Безопасность жизнедеятельности на производстве → Методы и средства снижения производственных вибрацийБезопасность жизнедеятельности на производстве → Методы и средства снижения производственных вибрацийБезопасность жизнедеятельности на производстве → Методы и средства снижения производственных вибрацийОдним из негативных факторов производственной среды является вибрация.
В соответствии с ГОСТ 24346—80 «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.
Принято различать общую и локальную вибрацию. Общая вибрация действует на весь организм человека через опорные поверхности — сиденье, пол. Локальная вибрация оказывает воздействие на отдельные части тела.
При действии на организм общей вибрации в первую очередь страдает опорно-двигательный аппарат, нервная система и такие анализаторы как вестибулярный, зрительный, тактильный. У рабочих вибрационных профессий возникают головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания. Общая низкочастотная вибрация отрицательно влияет на обменные процессы организма.
Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно она действует на нервные окончания, мышечные и костяные ткани, вызывает снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов. Рабочие жалуются на ноющие, ломящие, тянущие боли в руках, часто по ночам. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а колебания высоких частот — спазм сосудов.
Особенно опасны явления резонанса человеческого тела, отдельных его частей под действием вибрации при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил.
Общей вибрации подвергаются рабочие и водители транспортных средств, операторы мощных штампов; рабочие литейных цехов, обслуживающие выбивные решетки, формовочные и другие машины; обслуживающий персонал дизелей, компрессоров.
Источниками локальной вибрации являются кузнечно-прессовое оборудование, оборудование гальванических цехов, металлорежущие станки, трамбовки, пневматические рубильные молотки и другое оборудование. Повышенные уровни локальной вибрации возникают в сборочных цехах при сверлении, зенковании, шлифовании, полировании, шабрении, обрубке, отливании, зачистке, гибке, правке листовых и маложестких деталей, при различного рода очистке и промывке деталей.
Вибрация может характеризоваться как абсолютными, так и относительными параметрами.
Абсолютными параметрами вибрации являются вибросмещение, виброскорость и виброускорение.
Основной относительный параметр вибрации — уровень виброскорости (дБ), который определяется:
(3.41)
где V — амплитуда виброскорости, м/с; Vo = 5х10-8 м/с — пороговое значение виброскорости.
В соответствии с ГОСТ 12.1.012—90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования безопасности» подлежат контролю следующие виды общей вибрации: транспортная, транспортно-технологическая (для внутрицехового транспорта), технологическая, принципы нормирования которых одинаковы.
Нормируемыми параметрами вибрации являются средние квадратические значения виброскоростей, их логарифмические уровни или виброускорения в октавных полосах частот (для общей и локальной вибрации) и в 1/3 октавных полосах (для общей вибрации). Общая вибрация нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 Гц и в 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12,5; 20,0; 25; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц.
Локальная вибрация нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 8; 16; 32; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.
Нормируются вибрации в направлении трех ортогональных осей координат х, у, z (z — вертикальная; х, у — горизонтальные оси).
Допустимые значения параметров транспортной, транспортно-технологической и технологической вибрации приведены в ГОСТ 12.1.012—90 и СН 2.2.472.1.8-566—96. Регламентируется также продолжительность воздействия локальной и общей вибрации в зависимости от степени превышения ее параметров над нормативными значениями.
Суммарное время работы в контакте с ручными машинами, вызывающими вибрации, не должно превышать 2/3 рабочей смены. При этом продолжительность одноразового непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, которые входят в данную операцию, не должна превышать 15...20 мин.
Суммарное время работы с виброинструментом не должно превышать для слесаря-сборщика 30 % сменного рабочего времени, для электромонтажника — 22 %, для наладчика — 15 %. При работе с виброинструментом масса оборудования, удерживаемая руками, не должна превышать 10 кг, а сила нажима не должна превышать 196 Н.
Параметры вибрации измеряются с помощью приборов, называемых виброметрами. В настоящее время в качестве виброизмерительной и шумоизмерительной аппаратуры используются отечественные приборы ИШВ-2, ВШВ-003; из зарубежной аппаратуры применяются универсальные виброакустические комплекты фирм RFT (Германия) и «Брюль и Кьер» (Дания).
Измерения проводятся по всем октавным полосам, результаты записываются на магнитофонную ленту, а затем расшифровываются в лабораторных условиях и сравниваются с нормируемыми показателями по каждой октавной полосе отдельно.
Как при проектировании производственного оборудования, так и при его установке практически всегда требуется применение средств виброзащиты.
По организационному признаку средства виброзащиты подразделяются на средства индивидуальной и коллективной виброзащиты.
Средства индивидуальной защиты от вибрации (СИЗ) по месту контакта оператора с вибрирующим объектом подразделяются на следующие: для рук оператора — изолирующие рукавицы, перчатки, вкладыши, прокладки; для ног оператора — специальная обувь, подметки, наколенники; для тела оператора — нагрудники, пояса, специальные костюмы.
Общие требования к средствам индивидуальной защиты рук от вибрации регламентируются ГОСТ 12.4.002—97 ССБТ «Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Технические требования и методы испытаний».
Средства коллективной защиты по отношению к источнику возбуждения вибрации подразделяются на средства, снижающие параметры вибрации воздействием на источник возбуждения, и средства, снижающие параметры вибрации в направлении ее распространения.
Воздействие на источник возбуждения вибрации сводится к изменению конструктивных элементов источника возбуждения и характера вынуждающих сил и моментов, обусловленных рабочим процессом в машине, а также к уравновешиванию отдельных элементов машин и к применению методов отстройки от резонансных явлений.
Отстройка от режима резонанса производится либо посредством рационального выбора массы и упругости колеблющейся системы, либо изменением частоты вынуждающей силы.
В направлении распространения вибрацию снижают, используя дополнительные устройства, встраиваемые в конструкцию машины (виброгасящие, виброизоляционные); применяя демпфирующие покрытия, а также используя антифазную синхронизацию двух или нескольких источников возбуждения. В отдельных случаях могут совмещаться комбинации этих методов.
Средства динамического виброгашения по принципу действия подразделяются на динамические (пружинные, маятниковые, эксцентриковые, гидравлические, действующие в противофазе к колебательной системе) и ударные (маятниковые, пружинные, плавающие, камерного типа — как глушители шума). Динамическое виброгашение осуществляется также при установке агрегата на массивном фундаменте.
Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения к защищаемому объекту путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи. Эта связь препятствует передаче энергии либо от колеблющегося агрегата к основанию, либо от колеблющегося основания к человеку или к защищаемым конструкциям.
Виброизоляция осуществляется путем установки источников вибрации на виброизоляторы, а также применением гибких вставок в коммуникациях воздуховодов; использованием упругих прокладок в узлах крепления механизмов, воздуховодах, перекрытиях, несущих конструкциях зданий, в ручном механизированном инструменте и т.д.
В машиностроении для виброизоляции стационарных машин с вертикальной возбуждающей силой чаще всего применяют резиновые, пружинные и комбинированные виброизоляторы (опоры, коврики, фундаменты). Их упругие элементы могут быть металлическими, полимерными, волокнистыми, пневматическими, гидравлическими, электромагнитными.
Тип виброизолятора выбирается в зависимости от массы, частоты колебаний, предполагаемого числа изоляторов и требуемого снижения уровня вибраций.
Вибродемпфирование заключается в уменьшении уровня вибрации защищаемого объекта за счет превращения энергии механических колебаний колеблющейся системы в тепловую энергию. Вибродемпфирующие свойства материалов определяются величиной коэффициента потерь 5.
Чем выше коэффициент потерь 8, тем большего эффекта вибродемпфирования можно достичь.
Вибродемпфирование осуществляется:
Действие таких покрытий основано на ослаблении вибраций путем перевода колебательной энергии в тепловую при деформациях покрытия.
Вибропоглощающие покрытия по своим упругим свойствам делятся на жесткие и мягкие.
К жестким покрытиям (Е1 = 108...109 Па) относятся твердые пластмассы, рубероид, изол, битумизированный войлок, фольга, гидроизол, стеклоизол, фольгоизол, и другие материалы.
К мягким вибродемпфирующим покрытиям (Е < 108 Па) относятся мягкие пластмассы, материалы типа резины (пеноэласт, технический винипор), отдельные виды пластиков и пенопластмасс.
Для вибрирующих объектов сложной конфигурации, где невозможно использовать листовые вибродемпфирующие покрытия, применяют мастики ВД17-58, ВД17-59, ВД17-63, «Антивибрит» и др. (коэффициент потерь от 0,3 до 0,45).
Их применяют для снижения вибрации в вентиляционных системах, трубопроводах, насосах, центробежных компрессорах.
Оптимальная толщина покрытия должна быть равна двум-трем толщинам демпфируемого элемента конструкции.