Обеспечение безопасности жизни

Вибрация машин может приводить  к нарушению функционирования техники  и вызывать аварии. Установлено, что  вибрация является причиной 75 % аварий в машинах. Она приводит к накоплению усталостных эффектов в металлах, появлению трещин.

При воздействии вибрации на человека наиболее существенно то, что тело человека можно представить  в виде сложной динамической системы. Многочисленные исследования показали, что эта динамическая система  меняется в зависимости от позы человека, его состояния (расслабленное или напряженное) и др. И если внешние силы воздействуют на человека с частотами, близкими или равными резонансным, то резко возрастает амплитуда колебаний как всего тела, так и отдельных его органов.

Для человека резонанс наступает:

• В положении сидя при частоте 4 – 6 Гц
• Для головы – 20 – 30 Гц
• Для глазных яблок – 60 – 90 Гц

При этих частотах интенсивная  вибрация может привести к травмам  позвоночника и костной ткани, расстройству зрения, у женщин – вызвать преждевременные роды.

Колебания вызывают в  тканях органов переменные механические напряжения. Информация о действующей  вибрации воспринимается вестибулярным  аппаратом.

Вестибулярный аппарат  располагается в височной части  черепа и состоит из преддверия и полукружных каналов. Вестибулярный аппарат обеспечивает анализ положений и перемещений головы в пространстве, тонус мышц и поддержание равновесия тела. При широком спектре вибраций вестибулярный аппарат может передавать ложную информацию, т. к. не приспособился в ходе эволюции к функционированию в условиях высокочастотных колебаний.

По способу передачи на человека вибрация подразделяется на:

1. Общую – передается через опорные поверхности на тело человека в положении сидя или стоя.

2. Локальную – передается через руки.

В зависимости от степени  воздействия на организм человека выделяют 4 стадии развития вибрационной болезни:

На первой стадии симптомы незначительные: боль в руках, спазмы капилляров, боли в мышцах плечевого  пояса.

На второй стадии усиливаются боли в руках, происходит расстройство чувствительности, понижается температура, синеет кожа кистей рук.

При условии исключения влияния вибрации на человека на первой и второй стадии лечение эффективно и изменения обратимы.

Третья четвертая стадии характеризуются интенсивными болями в руках, резким снижением температуры кистей рук. Происходят изменения в нервной и эндокринной системах, а также сосудистые изменения.

Больные страдают головокружением, головными и за грудными болями. Изменения имеют стойкий характер, необратимы.

Виброзащита человека представляет собой сложную проблему биомеханики. При разработке методов виброзащиты  необходимо учитывать эмоциональное  состояние человека, напряженность  работы и степень его утомления.

          Выпускаемая в настоящее время измерительная аппаратура основана на использовании электрических методов, обеспечивающих высокую точность преобразования механических колебаний в электрические с помощью магнитно-электрических и пьезо-электрических датчиков (приемников вибрации: сигнал усиливается, преобразуется (интегрируется, дифференцируется) и подается на регистрирующий прибор).

           Приборы подразделяют на: оптические, механические, электрические.

Измерение параметров вибрации должно производится в соответствий с установленными стандартами требований к измерительным приборам, датчикам.

           Для измерения вибрации используют  приборы: виброметры ВМ-1, ВИП-2, ИШВ-1 измеритель шума и вибраций (1-3000 Гц), 00042 ( Роботрон ГДР), 3513, 2512, 2513 ( Брюль  и Кери- Дания), ВИП-4(15-200 Гц), ЭДИВ (электродистанционный прибор), аппаратура контрольно-измерительная типа ВВК-003, ВВК-005, измерители шума ВШВ-003 и др.

           Аппаратура для измерения параметров  вибраций должна соответствовать  ГОСТ 12.4.012-83 «Вибрация». Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования”. Замеры вибрации проводят в наиболее виброопасных точках согласно методике исследований ДСН 3.3.6.039-99

           При измерении локальной вибрации  замеры производят у места  контакта оператора с поверхностью, которая вибрирует.

           При измерении общей вибраций  точка измерения должна находится  в местах контакта опорной  поверхности тело человека с  вибрирующей поверхностью: сидение  оператора; пол рабочей зоны.

          Измерения постоянной вибрации на протяжении рабочей смены проводится не менее 3-х раз с нахождением средне логарифмического значения.

          Общая вибрация нормируется по следующим октавным полосам частот: 1, 2, 3, 8, 16, 31, 50, 63; локальная: 8, 16, 31, 50, 63…1000 Гц.

          Общая вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой октавной полосе по вертикальному направлению (оси Z) или горизонтальному направлению (оси Х, У). Выбор нормирования определяется в зависимости от интенсивности: по более интенсивному направлению.

          Гигиенические нормы технологической вибрации, воздействующей на операторов стационарных машин в течение 480мин(8 часов), приведены в ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.-039-99 (Табл.1).  

 

Таблица

Предельно допустимые уровни локальной вибрации

Средне геометрические частоты октавных полос, Гц.	Предельно допустимые уровни по осях Xл,Yл,Zл
	Виброскорость		Виброускорение
	м/с*10-2	дБ	м/с2	дБ
8 16 31,5 63 125 250 500 1000	2,8     115 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4	115 109 109 109 109 109 109 109	1,4 1,4 2,7 5,4 10,7 21,3 42,5 85,0	73 73 79 85 91 97 103 109
Корректированный эквивалентный уровень	2,0	112	2,0		76

 

 

Предельно допустимые параметры  импульсной локальной вибрации

 

Диапазон длительности вибрационных импульсов	Измеренные пиковые урони виброускорения, дБ
	120	125	130	135	140	154	150	155	160
	Допустимое количество импульсов
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	-

* - Вибрационные импульсы 1-30   имеют место при применении немеханизированного инструмента, 31-1000   - на механизированном инструменте.

** - Значение отвечает  максимально возможному количеству  импульсов за восьмичасовую смену  при частоте 5,6 Гц. В скобках  допустимое количество импульсов за 1 час.

При продолжительности  смены 7 часов предельно допустимые скорректированные эквивалентные  уровни локальной вибраций равны  значениям для 8-часовой продолжительности  смены.

При 6-ти часовой продолжительности  эти показатели равны для виброскорости 113 дБ (  м/с), а виброускорение -78дБ (2,3 м/с2).

Работа в условиях действий локальной вибрации, которая  превышает предельно допустимую норму более чем на 1 дБ, запрещена.

 

Основные меры защиты механизмов от вибраций

 

Виброизоляция – защита от распространения вибраций, возникающих  вследствие работы механизмов, движения транспорта и т. д. Для осуществления виброизоляции применяются амортизаторы из упругих материалов. Например, автомобильные и вагонные рессоры.

Виброактивные агрегаты устанавливаются на виброизоляторах  – пружинах, упругих прокладках, пневматических или гидравлических устройствах, защищающих фундамент  от воздействия вибрации.

Санитарные нормы регламентируют предельно допустимые уровни вибрации и лечебно-профилактические мероприятия.

Однако следует отметить, что вибрация в определенных количествах  оказывает положительное влияние  на организм человека. Вибрация способна увеличивать активность жизненных процессов в организме и наоборот.

          Средства защиты от вибраций  подразделяются на: коллективные  и индивидуальные.

          К техническим мероприятиям относятся: устранение вибраций в источнике и на пути их распространения. Устранение или уменьшение вибрации в источнике решается, начиная со стадии проектирования и изготовления машин. Закладываются в их конструкцию решения, обеспечивающие вибробезопасные условия труда: замену ударных процессов на безударные, применение деталей из пластмассы, ременных передач вместо цепных, шестерен с глобоидальным и шевронным зацеплением вместо прямозубых, выбор оптимальных рабочих режимов, тщательная балансировка вращающихся деталей, повышение класса точности их изготовления и чистоты обработки поверхности и другое.

           При эксплуатации техники уменьшенные  вибрации достигается современной  подтяжкой креплений, устранением  люфтов, зазоров, качественной смазкой  трущихся поверхностей, правильной  регулировкой рабочих органов.

           В конструкциях, по которым происходит распространение колебаний, делаются разрывы, заполняемые вибро- и звукоизоляционными материалами; замена вибрирующего оборудования или процесса на безвибрационный.

           Для снижения вибраций на пути  распространения применяют: виброизоляцию, виброгашение, вибродемпфирование.  

       Виброизоляция:

          В инженерной практике одной из действенных мер по уменьшению вибраций на пути её распространения от источника вибраций является виброизоляция. Виброизоляция бывает пассивной и активной.

Виброизоляция называется активной, если для ее уменьшения используется дополнительный источник энергии.

         Пассивная виброизоляция применяется,  если требуется защитить рабочее  место от колебаний вибрирующих  машин или защитить остальные  машины от колебаний неуравновешенных деталей (ССБТ ГОСТ 12.4.046-78 «Методы и средства вибрационной защиты. Классификация.»).

         Виброизоляция ослабляет передачу  колебаний от источника на  основание, пол, рабочее место  и.т.д. за счет устранения между  ними жестких связей и установки упругих элементов (виброизоляторов). 

  В качестве виброизоляторов применяют: стальные пружины или рессоры, прокладки из резины, войлока, а также резинометаллические, пружинно-пластмасовые и пневморезиновые конструкции, использующие упругие свойства материалов и воздуха и т.д.

       Пружинные виброизоляторы широко применяют в машинах и механизмах. Они обладают высокой виброизолирующей способностью и долговечностью (μ=1/90…1/60). Однако из-за небольшого внутреннего трения стальные пружинные виброизоляторы плохо рассеивают энергию колебаний, поэтому затухание колебаний происходит не мгновенно, а за 15-20 периодов, что не всегда целесообразно при использовании машин, работающих в кратковременном режиме (краны, экскаваторы и.т.д).

       Виброгашение  

 

        Динамические гасители вибрации  наиболее эффективно применяются  для уменьшения вибрации машин  со стабильной частотой колебаний  (насосов, турбогенераторов, силовых  установок и т.д.). Работа виброгасителя сводится к следующему. Виброгаситель массой m и жесткостью К! присоединяется к вибрирующему механизму, колебания которого необходимо погасить (масса механизма М и жесткость К). Колебания механизма под действием возмущающей силы происходят по гармоническому закону F0 * sin ωt . Массу и жесткость виброгасителя m и  К! подбирают таким образом, чтобы частота собственных колебаний виброгасителя была равна ω = ω0 . При этом, в каждый момент времени сила F1 от виброгасителя действует против силы F(виброгаситель входит в резонансные колебания, а колебания механизма массой М уменьшаются). Виброгашение применяется для снижения колебаний высотных объектов (теле- и радиоантенны, дымовые трубы, памятники).