главоболие, виене на свят, нарушения на съня, намалена работоспособност, лошо здраве и сърдечни нарушения.
Амплитудата и честотата на вибрациите влияят значително върху тежестта на заболяването и при определени стойности причиняват вибрационно заболяване (Таблица 1).
Таблица 1 - Влияние на вибрациите върху човешкото тяло
|
Амплитуда на вибрационните трептения, mm |
Честота на вибрациите, Hz |
Резултат от въздействието |
|
Различни |
Не оказва влияние върху тялото |
|
|
Нервна възбуда с депресия |
||
|
Промени в централната нервна система, сърцето и органите на слуха |
||
|
Възможно заболяване |
||
|
Предизвиква вибрационна болест |
Характеристиките на въздействието на вибрациите се определят от честотния спектър и местоположението в неговите граници на максималните нива на вибрационна енергия. Локалната вибрация с ниска интензивност може да има благоприятен ефект върху човешкото тяло, да възстанови трофичните промени, да подобри функционалното състояние на централната нервна система, да ускори зарастването на рани и др.
С увеличаване на интензивността на вибрациите и продължителността на тяхното въздействие настъпват промени, водещи в някои случаи до развитие на професионална патология - вибрационна болест.
Резюме по темата:
"ВИБРАЦИЯТА И ВЪЗДЕЙСТВИЕТО Й ВЪРХУ ЧОВЕШКОТО ТЯЛО"
Въведение
Вибрацията е механична вибрация, най-простата форма на която са хармоничните вибрации.
Вибрацията възниква при работа на машини и механизми, които имат неуравновесени и неуравновесени въртящи се органи с възвратно-постъпателни и ударни движения. Такова оборудване включва металообработващи машини, ковашки и щамповащи чукове, електрически и пневматични перфоратори, механизирани инструменти, както и задвижвания, вентилатори, помпени агрегати, компресори. От физическа гледна точка няма фундаментални разлики между шум и вибрация. Разликата е във възприятието: вибрациите се възприемат от вестибуларния апарат и средствата за докосване, а шумът се възприема от органите на слуха. Вибрациите на механични тела с честота по-малка от 20 Hz се възприемат като вибрация, повече от 20 Hz - като вибрация и звук.
Вибрацията се използва в предприятията в строителната индустрия за уплътняване и полагане на бетонна смес, раздробяване и сортиране на инертни материали, разтоварване и транспортиране на насипни материали и др.
Под въздействието на вибрациите в човешкото тяло настъпва промяна в сърдечната дейност, нервната система, вазоспазъм, промени в ставите, което води до ограничаване на тяхната подвижност. Продължителното излагане на вибрации води до професионална болест – вибрационна болест. Изразява се в нарушение на много физиологични функции на човек. Ефективно лечениевъзможно само в ранен стадий на заболяването. Много често в тялото настъпват необратими промени, водещи до инвалидизация.
Ориз. Вероятността за отсъствие на вибрационна болест : 1-7 - с продължителност на работа, съответно 1,2,5,10,15,20 и 25 години.
Най-простата осцилаторна система с една степен на свобода е маса, монтирана върху пружина. Тази система извършва хармонични или синусоидални трептения.
Основните параметри, характеризиращи вибрациите са:амплитуда (най-голямо отклонение от положението на равновесие) A, m; честота на трептене f, Hz (брой трептения в секунда); вибрационна скорост V, m/s; вибрационно ускорение W, m/s 2 ; период на трептене T, сек.
Степента на въздействие на вибрацията върху физиологичните усещания на човек се определя от величината на осцилаторното ускорение и скоростта на трептения:
,
m/s, (2.5.26)
,
м/с 2 ,
(2.5.27)
където f е броят на трептенията за 1 s;
A- амплитуда на трептене, m.
Вибрация се забелязва в близост до оборудването, по време на работа на пневматични инструменти, когато валовете на машините не са правилно балансирани, при транспортиране на течности и газове през тръбопроводи, по време на технологични процеси на полагане на бетон с помощта на вибрационни агрегати.
Вибрацията от несинусоидален характер винаги може да бъде представена като сума от синусоидални компоненти, използвайки разширение на Фурие.
За изследване на вибрациите целият честотен диапазон (както и за шума) се разделя на основни диапазони. Средните геометрични стойности на честотите, при които се изследва вибрацията, са, както следва: 2, 4, 8, 16, 31, 50, 63, 125, 250, 500, 1000 Hz. Нивата на вибрации не се измерват на всяка отделна честота, а в някои ленти (интервали) от октава и една трета октава честоти. За октави съотношението на горните граници на честотите към долните fv / fn \u003d 2, а за една трета октави. Като се има предвид, че абсолютните стойности на параметрите, характеризиращи вибрацията, се използват в широк диапазон, на практика те използват концепцията за нивата на параметрите на скоростта на вибрация (V) и вибрационното ускорение (W).
Съгласно GOST 12.1.012-90 „Вибрации, общи изисквания за безопасност“ (SSBT). Логаритмичните нива на вибрационната скорост Lv и вибрационното ускорение Lw се определят по формулата:
; 
(2.5.28)
където V, W-вибрационна скорост, m/s и вибрационно ускорение, m/s²;
V 0 , Wо - прагови стойности на скоростта и ускорението m/s, m/s 2 .
Вибрацията, засягаща човек, се нормализира за всяка посока във всяка октавна лента. Честотата на вибрациите е от голямо хигиенно значение. Честоти от порядъка на 35-250 Hz са най-характерни при работа с ръчен инструмент, може да причини вибрационна болест с вазоспазъм.
Честотите под 35 Hz причиняват промени в нервно-мускулната система и ставите. Най-опасните промишлени вибрации са равни или близки до честотата на вибрациите човешкото тялоили отделни органи и равна на 6-10 Hz (естествена честота на трептения на ръцете и краката 2-8 Hz, корема 2-3 Hz, гърдите 1-12 Hz). Колебанията с такава честота влияят на психологическото състояние на човек. Една от причините за смъртта в Бермудски триъгълникможе да има колебания на водната среда при тихо време, когато честотата на трептене е 6-10 Hz. Честотата на трептене на малките съдове съвпада с честотата на колебанията на околната среда и хората развиват чувство за опасност и страх. Моряците се стремят да напуснат кораба. Продължителната вибрация може да доведе до смърт. вибрационни рендери опасно действиевърху отделни органи на тялото и човешкото тяло като цяло, нарушавайки нормалното функциониране на нервната система и органите, свързани с метаболизма. Вибрацията може да причини смущения в дейността на сърдечно-съдовите и дихателните органи, заболявания на ръцете и ставите. Особено опасни са вибрациите с голяма амплитуда, които влияят предимно неблагоприятно върху костно-ставния апарат. При ниска интензивност и краткотрайна експозиция, вибрациите имат дори благоприятен ефект. При висока интензивност и продължително действие вибрацията може да доведе до развитие на професионална вибрационна болест, която при определени условия може да премине в „мозъчна” форма (увреждане на централната нервна система), която е практически нелечима.
Съгласно GOST 12.1.012-90, DSN 3.3.6.039-95 според метода на предаване на човек, вибрациите се разделят на: общи, предавани през опорните повърхности към човешкото тяло; локални (локални), предавани главно чрез човешки ръце (фиг. 2.5.10.).
Ориз. Посоката на координатите на осите за обща вибрация (a и b) и местна (c):
а - изправено положение; б - седнало положение; Z е вертикалната ос, перпендикулярна на повърхността; X - хоризонтална ос от гърба към гърдите; Y-ос - хоризонтално от дясното рамо към ляво; под действието на локална вибрация, положението на ръката върху сферична и цилиндрична повърхност.
Вибрацията действа по осите на ортогоналната координатна система XYZ (за обща вибрация Z-вертикална, перпендикулярна на опорната повърхност; X-хоризонтална от гърба към гърдите; Y-хоризонтална от дясното рамо до ляво).
При локална вибрация оста Xl съвпада с ос на обхващане, оста Zl лежи в равнината Xl и е насочена към подаването или прилагането на сила. Според източника на възникването си общата вибрация се разделя на: транспортна вибрация, която възниква при движение на автомобили; транспортно-технологични, възникващи при експлоатацията на машини, извършващи технологична операция; технологична, която възниква при работа на стационарни машини.
ИЗМЕРВАНЕ И РЕГУЛИРАНЕ НА ВИБРАЦИИ
Произвежданото в момента измервателно оборудване се основава на използването на електрически методи, които осигуряват висока точност при преобразуване на механичните вибрации в електрически с помощта на магнитоелектрични и пиезоелектрични сензори (виброприемници: сигналът се усилва, преобразува (интегрира, диференцира) и се подава към записващото устройство ).
Устройствата се делят на: оптични, механични, електрически.
Измерването на параметрите на вибрациите трябва да се извършва в съответствие с установените стандарти на изискванията за измервателни уреди, сензори.
За измерване на вибрациите се използват устройства: виброметри VM-1, VIP-2, ISHV-1 шумомер и вибрационен измервател (1-3000 Hz), 00042 (Robotron GDR), 3513, 2512, 2513 (Brühl и Keri-Дания), VIP-4 (15-200 Hz), EDIV (електрическо дистанционно устройство), контролно-измервателна апаратура като VVK-003, VVK-005, шумомери VShV-003 и др.
Оборудването за измерване на параметрите на вибрациите трябва да отговаря на GOST 12.4.012-83 "Вибрация". Средства за измерване и контрол на вибрациите на работните места. Технически изисквания". Измерванията на вибрациите се извършват в най-опасните от вибрации точки съгласно методологията на изследване DSN 3.3.6.039-99
При измерване на локална вибрация измерванията се извършват в точката на контакт на оператора с повърхността, която вибрира.
При измерване на общата вибрация точката на измерване трябва да бъде разположена в точките на контакт на опорната повърхност на човешкото тяло с вибриращата повърхност: седалката на оператора; етаж на работната зона.
Измерванията на постоянна вибрация по време на работната смяна се извършват най-малко 3 пъти с намиране на средната логаритмична стойност.
Общата вибрация се нормализира според следните октавни честотни ленти: 1, 2, 3, 8, 16, 31, 50, 63; локално: 8, 16, 31, 50, 63…1000 Hz.
Общата вибрация, засягаща човек, се нормализира отделно във всяка октава лента във вертикална посока (ос Z) или хоризонтална посока (оси X, Y). Изборът на нормализиране се определя в зависимост от интензивността: в по-интензивна посока.
Хигиенните норми на технологични вибрации, засягащи операторите на неподвижни машини за 480 минути (8 часа), са дадени в GOST 12.1.012-90, DSN 3.3.6.-039-99 (Таблица 2.5.3.-2.5.4.).
Таблица
Максимално допустими нива на локални вибрации
Таблица 2.5.4.
Максимално допустими параметри на импулсна локална вибрация
| Обхват на продължителността на вибрационния импулс | Измерени пикови нива на вибрационно ускорение, dB | ||||||||
| 120 | 125 | 130 | 135 | 140 | 154 | 150 | 155 | 160 | |
| Допустим брой импулси | |||||||||
| 1-30* | 160000** | 160000** | 50000 | 16000 | 5000 | 1600 | 500 | 160 | 30 |
| 20000** | 20000** | 6250 | 2000 | 625 | 200 | 62 | 20 | 6 | |
| 31-1000* | 160000** | 50000** | 16000 | 5000 | 1600 | 500 | 160 | 50 | - |
| 20000 | 6250 | 2000 | 625 | 200 | 62 | 20 | 6 | - | |
* - Вибрационни импулси 1-30 възникват при използване на немеханизиран инструмент, 31-1000 - на механизиран инструмент.
** - Стойността съответства на максималния възможен брой импулси за осемчасова смяна при честота 5,6 Hz. В скоби е допустимият брой импулси на час.
При продължителност на смяната от 7 часа максимално допустимите коригирани еквивалентни нива на локални вибрации са равни на стойностите за 8-часова продължителност на смяна.
При 6-часова продължителност тези показатели са равни за скоростта на вибрация от 113 dB (m/s), а вибрационното ускорение е -78 dB (2,3 m/s 2).
Забранена е работа в условия на локална вибрация, която надвишава максимално допустимата скорост с повече от 1 dB.
Ако времето на експозиция е по-малко от 480 минути и няма прекъсвания на всеки час работа, тогава за всяка октавна лента стойността на нормализирания параметър се определя от зависимостта:
(2.5.28)
където t е времето на действително излагане на вибрации (мин);
U 480 - допустимо излагане на вибрации по време на експозиция 480 мин.
СРЕДСТВА И МЕТОДИ ЗА ЗАЩИТА ОТ ВИБРАЦИЯ
Средствата за защита от вибрации се делят на: колективни и индивидуални. Основните мерки за защита от вибрации могат условно да се сведат до следните групи: технически, организационни и лечебно-профилактични.
Техническите дейности включват:елиминиране на вибрациите при източника и по пътя на тяхното разпространение. Елиминирането или намаляването на вибрациите при източника се решава от етапа на проектиране и производство на машините. Техният дизайн включва решения, които осигуряват безопасни от вибрации условия на работа: замяна на ударни процеси с безударни, използване на пластмасови части, ремъчни задвижвания вместо верижни зъбни колела, зъбни колела с глобоидална и рибена кост вместо цилиндрични зъбни колела, избор на оптимална работа режими, внимателно балансиране на въртящите се части, повишаване класа на точност на тяхното производство и чистота на повърхностна обработка и др.
По време на работа на оборудването намаляването на вибрациите се постига чрез модерно затягане на крепежни елементи, премахване на хлабини, пролуки, висококачествено смазване на триещите се повърхности и правилно регулиране на работните органи.
В конструкциите, през които се разпространяват вибрациите, се правят празнини, запълнени с вибрационни и звукоизолиращи материали; подмяна на вибриращо оборудване или процес с невибриращо.
За да намалите вибрациите по пътя на разпространение, приложете: виброизолация, гасене на вибрации, гасене на вибрации.
Виброизолация:
В инженерната практика една от ефективните мерки за намаляване на вибрациите по пътя на тяхното разпространение от източника на вибрации е вибрационната изолация. Виброизолацията е пасивна и активна.
Виброизолацията се нарича активна, ако се използва допълнителен източник на енергия за намаляването й.
Пасивна виброизолация се използва, ако е необходимо да се защити работно мястоот вибрации на вибриращи машини или за защита на други машини от вибрации на небалансирани части (SSBT GOST 12.4.046-78 "Методи и средства за защита от вибрации. Класификация.").
Виброизолацията отслабва предаването на вибрации от източника към основата, пода, работното място и др. чрез премахване на твърди връзки между тях и монтиране на еластични елементи (виброизолатори).
Ориз. Схема на виброизолация на динамично небалансирана машина
Като виброизолатори се използват: стоманени пружини или пружини, уплътнения от каучук, филц, както и гумено-метални, пружинно-пластмасови и пневмо-гумени конструкции, които използват еластичните свойства на материалите и въздуха и др. (Фиг.2.5.11.)
Принципът на пасивната виброизолация се вижда ясно на примера на виброизолация за небалансирана машина с маса M с ексцентрик с маса m на разстояние R от оста на въртене (фиг. 2.5.12.).
Когато машинният вал се върти с ъглова скорост ω, възниква центробежна сила Fmax \u003d m ω 2 R, промяната, в която във времето (t) е хармонична:
(2.5.29)
Ориз. Машина за пасивна виброизолация
(а) и работно място (б)
За виброизолация на машината са монтирани пружинни виброизолатори. Под действието на сила (2.5.29) пружините се деформират и в пружините възниква еластична сила:
,
(2.5.30)
където K е твърдостта на амортисьорите;
Х-деформация на пружина под действието на динамична сила
Ефективността на изолацията на вибрации ще бъде толкова по-висока, колкото по-малка е динамичната сила, която се предава на основата, т.е. по-малката (силата на смущение F се балансира от инерционната сила от масата M)
Ефективността на пасивната вибрационна изолация се оценява чрез коефициента на предаване μ, който показва каква част от динамичната сила, възбудена от машината, се предава от амортисьорите към основата:
Ако пренебрегнем затихването на трептенията на вибрационните изолатори, тогава коефициентът на предаване на вибрации:
Ориз. Зависимостта на коефициента на пренос m от f / f 0:
1 - при използване на стоманени пружинни виброизолатори
(D®0); 2 - същото, гумени виброизолатори (D = 0,2).
(2.5.32)
където f е честотата на принудителните трептения,
f 0 -честота на собствените трептения, Hz.
Следователно, за да се постигне малка стойност на коефициента на предаване, е необходимо честотата на собствените трептения да бъде значително по-малка от честотата на принудителните трептения. При f \u003d f 0 възниква резонанс - рязко увеличаване на интензивността на вибрациите на машината за изолация на вибрации (при честота на естествените вибрации, близка до честотата на принудителните вибрации, използването на вибрационни изолатори е безполезно), при f / f 0 > 2, резонансните вибрации са изключени, а при f / f 0 \u003d 3-4 се постига ефективност при работа на вибрационните изолатори.
Пружинните виброизолатори се използват широко в машини и механизми.Имат висока виброизолация и издръжливост (μ=1/90…1/60). Въпреки това, поради малкото вътрешно триене, стоманените пружинни виброизолатори слабо разсейват енергията на вибрациите, така че затихването на вибрациите не настъпва незабавно, а за 15-20 периода, което не винаги е препоръчително при използване на машини, работещи в краткосрочен режим (кранове, багери и др.)).
Ориз. Виброизолатори:
а - гумено-метален тип AKSS с допустимо натоварване до 4000 N;
б - пружинно-гумен тип АД с пневмоамортизатор;
в – Тим ADC;
g - амортисьори на пневмошок;
e - виброизолатори от тип APN, силно амортизирана пластмаса;
e - виброизолатори от типа DK.
Пружинните амортисьори се използват главно завиброизолация за бетонови павета, вентилатори, двигатели с вътрешно горене, бетонобъркачки и др.
Ориз. Схема на пружинно-гумени амортисьори: 1, 2, 3-машинна опора
Ориз. Схеми на пружинно-гумени амортисьори: 1 - гума; 2 - стоманена пружина; 3 - опора на виброизолираната машина.
Пружинните амортисьори в комбинация с хидравлични амортисьори (комбинирани) също намират широко приложение за изолация на вибрации на кабини за управление на багери, булдозери и др.
За намаляване на времето за затихване на трептенията се използват гумени виброизолатори., при което има голямо вътрешно триене (коефициентът на нееластично съпротивление е 0,03-0,25). Виброизолационният капацитет на гумените виброизолатори обаче е по-малък от този на пружинните (μ = 1/5…1/20).
Положителните свойства на пружинните и гумените виброизолатори са добре комбинирани в комбинираните виброизолатори с използването на пневматични и хидравлични амортисьори.
Ориз. Виброизолация за седалката на оператора
(1- хидравличен амортисьор)
Ориз. Схеми за виброизолация на виброактивно оборудване: а - референтен вариант; b - опция за окачване; в - виброизолация от вертикални и хоризонтални вибрации.
Оценка на виброизолацията на оборудването
Един от начините за намаляване на вибрациите на оборудването е правилният избор на виброизолатори, които могат да бъдат гумени или стоманени под формата на пружини (2.5.19.).
Използвайки изчислителната схема на фиг. 2.5.19, разгледайте пример за избор на стоманени и гумени виброизолатори.
Необходимо е да се определи броят на пружините на виброизолатора за двигател с тегло Q=15000kg. Като виброизолатори е решено да се използват стоманени пружини с височина H 0 =0,264m, със среден диаметър D=0,132m, с диаметър на пръта d=0,016m, с брой работни завои i=5,5.
Въз основа на наличните данни задаваме индекса на пружината 
. За да се изчисли твърдостта на една пружина в надлъжна (вертикална) посока (K 1 z: ), е необходимо да се знае модулът на еластичност за срязване G. За всички пружинни стомани се приема, че G е 78453200000 Pa.
Съгласно фиг.2.5.20: 
При избор на виброизолатори H 0 /D< 2, в нашем случае .
Фиг. Избор на виброизолатори
Според диаграмата на фиг. 2.5.19. намираме коефициента (K), който отчита увеличаването на напрежението в средните точки на напречното сечение на пръта, поради деформация на срязване, който е равен на 1,18. За да се определи статичното натоварване P st, е необходимо да се знае разрешеното напрежение на усукване τ за пружинна стомана. Ако няма информация за марката на стоманата, тогава τ се приема за 392266000 Pa. В нашия пример статичното натоварване ще бъде равно на:
Х
Общ брой стоманени пружини: 
.
Общата твърдост на пружините на виброизолаторите е:
За нормална работа на двигателя е необходимо да се монтират 4 пружини на виброизолатор с Ho = 0,264m; D = 0,132 m; d = 0,016 m.
Необходимо е да се определи броят на гумените виброизолаториза центрофуга с тегло Q = 14240 kg, което създава сила от 139694,4 N. Изчислената стойност на центробежната сила Pz е 9810N. Виброизолаторите са направени под формата на кубчета с напречен размер A (диаметър или страна на квадрат), равен на 0,1 m (основна площ - F = 0,01 m 2) от каучук 4049, динамичен модул на еластичност Еg - 10787315 Pa . Измерената честота на смущаващата сила fo =24Hz. Големината на смущаващите сили (P k z) трябва да бъде намалена до 196,2 N. Като се има предвид, че наличните виброизолатори удовлетворяват изискването от 0,25< 0.1 / 0.1 < 1,1, определим жесткость в вертикальном направлении Kz одного резинового виброизолятова (рис.2.5.19):
,
Да оценим минималното съотношение (a zmin) на честотата на смущаващата сила към честотата на собствените трептения на вибрационно изолирания обект (фиг. 2.5.19.).
Сега можем да изчислим честотата на естествените вертикални трептения (fz) на виброизолатора за даден а zmin: 
Hz
Общата максимална вертикална твърдост Kzmax на виброизолаторите е:
n/m
Като се вземе предвид твърдостта, намираме необходимия общ брой (n p) гумени виброизолатори (фиг. 2.5.19.): 
Хоризонтална твърдост (Kx; Ku) на гумен виброизолатор, като се вземе предвид модулът на еластичност ( 
Pa) е равно на:
Следователно, за да се намалят смущаващите сили до 196,2 N, е необходимо да се използват 5 гумени виброизолатора под формата на куб с A≥ 10cm.
Ориз. Виброизолация на контролния пост:
1 - пневматичен амортисьор; 2- стоманобетонна плоча; 3 - контролен панел.
На фиг. представена е схемата на виброизолация на операторската станция с използване на пневматични амортисьори. Въздухът във въздушния амортисьор е под налягане 3-20 kPa, а натоварването на въздушния амортисьор, направен под формата на автомобилна камера, е 1000-4000 N.
Честотата на собствените трептения на виброизолирания стълб, в зависимост от натоварването, е в рамките на 2 ... 4 Hz, което осигурява изолация на вибрации с µ = 1/150 при честота на вибрации 50 Hz.
Ориз. Схематични схеми на пасивна виброизолация на работните места.
1 - пасивна виброизолираща плоча.
2 - виброизолатор.
3 - осцилиращи основи.
5 и 6 - опори и закачалки на плочата.
За работното място на оператора (фиг. 2.5.17.) се осигурява изолирана от вибрации седалка с помощта на хидравличен демпфер, който осигурява коефициент на затихване от 0,2 ... 0,3, а намаляването на вибрациите при честоти от 16 ... 63 Hz достига 8 dB
Ориз. Схема на виброизолация на помпения агрегат
Поглъщане на вибрации– поглъщане на амплитудата на вибрационната скорост от еластично-вискозния материал. Същността на поглъщането на вибрации се състои в нанасяне на еластично-вискозни материали върху вибрираща повърхност: пластмаса, пореста гума, поглъщащи вибрации покрития и мастики.
Поглъщането на вибрации на покритията е ефективно, при условие че дължината на поглъщащия слой е равна на няколко дължини на вълната на трептения на огъване.
Поглъщането на вибрации е неефективно за намаляване на интензитета на надлъжните вълни, които носят голяма вибрационна енергия при високи честоти. Изборът на материал за покритие се основава на данните от спектъра на вибрациите. В зависимост от стойността на модула на еластичност, вибропоглъщащите покрития се делят на твърди (E=10 9 Pa) и меки (E=10 7 Pa). Твърдите поглъщащи вибрации покрития се използват главно за намаляване на вибрациите на ниски и средни честоти. Меките се използват за намаляване на интензивността на високочестотните вибрации. Композитните материали имат висока ефективност на поглъщане на вибрации: "Полиакрил", "Випонит", листови материали - винилопор, полистирол и др., които са залепени към металните части на оборудването (корпуси) с оптимална дебелина на покритието 2 ... 3 от дебелината на конструкцията, която ще бъде покрита. Такова покритие е ефективно и за намаляване на нивата на шум.
Ориз. Динамични гасители на вибрациите: a - електрическа схемапожарогасител; б – динамично затихване на вибрациите на димоотводната тръба.
Затихване на вибрациите
Динамичните виброгасители се използват най-ефективно за намаляване на вибрациите на машини със стабилна честота на трептене (помпи, турбогенератори, електроцентрали и др.) Работата на виброгасителя е както следва (фиг. 2.5.20). Виброгасител с маса m и твърдост K! се присъединява към вибрационния механизъм, чиито вибрации трябва да бъдат затихнали (масата на механизма M и коравината K). Трептенията на механизма под действието на смущаваща сила възникват по хармоничния закон F 0 * sin ωt . Маса и твърдост на виброгасителя ми ДА СЕ!са избрани по такъв начин, че честотата на собствените вибрации на вибрационния демпфер да е равна на ω = ω 0 . В същото време, във всеки момент от времето, силата Ф 1 от вибрационния демпфер действа срещу силата Ф (вибраторът влиза в резонансни вибрации и вибрациите на механизма с маса М намаляват).Затихването на вибрациите се използва за намаляване на вибрациите на високи обекти (телевизионни и радио антени, комини, паметници). Естествената честота на вибрации на гасителите на вибрациите е избрана по такъв начин, че да съвпада с честотата на пулсацията на ветровото натоварване. Недостатъкът на използването на динамични абсорбери е, че намаляват вибрациите само на една честота (2.5.23).
Основа за гасене на вибрации
Възможно е да се намали въздействието на вибрациите от динамично небалансирани машини върху основните конструкции на сгради и конструкции по следния начин: да се увеличи масата на основата, да се направи основа за гасене на вибрации. Конструктивно основата за гасене на вибрации е изработена от леки еластични материали под формата на акустични шевове по периметъра на основата на вибрираща машина (трошачки, вибрационни платформи, мелници, вентилатори). Фигури 2.5.24-2.5.27 показват диаграми на фундаменти за гасене на вибрации.
Ориз. Основа за гасене на вибрации:
1 - вибрационна платформа; 2 - основа (основа); 3 - акустичен шев.
Ориз. Монтаж на възли върху виброгасители: а - на основата и на земята; б - на пода.
Ориз. Схема за монтиране на гумена подложка под основата на вибрационната платформа.
Ориз. Вибрационна платформа на "открита възглавница" » :
1 - вибрационна платформа; 2 - вентилатор;
3 - форма с бетон
Оборудване за защита от вибрации
Ако технически средстване е възможно да се постигнат хигиенни стандарти на работното място, тогава е необходимо да се използват лични предпазни средства: виброзащитни ръкавици и виброзащитни обувки, наколенки, килими, лигавници, специални костюми. Виброзащитните свойства на използваните еластични материали се нормализират в октавните ленти от 8…2000 Hz и трябва да бъдат в рамките на 1…5 dB при дебелина на вложката 5 mm и 1…6 dB при дебелина на вложката 10 mm. Силата на натискане при оценка на вибрационно-защитните свойства на ръкавиците варира от 50 до 200 N. Виброзащитните ръкавици трябва да бъдат хигиенични, да не пречат на извършването на технологични операции, да не предизвикват дразнене на кожата (ГОСТ 12.4 002-74 "Лични предпазни средства оборудване за ръце на вибрации. Общи технически изисквания").
Виброустойчивите обувки са изработени от кожа (или изкуствени заместители) и са снабдени със стелки от еластично-пластични материали за защита от вибрации при честоти над 11 Hz. Ефективността на виброизолиращите обувки се нормализира при честоти от 16; 31,5; 63 Hz и трябва да бъде 7 ... 10 dB. Изискването за производство на виброустойчиви обувки и методите за определяне на защитната ефективност са дадени в GOST 12.4.024-76 * „Специални виброустойчиви обувки. Общи технически изисквания".
Към организационни и превантивни меркиза намаляване на вредното въздействие на вибрациите трябва да включва рационален режим на работа и почивка и прилагане на терапевтични и превантивни мерки.При работа с инструмент, който се колебае до 1200 в минута, работниците се нуждаят от 10-минутна почивка след всеки час работа; при работа с инструмент, който има 4000 или повече трептения в минута, е необходима половинчасова почивка след всеки час работа.
Ориз. Обувки за гасене на вибрации:
а - амплитуда на вибрациите на подметката;
б – амплитуда на трептене на горната повърхност на стелката
1 - общ изглед; 2 - стелка за гасене на вибрации.
Избягвайте излагане на вибрации за повече от 65% от работното време. Съгласно санитарните стандарти е забранено да се работи с пневматичен инструмент при температура под 16 0 C, влажност 40-60% и скорост на въздуха повече от 0,3 m / s.
При работа с вибрационен инструмент за предотвратяване на заболявания теглото на инструмента, държан в ръцете, не трябва да надвишава 10 kg, а силата на натиск на работниците върху вибриращото оборудване не трябва да надвишава 200 N.
Вибрацията е един от факторите с висока биологична активност. Вибрационната патология в момента е на второ място сред професионалните заболявания.
Клиничната картина на вибрационната болест, причинена от обща или локална вибрация, се състои от:
невро-съдови нарушения;
увреждане на нервно-мускулната система;
мускулно-скелетен апарат;
метаболитни промени.
Работниците, работещи с вибрации, имат замаяност, нарушения на координацията на движението, симптоми на болест при движение, вегетативна нестабилност, зрителна дисфункция, намалена болка, тактилна и вибрационна чувствителност и други здравословни аномалии.
Честотата и характеристиките на клиничните прояви на заболявания, причинени от излагане на вибрации, зависят главно от:
· спектрален състав на вибрациите;
продължителността на въздействието;
индивидуални характеристики на човек;
посоки на вибрационно въздействие;
Места на приложение
резонансни явления;
условия на излагане на вибрации (фактори на производствената среда, които влошават вреден ефектвибрации върху човешкото тяло).
Тежестта на въздействието на вибрациите се определя преди всичко от честотния спектър и неговото разпределение в рамките на максималните енергийни нива.
По този начин въздействието на нискочестотната обща вибрация води до увреждане главно на нервно-мускулната система и опорно-двигателния апарат. Тази форма на вибрационна патология се среща например при формовъчни машини, бормашини и др. Средно- и високочестотните вибрации причиняват преди всичко съдови и остеоартикуларни нарушения с различна тежест. Например, сериозни съдови нарушения се наблюдават при работа с мелници, които са източници на високочестотни вибрации.
Високочестотните вибрации причиняват вазоспазъм. В някои случаи съдовите нарушения при вибрационна болест могат да доведат до постепенно развитие на хронична мозъчно-съдова недостатъчност.
Патологията на опорно-двигателния апарат се обяснява с факта, че общата вибрация води до директен микротравматичен ефект върху гръбначния стълб (особено резки вибрации) поради натоварвания върху междупрешленните дискове, които се държат като нискочестотни филтри. Такова въздействие води до развитие на дегенеративно-дистрофични заболявания на гръбначния стълб (остеохондроза).
Влиянието на общата вибрация върху метаболитните процеси в човешкото тяло се проявява в промяна във въглехидратния метаболизъм, биохимичните показатели на кръвта, които характеризират нарушения на протеиновия, ензимния, както и метаболизма на витамините и холестерола. Има и нарушения на окислително-редукционните процеси, промени в азотния метаболизъм и др.
Нискочестотната вибрация също води до промяна в състава на кръвта: левкоцитоза, еритроцитопения; до намаляване на нивата на хемоглобина.
Въздействието на локалните вибрации е изложено главно на хора, работещи с ръчни електрически инструменти. Локалната вибрация причинява спазми на съдовете на ръката, предмишниците, нарушавайки кръвоснабдяването на крайниците, което допринася за развитието на професионално заболяване (например синдром, свързан с избелване на пръстите). В допълнение към съдовата патология се появяват и невротични разстройства, а въздействието на локална вибрация върху мускулната и костната тъкан води до намаляване на чувствителността на кожата, отлагане на соли в ставите на пръстите, деформации и намаляване на подвижността на ставите.
Няма линейна връзка между реакциите на тялото и нивото на въздействащата вибрация. Това се обяснява с явлението резонанс на човешкото тяло, отделни органи, което възниква, когато честотите на естествените вибрации на вътрешните органи съвпадат с честотите на възбуждане на външни сили.
Резонансни трептения в човешките органи могат да възникнат, когато честотата на трептене се увеличи до повече от 0,7 Hz. Резонансните честоти на човек в седнало положение с вертикални вибрации са показани на фиг. 11.5.
Ориз. 11.5. Резонансни честоти на части от тялото на седящ човек
с вертикални вибрации
Прекомерният мускулен и нервно-емоционален стрес, неблагоприятните микроклиматични условия, шумът с висок интензитет могат да увеличат вредното въздействие на вибрациите. Охлаждането на ръцете води до засилване на съдовите реакции и до по-интензивно развитие на вибрационната болест. При комбинираното действие на шум и вибрация се наблюдава повишаване на ефекта. Така съпътстващите фактори могат да увеличат риска от вибрационна болест с 5-10 пъти.
Степента на заболеваемост от вибрационна болест сред основните вибрационноопасни професии през последните години и средните стойности на латентния (скрития) период са представени в табл. 11.2.
Таблица 11.2
Общата вибрация с честота по-малка от 0,7 Hz (люлеене) не води до вибрационна болест. Последица от тази вибрация е морска болест.
Съвременната медицина разглежда индустриалната вибрация като мощен стресов фактор, който оказва негативно влияние върху психомоторната дейност, емоционалната сфера и умствената дейност на човек, увеличавайки вероятността от различни заболявания и злополуки. Дългосрочното излагане на вибрации е особено опасно за женското тяло.
Таблица 11.3. предоставя информация за отрицателното въздействие на вибрациите върху човешкото здраве
Вибрация - механични вибрации на механизми, машини или в съответствие с GOST 12.1.012-78, вибрациите се класифицират, както следва.
Според метода на предаване на човек вибрациите се разделят на общи, предавани през опорните повърхности към тялото на седящ или стоящ човек, и локални, предавани през ръцете на човек.
Според посоката се различава вибрация, действаща по осите на ортогоналната координатна система за обща вибрация, действаща по цялата ортогонална координатна система за локална вибрация.
Според източника на възникване вибрациите се разделят на транспортни (при движение на машини), транспортни и технологични (при комбиниране на движение с технологичния процес, МРТ разпръскване на торове, косене или вършитба със самоходен комбайн и др.) и технологични (по време на работа на стационарни машини)
Вибрацията се характеризира с честота f, т.е. брой трептения и секунда (Hz), амплитуда A, т.е. изместване на вълните или височина на повдигане от равновесното положение (mm), скорост V (m/s) и ускорение. Целият диапазон от честоти на вибрации също е разделен на октавни ленти: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 125, 250, 500, 1000, 2000 Hz. Абсолютните стойности на параметрите, характеризиращи вибрацията, варират в широк диапазон, следователно се използва концепцията за нивото на параметрите, което е логаритмичното съотношение на стойността на параметъра към неговата референтна или прагова стойност.
Ефектът на вибрациите върху човешкото тяло
При работа в условия на вибрация производителността на труда намалява и броят на нараняванията се увеличава. На някои работни места в селскостопанското производство вибрациите надвишават нормализираните стойности, а в някои случаи са близо до границите. Нивата на вибрации на органите за управление не винаги отговарят на стандартите. Обикновено вибрационният спектър е доминиран от нискочестотни вибрации, които имат отрицателен ефект върху тялото. Някои видове вибрации влияят неблагоприятно на нервната и сърдечно-съдовата система, вестибуларния апарат. Най-вредният ефект върху човешкото тяло оказва вибрацията, чиято честота съвпада с честотата на естествените вибрации на отделните органи, приблизителните стойности на които са както следва (Hz): стомах - 2 ... 3; бъбреци - 6...8; сърце - 4...6; черва - 2...4; вестибуларен апарат - 0,5..L.3; очи - 40...100 и т.н.
Въздействието върху мускулните рефлекси достига 20 Hz; седалката на трактора, натоварена с масата на оператора, има честота на естествени вибрации от 1,5 ... 1,8 Hz, а задните колела на трактора - 4 Hz. Вибрацията се предава на човешкото тяло в момента на контакт с вибриращ обект: при въздействие върху крайниците възниква локална вибрация, а върху цялото тяло - обща. Локалната вибрация засяга нервно-мускулните тъкани и опорно-двигателния апарат и води до спазми на периферните съдове. При продължителни и интензивни вибрации в някои случаи се развива професионална патология (по-често се причинява от локални вибрации): периферна, церебрална или церебрално-периферна вибрационна болест. В последния случай има промени в сърдечната дейност, общо възбуда или, обратно, инхибиране, умора, поява на болка, усещане за треперене на вътрешните органи и гадене. В тези случаи вибрациите засягат и костно-ставния апарат, мускулите, периферното кръвообращение, зрението и слуха. Локалните вибрации причиняват спазми на кръвоносните съдове, които се развиват от крайните фаланги на пръстите, разпространявайки се в цялата ръка, предмишницата и покриват съдовете на сърцето.
Човешкото тяло се разглежда като комбинация от маси с еластични елементи. В единия случай това е целият торс с долната част на гръбначния стълб и таза, в другия горната част на тялото в комбинация с горната част на гръбначния стълб, наклонена напред. За човек, стоящ върху вибрираща повърхност, има 2 резонансни пика с честоти от 5 ... 12 и 17 ... 25 Hz, за човек, който седи на честоти от 4 ... 6 Hz. За главата резонансните честоти са в района на 20…30 Hz. В този честотен диапазон амплитудата на трептенията на главата може да надвиши амплитудата на трептенията на рамото с 3 пъти. Вибрации на вътрешните органи, гръдния кош и коремна кухинаоткриване на резонанс при честоти от 3,0 ... 3,5 Hz.
Максималната амплитуда на трептенията на коремната стена се наблюдава при честоти от 7...8 Hz. С увеличаване на честотата на трептенията, тяхната амплитуда по време на предаване през човешкото тяло е отслабена. В изправено и седнало положение тези затихвания на тазовите кости са 9 dB на октава на промяна на честотата, на гърдите и главата - 12 dB, на рамото - 12 ... 14 dB. Тези данни не се отнасят за резонансни честоти, под въздействието на които има не отслабване, а увеличаване на скоростта на вибрациите.
При производствени условия ръчните машини, чиято вибрация има максимални енергийни нива (максимално ниво на скорост на вибрация) в ниските честотни ленти (до 36 Hz), причиняват вибрационна патология с преобладаващо увреждане на нервно-мускулната тъкан и мускулно-скелетната система . При работа с ръчни машини, чиято вибрация има максимално енергийно ниво във високочестотната област на спектъра (над 125 Hz), възникват предимно съдови нарушения. При излагане на нискочестотни вибрации заболяването настъпва след 8 ... 10 години, а при излагане на високочестотни вибрации - след 5 години и по-рано. Общата вибрация на различни параметри причинява различна степен на тежест на промените в нервната система (централна и вегетативна), сърдечно-съдовата система и вестибуларния апарат.
В зависимост от параметрите (честота, амплитуда), вибрациите могат да повлияят както положително, така и отрицателно върху отделните тъкани и тялото като цяло. Вибрацията се използва при лечението на определени заболявания, но най-често вибрацията (индустриална) се счита за вреден фактор. Ето защо е важно да се познават граничните характеристики, които разделят положителните и отрицателните ефекти на вибрацията върху човек. За първи път френският учен абат Сен Пиер обръща внимание на полезната стойност на вибрацията, който през 1734 г. проектира вибриращ стол за лежанки, който повишава мускулния тонус и подобрява кръвообращението. В началото на ХХ век. в Русия, професор от ВМА А.Е. Shcherbak доказа, че умерената вибрация подобрява храненето на тъканите и ускорява заздравяването на рани.
Производствената вибрация, характеризираща се със значителна амплитуда и продължителност на действие, причинява раздразнителност, безсъние, главоболие и болки в ръцете на хората, работещи с вибриращ инструмент. При продължително излагане на вибрации костната тъкан се възстановява: на рентгенови снимки можете да видите ивици, които приличат на следи от фрактура - области на най-голямо напрежение, където костната тъкан омеква. Повишава се пропускливостта на малките кръвоносни съдове, нарушава се нервната регулация, променя се чувствителността на кожата. При работа с ръчен механизиран инструмент може да се появи акроасфиксия (симптом на мъртви пръсти) - загуба на чувствителност, избелване на пръстите, ръцете. При излагане на обща вибрация промените в централната нервна система са по-изразени: появяват се замаяност, шум в ушите, влошаване на паметта, нарушена координация на движенията, вестибуларни нарушения и загуба на тегло.
Основни параметри на вибрациите: честота и амплитуда на трептения. Точка, осцилираща с определена честота и амплитуда, се движи с непрекъснато променящи се скорост и ускорение: те са максимални в момента на преминаването й през първоначалното положение на покой и намаляват до нула в крайни позиции. Следователно осцилаторното движение също се характеризира със скорост и ускорение, които са производни на амплитудата и честотата. Освен това човешките сетива възприемат не моментната стойност на параметрите на вибрацията, а действителната стойност.
Вибрацията често се измерва с инструменти, чиито скали са калибрирани не в абсолютни стойности на скорост и ускорение, а в относителни децибели. Следователно вибрационните характеристики са също нивото на осцилаторната скорост и нивото на осцилаторното ускорение. Разглеждайки човек като сложна динамична структура с вариращи във времето параметри, могат да се отделят честоти, които предизвикват рязко увеличаване на амплитудите на трептения както на цялото тяло като цяло, така и на отделните му органи. При вибрация под 2 Hz, действаща върху човек по протежение на гръбначния стълб, тялото се движи като цяло. Резонансните честоти не зависят много от индивидуалните характеристики на хората, тъй като основната подсистема, която реагира на вибрации, са коремните органи, вибриращи в една фаза. Резонансът на вътрешните органи възниква при честота от 3 ... 3,5 Hz, а при 4 ... 8 Hz те се изместват.
Ако вибрацията действа в хоризонтална равнина по протежение на ос, перпендикулярна на гръбначния стълб, тогава резонансната честота на тялото се дължи на огъването на гръбначния стълб и сковаността тазобедрени стави. Резонансната област за главата на седящ човек съответства на 20…30 Hz. В този диапазон амплитудата на вибрационното ускорение на главата може да бъде три пъти по-голяма от амплитудата на вибрациите на раменете. Качеството на зрителното възприятие на обектите се влошава значително при честота от 60 ... 70 Hz, което съответства на резонанса на очните ябълки.
Изследователи в Япония са установили, че естеството на професията определя някои от особеностите на действието на вибрациите. Например стомашните заболявания са широко разпространени сред шофьорите на камиони, радикулитът сред водачите на скидари при дърводобив, а зрителната острота е намалена при пилотите, особено тези, които работят в хеликоптери. Нарушенията на нервната и сърдечно-съдовата дейност при пилотите се срещат 4 пъти по-често, отколкото при представители на други професии.
Методи и средства за защита от вибрации
За защита от вибрации се използват следните методи: намаляване на вибрационната активност на машините; разстройка от резонансни честоти; гасене на вибрации; изолация на вибрации; гасене на вибрации, както и лични предпазни средства. Намаляването на вибрационната активност на машините (намаляване на Fm) се постига чрез промяна на технологичния процес, като се използват машини с такива кинематични схеми, при които динамичните процеси, причинени от удари, ускорения и др., биха били изключени или намалени до максимум, например чрез замяна занитване със заваряване; добро динамично и статично балансиране на механизмите, смазване и чистота на обработката на взаимодействащите повърхности; използването на кинематични зъбни колела с намалена вибрационна активност, например шевронни и спираловидни зъбни колела вместо цилиндрични зъбни колела; смяна на търкалящи лагери с плъзгащи лагери; използването на конструктивни материали с повишено вътрешно триене.
Отстройването от резонансните честоти се състои в промяна на режимите на работа на машината и съответно честотата на смущаващата вибрация; честота на естествените вибрации на машината чрез промяна на коравината на системата с, например, инсталиране на усилватели или промяна на масата на системата (например чрез закрепване на допълнителни маси към машината).
Затихването на вибрациите е метод за намаляване на вибрациите чрез засилване на процесите на триене в конструкцията, които разсейват вибрационната енергия в резултат на необратимото й превръщане в топлина по време на деформации, възникващи в материалите, от които е направена конструкцията. Затихването на вибрациите се осъществява чрез нанасяне върху вибриращите повърхности на слой от еластично вискозни материали с големи загуби поради вътрешно триене - меки покрития (гума, PVC-9 пяна, мастика VD 17-59, антивибрационна мастика) и твърди (листови пластмаси , стъкло изол, хидроизол , алуминиеви листове); използването на повърхностно триене (например плочи, съседни една на друга, като пружини); монтаж на специални амортисьори.
Потискането на вибрациите (увеличаване на масата на системата) се извършва чрез монтиране на блоковете върху масивна основа. Затихването на вибрациите е най-ефективно при средни и високи честоти на вибрации. Този метод намери широко приложение при монтажа на тежко оборудване (чукове, преси, вентилатори, помпи и др.).
Увеличаване на твърдостта на системата, например чрез инсталиране на усилватели. Този метод е ефективен само когато ниски честотивибрации.
Виброизолацията се състои в намаляване на предаването на вибрации от източника към защитения обект с помощта на устройства, поставени между тях. За изолация на вибрации най-често се използват виброизолиращи опори като еластични уплътнения, пружини или комбинация от тях. Ефективността на виброизолаторите се оценява чрез коефициента на предаване KP, равен на съотношението на амплитудата на вибрационното изместване, скоростта на вибрация, вибрационното ускорение на защитения обект или силата, действаща върху него, към съответния параметър на източника на вибрации. Виброизолацията намалява вибрациите само при скоростната кутия< 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция.
Превантивните мерки за защита от вибрации са намаляването им при източника на образование и по пътя на разпространение, както и използването на лични предпазни средства, санитарни и организационни мерки.
Намаляването на вибрациите в източника на възникване се постига чрез промяна на технологичния процес с изработка на части от найлон, гума, текстолит, навременна предпазни меркии смазочни операции; центриращи и балансиращи части; намаляване на празнините в ставите. Предаването на вибрации към основата на блока или конструкцията на сградата се отслабва чрез екраниране, което в същото време е средство за борба с шума.
Като вибропоглъщащи покрития обикновено се използват мастики № 579, 580, тип BD-17 и най-простите конструкции (слоеве от покривен материал, залепени с битум или синтетично лепило). Ако методите за колективна защита не работят или е нерационално да се прилагат, тогава се използват лични предпазни средства. Като средство за защита от вибрации при работа с механизиран инструмент се използват антивибрационни ръкавици и специални обувки. Антивибрационните ботуши са с многослойна гумена подметка.
Продължителността на работа с вибриращ инструмент не трябва да надвишава 2/3 от работната смяна. Операциите се разпределят между работниците, така че продължителността на непрекъснатото действие на вибрациите, включително микропаузите, да не надвишава 15 ... 20 минути. Препоръчително е да се правят почивки от 20 минути 1-2 часа след началото на смяната и 30 минути 2 часа след обяд.
По време на почивките трябва да се извършва специален набор от гимнастически упражнения и хидропроцедури - вани при температура на водата 38 ° C, както и самомасаж на крайниците.
Ако вибрациите на машината надвишават допустимата стойност, тогава времето за контакт на лицето, работещо с тази машина, е ограничено.
За подобряване на защитните свойства на тялото, работоспособността и трудовата дейност трябва да се използват специални комплекси за индустриална гимнастика, витаминна профилактика (два пъти годишно комплекс от витамини С, В, никотинова киселина), специално хранене.
