Лекция 10. ЗАЩИТА ОТ ВИБРАЦИЙ И ШУМА
Вибрация – это колебания отдельных точек или целой механической системы относительно каких-либо первоначальных положений. Она возникает в машинах, механизмах, оборудовании, инструментах от действия внутренних или внешних динамических нагрузок, вызванных неуравновешенными вращающимися деталями и подвижными системами, неточностью взаимодействия отдельных деталей и узлов, ударными процессами технологического характера, неравномерной рабочей нагрузкой машин, движением техники по неровностям дороги, пашни и т.п. От источника образования вибрация по конструктивным элементам машины передастся на другие узлы и агрегаты, а также на так называемые объекты защиты, т.е. на сиденья, рабочие площадки, органы управления, а у стационарной техники, кроме того, – на пол (основание).
При контакте с колеблющимся объектом вибрация передается на тело человека. В зависимости от способов передачи она подразделяются на общую (передастся через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека) и локальную (передается через руки человека). Например, тракторист воспринимает общую вибрацию от сиденья, а локальную – от рулевого колеса (рис. 10.1). Оператор стационарной машины, находясь рядом с ней, воспринимает общую вибрацию через ноги от пола, а локальную – от органов управления. При работе с ручными вибрирующими инструментами (электродрелью, пневмомолотком, электрорубанком и т.п.) человек воспринимает только локальную вибрацию.
Вибрация характеризуется частотой колебаний (Ги), амплитудой (м или мм), виброскоростью (м/с) и виброускорением (м/с2).
Производственные вибрации могут состоять из сложного сочетания колебаний различной частоты и интенсивности. Разложение колебаний на составляющие по отдельным частотам называют спектральным анализом. Спектр вибраций представляют в виде графика или таблицы
Рис. 10.1 Схема передачи вибрации к сиденьям и рабочим органам трактора
Уровни вибраций измеряют не на каждой отдельной частоте, а в некоторых полосах (интервалах) частот – октавных и третьоктавных. У октавных полос отношение верхней границы частоты fв к нижней fн равно 2, а у третьоктавных – 
Для удобства и сопоставимости измерений границы всех частотных полос стандартизированы, а сами полосы характеризуют не граничными частотами, а их среднегеометрическими величинами:
(10.1)
Вибрация приводит к нарушениям в центральной нервной и сердечно-сосудистой системах, появлению головных болей, головокружения, повышенной возбудимости, расстройству вестибулярного аппарата, снижению работоспособности. Длительное воздействие вибрации может привести к развитию профессионального заболевания – вибрационной болезни, характеризующейся комплексом стойких патологических изменений (поражением костно-суставного аппарата, функциональным расстройством внутренних органов, опущением органов малого таза, окостенением сухожилий, мышц и др.).
Наиболее опасны вибрации с частотами 2–30 Гц, так как они вызывают резонансные колебания многих органов тела, имеющих в этом интервале собственные частоты (2–8 Гц – руки и ноги; 2–3 живот и кишечник; 2–12 – грудная клетка; 12–27 – голова; 10 Гц – мозг и т.д.).
Гигиенические нормы вибрации
Нормы общей вибрации установлены для трех направлений вдоль осей ортогональной системы координат Хo, Yo и Zo (рис. 10.2, а), где вертикальная ось Zo перпендикулярна опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, рабочей площадкой и т.п., горизонтальные оси Хo и Yo параллельны опорным поверхностям. Ось Хo проходит от спины к груди, а ось Yo – от правого плеча к левому.
Нормы для локальной вибрации установлены вдоль осей Хл, Yл и Zл где ось Хл параллельна оси места охвата источника вибрации кистью (ось рукоятки, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия, и т.п.); ось Ул перпендикулярна оси Хл (плоскости ладони); ось Zл направлена вдоль кисти, руки.
Исходными параметрами для определения вибрационной нагрузки на оператора служат виброускорение (или виброскорость), измеренное в октавных или треть октавных полосах частот, и время воздействия вибрации.
Локальную вибрацию измеряют в октавных полосах со следующими среднегеометрическими частотами: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500 и 1000 Гц. Общую вибрацию определяют в октавных и треть 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; 10,0; 12,5; 31,5; 40; 50; 63 и 80 Гц.
Кроме непосредственных значений виброускорения (м/с2) и виброскорости (м/с), для оценки вибрации используют и их логарифмические уровни, выраженные в децибелах (дБ). Логарифмический уровень виброускорения, дБ, определяют по формуле
(10.2)
где а – среднеквадратическое значение виброускорения м/с2; а0 – пороговое значение, м/с2 (а0 = 10 в м/с2).
Логарифмический уровень виброскорости Lv, измеряемый в децибелах, определяют по фактически измеренному среднеквадратическому значению виброскорости v и ее пороговому значению v() = 5 -10-8 м/с по формуле
(10.3)
Рис. 10.2. Направление координатных осей при действии вибрации:
а – общей; б и в – локальной при охвате цилиндрических и сферических поверхностей
Санитарные нормы общей вибрации установлены с учетом источника ее образования. В этой связи вибрацию подразделяют на следующие категории:
• 1 – транспортная вибрация, воздействующая на операторов подвижных самоходных и прицепных машин (тракторов, машин для обработки почвы, уборки урожая и т.п.);
• 2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на операторов машин с ограниченной подвижностью, перемещаются только по специально подготовленным поверхностям (экскаваторы, краны, напольный производственный транспорт и т.п.);
• 3, тип "а" – технологическая вибрация на рабочих местах производственных помещений;
• 3, тип "б" – технологическая вибрация, передающаяся на рабочие места в складах, столовых, бытовых и других производственных помещениях, где нет создающих вибрацию машин;
• 3, тип "в" – технологическая вибрация на рабочих местах работников умственного труда (конторы, диспетчерские, здравпункты и т.п.).
Санитарные нормы общей технологической вибрации рабочих мест производственных помещений приведены в табл. 10.1.
Таблица 10.1
Предельно допустимые значения общей технологической вибрации рабочих мест категории 3, тип "а"
|
Среднегеометрические частоты полос, Гц |
Предельно допустимые значения по осям Хо, Yо, Zо |
|||||||
|
виброускорения |
виброскорости |
|||||||
|
м/с2 |
дБ |
м/с -10-2 |
дБ |
|||||
|
1/3 окт |
1/1 окт |
1/3 окт |
1/1 окт |
1/3 окт |
1/1 окт |
1/3 окт |
1/1 окт |
|
|
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 |
0,1 |
87 |
||||
|
12,5 |
0,089 |
99 |
0,1 |
87 |
||||
|
16,0 |
0,110 |
0,20 |
101 |
106 |
0,1 |
0,20 |
87 |
92 |
|
20,0 |
0,140 |
103 |
0,1 |
87 |
||||
|
25,0 |
0,180 |
105 |
0,1 |
87 |
||||
|
31,5 |
0,220 |
0,40 |
107 |
112 |
0,1 |
0,20 |
87 |
92 |
|
40,0 |
0,280 |
109 |
0,1 |
87 |
||||
|
50,0 |
0,350 |
111 |
0,1 |
87 |
||||
|
63,0 |
0,450 |
0,79 |
113 |
118 |
0,1 |
0,20 |
87 |
92 |
|
80,0 |
0,560 |
115 |
0,1 |
87 |
||||