Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ВИБРАЦИИ
МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМИ
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Вибрациями называют механические колебания упругих тел, харак теризующиеся периодичностью изменения параметров. Повышенная вибрация, так же как и шум, отрицательно сказывается на здоровье работающих, что обусловливает возникновение профессиональных заболеваний и понижение производительности труда.
Вибрации, воздействующие на человека, делят на общие и локаль ные: общая вибрация вызывает колебания всего организма человека. Влиянию общей вибрации подвергаются люди, обслуживающие сред ства транспорта, станки и агрегаты. Передача колебаний человеку в этом случае осуществляется через жесткие связи и соединения ис точника вибрации с фундаментом и перекрытиями зданий, полом, сиденьем машин. Локальная вибрация вызывает колебания отдельных частей тела человека. Воздействию локальной вибрации в основном подвергаются люди, работающие с пневматическим и механическим ручным инструментом.
Термины и определения. Предельно допустимый уровень (ПДУ) вибрации - это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ вибрации не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных лиц. Классификация вибраций, воздействующих на человека.
По способу передачи на человека различают:
- общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
- локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.
Примечание. Вибрация, передающаяся на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, относится к локальной вибрации.
По источнику возникновения вибраций различают:
- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;
- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей;
- общую вибрацию 1 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 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 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 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;
- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников: городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытые линии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных установок (при эксплуатации гидравлических и механических прессов, строгальных, вырубных и других металлообрабатывающих механизмов, поршневых компрессоров, бетономешалок, дробилок, строительных машин и др.);
- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральные машины и т.п.), а также встроенных предприятий торговли (холодильное оборудование), предприятий коммунально-бытового обслуживания, котельных и т.д.
По направлению действия вибрацию подразделяют в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат:
- локальную вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат где ось параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия и т.п.), ось перпендикулярна ладони, а ось лежит в плоскости, образованной осью и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается);
- общую вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат где (от спины к груди) и (от правого плеча к левому) - горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям; - вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т.п.
По характеру спектра вибрации выделяют:
- узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в одной 1/3 октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах;
- широкополосные вибрации - с непрерывным спектром шириной более одной октавы.
По частотному составу вибрации выделяют:
- низкочастотные вибрации (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц - для локальных вибраций);
- среднечастотные вибрации (8-16 Гц - для общих вибраций, 31,5-63 Гц - для локальных вибраций);
- высокочастотные вибрации (31,5-63 Гц - для общих вибраций, 125-1000 Гц - для локальных вибраций).
По временным характеристикам вибрации выделяют:
- постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;
- непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе:
а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;
в) импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.
Колебания очень низкой частоты (ниже 1 Гц) ощущаются как качка и могут вызывать неприятные ощущения (морскую болезнь), но не вибрационную болезнь. Низкочастотные колебания (от 20 Гц) вызывают в системе «Человек-машина» чрезвычайно неприят ные резонансы, а при длительном воздействии — и вредные. Систе матическое воздействие таких вибраций может быть причиной вибра ционной болезни. Собственные частоты тела человека (положение стоя и сидя) находятся в области 4…6, 10…12 и 20…25 Гц (бедро и го лова).
При действии на организм человека общей вибрации в первую очередь страдает центральная нервная система. Отмечаются жалобы на головную боль, нарушение сна, повышенную утомляемость, раз дражительность. Наблюдаются многообразные отклонения в работе со стороны внутренних органов, в частности функциональные наруше ния сердечно-сосудистой системы; особенно опасны общие вибрации с частотами, совпадающими с собственными частотами внутренних органов, головы и конечностей человека. Такие частоты называют резонансными.
|
Рис. 7.1. Блок-схема установки для определения динамического модуля упругости: 1 — электродинамический вибратор; 2 — столик вибратора; 3 — испытываемый образец; 4 — груз; 5 — акселерометры; 6 —измерительный усилитель; 7 — измерительный генератор; 8 — усилитель мощности; 9 — виброизмеритель |
При длительном воздействии локальных вибраций возникает вибра ционная болезнь, характеризующаяся сужением кровеносных сосудов рук, ощущением боли, онемения, а также усталости.
Порядок проведения испытаний: Параметры вибраций, при которых следует производить испытания, должны находиться в пределах величин, указанных в табл. 7.1.
Таблица 7.1
|
Амплитуда |
Пределы изменения амплитуд, не более |
Погрешность измерения амплитуд, % не более |
|
Ускорение, м/с2 |
3 |
5 |
|
Скорость, м/с |
3·10-2 |
5 |
|
Смещение, м |
3·10-5 |
5 |
При каждом испытании должен быть вычислен коэффициент потерь по формуле:
, (1)
где a1 — амплитуда ускорения, м/с2 (или скорости, м/с, или смещения, м) столика вибратора при частоте колебания 5 Гц;
а2 — амплитуда ускорения, м/с2, груза (или скорости м/с, или смещения, м) при частоте резонанса f.
Вычисления следует производить с погрешностью до 0,001.
Для каждой партии материалов следует находить среднее арифметическое значение величин .
Нормирование вибрации.
Нормируемые параметры.
Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, должна производиться следующими методами:
- 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.
Нормируемый диапазон частот устанавливается:
- 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 полосах 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.
Предельно допустимые величины нормируемых параметров производственной локальной вибрации при длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч) приведены в табл. 7.2.
Таблица 7.2
Предельно допустимые значения производственной локальной вибрации
|
|
*Предельно допустимые значения по осям |
|||
|
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц |
виброускорения |
виброскорости |
||
|
|
м/с |
дБ |
м/c·10 |
дБ |
|
8 |
1,4 |
123 |
2,8 |
115 |
|
16 |
1,4 |
123 |
1,4 |
109 |
|
31,5 |
2,8 |
129 |
1,4 |
109 |
|
63 |
5,6 |
135 |
1,4 |
109 |
|
125 |
11,0 |
141 |
1,4 |
109 |
|
250 |
22,0 |
147 |
1,4 |
109 |
|
500 |
45,0 |
153 |
1,4 |
109 |
|
1000 |
89,0 |
159 |
1,4 |
109 |
|
Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни |
2,0 |
126 |
2,0 |
112 |
|
* Работа в условиях воздействия вибрации с уровнями, превышающими настоящие санитарные нормы более чем на 12 дБ (в 4 раза) по интегральной оценке или в какой-либо октавной полосе, не допускается. |
Предельно допустимые величины нормируемых параметров вибрации рабочих мест при длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч) приведены в таблицах: вибрации категории 3 - технологической вибрации типа "а" - в табл.7.3;
Таблица 7.3
Предельно допустимые значения вибрации рабочих мест
категории 3 - технологической типа "а"
|
Среднегеометрические |
Предельно допустимые значения по осям |
|||||||
|
частоты полос, Гц |
виброускорения |
виброскорости |
||||||
|
|
м/с |
дБ |
м/c·10 |
дБ |
||||
|
|
1/3 окт |
1/1окт |
1/3 окт |
1/1окт |
1/3 окт |
1/1окт |
1/3 окт |
1/1окт |
|
1,6 |
0,089 |
|
99 |
|
0,89 |
|
105 |
|
|
2,0 |
0,079 |
0,14 |
98 |
103 |
0,63 |
1,30 |
102 |
108 |
|
2,5 |
0,070 |
|
97 |
|
0,45 |
|
99 |
|
|
3,15 |
0,063 |
|
96 |
|
0,32 |
|
96 |
|
|
4,0 |
0,056 |
0,10 |
95 |
100 |
0,22 |
0,45 |
93 |
99 |
|
5,0 |
0,056 |
|
95 |
|
0,18 |
|
91 |
|
|
6,3 |
0,056 |
|
95 |
|
0,14 |
|
89 |
|
|
8,0 |
0,056 |
0,10 |
95 |
100 |
0,11 |
0,22 |
87 |
93 |
|
10,0 |
0,070 |
|
97 |
|
0,11 |
|
87 |
|
|
12,5 |
0,089 |
|
99 |
|
0,11 |
|
87 |
|
|
16,0 |
0,110 |
0,20 |
101 |
106 |
0,11 |
0,20 |
87 |
92 |
|
20,0 |
0,140 |
|
103 |
|
0,11 |
|
87 |
|
|
25,0 |
0,180 |
|
105 |
|
0,11 |
|
87 |
|
|
31,5 |
0,220 |
0,40 |
107 |
112 |
0,11 |
0,20 |
87 |
92 |
|
40,0 |
0,280 |
|
109 |
|
0,11 |
|
87 |
|
|
50,0 |
0,350 |
|
111 |
|
0,11 |
|
87 |
|
|
63,0 |
0,450 |
0,79 |
113 |
118 |
0,11 |
0,20 |
87 |
92 |
|
80,0 |
0,560 |
|
115 |
|
0,11 |
|
87 |
|
|
Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни |
|
0,10 |
|
100 |
|
0,20 |
|
92 |
Результаты исследований показали, что степень влияния вибра ции на организм человека зависит не только от ее физических пара метров, но и от направления и места приложения силы по отношению к вертикальной оси тела человека.
|
Рис. 7.2. Направление координатных осей при действии вибрации: а —положение стоя; б — положение сидя; ось Z — вертикальная, перпендикулярная опор ной поверхности; ось X — горизонтальная от спины к груди; ось У — горизонтальная от правого плеча к левому |
Человек легче переносит воздей ствие силы, направленной перпендикулярно оси тела (горизонтальные колебания), чем колебания, направленные вдоль оси тела (вертикаль ные колебания).
Кроме влияния на организм человека вибрации нарушают нормаль ный режим работы механизмов и станков, сокращают срок их служ бы, ухудшают качество выпускаемой продукции и иногда приводят к разрушению станков и строительных конструкций. Поэтому борьба с вибрациями является важной санитарно-гигиенической и техниче ской проблемой.
Величина вибраций характеризуется, частотой f (Гц) и смещением X (мм) или виброскоростью v0 (мм/с) и ускорением а (мм/с2). Амплитуда смещения - это наибольшее отклонение колеблющейся точки от положения равновесия. Она используется в качестве критерия для ограничения вибрации механизмов, станков и фундаментов; амплитуда колебательной скорости характеризует уровень возни кающего шума. Она определяет действующие динамические силы.
Вибрацию удобно выражать в относительных единицах. За поро говое (нулевое) значение колебательной скорости принимают вели чину
v0 = 5 10–6 см/с при пороговом значении звукового давления p0 =210–5 Па.
Для сравнения фактических вибраций с предельно допустимыми нормативными замеряют амплитуду и частоту, а скорость колебатель ного движения (мм/с) вычисляют по формуле:
v = 2nfA,
где A - амплитуда колебаний, мм.
|
Рис. 7.3. Виброакустическая аппаратура: а) шумомер; б) комплект ИШВ-1 (завод «Виброприбор»); в) комплект PSI 202 с OF 101 (фирма RFT). |
Нормируемыми параметрами вибрации являются среднеквадратичная колебательная скорость в октавных полосах частот или амплитуды перемещений, возбуждаемые работой оборудования (станков, машин, электродвигателей и др.) и переда ваемые на рабочие места в производственных помещениях (сиденья, пол, рабочая площадка).
На вибрации, воздействующие на человека, имеются технические и санитарно-гигиенические нормы. Технические нормы предусматри вают ограничение вибраций оборудования (станков, машин и др.), санитарно-гигиенические нормы — ограничение вибраций ручного пневмо- и электроинструмента, а также ограничение вибраций на ра бочих местах (ГОСТ 12.1.012-90. «Вибрация. Общие требования без опасности» для рабочей смены продолжитель ностью 8 ч. Если продолжительность рабочей смены менее 4 ч, допустимые величины вибрации следует увеличивать в 1,4 раза (на 3 дБ), менее 2 ч - в 2 раза (на 6 дБ), менее 1 ч — в 3 раза (на 9 дБ).
Средства защиты от вибраций. В соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 к организационно-техническим мероприятиям относятся: поддержание в условиях эксплуатации технического состояния оборудования на уровне, предусмотренном нормативно-технической документацией; применение средств виброзащиты; введение режимов труда, регули рующих продолжительность воздействия вибраций на работающих. Так, при работе с вибрирующим инструментом после каждого часа работы необходимо делать 10…15-минутные перерывы или выполнять другую, не связанную с вибрацией, работу. Сверхурочные работы с вибрирующим инструментом не разрешаются.
Средства индивидуальной защиты по месту контакта работающего с вибрирующим объектом подразделяются на СИЗ для рук, ног, а так же для тела работающего.
Для рук применяются рукавицы и перчатки, вкладыши и проклад ки. Виброзащитная спецобувь изготавливается в виде сапог, полуса пог, полуботинок. По форме исполнения СИЗ для тела оператора выпускают в виде нагрудников, поясов и специальных костюмов.
|
Рис. 7.4. Принципиальная схема вибро графа ВР-1:1 – наконечник; 2 — стержень; 3 — пружина; 4 — стрелка; 5 — катушка с бумажной лентой; 6 и 7 — ролики лентопротяжного механизма; 8 — перо отметчика времени; 9 — электромагнит; 10 — центробежный регулятор; 11 — барабан; 12 — заводная пружина. |
Вибрации измеряются приборами двух типов - механическими и электрическими. Приборы, принцип действия которых основан на механических методах измерения, имеют меньшую чувствительность, чем приборы, принцип действия которых основан на электрических методах измерения вибраций. Кроме того, приборами механического типа вибрацию объекта замеряют на расстоянии, что очень важно с точки зрения безопасности при проведении измерений и эксперимен тальных работ. К приборам механического типа относится ручной виброграф ВР-1, который получил широкое применение на предприя тиях для гигиенической оценки параметров вибраций с санитарно-гигиеническими целями.
Ручной виброграф ВР-1 является портативным прибором, работаю щим от заводной пружины. Он позволяет регистрировать амплитуды колебаний от 0,05 до 6 мм при частотах от 5 до 100 Гц. Металличе ский корпус, в который заключен механизм прибора, имеет два боко вых окна, расположенных одно напротив другого. Одно окно служит для наблюдения за записью, а другое - для извлечения диаграммы с записью вибраций. На нижней крышке корпуса вмонтированы ар ретир, прижимающий стрелку к диаграмме, и цилиндрическая труб ка, направляющая, обеспечивающая поступательное движение стерж ня, который воспринимает колебательные движения исследуемого объекта. На верхней крышке корпуса находится ручка заводной пружи ны и ручка выключателя. Принципиальная схема вибрографа ВР-1 показана на рис. 7.4. При прове дении измерений виброграф не обходимо держать перпендику лярно вибрирующей поверхнос ти.
Принцип работы прибора ИШВ-1 основан на преобразова нии механической энергии в электрическую с помощью пьезокварцевого вибродатчика.