Курс лекций по дисциплине охрана труда
 Скачать 3.65 Mb.
|
|
ГЛАВА 5. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВИБРАЦИЯ 5.1. Источники, характеристика и классификация вибрации Вибрация — механические колебания и волны в твердых телах. Вибрация приводит тело или его части в колебательное движение с периодически противоположно направленными смещениями относительно положения равновесия, сопровождающееся затратой на эти перемещения механической энергии, получаемой от источника колебаний в зоне контакта тела с вибрирующей поверхностью. По направлению действия вибрация подразделяется на: общую вибрацию, действующую вдоль осей ортогональной системы координат Х о , У о , Z о , где Х о (от спины к груди) и У 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; локальную вибрацию, действующую вдоль осей ортогональной системы координат Х л , У л , Z л , где ось Х л совпадает или параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия), ось Z л совпадает с местом направления подачи или приложения силы нажатия, а ось У л перпендикулярна первым двум направлениям. Общая вибрация в зависимости от источника ее возникновения подразделяется на: общую вибрацию 1 категории – транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных машин, машин с прицепами и навесными приспособлениями, транспортных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве). К источникам транспортной вибрации относятся: тракторы промышленные, грузовые автомобили (в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки), землеройное, подъемное и другое подвижное погрузочно-разгрузочное оборудование; общую вибрацию 2 категории – транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок. К источникам транспортно-технологической вибрации относятся: экскаваторы, краны промышленные и строительные; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт, легковые автомобили и автобусы и др.; общую вибрацию 3 категории – технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относятся: станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вентиляторы, оборудование промышленности стройматериалов. 70 Общую вибрацию 3 категории по месту действия подразделяют на типы: 3а – на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий; 3б – на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию; 3в – на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, конторских помещениях и других помещениях для работников интеллектуального труда. Локальная вибрация в зависимости от источника возникновения подразделяется на передающуюся от: ручных машин с двигателем или ручного механизированного инструмента; органов управления автомобилей, автобусов и троллейбусов; органов управления машин и оборудования; ручных инструментов без двигателей и обрабатываемых деталей. По характеру спектра вибрация подразделяется на: узкополосную вибрацию, для которой уровень контролируемого параметра в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышает уровень в соседних третьоктавных полосах; широкополосную вибрацию с непрерывным спектром шириной более одной октавы. По частотному составу вибрация подразделяется на: низкочастотную вибрацию (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1-4 Гц – для общей вибрации, 8-16 Гц – для локальной вибрации); среднечастотную вибрацию (8-16 Гц – для общей вибрации, 31,5-63 Гц – для локальной вибрации); высокочастотную вибрацию (31,5-63 Гц – для общей вибрации, 125-1000 Гц – для локальной вибрации). По временным характеристикам вибрация подразделяется на: постоянную вибрацию, для которой величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (6 дБ) за время наблюдения при измерении с постоянной времени 1 с; непостоянную вибрацию, для которой величина нормируемых параметров изменяется более чем в 2 раза (6 дБ) за время наблюдения при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе: колеблющуюся во времени вибрацию, для которой величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени; прерывистую вибрацию, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с; импульсную вибрацию, состоящую из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с при частоте их следования менее 5,6 Гц. Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются частота(f, Гц), амплитуда (А, м), виброскорость (v, м/с) и виброускорение (а, м/с 2 ), находящиеся в следующей зависимости: v = 2πfА, м/с; а = (2πf) 2 · А, м/с 2 . Вибрация может оцениваться также логарифмическими уровнями виброскорости L v и виброускорения L a , дБ. Среднегеометрическая частота — квадратный корень из произведения граничных частот полосы. Третьоктавная полоса частот — полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2 1/3 . Октавная полоса частот — полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2. Логарифмические уровни виброускорения L аi , дБ, в i-й октавной или третьоктавной полосе — уровни, непосредственно измеряемые в октавных или третьоктавных полосах частот или определяемые по формуле L аi = 20lg (а i /a 0 ), где а i — средние квадратические значения виброускорения в октавных или третьоктавных полосах частот, м/с 2 ; а 0 — исходное значение виброускорения; а 0 = 3 10 –4 м/с 2 Логарифмические уровни виброскорости L vi , дБ, в i-й октавной или третьоктавной полосе — уровни, непосредственно измеряемые в октавных или третьоктавных полосах частот или определяемые по формуле L vi = 20 lg (v i / v 0 ), где v i — средние квадратические значения 71 виброскорости в октавных или третьоктавных полосах частот, м/с; v 0 — исходное значение виброскорости; v 0 = 5 10 –8 м/с. Корректированный по частоте уровень параметра вибрации L U , дБ, — одночисловая характеристика вибрации, измеряемая с применением виброметров с корректирующими фильтрами или определяемая как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных (третьоктавных) полосах с учетом октавных (третьоктавных) весовых коэффициентов (поправок) по формуле: L U = 10 lg n i L L Ui Ui 1 1 , 0 10 , (5.1) где L U — корректированный по частоте уровень параметра вибрации, дБ; L Ui — октавные (третьоктавные) уровни параметра вибрации, дБ; ∆L Ui — октавные (третьоктавные) весовые поправки, дБ; i — порядковый номер октавной (третьоктавной) полосы; n — число октавных (третьоктавных) полос. Эквивалентный по энергии корректированный по частоте уровень параметра непостоянной вибрации L Uэкв , дБ, — это корректированный уровень параметра постоянной вибрации, которая имеет такое же среднее квадратическое корректированное значение параметра, что и данная непостоянная вибрация, в течение определенного интервала времени (время наблюдения). Эквивалентный корректированный уровень L Uэкв измеряется с применением интегрирующих виброметров или рассчитывается по формуле (5.2) на основании эквивалентных уровней L Uiэкв , измеренных в октавных (третьоктавных) полосах частот. Эквивалентный по энергии корректированный по частоте уровень параметра непостоянной вибрации за время оценки L UэквT , дБ, — это корректированный уровень параметра вибрации с учетом времени воздействия вибрации в течение рабочей смены, определяемый по формуле L UэквТ = 10 lg [(1/T) n i L i U 1 1 , 0 экв 10 · t i ], (5.2) где L Uэквi — эквивалентный корректированный по частоте уровень параметра вибрации за время t i , дБ; t i — время воздействия вибрации с уровнем L Uэквi , ч; n — общее число интервалов действия вибрации за смену; Т = t 1 + t 2 +… + t n — суммарное время действия вибрации за смену. 5.2. Воздействие вибрации на организм человека Вибрация относится к факторам, обладающим значительной биологической активностью. Характер, глубина и направленность функциональных сдвигов со стороны различных систем организма определяются уровнями, спектральным составом и продолжительностью вибрационного воздействия. Степень распространения колебаний по телу зависит от их частоты и амплитуды, площади участков тела, соприкасающихся с вибрирующим объектом, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явления резонанса и других условий. При низких частотах вибрация распространяется по телу с весьма малым затуханием, охватывая колебательным движением все туловище и голову. Резонанс человеческого тела в биодинамике определяется как явление, при котором анатомические структуры, органы и системы под действием внешних вибрационных сил, приложенных к телу, получают колебания большей амплитуды. Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20 и 30 Гц, при горизонтальных - 1,5-2 Гц. Для внутренних органов резонансными являются частоты 3—3,5 Гц, для всего тела в положении сидя - на частотах 4-6 Гц. 72 Длительное влияние вибрации, сочетающееся с комплексом неблагоприятных производственных факторов, может приводить к стойким патологическим нарушениям в организме работников, развитию вибрационной болезни. Наибольшее распространение имеет вибрационная болезнь,обусловленная воздействием локальной вибрации. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают сосуды сердца. Вследствие этого происходит ухудшение снабжения конечностей кровью. Одновременно наблюдается воздействие вибрации на нервные окончания, мышечные и костные ткани, выражающееся в нарушении чувствительности кожи, окостенении сухожилий мышц и отложениях солей в суставах кистей рук и пальцев, что приводит к болям, деформациям и уменьшению подвижности суставов. При локальной вибрации наблюдаются нарушения деятельности центральной нервной системы, как и при общей вибрации. Сосудистые расстройства являются одним из основных симптомов вибрационной болезни. Чаще всего, они заключаются в нарушении периферического кровообращения, изменении тонуса капилляров. Больные жалуются на внезапно возникающие приступы побеления пальцев, которые чаще появляются при мытье рук холодной водой или при общем охлаждении организма. В развитии вибрационной болезни, вызванной воздействием локальной вибрации, различают 3 степени ее развития (I — начальные проявления; II — умеренно выраженные; III — выраженные). Вибрационная болезнь, вызванная воздействием общей вибрации и толчками, наблюдается у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов. Одним из основных ее синдромов является вестибулопатия (головокружение, головные боли и т. д.). Нередко возникают дисфункции пищеварительных желез, нарушения моторной и секреторной функции желудка. Типичны изменения в позвоночнике, являющиеся причиной нарушения трудоспособности. Систематическое воздействие общих вибраций может быть причиной вибрационной болезни — стойких нарушений физиологических функций организма, обусловленных преимущественно воздействием вибраций на центральную нервную систему. Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружений, плохого сна, пониженной работоспособности, плохого самочувствия, нарушений сердечной деятельности. К сопутствующим факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибрации на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, шум высокой интенсивности, неблагоприятные микроклиматические условия. 5.3. Нормирование вибрации В соответствии с Санитарными нормами и правилами «Требования к производственной вибрации, вибрации в жилых помещениях, помещениях административных и общественных зданий» (утв. постановлением Министерства здравоохранения 26.12.2013 г. № 132, с дополнениями, утв. постановлением Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 15 апреля 2016 г. № 57) гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, производится следующими методами: частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра; интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра; интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному по энергии корректированному по частоте уровню нормируемого параметра. Основным методом, характеризующим вибрационное воздействие на человека, является частотный анализ. Нормируемыми параметрами постоянной производственной вибрации являются: средние квадратические значения виброускорения и виброскорости, измеряемые в октавных или третьоктавных полосах частот, или их логарифмические уровни; корректированные по частоте значения виброускорения или их логарифмические уровни. 73 Нормируемыми параметрами непостоянной производственной вибрации являются эквивалентные по энергии корректированные по частоте значения виброускорения или их логарифмические уровни. Предельно допустимые величины нормируемых параметров общей производственной вибрации на рабочих местах устанавливаются согласно Гигиенического норматива «Предельно допустимые и допустимые уровни нормируемых параметров при работах с источниками производственной вибрации, вибрации в жилых помещениях, помещениях административных и общественных зданий» (утв. постановлением Министерства здравоохранения 26.12.2013 г. № 132, с дополнениями, утв. постановлением Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 15 апреля 2016 г. № 57). Работа в условиях воздействия вибрации с уровнями, превышающими нормативные значения более чем на 12 дБ (в 4 раза), не допускается. Нормируемыми параметрами импульсной локальной вибрации являются пиковый уровень виброускорения и соответствующее ему допустимое количество вибрационных импульсов за рабочую смену и 1 час работы. Контроль вибрации на рабочих местах производится: при аттестации рабочих мест; периодически; по указанию санитарных служб. Контроль вибрации проводится в типовых условиях эксплуатации в точках, для которых определены санитарные и технические нормы в направлениях координатных осей, установленных стандартом. Периодичность контроля локальной вибрации должна быть не реже 2-ух раз в год, общей — не реже раза в год. 5.4. Методы обеспечения вибробезопасных условий труда В соответствии с ГОСТ 12.4.046 «Вибрация. Методы и средства защиты» методы вибрационной защиты разделены на снижающие параметры вибраций воздействием на источник возбуждения и снижающие параметры вибраций на путях ее распространения от источника. Последние методы включают отстройку от режима резонанса, вибродемпфирование и динамическое гашение колебаний, виброизоляцию, снижению вредного воздействия вибраций на работников путем соответствующей организации труда, а также применения средств индивидуальной защиты и лечебно-профилактических мероприятий. Борьба с вибрацией воздействием на источник возбуждения. При конструировании машин и проектировании технологических процессов предпочтение должно отдаваться кинематическим и технологическим схемам, при которых динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями и т. п., были бы исключены или предельно снижены. Отстройка от режима резонанса. При работе технологического оборудования устраняют двумя путями: либо изменением характеристик системы (массы или жесткости), либо установлением нового рабочего режима. Вибродемпфирование. Процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся системы в тепловую энергию. Увеличение потерь энергии в системе производится: использованием в качестве конструкционных материалов с большим внутренним трением, нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение. Динамическое гашение вибрации осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты. Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1–0,2 мм, а для особо ответственных сооружений — 0,005 мм. Для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту. Одним из способов увеличения реактивного сопротивления колебательных систем является установка динамических виброгасителей. 74 Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту с помощью устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей силой чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок или пружин. Средства индивидуальной защиты от вибраций применяют при работе с ручным механизированным электрическим и пневматическим инструментом. К ним относят рукавицы или перчатки с демпфирующими вкладышами, а также виброзащитные прокладки или пластины, которые снабжены креплениями в руке; ботинки с амортизирующими подошвами, нагрудники с вкладышами, пояса, шлемы с фиксированным шейным позвонком. В целях профилактики вибрационной болезни для работающих с вибрирующим оборудованием рекомендуется специальный режим труда. При работе с ручными машинами суммарное время работы в контакте с источником вибрацией не должно превышать 2/3 рабочей смены при продолжительности одноразового непрерывного воздействия вибрации, не превышающего 15–20 мин. Режим труда должен устанавливаться при показателе превышения вибрационной нагрузки на оператора на 1 – 12 дБ. При показателе превышения более 12 дБ запрещается проводить работы и применять машины, генерирующие такую вибрацию. При таком режиме труда рекомендуется устанавливать обеденный перерыв не менее 40 мин и два регламентированных перерыва (для отдыха, проведения производственной гимнастики и физиопрофилактических процедур): 20 мин через 1–2 ч после начала смены и 30 мин через 2 ч после обеденного перерыва. Лица, занятые на работах с вибрирующими машинами и оборудованием, ежегодно проходят периодические медицинские осмотры. К работе в качестве оператора машин допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие предварительный медицинский осмотр, имеющие соответствующую квалификацию, сдавшие технический минимум по охране труда и ознакомленные с характером воздействия вибрации на организм. |