Характеристика основных параметров вибрации

Вибрацию связывают с процессом колебаний, возникающим в различных физических условиях и относящимся к различным объектам. Среди них, в первую очередь нужно отметить материальные тела, совершающие механические движения относительно друг друга (поступательные или угловые). То есть можно выделить класс механических колебаний. Существуют колебания и другой физической природы: электрические колебания, тепловые колебания.

Вибрация представляет собой механическое колебательное движение, простейшим видом которого является гармоническое поступательное или крутильное колебание.

Основные параметры синусоидального поступательного колебания: частота в герцах (1 кол./с); изменяющиеся во времени вибросмещение Y(t); виброскорость V(t); виброускорение а(t). Время, в течение которого колеблющееся тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебания Т(с). Для синусоидальных колебаний амплитудные (пиковые) значения виброскорости А_V и виброускорения А_а определяются по формулам

А_V= 2p fА_Y; А_а = (2p f)²A_Y,

где p – 3, 14; f – частота, Гц; А_Y – амплитуда вибросмещения, м.

Для крутильных колебаний вибросмещение, виброскорость и виброускорение выражаются в угловых единицах.

Для оценки вибрации используются также логарифмические уровни виброскорости L_v и виброускорения L_а, выражаемые в децибелах (Дб) и определяемые по формулам

.

Величина колебательной энергии, поглощенной телом человека Q, прямо пропорциональна площади контакта, времени воздействия и интенсивности раздражителя

Q = I × S × t,

где I – интенсивность вибрации, кгм/м²× с; S – площадь контакта, м²;
t – длительность воздействия, с.

Интенсивность вибрации, а, следовательно, колебательная энергия прямо пропорциональны квадрату колебательной скорости:

I = V² (Z/S),

где V – среднеквадратичное значение колебательной скорости, м/с;
Z/S – модуль входного удельного механического импеданса (сопротивления) в зоне контакта, кг/с× м³.

Механический импеданс определяется как отношение амплитуды колебательной силы к амплитуде результирующей колебательной скорости в точке приложения этой силы.

В общем случае любая физическая величина, характеризующая вибрацию (например, виброскорость), является некоторой функцией времени:
V = V(t). Математическая теория показывает, что такой процесс можно представить в виде суммы бесконечного числа синусоидальных колебаний (гармоник) с различными периодами и амплитудами. В случае периодического процесса частоты этих гармоник кратны основной частоте процесса: f_n = nf₁ (n = 1, 2, 3,...; f₁ = 1/T – основная частота процесса).

Амплитуды гармоник определяют по известным формулам разложения в ряд Фурье. Если же процесс не имеет определенного периода (случайные или кратковременные одиночные процессы), то число таких синусоидальных составляющих становится бесконечно большим, а их частоты и амплитуды распределяются непрерывным образом, при этом амплитуды определяют разложением по формуле интеграла Фурье.

Таким образом, спектр периодического или квазипериодического колебательного процесса является дискретным (рис. 5.1, а, б), а случайного или кратковременного одиночного процесса – непрерывным (рис. 5.1, в).

Рис. 5.1. Спектры виброакустических параметров

Чаще всего в дискретном спектре наиболее ярко выражена основная частота колебаний. Если процесс представляет собой сложение нескольких периодических процессов, частоты отдельных составляющих в его спектре могут быть не кратными друг другу, т. е. имеет место квазипериодический процесс (см. рис. 5.1, б). Если процесс есть результат суммирования нескольких периодических и случайных процессов, спектр его является смешанным, т. е. изображается в виде непрерывного и дискретного спектров, наложенных друг на друга (рис. 5.1, г).

В силу специфических свойств органов чувств определяющими являются действующие значения параметров, характеризующих вибрацию. Так, действующее значение виброскорости есть среднеквадратичное мгновенных значений скорости V(t) за время усредненияТ_у, которое выбирают с учетом характера изменения виброскорости во времени

Таким образом, для характеристики вибрации используют спектры действующих значений параметров или средних квадратов последних
V² = u²_д. При оценке суммарного воздействия колебаний различных частот или отдельных источников следует иметь в виду, что при сложении некогерентных колебаний результирующую виброскорость (ускорение/смеще-ние) находят соответствующим суммированием мощностей отдельных составляющих спектра (или отдельных источников) или, что одно и то же, суммированием средних квадратов виброскорости

= V ²₁ + V ²₂ +... + V ²_n,

где n – число составляющих в спектре.

В соответствии с этим результирующее действующее значение указанного параметра определяется выражением

.

Изображение непрерывного спектра требует обязательной оговорки о ширине Df элементарных частотных полос, к которым относится изображение. Если f₁ – нижняя граничная частота данной полосы частот,
f₂ – верхняя граничная частота, то в качестве частоты, характеризующей полосу в целом, берется среднегеометрическая частота

.

В практике виброакустических исследований весь диапазон частот вибраций разбивают на октавные диапазоны. В октавном диапазоне верхняя граничная частота вдвое больше нижней (f₂ / f₁ = 2). Анализ и построение спектров параметров вибрации могут производиться также в третьоктавных (f₂ / f₁ = ) полосах частот.

Среднегеометрические частоты октавных (третьоктавных) полос частот в виброакустике стандартизованы и составляют: 1; 2; 4; 16; 31, 5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000 (0, 8; 1, 0; 1, 2 и т. д.) Гц.

В зависимости от характера контакта тела человека с источником производственной вибрации условно различают локальную и общую вибрацию.

Вибрация передаваемая на тело стоящего, сидящего или лежащего человека в точках его опоры (ступни ног, ягодицы, спина, голова) определяется как общая (рис. 5.2, а; 5.3). Вибрация, передаваемая преимущественно через руки человека (работающего) в местах контакта с управляемой машиной или обрабатываемым изделием, определяется как локальная (рис. 5.2, б; 5.4). В производственных условиях часто имеет место сочетание локальной и общей вибраций.

Смешанное воздействие с преобладанием локальной вибрации возникает при работе ряда ручных машин, когда передача колебаний по телу осуществляется не только через верхние, но и через нижние конечности, грудь, спину и другие части тела в зависимости от рабочей позы и конструкции инструмента.

В других случаях преобладает общая вибрация, например, при формовке железобетонных изделий на виброплатформах с одновременным ручным разравниванием бетонной массы.

Локальную вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат Х_л, Y_л, Z_л, (рис. 5.2, б), где ось Х_лпараллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия и т. п.), ось Y_л перпендикулярна ладони, а ось Z_л лежит в плоскости, образованной осью Х_л и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается).

Рис. 5.2. Направление координатных осей при действии вибрации [1, 2]: а – общей (положение стоя и сидя); б – локальной (охват цилиндрических и сферических
поверхностей)

По источнику возникновения общую вибрацию классифицируют на категории:

· общую вибрацию 1-й категории – транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве). К источникам транспортной вибрации относят: тракторы сельскохозяйственные и промышленные, самоходные сельскохозяйственные машины (в том числе комбайны); автомобили грузовые (в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки и т. д.); снегоочистители; самоходный горно-шахтный рельсовый транспорт;

· общую вибрацию 2-й категории – транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок. К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы (в том числе роторные); краны промышленные и строительные; машины для загрузки (завалочные) мартеновских печей в металлургическом производстве; горные комбайны, шахтные погрузочные машины, самоходные бурильные каретки; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт;

· общую вибрацию 3-й категории – технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: станки металло- и деревообрабатывающие; кузнечно-прессовое оборудование; литейные машины; электрические машины, стационарные электрические установки; насосные агрегаты и вентиляторы; оборудование для бурения скважин, буровые станки; машины для животноводства, очистки и сортировки зерна (в том числе сушилки); оборудование промышленности стройматериалов (кроме бетоноукладчиков); установки химической и нефтехимической промышленности и др.

Общую вибрацию категории 3 по месту действия для условий производства подразделяют на следующие типы:

а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;

б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;

в) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда.

При нормировании общую вибрацию определяют по направлению вдоль осей ортогональной системы координат Х_о, Y_о, Z_о (см. рис. 5.2, а), где Х_о (от спины к груди) и Y_о (от правого плеча к левому) – горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям; Z_о – вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т. п.

В отличие от рассмотренных направлений координатных осей и параметров оценки вибрации, в новых национальных стандартах [3, 4, 5], созданных в соответствии с законом о техническом регулировании, при оценке вибрации, воздействующей на человека, предложена базицентрическая система координат и параметры еe оценки.

Общую вибрацию измеряют в направлении осей системы координат с центром в точке контакта тела человека с вибрирующей поверхностью в базицентрической системе координат, как показано на рис. 5.3. При этом относительно координатных осей X, Y, Z сидящего человека оцениваются также угловые (крутильные) колебания в направлениях r_x, r_y, r_z.

Рис. 5.3. Базицентрическая система координат
для тела человека при измерении общей вибрации по [3, 4]: а – положение сидя; б – поло-
жение стоя; в – положение лежа

Локальную вибрацию следует измерять в направлении осей ортогональной системы координат, как показано на рис. 5.4. Из практических соображений эту систему координат удобно задавать относительно соответствующей базицентрической системы координат. В случае измерения локальной вибрации положение базицентрической системы координат определяется предметом – обрабатываемой деталью, рукояткой инструмента или рычагом устройства управления, через который вибрация передается на сжатую кисть.

а)	б)

Рис. 5.4. Система координат, связанная с кистью руки при измерении локальной вибрации по [3, 5]: а – положение «сжатая ладонь» (кисть обхватывает цилиндрическую рукоятку); б – положение «плоская ладонь» (кисть нажимает на сферическую поверхность);
обозначения: – биодинамическая система координат;
– базицентрическая система координат

Центром биодинамической системы координат является головка третьей пястной кости. Ось z_h определена как продольная ось третьей пястной кости с положительным направлением в сторону кончика пальца. Ось х_h проходит через начало координат, перпендикулярна к оси z_h и направлена вверх, когда кисть находится в нормальном анатомическом положении (ладонью вверх). Ось y_h перпендикулярна к двум другим осям и положительно направлена в сторону большого пальца. На практике обычно используют базицентрическую систему координат, получаемую вращением системы координат в плоскости (y – z) таким образом, чтобы ось y_h была параллельна оси предмета, удерживаемого кистью руки (например, рукоятки).

В соответствии с [3] для нормирования и оценки вибрации (в том числе общей низкочастотной в диапазоне от 0, 1 до 0, 5 Гц) должны применяться следующие параметры корректированного ускорения.

1. Среднеквадратичное значение корректированного ускорения a_w (м/с²): усредненная по времени поступательная или угловая вибрация, определяемая формулой

где a_w(x) – текущее значение корректированного ускорения (поступательного или углового) как функция времени x; T – период измерений.

2. Уровень корректированного ускорения : уровень среднеквадратичного значения корректированного ускорения, дБ, определяемый формулой

где a_w – среднеквадратичное значение корректированного ускорения, м/с²; a₀ – опорное значение ускорения, равное 10^–6 м/с² (по ИСО 1683: 1983).

3. Текущее среднеквадратичное значение корректированного ускорения : среднеквадратичное значение корректированного ускорения в момент времени t, определяемое формулой

где – текущее значение корректированного ускорения в момент времени x; q – период интегрирования; t – текущее время.

Примечание. В качестве аппроксимации линейного усреднения может быть использовано экспоненциальное усреднение, определяемое формулой

где t – постоянная времени экспоненциального усреднения.

4. Максимальное кратковременное среднеквадратичное значение (корректированного ускорения) MTVV: максимальное значение текущего среднеквадратичного значения корректированного ускорения для периода интегрирования q, равного 1 с.

5. Доза укачивания MSDV: величина, представляющая собой интеграл квадрата корректированного ускорения , выражаемая в м/с^{1, 5} и определяемая формулой

где Ф – общий период времени, в течение которого наблюдают низкочастотные колебания, вызывающие укачивание (болезнь движения).

Примечание. Доза укачивания может быть получена из среднеквадратичного значения корректированного ускорения умножением на коэффициент Ф^1/2. Если не определено иначе, время воздействия Ф принимают равным периоду измерений Т.

6. Доза вибрации VDV: величина, представляющая собой интеграл четвертой степени корректированного ускорения , выражаемая в м/с^{1, 75} и определяемая формулой

где Ф – общее время воздействия вибрации[1].

7. Полная вибрация a_v: суммарная вибрация по трем осям поступательного движения, определяемая формулой

где a_wx, a_wy и a_wz – среднеквадратичные значения корректированного ускорения в направлении трех ортогональных измерительных осей x, y и z соответственно; k_x, k_y и k_z – поправочные множители (коэффициенты), значения которых зависят от целей измерения.

8. Пиковое значение: максимальное значение модуля корректированного ускорения на периоде измерения[2].

При оценке общей вибрации (по ГОСТ 31319-2006) для каждой i-й операции измерению (оценке) подлежат следующие основные параметры:

– среднеквадратичное значение корректированного виброускорения a_wi, м/с², вдоль каждой из трех осей системы координат, связанной с опорной поверхностью;

– общая длительность T_i воздействия вибрации в процессе выполнения i-й операции в течение рабочего дня.

Для каждого направления l значение эквивалентного виброускорения
А _l (8), м/с², определяют по формуле

где a _{l wi} – среднеквадратичное значение корректированного виброускорения, определенное на интервале времени T_i; k_x = k_y = 1, 4 для направлений x и y; и k_z = 1 для направления z; l – индекс, указывающий направление измерений (оценки) вибрации (x, y или z); T₀ – опорный период времени, равный 8 ч (28 800 с).

Примечания:

1) ГОСТ 31191.1 допускает проводить оценку общей вибрации на основе значения дозы вибрации VDV_i, рассчитанной для того же периода времени T₀ и направления l, вместо A _l (8). Использование значения дозы вибрации вместо значения эквивалентного виброускорения приводит, как правило, к другой оценке риска вибрационного воздействия;

2) значения k _l в направлениях x и y основаны на чувствительности к вибрации сидящего человека (ГОСТ 31191.1) и распространены на другие возможные позы (например, положение стоя);

3) при наличии отчетливо выраженного доминирующего направления действия вибрации допускается проводить измерения только в этом направлении.

Долю отдельной операции или рабочего цикла i в значении эквивалентного виброускорения определяют по формуле

При оценке локальной вибрации (ГОСТ 31192.1-2004) основной величиной, используемой для описания уровня вибрации, является среднеквадратичное значение корректированного виброускорения. Измерения корректированного виброускорения требуют применения соответствующих полосовых и весовых фильтров. Применение частотной коррекции W_h исходит из того, что вибрация на разных частотах по-разному влияет на степень получаемых повреждений.

Измерения необходимо проводить во всех трех направлениях. При этом отдельно должны быть зафиксированы среднеквадратичные значения корректированных виброускорений , , .

Полную вибрацию a_hv определяют как корень из суммы квадратов трех составляющих вибрации:

5.2. Действие вибрации на организм

Особенности воздействия производственной вибрации определяются частотным спектром и расположением в его пределах составляющих с максимальным уровнем энергии колебания. Местная вибрация малой интенсивности может оказывать благоприятное воздействие на организм человека, восстанавливая трофические изменения, улучшая функциональное состояние центральной нервной системы, ускоряя заживление ран и т. п. При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии – вибрационной болезни. Наибольший удельный вес (распространение) имеет патология, в этиопатогенезе которой существенную роль играет местная (локальная) вибрация.

В производственных условиях ручные машины, вибрация которых имеет максимальные уровни энергии (максимальный уровень виброскорости) в полосах низких частот (до 35 Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечного, опорно-двигатель-ного аппаратов. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц), возникают главным образом сосудистые расстройства с наклонностью к спазму периферических сосудов. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8–10 лет (формовщики, бурильщики с электросверлами), при воздействии высокочастотной вибрации – через 5 и менее лет (шлифовщики, рихтовщики).

Локальная вибрация широкого спектра преимущественно средне-высокочастотная (35...125 Гц и более) чаще с неравномерным распределением максимальных уровней по ширине спектра энергии и наличием импульсного удара (клепка, обрубка, бурение) вызывает различную степень сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений. Повышенная локальная вибрация может приводить к нарушениям потоков крови в периферических сосудах рук, неврологических и локомоторных функций кисти и всей руки. По оценкам от 1, 7 % до 3, 6 % рабочих развитых стран подвергаются потенциально опасному воздействию локальной вибрации. Термин «синдром локальной вибрации» широко используют для определения нарушений деятельности периферических сосудов, неврологических и мышечно-скелетных повреждений, обусловленных воздействием локальной вибрации. Проявления неврологических или сосудистых нарушений у рабочих, подверженных воздействию такой вибрации, могут носить как индивидуальный, так и групповой характер. В некоторых странах, в том числе в РФ, болезни сосудов и суставов, вызванные действием локальной вибрации, причислены к профессиональным заболеваниям с соответствующим возмещением нанесенного здоровью ущерба. Сроки развития патологии при воздействии подобной вибрации – от 3 до 8 лет.

Воздействие общей вибрации разных параметров вызывает различную степень выраженности изменений в центральной и вегетативных нервных системах, сердечно-сосудистой системе, обменных процессах, вестибулярном аппарате.

Возникновение и развитие вибрационной болезни обусловлены сложным взаимодействием рефлекторно развивающихся изменений в деятельности различных отделов нервной системы. Большую роль в характере реакций организма играют сопутствующие факторы: микротравматизация, охлаждение, статическое мышечное усилие, пониженное атмосферное давление, производственный шум.

5.3. Гигиеническое нормирование вибрации

Значения нормируемых параметров вибрации, полученные в результате измерений на рабочих местах, непосредственно сравнивают с гигиеническими нормативами. Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, производится следующими методами [1]:

· частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;

· интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

· интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра;

· дозной оценкой.

Нормируемые параметры указываются для определенного диапазона частот:

· для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами: 8; 16; 31, 5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

· для общей вибрации в виде октавных или 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами: 0, 8; 1; 1, 25; 1, 6; 2, 0; 2, 5; 3, 15; 4, 0; 5, 0; 6, 3; 8, 0; 10, 0; 12, 5; 16, 0; 20, 0; 25, 0; 31, 5; 40, 0; 50, 0; 63, 0; 80, 0 Гц.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами являются cредние квадратические значения виброскорости v и виброускорения а или их логарифмические уровни L_v, L_a, измеряемые в октавных и треть октавных полосах частот.

При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение виброскорости и виброускорения U или их логарифмические уровни L_U, измеряемые с помощью корректирующих фильтров или вычисляемые по формулам

или ,

где U_i, L_Ui – средние квадратические значения виброскорости или вибро-ускорения (или их логарифмические уровни) в i-й частотной полосе; n – число частотных полос (1/3 или 1/1 октав) в нормируемом частотном диапазоне; K_Ui, L_ki – весовые коэффициенты для i-й частотной полосы соответственно для абсолютных значений или их логарифмических уровней, определяемые для локальных и для общих вибраций по таблицам, т. е. корректированный уровень вибрации – одночисловая характеристика вибрации, определяемая как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом октавных поправок.

При интегральной оценке вибрации с учетом времени ее воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения U_экв или их логарифмический уровень L_Uэкв, измеренные или вычисленные по формулам

или L_Uэкв

где U_i – корректированное по частоте значение контролируемого параметра виброскорости (v, L_v), м/с или виброускорения (a, L_a), м/с²; t_i– время действия вибрации, ч;

где n – общее число интервалов действия вибрации.

Следовательно, эквивалентный (по энергии) корректированный уровень изменяющейся во времени вибрации – это корректированный уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое же среднеквадратичное корректированное значение виброускорения и/или виброскорости, что и данная непостоянная вибрация в течение определенного интервала времени.

Доза вибрации D определяется по формуле

где – корректированное по частоте значение контролируемого параметра в момент времени t, м/с^–2 или м/с^–1; m – показатель эквивалентности физиологического воздействия вибрации, устанавливаемый санитарными нормами.

Предельно допустимые величины нормируемых параметров производственной локальной вибрации при длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч) приведены в табл. 5.1.

Работа в условиях воздействия вибрации с уровнями, превышающими санитарные нормы более чем на 12 дБ (в 4 раза) по интегральной оценке или в какой-либо октавной полосе, не допускается.

Таблица 5.1

Предельно допустимые значения производственной локальной вибрации

Предельно допустимые величины нормируемых параметров вибрации рабочих мест при длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч) для вибрации категории 1 (транспортной вибрации) приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Предельно допустимые значения вибрации рабочих мест

категории 1 (указаны только для виброускорения)

Средне-геометри-ческие частоты полос, Гц	Предельно допустимые значения виброускорения
м/c	дБ
в 1/3 октаве	в 1/1 октаве	в 1/3 октаве	в 1/1 октаве
Zo	Xo, Yo	Zo	Xo, Yo	Zo	Xo, Yo	Zo	Xo, Yo
0, 80	0, 70	0, 22	–	–			–	–
1, 00	0, 63	0, 22	1, 10	0, 40
1, 25	0, 56	0, 22	–	–			–	–
1, 60	0, 50	0, 22	–	–			–	–
2, 00	0, 45	0, 22	0, 79	0, 45
2, 50	0, 40	0, 28	–	–			–	–
3, 15	0, 35	0, 35	–	–			–	–
4, 00	0, 32	0, 45	0, 56	0, 79
5, 00	0, 32	0, 56	–	–			–	–
6, 30	0, 32	0, 70	–	–			–	–
8, 00	0, 32	0, 89	0, 63	1, 60

Окончание табл. 5.2

Средне-геометри-ческие частоты полос, Гц	Предельно допустимые значения виброускорения
м/c	дБ
в 1/3 октаве	в 1/1 октаве	в 1/3 октаве	в 1/1 октаве
Zo	Xo, Yo	Zo	Xo, Yo	Zo	Xo, Yo	Zo	Xo, Yo
10, 00	0, 40	1, 10	–	–			–	–
12, 50	0, 50	1, 40	–	–			–	–
16, 00	0, 63	1, 80	1, 10	3, 20
20, 00	0, 79	2, 20	–	–			–	–
25, 00	1, 00	2, 80	–	–			–	–
31, 50	1, 30	3, 50	2, 20	6, 30
40, 00	1, 60	4, 50	–	–			–	–
50, 00	2, 00	5, 60	–	–			–	–
63, 00	2, 50	7, 00	4, 50	13, 00
80, 00	3, 20	8, 90	–	–			–	–
Корректированные и эквивалентные корректи-рованные значения и их уровни	–	–	0, 56	0, 40	–	–

5.4. Профилактика вибропоражений

Задачей обеспечения вибрационной безопасности является предотвращение условий, при которых воздействие вибрации могло бы привести к ухудшению состояния здоровья работников, в том числе к профессиональным заболеваниям, а также к значительному снижению комфортности условий труда (особенно для лиц профессий, требующих при выполнении производственного задания исключительного внимания во избежание возникновения опасных ситуаций, например, водителей транспортных средств).

Концепция вибрационной безопасности, принятая в странах Европейского Союза (ЕС) и в Российской Федерации, заключается в том, что на изготовителя машины – источника вибрации, ложится ответственность за характеристики этой машины, непосредственно влияющие на условия ее безопасного применения. После того как изготовитель выполнил свои обязательства и заявил требуемые характеристики машины, последней открывается беспрепятственный доступ на национальный и международные рынки. Дальнейшая ответственность за правильный выбор машин и правильное их применение лежит на работодателе.

К организационно-техническим мероприятиям по профилактике вибропоражений относятся: замена операций, требующих применения ручных машин, автоматизацией процессов и их дистанционным управлением; максимальное применение прессовой и односторонней клепки взамен ударной; уменьшение удельного веса обрубных работ за счет внедрения точного литья, дробеструйной чистки литья, газопламенной резки и электроискровой и электрохимической обработки; применение самоходного оборудования с автоматическим управлением взамен ручного бурения; механизация процессов ручной формовки; дистанционное управление бетоноукладчиков и пр., а также планово-предупредительный ремонт и контроль вибрационных параметров.

Планово-предупредительный ремонт и контрольвибрационных параметров заключается в том, что ручные машины, находящиеся в эксплуатации, не реже чем 1 раз в 6 мес должны проверяться на соответствие их вибрационных параметров паспортным данным. Все результаты контрольных измерений вибрации машины, отметки о ремонте и профилактике вносятся в специальный журнал и индивидуальный паспорт машины. Ручные машины должны быть индивидуально закреплены за работающими, храниться в специально отведенных местах, регулярно подвергаться смазке.

К техническим мероприятиям [6, 7] относится создание новых конструкций инструментов и машин, вибрация которых не должна выходить за пределы безопасной для человека, а усилие, прикладываемое руками работающего к ручной машине, должно быть в пределах 15...20 кг, создание клепальных, рубильных, отбойных, бурильных и других конструкций, в которых используются различные принципы виброзащиты: изменение внутреннего цикла работы молотков, выбор рациональных параметров ударного узла, применение различных демпфирующих приспособлений.

Для защиты левой руки от вибрации вставного инструмента применяются виброгасящие насадки из губчатой резины, пластмассы в комбинации с пружинными амортизаторами, подобные насадки используются и для защиты от вибрации рукояток шлифовальных машин. Уменьшения вибрации шлифовальных и других инструментов вращательного действия можно добиться тщательной регулярной балансировкой абразивных кругов и насадок, регулярной заменой кругов с нарушенными поверхностями, создающими дисбаланс.

Для уменьшения вибрации, передаваемой на рабочие места, применяются специальные амортизирующие сиденья, площадки с пассивной пружинной изоляцией, резиновые, поролоновые и другие виброгасящие настилы.

Расчет фундаментов и виброизоляционных средств на стадии проектирования является кардинальным средством снижения общей вибрации при установке мощных машин и агрегатов.

Гигиенические, лечебно-профилактические и правовые мероприятия. В соответствии с рекомендациями к разработке положения о режиме труда работников виброопасных профессий общее время контакта с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует санитарной норме, на протяжении смены не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня. Операции должны распределяться между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15–20 мин. Рекомендуются при этом два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу, гидропроцедур): 20 мин (через 1–2 ч от начала смены) и 30 мин (через 2 ч после обеденного перерыва).

Режим труда должен устанавливаться при показателе превышения вибрационной нагрузки на оператора не менее 1 дБ (в 1, 12 раза), но не более 12 дБ (в 4 раза).

При показателе превышения более 12 дБ (в 4 раза) запрещается проводить работы и применять машины, генерирующие такую вибрацию.

К работе с вибрирующими машинами и оборудованием допускаются лица не моложе 18 лет, получившие соответствующую квалификацию и сдавшие технический минимум по правилам безопасности выполнения работ. При приеме на работу они должны проходить предварительный медицинский осмотр, а в процессе работы – периодические осмотры не реже 1 раза в год в соответствии с приказом министра здравоохранения.

Работа с вибрирующим оборудованием, как правило, должна проводиться в отапливаемых помещениях с температурой воздуха не менее 16 °С при влажности 40...60 % и скорости его движения не более 0, 3 м/с. При невозможности создания подобных условий (работа на открытом воздухе, подземные работы и т. п.) для периодического обогрева должны быть предусмотрены специальные отапливаемые помещения с температурой воздуха не менее 22 °С, относительной влажностью 40...60 % и скоростью движения воздуха 0, 3 м/с. В случае необходимости соприкосновения с холодным металлом следует пользоваться теплыми рукавицами.

Для повышения защитных свойств организма, работоспособности и трудовой активности следует использовать специальные комплексы производственной гимнастики, витаминопрофилактику (два раза в год комплекс витаминов С, В; никотиновая кислота), спецпитание. Целесообразно проведение в середине или в конце рабочего дня 5–10-минутных гидропроцедур, сочетающих ванночки при температуре воды 38 °С и самомассаж для верхних конечностей.

Средства индивидуальной защиты. В качестве индивидуальных средств защиты от вибрации применяются гасящие вибрацию рукавицы и специальная обувь. В настоящее время требования к защитным рукавицам и обуви с применением упруго-демпфирующих материалов регламентируются специальными ГОСТами. Стандартизируются эффективность гашения вибрации, толщина упруго-демпфирующего материала, преимущественная область применения и другие требования к защитным изделиям этого типа.

Контрольные вопросы к главе 5

1. В каких отраслях промышленности, и при каких технологических операциях встречается вибрация, как фактор производственной среды?

2. Какое оборудование является источником вибрации, и каковы виброакустические характеристики этого оборудования?

3. По каким причинам при работе, в процессе эксплуатации различного оборудования возможно повышение уровня вибрации (колебательной скорости)?

4. Дайте характеристику основных параметров вибрации.

5. В чем разница между абсолютными значениями параметров вибрации и их уровнями?

6. От чего зависит величина колебательной энергии, поглощенной телом человека?

7. Как связаны интенсивность вибрации, а, следовательно, колебательная энергия с колебательной скоростью?

8. Что характеризует механический импеданс?

9. Что понимается под стандартной среднегеометрической частотой в виброакустике?

10. Как подразделяют вибрацию в зависимости от характера контакта тела рабочего с источником вибрации?

11. В направлении каких координатных осей указывают значения нормируемых параметров для общей и локальной вибраций?

12. Что относят к факторам, усугубляющим воздействие вибрации ручных машин на организм человека?

13. Как подразделяют общую вибрацию по источнику возникновения вибрации?

14. К чему приводит воздействие вибрации на организм человека?

15. Какие параметры являются нормируемыми для вибрации?

16. Какие методы гигиенического нормирования вибрации Вы знаете?

17. Какие мероприятия применяются для профилактики неблагоприятного действия вибрации на организм человека?

18. Как влияет частотный состав вибрации на эффективность инженерно-технических мероприятий по снижению ее уровня?

19. Какие применяются средства индивидуальной защиты от вибрации?

Библиографический список к главе 5

1. СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. – М.: Минздрав России, 1997.

2. ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования.

3. ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования.

4. ГОСТ 31191.1-2004 (ИСО 2631-1: 1997) Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. – Ч. 1. Общие требования

5. ГОСТ 31192.1-2004 (ИСО 5349-1: 2001) Вибрация. Измерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека. – Ч. 1. Общие требования

6. Вибрация в технике: справочник. – Т. 4. Вибрационные процессы и машины / под ред. Р. Левендела. – М.: Машиностроение, 1981. – 509 с.

7. Вибрация в технике: справочник. – Т. 6. Защита от вибрации / под ред. К.В. Фролова. – М.: Машиностроение, 1981. – 456 с.

Глава 6. Шум. инфразвук и ультразвук

Под шумом как гигиеническим фактором принято подразумевать совокупность слышимых звуковых волн, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отдыху. Ультразвук и инфразвук – это также совокупность звуковых волн, но не слышимых человеком, однако оказывающих неблагоприятное энергетическое воздействие на человека.

В настоящее время акустические факторы, особенно шум, становятся наиболее распространенными социально-гигиеническими факторами внешней, как бытовой, так и производственной среды в связи с расширением сферы потребления, интенсификацией и механизацией технологических процессов, развитием дизелестроения, реактивной авиации, транспорта, строительных технологий. Введение новых высокопроизводительных видов бытового и производственного оборудования с постоянным увеличением скоростей движения машин и механизмов, широкое применение пневматического инструмента различного назначения, расширение станочного парка создают предпосылки для возникновения новых источников интенсивного шума, инфразвука и ультразвука и усиления их интенсивности при интенсификации существующих ранее технологических процессов.