Wibracje jako zagrożenie przemysłowe to mechaniczny ruch oscylacyjny, bezpośrednio przenoszony na ludzkie ciało lub jego poszczególne części. Ze względu na mechanizację wielu rodzajów prac oraz zastosowanie narzędzi pneumatycznych i elektrycznych jej znaczenie wzrosło dramatycznie i obecnie choroba wibracyjna zajmuje jedno z pierwszych miejsc wśród chorób zawodowych.
Ze względu na niebezpieczeństwo choroby wibracyjnej największe znaczenie mają wibracje o częstotliwości 16-250 Hz.
Zwyczajem jest rozróżnianie lokalny (lokalny) oraz ogólne wibracje: pierwsza jest przekazywana na ręce lub inne ograniczone obszary ciała, druga - na całe ciało (pobyt na platformie oscylacyjnej, siedzenia).
Wpływ wibracji na pracowników często łączy się z wpływem innych zagrożeń przemysłowych: hałasu, mikroklimatu chłodzenia, niewygodnej pozycji ciała.
Wpływ wibracji na organizm. Wibracje, w zależności od swoich parametrów (częstotliwość, amplituda), mogą mieć zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ na poszczególne tkanki i organizm jako całość. W celu fizjoterapeutycznym wibracja służy do poprawy trofizmu, krążenia krwi w tkankach w leczeniu niektórych chorób. Jednak wibracje przemysłowe, przenoszone do zdrowych tkanek i narządów oraz mające znaczną amplitudę i czas działania, okazują się szkodliwym czynnikiem wpływającym.
Wibracje powodują przede wszystkim zaburzenia neurotroficzne i hemodynamiczne. W naczyniach małego kalibru (naczynia włosowate, tętniczki) powstają stany spastyczno-atoniczne, wzrasta ich przepuszczalność i zaburzona jest regulacja nerwowa. Zmiany w zakresie wibracji, temperatury i bólu skóry. Podczas pracy z ręcznym elektronarzędziem może wystąpić objaw „martwego palca”: utrata wrażliwości, wybielenie palców, dłoni. Pracownicy skarżą się na zimne dłonie, bóle po pracy iw nocy. Skóra między atakami ma marmurkowy wygląd, sinica. W niektórych przypadkach stwierdza się obrzęk, zmiany skórne na dłoniach (pęknięcia, zgrubienia), nadpotliwość dłoni. Charakterystyczne są zmiany kostno-stawowe i mięśniowe. Procesy dystroficzne powodują zmianę struktury kości (osteoporoza, przerost itp.), zanik mięśni. Możliwe deformacje stawów nadgarstka, łokci, barków z upośledzoną funkcją mięśniowo-szkieletową.
Choroba ma charakter ogólny, o czym świadczy zmęczenie, bóle głowy, zawroty głowy i drażliwość. Mogą wystąpić dolegliwości bólowe w okolicy serca i żołądka, zwiększone pragnienie: utrata masy ciała, bezsenność. Zespołowi asteno-wegetatywnemu towarzyszą zaburzenia sercowo-naczyniowe: niedociśnienie, bradykardia, zmiany EKG. Podczas badania lekarskiego można wykryć zmiany wrażliwości skóry, drżenie rąk, języka i powiek.
Pod wpływem ogólnych wibracji zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym są bardziej wyraźne: zawroty głowy, szumy uszne, senność, bóle mięśni łydek. Obiektywnie wykrywane są zmiany w EEG, odruchy warunkowe i nieuwarunkowane, upośledzenie pamięci, zaburzenia koordynacji ruchów. Następuje wzrost wydatku energetycznego i utrata masy ciała. Częściej niż pod wpływem lokalnych wibracji wykrywane są zaburzenia przedsionkowe. W połączeniu z hałasem wibracje prowadzą do utraty słuchu. Charakteryzuje się to pogorszeniem percepcji dźwięków nie tylko wysokich, ale również niskich. Czasami wykrywane są zaburzenia widzenia: zmiana percepcji kolorów, granice pola widzenia, pogorszenie ostrości wzroku. Z boku układu sercowo-naczyniowego występuje niestabilność ciśnienia krwi, przewaga zjawisk nadciśnieniowych, a czasem gwałtowny spadek ciśnienia krwi pod koniec pracy. Mogą wystąpić przypadki skurczu naczyń wieńcowych, rozwój dystrofii mięśnia sercowego. Uszkodzenia aparatu kostno-stawowego zlokalizowane są głównie w nogach i kręgosłupie. Działanie drgań ogólnych może przyczynić się do zaburzeń stanu funkcjonalnego narządy wewnętrzne, pojawienie się bólu żołądka, brak apetytu, nudności, częste oddawanie moczu. Zmianom patologicznym narządów miednicy towarzyszyć może impotencja u mężczyzn, zaburzenia miesiączkowania, wypadanie narządów miednicy oraz zwiększona chorobowość ginekologiczna u kobiet.
Początkowe formy choroby wibracyjnej łatwiej odwrócić po chwilowym zaprzestaniu kontaktu ze źródłami wibracji, wprowadzeniu racjonalnego reżimu pracy, zastosowaniu masażu, zabiegów wodnych itp. W późniejszych stadiach choroby długotrwale konieczne jest leczenie i całkowite wyeliminowanie efektu wibracji podczas pracy.
Teoretycznie wydawałoby się, że nie ma znaczenia, który instrument powoduje drgania: inne rzeczy są równe, jego parametry grają główną rolę. W zasadzie tak jest, ale dotyczy to tylko „ceteris paribus”. W rzeczywistości charakter zawodu determinuje pewne cechy w przebiegu choroby, na przykład każdy lokalny proces rozwija się ostrzej. Tak więc, jak zauważają japońscy naukowcy, choroby żołądka są szeroko rozpowszechnione wśród kierowców ciężarówek. Wiadomo również, że kierowcy skiderów w miejscach pozyskiwania drewna mają objawy choroby wibracyjnej, której towarzyszy rwa kulszowa. Piloci, zwłaszcza pracujący w śmigłowcach, często doświadczają utraty ostrości wzroku. Jak pokazano w studia specjalne, jednorazowe i krótkoterminowe - około 20-30 minut. wibracja, wydłuża czas rozwiązywania podstawowych zadań, tj. upośledza uwagę i aktywność umysłową, a do 30% decyzji jest błędnych.
Badania ujawniły bardzo ważny wzorzec biologiczny. Okazuje się, że osłabienie uwagi obserwuje się tylko przy niektórych częstotliwościach rzędu 10-12 Hz, podczas gdy inne częstotliwości, wyższe i niższe, ale z tym samym przyspieszeniem, nie powodują takich zmian. Ten wzór daje klucz do wyjaśnienia cech chorób wibracyjnych związanych z określoną działalnością produkcyjną. Każda maszyna lub jednostka generuje, wraz z masą częstotliwości bocznych (harmonicznych), jedną główną częstotliwość dla tej maszyny. Ta częstotliwość decyduje o specyfice chorób.
Jeśli drgania o częstotliwości powyżej 15 Hz (zwłaszcza o częstotliwości 60-90 Hz) oddziałują na osobę wzdłuż jego tułowia w kierunku osi pionowej, wówczas ostrość wzroku spada, zdolność śledzenia ruchów wibracyjnych obiektu jest zanika już przy częstotliwościach 1-2 Hz i prawie zanika przy 4 Hz. Ten prosty przykład pokazuje, jak niebezpieczne są wibracje transportowe: kierowcy, piloci, kierowcy innych pojazdów nie rozróżniają już poruszających się obiektów.
Częstotliwość drgań wywołanych nierównościami dróg i niedoskonałością transportu lądowego mieści się w zakresie do 15 Hz, tj. stanowi realne niebezpieczeństwo i może powodować wypadki.
Wibracje zakłócają ludzką mowę. Przy częstotliwościach od 4 do 10 Hz mowa jest zniekształcona, a czasem przerywana. Aby zachować wyraźną i poprawną mowę, konieczne jest specjalne szkolenie, ponieważ zrozumiała mowa jest trudna do utrzymania na poziomie wibracji 0,3 dB. Łatwo zrozumieć, jak wpływa to na komunikację pilotów i kosmonautów z naziemnymi punktami kontrolnymi.
Piloci, kierowcy, mechanicy rozwijają te same objawy choroby wibracyjnej, co pracownicy. Piloci helikopterów cierpią na szczególnie ciężką chorobę. W locie powstają drgania o niskiej częstotliwości, które są słabo tłumione przez organizm człowieka i mają destrukcyjny wpływ na cały organizm, przede wszystkim na układ nerwowy. Naruszenia czynności nerwowej i sercowo-naczyniowej u pilotów występują prawie 4 razy częściej niż u przedstawicieli innych zawodów, a wibracje odgrywają tu znaczącą rolę.
Wibracje to złożony proces oscylacyjny, który występuje, gdy środek ciężkości ciała lub układu ciał okresowo przesuwa się z położenia równowagi, a także gdy zmienia się okresowo kształt ciała, które posiadało ono w pozycji statycznej.
Przyczyną wzbudzenia drgań są niezrównoważone efekty siłowe, które występują podczas pracy maszyn i agregatów. Źródłami drgań są układy ruchu postępowo-zwrotnego (mechanizmy korbowe, przebijaki ręczne, uszczelniacze lodowe, wibrobijaki, urządzenia do pakowania towarów itp.), a także niewyważone masy wirujące (szlifierki i przecinarki elektryczne i pneumatyczne, narzędzia tnące).
Głównymi parametrami drgań zachodzących zgodnie z prawem sinusoidalnym są: częstotliwość, amplituda przemieszczenia, prędkość, przyspieszenie, okres drgań (czas, w którym zachodzi jedna pełna oscylacja).
W zależności od kontaktu pracownika z urządzeniami wibracyjnymi występują: lokalny(lokalnie) i ogólny wibracje (wibracje stanowisk pracy). Wibracje oddziałujące na poszczególne części ciała pracownika określane są jako lokalne. Wibracje w miejscu pracy, oddziałujące na całe ciało, określa się jako ogólne. W warunkach produkcyjnych często spotyka się jednocześnie drgania lokalne i ogólne, które nazywa się mieszany wibracja.
Zgodnie z kierunkiem działania drgania dzieli się na drgania działające wzdłuż osi ortogonalnego układu współrzędnych X, Y, Z.
Ogólna wibracja ze względu na źródło jej występowania dzieli się na:
1. W transporcie, który powstaje w wyniku poruszania się samochodów po terenie i drogach.
2. Transportowo-technologiczną, która ma miejsce podczas pracy maszyn wykonujących operację technologiczną w położeniu stacjonarnym oraz podczas przemieszczania się po specjalnie przygotowanej części zakładu produkcyjnego, terenu przemysłowego.
3. Technologicznej, która występuje podczas pracy maszyn stacjonarnych lub jest przenoszona na stanowiska pracy, które nie posiadają źródeł drgań. Wibratory technologiczne to urządzenia: tartaczne, do obróbki drewna, do produkcji wiórów technologicznych, obróbki metali, kucia i prasowania, a także kompresory, agregaty pompowe, wentylatory i inne instalacje.
2 Wpływ wibracji na organizm człowieka
Ciało ludzkie jest uważane za kombinację mas z elementami elastycznymi, które mają własne częstotliwości, które dla obręczy barkowej, bioder i głowy względem powierzchni nośnej (pozycja „stojąca”) wynoszą 4-6 Hz, głowa względem ramiona (pozycja „siedząca”) - 25-30 Hz. Dla większości narządów wewnętrznych częstotliwości własne mieszczą się w zakresie 6-9 Hz. Wibracje ogólne o częstotliwości mniejszej niż 0,7 Hz, określane jako pochylanie, choć nieprzyjemne, nie prowadzą do choroby wibracyjnej. Konsekwencją takiej wibracji jest choroba morska, spowodowana naruszeniem normalnej aktywności aparatu przedsionkowego z powodu zjawiska rezonansu.
Jeżeli częstotliwość drgań miejsc pracy jest zbliżona do częstotliwości drgań własnych narządów wewnętrznych, możliwe są uszkodzenia mechaniczne, a nawet pęknięcia. Systematyczne oddziaływanie drgań ogólnych, charakteryzujących się wysokim poziomem prędkości drgań, prowadzi do choroby wibracyjnej, która charakteryzuje się naruszeniem funkcji fizjologicznych organizmu związanych z uszkodzeniem ośrodkowego układu nerwowego. Zaburzenia te powodują bóle głowy, zawroty głowy, zaburzenia snu, obniżoną wydajność, zły stan zdrowia i zaburzenia pracy serca.
Amplituda i częstotliwość drgań istotnie wpływają na ciężkość choroby i przy określonych wartościach powodują chorobę wibracyjną (tab. 1).
Tabela 1 - Wpływ wibracji na organizm człowieka
|
Amplituda drgań drgań, mm |
Częstotliwość wibracji, Hz |
Wynik wpływu |
|
Różny |
Nie wpływa na organizm |
|
|
Nerwowe podniecenie z depresją |
||
|
Zmiana w ośrodkowym układzie nerwowym, sercu i narządach słuchu |
||
|
Możliwa choroba |
||
|
Powoduje chorobę wibracyjną |
O cechach oddziaływania drgań decyduje widmo częstotliwości i położenie w jego granicach maksymalnych poziomów energii drgań. Wibracje lokalne o niskiej intensywności mogą korzystnie wpływać na organizm człowieka, przywracać zmiany troficzne, poprawiać stan funkcjonalny ośrodkowego układu nerwowego, przyspieszać gojenie się ran itp.
Wraz ze wzrostem natężenia drgań i czasu ich oddziaływania zachodzą zmiany, prowadzące w niektórych przypadkach do rozwoju patologii zawodowej - choroby wibracyjnej.
Streszczenie na temat:
„WIBRACJA I JEJ WPŁYW NA LUDZKIE CIAŁO”
Wstęp
Wibracja to wibracja mechaniczna, której najprostszą formą są wibracje harmoniczne.
Wibracje występują podczas pracy maszyn i mechanizmów, które mają niezrównoważone i niezrównoważone narządy obrotowe z ruchami posuwisto-zwrotnymi i udarowymi. W skład tego wyposażenia wchodzą maszyny do obróbki metali, młoty kuźnicze i tłoczące, przebijaki elektryczne i pneumatyczne, narzędzia zmechanizowane, a także napędy, wentylatory, agregaty pompowe, kompresory. Z fizycznego punktu widzenia nie ma fundamentalnych różnic między hałasem a wibracjami. Różnica polega na percepcji: drgania są odbierane przez aparat przedsionkowy i środki dotyku, a hałas jest odbierany przez narząd słuchu. Drgania ciał mechanicznych o częstotliwości mniejszej niż 20 Hz odbierane są jako wibracje, powyżej 20 Hz - jako wibracje i dźwięk.
Wibracje są stosowane w przedsiębiorstwach budowlanych do zagęszczania i układania mieszanki betonowej, kruszenia i sortowania materiałów obojętnych, rozładunku i transportu materiałów sypkich itp.
Pod wpływem wibracji w organizmie człowieka dochodzi do zmiany czynności serca, układu nerwowego, skurczu naczyń, zmian w stawach, prowadzących do ograniczenia ich ruchomości. Długotrwałe narażenie na wibracje prowadzi do choroby zawodowej - choroby wibracyjnej. Wyraża się to z naruszeniem wielu funkcji fizjologicznych osoby. Skuteczne leczenie możliwe tylko we wczesnym stadium choroby. Bardzo często w organizmie zachodzą nieodwracalne zmiany prowadzące do niepełnosprawności.
Ryż. Prawdopodobieństwo braku choroby wibracyjnej : 1-7 - z czasem pracy odpowiednio 1,2,5,10,15,20 i 25 lat.
Najprostszym układem oscylacyjnym z jednym stopniem swobody jest masa osadzona na sprężynie. System ten wykonuje oscylacje harmoniczne lub sinusoidalne.
Główne parametry charakteryzujące drgania to: amplituda (największe odchylenie od położenia równowagi) A, m; częstotliwość drgań f, Hz (liczba drgań na sekundę); prędkość drgań V, m/s; przyspieszenie drgań W, m/s 2 ; okres oscylacji T, sek.
Stopień wpływu wibracji na odczucia fizjologiczne człowieka zależy od wielkości przyspieszenia oscylacyjnego i prędkości oscylacji:
,
m/s, (2.5.26)
,
m/s 2 ,
(2.5.27)
gdzie f jest liczbą oscylacji w ciągu 1 s;
A- amplituda oscylacji, m.
Wibracje obserwuje się w pobliżu urządzenia, podczas pracy narzędzi pneumatycznych, gdy wały maszyn nie są odpowiednio wyważone, podczas transportu cieczy i gazów rurociągami, podczas procesów technologicznych układania betonu za pomocą wibratorów.
Drgania o charakterze niesinusoidalnym zawsze można przedstawić jako sumę składowych sinusoidalnych za pomocą rozwinięcia Fouriera.
Aby zbadać drgania, cały zakres częstotliwości (a także hałas) dzieli się na zakresy podstawowe. Geometryczne średnie wartości częstotliwości, przy których badane są drgania, są następujące: 2, 4, 8, 16, 31, 50, 63, 125, 250, 500, 1000 Hz. Poziomy wibracji nie są mierzone dla każdej indywidualnej częstotliwości, ale w niektórych pasmach (przedziałach) częstotliwości oktawowych i 1/3-oktawowych. W przypadku oktaw stosunek górnych granic częstotliwości do dolnych fv / fn \u003d 2, a dla jednej trzeciej oktawy. Biorąc pod uwagę, że bezwzględne wartości parametrów charakteryzujących drgania są stosowane w szerokim zakresie, w praktyce posługują się pojęciem poziomów parametrów prędkości drgań (V) i przyspieszenia drgań (W).
Zgodnie z GOST 12.1.012-90 „Wibracje, ogólne wymagania bezpieczeństwa” (SSBT). Poziomy logarytmiczne prędkości drgań Lv i przyspieszenia drgań Lw określa wzór:
; 
(2.5.28)
gdzie V, W-prędkość drgań, m/s i przyspieszenie drgań, m/s²;
V 0 , W® - wartości progowe prędkości i przyspieszenia m/s, m/s 2 .
Wibracje oddziałujące na osobę są znormalizowane dla każdego kierunku w każdym paśmie oktawowym. Częstotliwość wibracji ma ogromne znaczenie higieniczne. Najbardziej charakterystyczne przy pracy z narzędzie ręczne, może powodować chorobę wibracyjną ze skurczem naczyń.
Częstotliwości poniżej 35 Hz powodują zmiany w układzie nerwowo-mięśniowym i stawach. Najbardziej niebezpieczne wibracje przemysłowe są równe lub zbliżone do częstotliwości wibracji Ludzkie ciało lub poszczególnych narządów i równa 6-10 Hz (naturalna częstotliwość drgań ramion i nóg 2-8 Hz, brzuch 2-3 Hz, klatka piersiowa 1-12 Hz). Wahania o takiej częstotliwości wpływają na stan psychiczny osoby. Jedna z przyczyn śmierci w Trójkąt Bermudzki mogą być fluktuacjami środowiska wodnego przy bezwietrznej pogodzie, gdy częstotliwość oscylacji wynosi 6-10 Hz. Częstotliwość drgań małych naczyń pokrywa się z częstotliwością drgań otoczenia, a ludzie rozwijają poczucie zagrożenia i strachu. Żeglarze starają się opuścić statek. Długotrwałe wibracje mogą prowadzić do śmierci. rendery wibracyjne niebezpieczne działanie na poszczególne narządy ciała i ciało ludzkie jako całość, zaburzając normalne funkcjonowanie układu nerwowego i narządów związanych z metabolizmem. Wibracje mogą powodować zaburzenia czynności układu sercowo-naczyniowego i oddechowego, choroby rąk i stawów. Szczególnie niebezpieczne są drgania o dużej amplitudzie, które mają głównie niekorzystny wpływ na aparat kostno-stawowy. Przy małej intensywności i krótkotrwałej ekspozycji wibracje mają nawet korzystny wpływ. Przy dużej intensywności i długotrwałym działaniu drgania mogą prowadzić do rozwoju choroby wibracyjnej zawodowej, która w pewnych warunkach może przybrać postać „mózgową” (uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego), która jest praktycznie nieuleczalna.
Zgodnie z GOST 12.1.012-90, DSN 3.3.6.039-95, zgodnie z metodą przenoszenia na osobę, wibracje dzieli się na: ogólne, przenoszone przez powierzchnie nośne na ludzkie ciało; lokalne (lokalne), przenoszone głównie przez ludzkie ręce (ryc. 2.5.10.).
Ryż. Kierunek współrzędnych osi drgań ogólnych (a i b) i lokalnych (c):
a - pozycja stojąca; b - pozycja siedząca; Z to oś pionowa prostopadła do powierzchni; X - oś pozioma od pleców do klatki piersiowej; Oś Y - pozioma od prawego ramienia do lewego; pod działaniem lokalnych wibracji położenie ręki na kulistej i cylindrycznej powierzchni.
Wibracje działają wzdłuż osi ortogonalnego układu współrzędnych XYZ (dla wibracji ogólnej Z-pionowej, prostopadłej do powierzchni nośnej; X-poziomej od pleców do klatki piersiowej; Y-poziomej od prawego ramienia do lewego).
Przy drganiach lokalnych oś Xl pokrywa się z osią spinającą, oś Zl leży w płaszczyźnie Xl i jest skierowana na przyłożenie lub przyłożenie siły. W zależności od źródła ich występowania, drgania ogólne dzieli się na: drgania transportowe, które występują podczas ruchu samochodów; transportowe i technologiczne, powstające podczas eksploatacji maszyn wykonujących operację technologiczną; technologicznej, która występuje podczas pracy maszyn stacjonarnych.
POMIAR I REGULACJA DRGAŃ
Obecnie produkowana aparatura pomiarowa oparta jest na wykorzystaniu metod elektrycznych, które zapewniają wysoką dokładność przetwarzania drgań mechanicznych na elektryczne za pomocą czujników magnetoelektrycznych i piezoelektrycznych (odbiorniki drgań: sygnał jest wzmacniany, przetwarzany (integrowany, różnicowany) i podawany do urządzenia rejestrującego ).
Urządzenia dzielą się na: optyczne, mechaniczne, elektryczne.
Pomiar parametrów drgań należy przeprowadzić zgodnie z ustalonymi normami wymagań dla przyrządów pomiarowych, czujników.
Do pomiaru drgań wykorzystywane są urządzenia: wibrometry VM-1, VIP-2, miernik hałasu i wibracji ISHV-1 (1-3000 Hz), 00042 (Robotron GDR), 3513, 2512, 2513 (Brühl i Keri-Denmark), VIP-4 (15-200 Hz), EDIV (dalmierz elektryczny), aparatura kontrolno-pomiarowa VVK-003, VVK-005, mierniki hałasu VShV-003, itp.
Sprzęt do pomiaru parametrów wibracji musi być zgodny z GOST 12.4.012-83 „Wibracje”. Środki pomiaru i kontroli drgań na stanowiskach pracy. Wymagania techniczne”. Pomiary drgań przeprowadzane są w miejscach najbardziej narażonych na drgania zgodnie z metodyką badawczą DSN 3.3.6.039-99
Przy pomiarach drgań lokalnych pomiary wykonywane są w miejscu kontaktu operatora z wibrującą powierzchnią.
Przy pomiarze drgań całkowitych punkt pomiarowy powinien znajdować się w punktach styku powierzchni nośnej ciała człowieka z powierzchnią drgającą: fotel operatora; podłoga obszaru roboczego.
Pomiary drgań stałych podczas zmiany roboczej wykonuje się co najmniej 3 razy ze znalezieniem średniej wartości logarytmicznej.
Wibracje ogólne są znormalizowane według następujących pasm częstotliwości oktawowych: 1, 2, 3, 8, 16, 31, 50, 63; lokalne: 8, 16, 31, 50, 63…1000 Hz.
Ogólne drgania oddziałujące na człowieka są normalizowane osobno w każdym paśmie oktawowym w kierunku pionowym (oś Z) lub poziomym (osie X, Y). Wybór normalizacji ustalany jest w zależności od intensywności: w kierunku intensywniejszym.
Normy higieniczne wibracji technologicznych oddziałujących na operatorów maszyn stacjonarnych przez 480 minut (8 godzin) podano w GOST 12.1.012-90, DSN 3.3.6.-039-99 (tabela 2.5.3.-2.5.4.).
Stół
Maksymalne dopuszczalne poziomy drgań lokalnych
Tabela 2.5.4.
Maksymalne dopuszczalne parametry impulsowych drgań lokalnych
| Zakres czasu trwania impulsu wibracyjnego | Zmierzone szczytowe poziomy przyspieszenia drgań, dB | ||||||||
| 120 | 125 | 130 | 135 | 140 | 154 | 150 | 155 | 160 | |
| Dopuszczalna liczba impulsów | |||||||||
| 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 | - | |
* - Impulsy wibracyjne 1-30 występują przy użyciu narzędzia niezmechanizowanego, 31-1000 - na narzędziu zmechanizowanym.
** - Wartość odpowiada maksymalnej możliwej liczbie impulsów dla ośmiogodzinnej zmiany przy częstotliwości 5,6 Hz. W nawiasach podano dopuszczalną liczbę impulsów na godzinę.
Przy 7-godzinnym czasie trwania zmiany maksymalne dopuszczalne skorygowane równoważne poziomy drgań lokalnych są równe wartościom dla 8-godzinnego czasu trwania zmiany.
Przy 6-godzinnym czasie trwania wskaźniki te są równe prędkości drgań 113 dB (m/s), a przyspieszenie drgań wynosi -78 dB (2,3 m/s 2).
Praca w warunkach lokalnych wibracji, które przekraczają maksymalną dopuszczalną wartość o więcej niż 1 dB, jest zabroniona.
Jeżeli czas ekspozycji jest mniejszy niż 480 minut i nie ma przerw w każdej godzinie pracy, to dla każdego pasma oktawowego wartość znormalizowanego parametru określa zależność:
(2.5.28)
gdzie t jest czasem rzeczywistego narażenia na drgania (min);
U 480 - dopuszczalna ekspozycja na drgania w czasie ekspozycji 480 min.
ŚRODKI I METODY OCHRONY PRZED WIBRACJAMI
Środki ochrony przed drganiami dzielą się na: zbiorowe i indywidualne. Główne środki ochrony przed wibracjami można warunkowo zredukować do następujących grup: techniczne, organizacyjne i leczniczo-profilaktyczne.
Działania techniczne obejmują: eliminacja drgań u źródła i na drodze ich propagacji. O eliminacji lub redukcji drgań u źródła decyduje się już na etapie projektowania i produkcji maszyn. W ich konstrukcji uwzględniono rozwiązania zapewniające bezpieczne warunki pracy: zamiana procesów udarowych na bezudarowe, zastosowanie części z tworzyw sztucznych, napędy pasowe zamiast przekładni łańcuchowych, przekładnie z zazębieniem globoidalnym i jodełkowym zamiast zębatek czołowych, dobór optymalnych tryby pracy, staranne wyważanie części wirujących, podwyższenie klasy dokładności ich wytwarzania i czystości obróbki powierzchni i nie tylko.
Redukcję drgań podczas eksploatacji urządzenia uzyskuje się poprzez nowoczesne dokręcanie elementów złącznych, eliminację luzów, szczelin, wysokiej jakości smarowanie powierzchni trących oraz odpowiednią regulację korpusów roboczych.
W konstrukcjach, przez które propagują się drgania, powstają szczeliny wypełnione materiałami wibracyjnymi i dźwiękoszczelnymi; wymiana wibrującego urządzenia lub procesu na niewibracyjny.
Aby zredukować wibracje wzdłuż ścieżki propagacji, zastosuj: izolacja drgań, tłumienie drgań, tłumienie drgań.
Izolacja drgań:
W praktyce inżynierskiej jednym ze skutecznych środków redukcji drgań na drodze ich propagacji od źródła drgań jest izolacja drgań. Izolacja drgań jest pasywna i aktywna.
Izolację drgań nazywamy aktywną, jeśli do jej redukcji wykorzystuje się dodatkowe źródło energii.
Pasywna izolacja drgań jest stosowana, jeśli jest to konieczne do ochrony Miejsce pracy przed wibracjami maszyn wibracyjnych lub w celu ochrony innych maszyn przed wibracjami niewyważonych części (SSBT GOST 12.4.046-78 „Metody i środki ochrony przed wibracjami. Klasyfikacja.”).
Izolacja drgań osłabia przenoszenie drgań ze źródła na podstawę, podłogę, miejsce pracy itp. poprzez eliminację sztywnych połączeń między nimi oraz montaż elementów elastycznych (wibroizolatorów).
Ryż. Schemat izolacji drgań dynamicznej niewyważonej maszyny
Jako wibroizolatory stosuje się: stalowe sprężyny lub sprężyny, uszczelki z gumy, filcu, a także konstrukcje gumowo-metalowe, sprężynowo-plastikowe i pneumo-gumowe, które wykorzystują sprężyste właściwości materiałów i powietrza itp. (Rys.2.5.11.)
Zasada biernej wibroizolacji jest wyraźnie widoczna na przykładzie wibroizolacji dla niewyważonej maszyny o masie M z mimośrodem masy m w odległości R od osi obrotu (rys. 2.5.12.).
Gdy wał maszyny obraca się z prędkością kątową ω, powstaje siła odśrodkowa Fmax \u003d m ω 2 R, której zmiana w czasie (t) jest harmoniczna:
(2.5.29)
Ryż. Pasywna maszyna do izolacji drgań
(a) i miejsce pracy (b)
W celu wibroizolacji maszyny zainstalowane są wibroizolatory sprężynowe. Pod działaniem siły (2.5.29) sprężyny odkształcają się i w sprężynach powstaje siła sprężystości:
,
(2.5.30)
gdzie K jest sztywnością amortyzatorów;
Odkształcenie X sprężyny pod działaniem siły dynamicznej
Skuteczność wibroizolacji będzie tym większa, im mniejsza siła dynamiczna jest przenoszona na podłoże, tj. mniejszy (siła zaburzenia F jest równoważona siłą bezwładności masy M)
Skuteczność biernej izolacji drgań szacuje się współczynnikiem przenoszenia μ, który pokazuje, jaka część siły dynamicznej wzbudzonej przez maszynę jest przenoszona przez amortyzatory na podłoże:
Jeśli pominiemy tłumienie drgań wibroizolatorów, to współczynnik przenoszenia drgań:
Ryż. Zależność współczynnika przenikania m od f / f 0:
1 - przy zastosowaniu stalowych wibroizolatorów sprężynowych
(D®0); 2 - te same, gumowe wibroizolatory (D=0,2).
(2.5.32)
gdzie f jest częstotliwością wymuszonych oscylacji,
f 0 - częstotliwość drgań naturalnych, Hz.
Dlatego, aby osiągnąć małą wartość współczynnika transmisji, konieczne jest, aby częstotliwość drgań własnych była znacznie mniejsza od częstotliwości drgań wymuszonych. Przy f \u003d f 0 pojawia się rezonans - gwałtowny wzrost intensywności drgań maszyny do izolacji drgań (przy częstotliwości drgań naturalnych zbliżonej do częstotliwości drgań wymuszonych zastosowanie wibroizolatorów jest bezużyteczne), przy f / f 0 > 2, wibracje rezonansowe są wykluczone, a przy f / f 0 \u003d 3-4 osiąga się wydajność pracy wibroizolatorów.
Wibroizolatory sprężynowe są szeroko stosowane w maszynach i mechanizmach. Charakteryzują się wysoką izolacją drgań i trwałością (μ=1/90…1/60). Jednak ze względu na małe tarcie wewnętrzne, wibroizolatory sprężynowe ze stali słabo rozpraszają energię drgań, więc tłumienie drgań nie następuje natychmiast, ale przez 15-20 okresów, co nie zawsze jest wskazane w przypadku maszyn pracujących w trybie krótkotrwałym (dźwigi, koparki itd.) ).
Ryż. Wibroizolatory:
a - gumowo-metalowy typ AKSS o dopuszczalnym obciążeniu do 4000 N;
b - sprężynowo-gumowy typ AD z tłumieniem pneumatycznym;
c – Tim ADC;
g - amortyzatory pneumoshock;
e - wibroizolatory typu APN, tworzywo silnie tłumione;
e - wibroizolatory typu DK.
Amortyzatory sprężynowe są używane głównie do izolacja drgań dla układarek, wentylatorów, silników spalinowych, betoniarek itp.
Ryż. Schemat amortyzatorów sprężynowo-gumowych: 1, 2, 3 podpora maszynowa
Ryż. Schematy amortyzatorów sprężynowo-gumowych: 1 - gumowe; 2 - stalowa sprężyna; 3 - podparcie maszyny wibroizolacyjnej.
Amortyzatory sprężynowe w połączeniu z amortyzatorami hydraulicznymi (kombinowanymi) są również szeroko stosowane do izolacji drgań kabin sterowniczych koparek, spycharek itp.
W celu skrócenia czasu tłumienia oscylacji stosuje się gumowe wibroizolatory., w którym występuje duże tarcie wewnętrzne (współczynnik niesprężystości wynosi 0,03-0,25). Zdolność wibroizolacyjna gumowych wibroizolatorów jest jednak mniejsza niż sprężynowych (μ = 1/5…1/20).
Pozytywne właściwości wibroizolatorów sprężynowych i gumowych są dobrze połączone w wibroizolatorach kombinowanych z wykorzystaniem amortyzatorów pneumatycznych i hydraulicznych.
Ryż. Izolacja wibracji fotela operatora
(1- amortyzator hydrauliczny)
Ryż. Schematy wibroizolacji urządzeń wibroaktywnych: a - opcja referencyjna; b - opcja zawieszenia; c - izolacja drgań od drgań pionowych i poziomych.
Ocena wibroizolacji urządzeń
Jednym ze sposobów na ograniczenie drgań sprzętu jest właściwy dobór wibroizolatorów, którymi mogą być gumowe lub stalowe w postaci sprężyn (2.5.19.).
Korzystając ze schematu obliczeniowego na ryc. 2.5.19 rozważmy przykład doboru wibroizolatorów stalowych i gumowych.
Konieczne jest określenie ilości sprężyn wibroizolatorów dla silnika o masie Q=15000kg. Jako wibroizolatory zdecydowano się zastosować sprężyny stalowe o wysokości H 0 =0,264m, o średniej średnicy D=0,132m, o średnicy pręta d=0,016m, o liczbie zwojów roboczych i=5,5.
Na podstawie dostępnych danych ustalamy indeks sprężystości 
. Aby obliczyć sztywność jednej sprężyny w kierunku wzdłużnym (pionowym) (K 1 z: ), konieczne jest poznanie modułu sprężystości na ścinanie G. Dla wszystkich stali sprężynowych przyjmuje się, że G wynosi 78453200000 Pa.
Zgodnie z rys.2.5.20: 
Przy wyborze wibroizolatorów H 0 /D< 2, в нашем случае .
Rys. Dobór wibroizolatorów
Zgodnie z wykresem na ryc. 2.5.19. znajdujemy współczynnik (K), który uwzględnia wzrost naprężeń w środkach przekroju pręta, spowodowany odkształceniem ścinającym, który wynosi 1,18. Aby określić obciążenie statyczne P st, konieczne jest poznanie naprężenia skręcającego τ dopuszczalnego dla stali sprężynowej. Jeśli nie ma informacji o gatunku stali, przyjmuje się τ równe 392266000 Pa. W naszym przykładzie obciążenie statyczne będzie równe:
H
Całkowita liczba sprężyn stalowych: 
.
Łączna sztywność sprężyn wibroizolatorów wynosi:
Do normalnej pracy silnika konieczne jest zamontowanie 4 sprężyn wibroizolatora o Ho = 0,264m; D = 0,132m; d = 0,016m.
Konieczne jest określenie ilości gumowych wibroizolatorów dla wirówki o wadze Q = 14240 kg, co wytwarza siłę 139694,4 N. Obliczona wartość siły odśrodkowej Pz wynosi 9810N. Wibroizolatory są wykonane w postaci kostek o wymiarze poprzecznym A (średnica lub bok kwadratu) równym 0,1 m (powierzchnia podstawowa - F \u003d 0,01 m 2) z gatunku gumy 4049, dynamiczny moduł sprężystości Еg - 10787315 Pa . Zmierzona częstotliwość siły zakłócającej fo =24Hz. Wielkość sił zakłócających (P k z) należy zmniejszyć do 196,2 N. Biorąc pod uwagę, że dostępne wibroizolatory spełniają wymóg 0,25< 0.1 / 0.1 < 1,1, определим жесткость в вертикальном направлении Kz одного резинового виброизолятова (рис.2.5.19):
,
Oszacujmy minimalny stosunek (a zmin) częstotliwości siły zakłócającej do częstotliwości drgań własnych obiektu wibroizolowanego (rys. 2.5.19.).
Teraz możemy obliczyć częstotliwość naturalnych drgań pionowych (fz) wibroizolatora dla zadanego а zmin: 
Hz
Całkowita maksymalna sztywność pionowa Kzmax wibroizolatorów wynosi:
n/m
Biorąc pod uwagę sztywność, znajdujemy wymaganą całkowitą liczbę (n p) gumowych wibroizolatorów (rys. 2.5.19.): 
Sztywność pozioma (Kx; Ku) gumowego wibroizolatora z uwzględnieniem modułu sprężystości ( 
Pa) jest równe:
Dlatego w celu zmniejszenia sił zakłócających do 196,2 N konieczne jest zastosowanie 5 gumowych wibroizolatorów w postaci sześcianu o A≥10cm.
Ryż. Wibroizolacja stanowiska kontrolnego:
1 - amortyzator pneumatyczny; 2- płyta żelbetowa; 3 - panel sterowania.
Na ryc. Przedstawiono schemat wibroizolacji stanowiska operatora z wykorzystaniem amortyzatorów pneumatycznych. Powietrze w amortyzatorze powietrznym znajduje się pod ciśnieniem 3-20 kPa, a obciążenie amortyzatora powietrznego wykonanego w postaci komory samochodowej wynosi 1000-4000 N.
Częstotliwość drgań własnych wibroizolowanego słupka, w zależności od obciążenia, mieści się w zakresie 2…4 Hz, co zapewnia izolację drgań na poziomie µ = 1/150 przy częstotliwości drgań 50 Hz.
Ryż. Schematy ideowe pasywnej wibroizolacji stanowisk pracy.
1 - pasywna płyta izolująca drgania.
2 - izolator drgań.
3 - bazy oscylacyjne.
5 i 6 - wsporniki i wieszaki płyty.
W miejscu pracy operatora (ryc. 2.5.17.) zapewniono siedzenie izolowane od wibracji za pomocą amortyzatora hydraulicznego, który zapewnia współczynnik tłumienia 0,2 ... 0,3, a redukcja drgań przy częstotliwościach 16 ... 63 Hz osiąga 8 dB
Ryż. Schemat wibroizolacji zespołu pompującego
Absorpcja drgań– pochłanianie amplitudy prędkości drgań przez materiał sprężystolepki. Istota pochłaniania drgań polega na nałożeniu na wibrującą powierzchnię materiałów sprężysto-lepkich: tworzywa sztucznego, porowatej gumy, powłok pochłaniających drgania i mastyksu.
Absorpcja drgań powłok jest skuteczna pod warunkiem, że długość warstwy pochłaniającej jest równa kilku długościom fali drgań zginania.
Absorpcja drgań jest nieskuteczna w zmniejszaniu natężenia fal podłużnych, które przenoszą dużą energię drgań przy wysokich częstotliwościach. Wybór materiału powłokowego opiera się na danych dotyczących widma drgań. W zależności od wartości modułu sprężystości powłoki tłumiące drgania dzieli się na twarde (E=10 9 Pa) i miękkie (E=10 7 Pa). Sztywne powłoki pochłaniające drgania są stosowane głównie do redukcji drgań o niskich i średnich częstotliwościach. Miękkie stosuje się w celu zmniejszenia intensywności drgań o wysokiej częstotliwości. Materiały kompozytowe mają wysoką skuteczność pochłaniania wibracji: „Polyacryl”, „Viponit”, materiały arkuszowe - winylopor, polistyren itp., które są przyklejane do metalowych części sprzętu (obudowy) z optymalną grubością powłoki 2 ... 3 grubości powlekanej konstrukcji. Taka powłoka jest również skuteczna w zmniejszaniu poziomu hałasu.
Ryż. Dynamiczne amortyzatory drgań: a - Schemat obwodu gaśnica; b – dynamiczne tłumienie drgań przewodu spalinowego.
Tłumienie drgań
Dynamiczne amortyzatory drgań najskuteczniej stosuje się do redukcji drgań maszyn o stabilnej częstotliwości drgań (pompy, turbogeneratory, elektrownie itp.) Działanie amortyzatora drgań jest następujące (rys. 2.5.20). Tłumik drgań o masie mi sztywności K! łączy się z mechanizmem wibracyjnym, którego drgania muszą być tłumione (masa mechanizmu M i sztywność K). Drgania mechanizmu pod działaniem siły zakłócającej zachodzą zgodnie z prawem harmonicznym F 0 * sin ωt . Masa i sztywność amortyzatora drgań m oraz DO! dobierane są w taki sposób, aby częstotliwość drgań własnych tłumika drgań była równa ω = ω 0 . Jednocześnie w każdej chwili siła F 1 z tłumika drgań działa przeciw sile F (pochłaniacz drgań wchodzi w drgania rezonansowe, a drgania mechanizmu z masą M maleją). Tłumienie drgań służy do redukcji drgań obiektów wysokościowych (anteny telewizyjne i radiowe, kominy, pomniki). Częstotliwość drgań własnych tłumików drgań dobierana jest w taki sposób, aby pokrywała się z częstotliwością pulsacji obciążenia wiatrem. Wadą stosowania amortyzatorów dynamicznych jest to, że redukują one drgania tylko przy jednej częstotliwości (2.5.23).
Podstawa tłumiąca drgania
Możliwe jest zmniejszenie wpływu drgań z maszyn niewyważonych dynamicznie na główne konstrukcje budynków i budowli w następujący sposób: zwiększenie masy fundamentu, wykonanie podstawy tłumiącej drgania. Konstrukcyjnie podstawa tłumiąca drgania wykonana jest z lekkich materiałów elastycznych w postaci szwów akustycznych wzdłuż obwodu fundamentu maszyny wibracyjnej (kruszarki, platformy wibracyjne, młyny, wentylatory). Na rysunkach 2.5.24-2.5.27 przedstawiono schematy fundamentów tłumiących drgania.
Ryż. Podstawa tłumiąca wibracje:
1 - platforma wibracyjna; 2 - podstawa (podstawa); 3 - szew akustyczny.
Ryż. Montaż agregatów na podstawach tłumiących drgania: a - na fundamencie i na gruncie; b - na podłodze.
Ryż. Schemat montażu maty gumowej pod fundamentem platformy wibracyjnej.
Ryż. Platforma wibracyjna na „otwartej poduszce powietrznej” » :
1 - platforma wibracyjna; 2 - wentylator;
3 - forma z betonem
Sprzęt chroniący przed wibracjami
Jeśli środki techniczne nie jest możliwe spełnienie standardów higieny w miejscu pracy, wówczas konieczne jest stosowanie środków ochrony indywidualnej: rękawic i butów chroniących przed drganiami, nakolanników, dywaników, śliniaków, kombinezonów specjalnych. Właściwości antywibracyjne zastosowanych materiałów elastycznych są znormalizowane w pasmach oktawowych 8…2000 Hz i powinny mieścić się w granicach 1…5 dB przy grubości wkładki 5 mm i 1…6 dB przy grubości wkładki 10 mm. Siła nacisku przy ocenie właściwości chroniących przed drganiami rękawic waha się od 50 do 200 N. Rękawice chroniące przed drganiami muszą być higieniczne, nie utrudniać wykonywania operacji technologicznych, nie powodować podrażnień skóry (GOST 12.4 002-74 „Ochrona indywidualna sprzęt do wibracji rąk. Ogólne wymagania techniczne" .
Buty odporne na wibracje wykonane są ze skóry (lub sztucznych zamienników) i posiadają wkładki wykonane z materiałów sprężysto-plastikowych, które chronią przed wibracjami o częstotliwościach powyżej 11 Hz. Sprawność butów wibroizolacyjnych normalizuje się przy częstotliwościach 16; 31,5; 63 Hz i powinien wynosić 7 ... 10 dB. Wymóg produkcji obuwia odpornego na wibracje i metody określania skuteczności ochronnej podano w GOST 12.4.024-76 * „Specjalne obuwie odporne na wibracje. Ogólne wymagania techniczne".
Do środków organizacyjnych i zapobiegawczych ograniczenie szkodliwych skutków wibracji powinno uwzględniać racjonalny tryb pracy i odpoczynku oraz stosowanie środków terapeutycznych i profilaktycznych. Podczas pracy z narzędziem, które waha się do 1200 na minutę, pracownicy potrzebują 10-minutowej przerwy po każdej godzinie pracy; przy pracy z narzędziem, które ma 4000 lub więcej oscylacji na minutę, po każdej godzinie pracy konieczna jest półgodzinna przerwa.
Ryż. Obuwie tłumiące drgania:
a - amplituda drgań podeszwy;
b – amplituda drgań górnej powierzchni wkładki
1 - widok ogólny; 2 - wkładka tłumiąca wibracje.
Unikaj narażenia na wibracje przez ponad 65% czasu pracy. Zgodnie z normami sanitarnymi zabrania się pracy z narzędziem pneumatycznym w temperaturze poniżej 16 0 C, wilgotności 40-60% i prędkości powietrza powyżej 0,3 m/s.
Podczas pracy z narzędziem wibracyjnym w celu zapobiegania chorobom ciężar narzędzia trzymanego w rękach nie powinien przekraczać 10 kg, a siła nacisku pracowników na sprzęt wibracyjny nie powinna przekraczać 200 N.
Wibracje to jeden z czynników o dużej aktywności biologicznej. Patologia wibracyjna zajmuje obecnie drugie miejsce wśród chorób zawodowych.
Obraz kliniczny choroby wibracyjnej, wywołanej drganiami ogólnymi lub miejscowymi, składa się z:
zaburzenia nerwowo-naczyniowe;
uszkodzenie układu nerwowo-mięśniowego;
aparat mięśniowo-szkieletowy;
zmiany metaboliczne.
Pracownicy wibrujący mają zawroty głowy, zaburzenia koordynacji ruchowej, objawy choroby lokomocyjnej, niestabilność wegetatywną, dysfunkcję wzroku, zmniejszony ból, wrażliwość na dotyk i wibracje oraz inne nieprawidłowości zdrowotne.
Częstotliwość i charakterystyka klinicznych objawów chorób wywołanych narażeniem na wibracje zależą głównie od:
· skład widmowy drgań;
czas trwania wpływu;
indywidualne cechy osoby;
kierunki uderzenia wibracji;
Miejsca aplikacji
zjawiska rezonansowe;
warunki narażenia na wibracje (pogarszające czynniki środowiska produkcyjnego) szkodliwy efekt wibracje na ludzkim ciele).
Nasilenie wpływu wibracji jest określane przede wszystkim przez widmo częstotliwości i jego rozkład w ramach maksymalnych poziomów energii.
Tak więc oddziaływanie drgań ogólnych o niskiej częstotliwości prowadzi do uszkodzenia głównie układu nerwowo-mięśniowego i układu mięśniowo-szkieletowego. Ta forma patologii wibracyjnej występuje m.in. u frezarek, wiertarek itp. Drgania o średniej i wysokiej częstotliwości powodują przede wszystkim zaburzenia naczyniowe i kostno-stawowe o różnym nasileniu. Na przykład podczas pracy z szlifierkami, które są źródłem wibracji o wysokiej częstotliwości, obserwuje się poważne zaburzenia naczyniowe.
Wibracje o wysokiej częstotliwości powodują skurcz naczyń. W niektórych przypadkach zaburzenia naczyniowe w chorobie wibracyjnej mogą prowadzić do stopniowego rozwoju przewlekłej niewydolności naczyń mózgowych.
Patologię układu mięśniowo-szkieletowego tłumaczy się tym, że ogólne drgania prowadzą do bezpośredniego mikrourazowego wpływu na kręgosłup (zwłaszcza drgających drgań) ze względu na obciążenia krążków międzykręgowych, które zachowują się jak filtry o niskiej częstotliwości. Taki wpływ prowadzi do rozwoju schorzeń zwyrodnieniowych kręgosłupa (osteochondroza).
Wpływ drgań ogólnych na procesy metaboliczne w organizmie człowieka objawia się zmianą metabolizmu węglowodanów, biochemicznych parametrów krwi, które charakteryzują zaburzenia metabolizmu białek, enzymów, witamin i cholesterolu. Występują również naruszenia procesów redoks, zmiany w metabolizmie azotu itp.
Wibracje o niskiej częstotliwości prowadzą również do zmiany składu krwi: leukocytoza, erytrocytopenia; do obniżenia poziomu hemoglobiny.
Oddziaływanie lokalnych wibracji jest odczuwane głównie przez osoby pracujące z ręcznymi elektronarzędziami. Wibracje lokalne powodują skurcze naczyń dłoni, przedramion, zaburzając dopływ krwi do kończyn, co przyczynia się do rozwoju choroby zawodowej (na przykład zespołu związanego z wybielaniem palców). Oprócz patologii naczyniowej występują również zaburzenia nerwicowe, a wpływ miejscowych wibracji na tkanki mięśniowe i kostne prowadzi do zmniejszenia wrażliwości skóry, odkładania się soli w stawach palców, deformacji i zmniejszenia ruchomości stawów.
Nie ma liniowej zależności między reakcjami organizmu a poziomem wpływającej wibracji. Tłumaczy się to zjawiskiem rezonansu ludzkiego ciała, poszczególnych narządów, które występuje, gdy częstotliwości drgań własnych narządów wewnętrznych pokrywają się z częstotliwościami wzbudzania sił zewnętrznych.
Drgania rezonansowe w narządach ludzkich mogą wystąpić, gdy częstotliwość drgań wzrośnie do ponad 0,7 Hz. Częstotliwości rezonansowe osoby siedzącej z drganiami pionowymi pokazano na ryc. 11.5.
Ryż. 11.5. Częstotliwości rezonansowe części ciała osoby siedzącej
z wibracjami pionowymi
Nadmierny stres mięśniowy i neuroemocjonalny, niekorzystne warunki mikroklimatyczne, hałas o dużej intensywności mogą nasilać szkodliwe skutki wibracji. Chłodzenie rąk prowadzi do nasilenia reakcji naczyniowych i intensywniejszego rozwoju choroby wibracyjnej. Przy połączonym działaniu hałasu i wibracji obserwuje się wzrost efektu. Zatem współistniejące czynniki mogą zwiększać ryzyko choroby wibracyjnej o 5-10 razy.
Współczynniki zapadalności na choroby wibracyjne wśród głównych zawodów wibracyjnych w ostatnich latach oraz średnie wartości okresu utajonego (ukrytego) przedstawiono w tabeli. 11.2.
Tabela 11.2
Wibracje ogólne o częstotliwości mniejszej niż 0,7 Hz (kołysanie) nie prowadzą do choroby wibracyjnej. Konsekwencją tej wibracji jest choroba morska.
Współczesna medycyna uważa wibracje przemysłowe za silny czynnik stresowy, który ma negatywny wpływ na sprawność psychomotoryczną, sferę emocjonalną i aktywność umysłową człowieka, zwiększając prawdopodobieństwo różnych chorób i wypadków. Szczególnie niebezpieczne dla kobiecego ciała jest długotrwałe narażenie na wibracje.
Tabela 11.3. dostarcza informacji o negatywnym wpływie wibracji na zdrowie człowieka
Wibracje - wibracje mechaniczne mechanizmów, maszyn lub zgodnie z GOST 12.1.012-78 wibracje są klasyfikowane w następujący sposób.
Zgodnie z metodą przenoszenia na osobę, wibracje dzieli się na ogólne, przenoszone przez powierzchnie nośne na ciało osoby siedzącej lub stojącej oraz lokalne, przenoszone przez ręce osoby.
Kierunek rozróżnia drgania działające wzdłuż osi układu współrzędnych ortogonalnych dla drgań ogólnych, działające wzdłuż całego układu współrzędnych ortogonalnych dla drgań lokalnych.
W zależności od źródła występowania drgania dzieli się na transportowe (podczas ruchu maszyn), transportowe i technologiczne (przy łączeniu ruchu z procesem technologicznym, rozrzucaniu nawozów metodą mri, koszeniu lub omłocie kombajnem samojezdnym itp.) oraz technologiczne (podczas eksploatacji maszyn stacjonarnych)
Wibracja charakteryzuje się częstotliwością f, tj. liczba oscylacji i sekunda (Hz), amplituda A, tj. przemieszczenie fal lub wysokość podnoszenia od położenia równowagi (mm), prędkość V (m/s) i przyspieszenie. Cały zakres częstotliwości drgań jest również podzielony na pasma oktawowe: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 125, 250, 500, 1000, 2000 Hz. Wartości bezwzględne parametrów charakteryzujących drgania zmieniają się w szerokim zakresie, dlatego stosuje się pojęcie poziomu parametrów, czyli logarytmicznego stosunku wartości parametru do jego wartości odniesienia lub progowej.
Wpływ wibracji na ludzkie ciało
Podczas pracy w warunkach wibracji wydajność pracy spada, a liczba urazów wzrasta. Na niektórych stanowiskach pracy w produkcji rolniczej drgania przekraczają wartości znormalizowane, aw niektórych przypadkach są bliskie wartości granicznej. Poziomy wibracji na elementach sterujących nie zawsze spełniają normy. Zwykle widmo drgań zdominowane jest przez drgania o niskiej częstotliwości, które mają negatywny wpływ na organizm. Niektóre rodzaje wibracji niekorzystnie wpływają na układ nerwowy i sercowo-naczyniowy, aparat przedsionkowy. Najbardziej szkodliwy wpływ na organizm ludzki mają wibracje, których częstotliwość pokrywa się z częstotliwością naturalnych wibracji poszczególnych narządów, których przybliżone wartości są następujące (Hz): żołądek - 2 ... 3; nerki - 6...8; serce - 4...6; jelita - 2...4; aparat przedsionkowy - 0,5...L.3; oczy - 40...100 itd.
Wpływ na odruchy mięśniowe sięga 20 Hz; siedzenie ciągnika obciążone masą operatora ma naturalną częstotliwość drgań 1,5 ... 1,8 Hz, a tylne koła ciągnika - 4 Hz. Wibracje przenoszone są na ciało ludzkie w momencie kontaktu z wibrującym przedmiotem: działając na kończyny, pojawia się wibracja lokalna, a na całe ciało - ogólna. Wibracje lokalne oddziałują na tkankę nerwowo-mięśniową i układ mięśniowo-szkieletowy oraz prowadzą do skurczów naczyń obwodowych. Przy długotrwałych i intensywnych wibracjach w niektórych przypadkach rozwija się patologia zawodowa (częściej jest spowodowana wibracjami lokalnymi): choroba wibracyjna obwodowa, mózgowa lub mózgowo-obwodowa. W tym ostatnim przypadku pojawiają się zmiany w czynności serca, ogólne podniecenie lub odwrotnie, zahamowanie, zmęczenie, pojawienie się bólu, uczucie drżenia narządów wewnętrznych i nudności. W takich przypadkach drgania wpływają również na aparat kostno-stawowy, mięśnie, krążenie obwodowe, wzrok i słuch. Miejscowe wibracje powodują skurcze naczyń krwionośnych, które rozwijają się od końcowych paliczków palców, obejmując całą dłoń, przedramię i zakrywając naczynia serca.
Ciało ludzkie jest uważane za połączenie mas z elementami elastycznymi. W jednym przypadku jest to cały tułów z dolnym kręgosłupem i miednicą, w drugim górna część tułowia połączona z górną częścią kręgosłupa pochylona do przodu. Dla osoby stojącej na wibrującej powierzchni występują 2 piki rezonansowe o częstotliwościach 5…12 i 17…25 Hz, dla osoby siedzącej przy częstotliwościach 4…6 Hz. W przypadku głowy częstotliwości rezonansowe mieszczą się w zakresie 20…30 Hz. W tym zakresie częstotliwości amplituda drgań głowy może nawet 3-krotnie przekroczyć amplitudę drgań barku. Drgania narządów wewnętrznych, klatki piersiowej i Jama brzuszna wykrywać rezonans przy częstotliwościach 3,0...3,5 Hz.
Maksymalną amplitudę drgań ściany brzucha obserwuje się przy częstotliwościach 7...8 Hz. Wraz ze wzrostem częstotliwości oscylacji ich amplituda podczas transmisji przez organizm ludzki jest osłabiona. W pozycji stojącej i siedzącej te tłumienia na kościach miednicy wynoszą 9 dB na oktawę zmiany częstotliwości, na klatce piersiowej i głowie - 12 dB, na ramieniu - 12 ... 14 dB. Dane te nie dotyczą częstotliwości rezonansowych, pod wpływem których nie następuje osłabienie, a wzrost prędkości drgań.
W warunkach produkcyjnych maszyny ręczne, których wibracja ma maksymalny poziom energii (maksymalny poziom prędkości wibracji) w pasmach niskich częstotliwości (do 36 Hz), powodują patologię wibracyjną z przewagą uszkodzenia tkanki nerwowo-mięśniowej i układu mięśniowo-szkieletowego . Podczas pracy z maszynami ręcznymi, których wibracja ma maksymalny poziom energii w zakresie wysokiej częstotliwości widma (powyżej 125 Hz), występują głównie zaburzenia naczyniowe. Pod wpływem wibracji o niskiej częstotliwości choroba pojawia się po 8 ... 10 latach, a pod wpływem wibracji o wysokiej częstotliwości - po 5 latach i wcześniej. Ogólna wibracja o różnych parametrach powoduje różny stopień nasilenia zmian w układzie nerwowym (ośrodkowym i autonomicznym), układzie krążenia i aparacie przedsionkowym.
W zależności od parametrów (częstotliwość, amplituda) drgania mogą zarówno pozytywnie, jak i negatywnie wpływać na poszczególne tkanki i organizm jako całość. Wibracje stosuje się w leczeniu niektórych schorzeń, jednak najczęściej wibracje (przemysłowe) są uważane za czynnik szkodliwy. Dlatego ważna jest znajomość granic, które oddzielają pozytywny i negatywny wpływ wibracji na człowieka. Po raz pierwszy na użyteczną wartość wibracji zwrócił uwagę francuski naukowiec Abbé Saint Pierre, który w 1734 r. zaprojektował fotel wibracyjny dla ziemniaków kanapowych, który zwiększa napięcie mięśniowe i poprawia krążenie krwi. Na początku XX wieku. w Rosji profesor Wojskowej Akademii Medycznej A.E. Shcherbak udowodnił, że umiarkowane wibracje poprawiają odżywienie tkanek i przyspieszają gojenie się ran.
Wibracje produkcyjne, charakteryzujące się znaczną amplitudą i czasem działania, powodują rozdrażnienie, bezsenność, bóle głowy i bóle w rękach osób zajmujących się wibrującym narzędziem. Przy długotrwałym narażeniu na wibracje tkanka kostna ulega odbudowie: na zdjęciach radiologicznych widać paski, które wyglądają jak ślady złamania - obszary największego naprężenia, w których tkanka kostna mięknie. Zwiększa się przepuszczalność drobnych naczyń krwionośnych, zaburzona jest regulacja nerwowa, zmienia się wrażliwość skóry. Podczas pracy z ręcznym zmechanizowanym narzędziem może wystąpić akroasfiksja (objaw martwych palców) - utrata wrażliwości, wybielenie palców, dłoni. Pod wpływem ogólnych wibracji zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym są bardziej wyraźne: pojawiają się zawroty głowy, szumy uszne, zaburzenia pamięci, zaburzenia koordynacji ruchów, zaburzenia przedsionkowe i utrata masy ciała.
Podstawowe parametry drgań: częstotliwość i amplituda drgań. Punkt oscylujący z określoną częstotliwością i amplitudą porusza się z ciągle zmieniającą się prędkością i przyspieszeniem: są one maksymalne w momencie jego przejścia przez początkowe położenie spoczynkowe i zmniejszają się do zera w skrajnych położeniach. Dlatego ruch oscylacyjny charakteryzuje się również prędkością i przyspieszeniem, które są pochodnymi amplitudy i częstotliwości. Co więcej, ludzkie zmysły odbierają nie chwilową wartość parametrów wibracji, ale wartość rzeczywistą.
Wibracje są często mierzone za pomocą przyrządów, których skale są kalibrowane nie w wartościach bezwzględnych prędkości i przyspieszenia, ale w decybelach względnych. Dlatego charakterystyka drgań to również poziom prędkości oscylacyjnej i poziom przyspieszenia oscylacyjnego. Traktując człowieka jako złożoną strukturę dynamiczną o zmiennych w czasie parametrach, można wyróżnić częstotliwości, które powodują gwałtowny wzrost amplitud drgań zarówno całego ciała jako całości, jak i poszczególnych jego narządów. Przy wibracjach poniżej 2 Hz, działających na człowieka wzdłuż kręgosłupa, ciało porusza się jako całość. Częstotliwości rezonansowe nie zależą w dużym stopniu od indywidualnych cech człowieka, ponieważ głównym podsystemem, który reaguje na wibracje, są wibrujące w jednej fazie narządy jamy brzusznej. Rezonans narządów wewnętrznych występuje z częstotliwością 3 ... 3,5 Hz, a przy 4 ... 8 Hz są przemieszczone.
Jeśli drgania działają w płaszczyźnie poziomej wzdłuż osi prostopadłej do kręgosłupa, to częstotliwość rezonansowa ciała wynika z zgięcia kręgosłupa i sztywności stawy biodrowe. Obszar rezonansu głowy osoby siedzącej odpowiada 20…30 Hz. W tym zakresie amplituda przyspieszenia drgań głowy może być trzykrotnością amplitudy drgań ramion. Jakość percepcji wzrokowej obiektów ulega znacznemu pogorszeniu przy częstotliwości 60...70 Hz, co odpowiada rezonansowi gałek ocznych.
Naukowcy z Japonii odkryli, że charakter zawodu determinuje niektóre cechy działania wibracji. Na przykład choroby żołądka są szeroko rozpowszechnione wśród kierowców ciężarówek, zapalenie korzeni nerwowych wśród kierowców skiderów w operacjach pozyskiwania drewna, a ostrość wzroku jest zmniejszona u pilotów, zwłaszcza pracujących w helikopterach. Naruszenia czynności nerwowej i sercowo-naczyniowej u pilotów występują 4 razy częściej niż u przedstawicieli innych zawodów.
Metody i środki ochrony przed wibracjami
W celu ochrony przed wibracjami stosuje się następujące metody: zmniejszenie wibracyjnej aktywności maszyn; odstrojenie od częstotliwości rezonansowych; tłumienie drgań; izolacja drgań; tłumienie drgań, a także środki ochrony indywidualnej. Zmniejszenie aktywności wibracyjnej maszyn (zmniejszenie Fm) osiąga się poprzez zmianę procesu technologicznego, zastosowanie maszyn o takich schematach kinematycznych, w których procesy dynamiczne wywołane wstrząsami, przyspieszeniami itp. zostałyby wykluczone lub maksymalnie zredukowane, np. poprzez zastąpienie nitowanie ze spawaniem; dobre wyważenie dynamiczne i statyczne mechanizmów, smarowanie i czystość obróbki współpracujących powierzchni; zastosowanie przekładni kinematycznych o zmniejszonej aktywności wibracyjnej, na przykład kół zębatych jodełkowych i śrubowych zamiast kół walcowych; wymiana łożysk tocznych na łożyska ślizgowe; zastosowanie materiałów konstrukcyjnych o zwiększonym tarciu wewnętrznym.
Odstrojenie od częstotliwości rezonansowych polega na zmianie trybów pracy maszyny i odpowiednio częstotliwości zakłócającej siły drgań; częstotliwość drgań własnych maszyny poprzez zmianę sztywności układu np. poprzez montaż usztywnień lub zmianę masy układu (np. poprzez doczepienie dodatkowych mas do maszyny).
Tłumienie drgań to metoda redukcji drgań poprzez wzmocnienie procesów tarcia w konstrukcji, które rozpraszają energię drgań w wyniku jej nieodwracalnej przemiany w ciepło podczas odkształceń zachodzących w materiałach, z których wykonana jest konstrukcja. Tłumienie drgań odbywa się poprzez nałożenie na wibrujące powierzchnie warstwy materiałów sprężysto-lepkich o dużych stratach na skutek tarcia wewnętrznego - powłok miękkich (guma, pianka PVC-9, kit VD 17-59, kit antywibracyjny) i twardych (tworzywa sztuczne). , glass izol, hydroisol , blachy aluminiowe); zastosowanie tarcia powierzchniowego (na przykład sąsiadujących ze sobą płytek, takich jak sprężyny); montaż specjalnych przepustnic.
Tłumienie drgań (zwiększenie masy układu) realizowane jest poprzez montaż jednostek na masywnym fundamencie. Tłumienie drgań jest najskuteczniejsze przy średnich i wysokich częstotliwościach drgań. Metoda ta znalazła szerokie zastosowanie w instalacji ciężkiego sprzętu (młoty, prasy, wentylatory, pompy itp.).
Zwiększenie sztywności systemu, np. poprzez montaż usztywnień. Ta metoda jest skuteczna tylko wtedy, gdy niskie częstotliwości wibracje.
Wibroizolacja polega na ograniczeniu przenoszenia drgań ze źródła na chroniony obiekt za pomocą urządzeń umieszczonych między nimi. Do izolacji drgań najczęściej stosuje się podpory wibroizolacyjne, takie jak elastyczne uszczelki, sprężyny lub ich kombinację. Skuteczność wibroizolatorów szacuje się współczynnikiem transmisji KP, równym stosunkowi amplitudy przemieszczenia drgań, prędkości drgań, przyspieszenia drgań chronionego obiektu lub działającej na niego siły do odpowiedniego parametru źródła drgań. Izolacja drgań redukuje wibracje tylko wtedy, gdy skrzynia biegów< 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция.
Środki zapobiegawcze mające na celu ochronę przed drganiami mają na celu ich ograniczenie u źródła edukacji i na drodze rozprzestrzeniania się, a także stosowanie środków ochrony indywidualnej, środków sanitarnych i organizacyjnych.
Redukcję drgań w źródle występowania uzyskuje się poprzez zmianę procesu technologicznego z produkcją części z nylonu, gumy, tekstolitu, na czas środki zapobiegawcze i smarowania; części centrujące i równoważące; zmniejszenie szczelin w stawach. Przenoszenie drgań na podstawę jednostki lub konstrukcję budynku osłabia osłona, będąca jednocześnie środkiem do walki z hałasem.
Jako powłoki tłumiące drgania stosuje się najczęściej masy uszczelniające nr 579, 580, typu BD-17 oraz najprostsze konstrukcje (warstwy pokrycia dachowego klejone bitumem lub klejem syntetycznym). Jeżeli metody ochrony zbiorowej nie działają lub ich stosowanie jest nieracjonalne, stosuje się środki ochrony indywidualnej. Jako środek ochrony przed wibracjami podczas pracy z zmechanizowanym narzędziem stosuje się rękawice antywibracyjne i specjalne buty. Botki antywibracyjne posiadają wielowarstwową gumową podeszwę.
Czas pracy z narzędziem wibracyjnym nie powinien przekraczać 2/3 zmiany roboczej. Operacje są rozdzielone między pracowników tak, aby czas trwania ciągłego działania wibracji, w tym mikropauz, nie przekraczał 15 ... 20 minut. Zaleca się robienie przerw na 20 minut 1-2 godziny po rozpoczęciu zmiany i 30 minut 2 godziny po obiedzie.
W przerwach należy wykonać specjalny zestaw ćwiczeń gimnastycznych i hydrozabiegów – kąpiele w wodzie o temperaturze 38°C, a także automasaż kończyn.
Jeżeli drgania maszyny przekraczają dopuszczalną wartość, to czas kontaktu osoby pracującej z tą maszyną jest ograniczony.
Aby poprawić właściwości ochronne organizmu, zdolność do pracy i aktywność zawodową, należy stosować specjalne przemysłowe kompleksy gimnastyczne, profilaktykę witaminową (dwa razy w roku kompleks witamin C, B, kwas nikotynowy), specjalne odżywianie.
