Защита от механический колебаний

     Защита  от механический колебаний

     Вибрация

     Вибрация  — это колебательный процесс, при котором отдельные элементы механических и других систем периодически проходят через положение равновесия.

     Основными физическими параметрами вибрации являются частота колебаний (f, Гц), амплитуда (А, м), виброскорость (V, м/с) и виброускорение (W, м/с2).

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

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

     По  источнику возникновения вибрации, подразделяется на

• транспортную, возникающую в результате движения машин;
• транспортно-технологическую, когда одновременно с движением машина выполняет технологический процесс;
• технологическую, возникающую при работе стационарного оборудования и машин.

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

     Вибрация  может оказывать двоякое воздействие  на организм. При высокой интенсивности  и продолжительном воздействии, она может вызвать тяжелое  заболевание. При небольших интенсивностях и продолжительности, вибрация может снизить утомляемость, повысить обмен веществ, тонус и т.п.

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

     Общие вибрации, воздействуя на нервную  и сердечно-сосудистую системы, вызывают головные боли, тошноту, появление внутренних болей, ощущение тряски внутренних органов, расстройство аппетита, нарушение сна и др.

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

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

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

     Нормирование  и гигиеническая  оценка вибраций

     Количественными характеристиками вибрации, определяющими  ее воздействие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости V, м/с, виброускорение (W, м/с2) и логарифмические  уровни виброскорости, дБ в октавных полосах частот со следующими среднегеометрическими частотами: 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500 и 1000 Гц.

     Методы  и средства обеспечения  вибробезопасных  условий труда

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

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

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

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

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

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

     Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом  эффективности, который представляет собой отношение виброскорости V, м/с, или уровня виброскорости, дБ, к  значению этих величин после ее введения.

     В системах, генерирующих наиболее простые гармонические колебания, виброзащита считается достаточной, когда отношение частоты возбуждения к частоте собственных колебаний системы более 1,41 (> 1,41). В этом случае > 1. При частоте возбуждения = 1,41 колебания передаются без изменения (=1), а при / <1,41 система усиливает колебания (< 1).

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

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

     Важной  мерой профилактики виброболезни работающих является ограничение времени воздействия  вибрации, которое осуществляется путем  установления для лиц виброопасных профессий внутрисменного режима труда. Режим труда устанавливается при превышении вибрационной нагрузки на оператора не менее 1 дБ (в 1,12 раза), но не более 12 дБ (4 раза).

     При превышении более 12 дБ запрещается  проводить работы и применять  машины, генерирующие такую вибрацию.

     Периодичность контроля вибрационной нагрузки на оператора при воздействии локальной вибрации должны быть не реже 2 раз в год, общей – не реже раза в год.

     Акустический  шум

     Акустический  шум определяется как совокупность различных по силе и частоте звуков, возникающих в результате колебательного движения частиц в упругих средах (твердых, жидких, газообразных).

     Звуковые  ощущения возникают в органах  слуха при воздействии на них  звуковых волн в диапазоне от 16 Гц до 22 тыс. Гц. Звук распространяется в  воздухе со скоростью 344 м/с.

     Величина  порога слышимости зависит от частоты  ощущаемых звуков и равна 10-12 Вт/м2 (2•10-5 Па) на частотах близких 1000 Гц. Верхней  границей является порог болевого ощущения, который в меньшей степени  зависит от частоты и лежит  в пределах 130 – 140 дБ (на частоте 1000 Гц по интенсивности 10 Вт/м2, по звуковому давления 2•102 Па).

     Основными количественными характеристиками шума являются интенсивность I(Вт/м2), звуковое давление P(Па), звуковая мощность W(Вт), логарифмические уровни интенсивности  или силы звука LI(дБ) и звукового давления LP(дБ).

     Соотношение уровня интенсивности и частоты  определяет ощущение громкости звука, т.е. звуки, имеющие различную частоту  и интенсивность, могут оцениваться  человеком как равногромкие. Это  явление иллюстрируется кривыми равной громкости.

     При восприятии звуковых сигналов на определенном акустическом фоне может наблюдаться  эффект маскировки сигнала.

     Эффект  маскировки может отрицательно сказываться  в акустических индикаторах и  может быть использован для улучшения  акустической обстановки (например, в случае маскировки высокочастотного тона низкочастотным, который менее вреден для человека.

     С биологической точки зрения шумом  может считаться любой нежелательный  звук, мешающий восприятию полезных звуков в виде сигналов и речи.

     По  происхождению шум может быть механическим, аэрогидродинамическим  и электромагнитным.

     Механический  шум возникает в результате ударов в сочленяющихся частях машин, их вибрации, что имеет место при  механической обработке деталей, в  зубчатых передачах, в подшипниках качения и т.п. Мощность звукового излучения поверхности, совершающей колебания, зависит от интенсивности колебаний вибрирующих поверхностей, из размеров, формы, способов крепления и др.

     Аэрогидродинамический шум появляется в результате пульсации давления в газах при их движении в трубопроводах и каналах (турбомашины, насосные агрегаты, вентиляционные системы, компрессоры и т.п.).

     Электромагнитный  шум является результатом растяжения и изгиба ферромагнитных материалов при воздействии на них переменных электромагнитных полей (электрических машин, трансформаторов, дросселей и т.п.).

     Воздействие шума на человека проявляется от субъективного  раздражения до объективных патологических нарушений функции органов слуха, центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, внутренних органов.

     Характер  шумового воздействия обусловлен его  физическими характеристиками (уровнем, спектральным составом и т.п.), длительностью  воздействия и психофизиологическим состоянием человека.

     Под воздействием шума снижается внимание, работоспособность. Шум нарушает сон и отдых людей.

     Все разнообразие невротических и кардиологических расстройств, нарушения функций  желудочно-кишечного тракта, слуха  и т.д., которые возникают под  влиянием шума, объединяется в симптомокомплекс «шумовой болезни». 
 

     Допустимые  уровни звука (c 7 до 23 ч с 23 до 7 ч)