| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Нормирование вибрации. |
| Рубрика (тематическая категория) | Производство |
Вибрация
Использование в оборудовании более высоких частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше.
Использование блокировок.
Дистанционное управление.
Защита от ультразвука.
4. Применение кожухов и экранирование рабочих мест (материал: листовая сталь или дюралюминий с обклейкой рубероидом или резиной, эластичные экраны состоящие из трех слоев резины толщиной 5 мм).
Вибрация – механические колебания упругих тел или колебательные движения механических систем.
Параметры вибрации:
· Частота (Гц)
· Амплитуда (метры)
· Виброскорость
· Уровень виброскорости
· Виброускорение
· Уровень виброускорения
Нормативный документ: СанПин 2.2.4/2.1.8.10.-33-2002 ʼʼПроизводственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Предельно допустимые уровниʼʼ
Виды вибрации:
· Общая – сотрясения передаются на опорные поверхности стоящего или сидящего человека.
a) Транспортная – вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин при передвижении по местности и дорогам (трактора, грузовые автомобили, снегоочистители, горношахтный транспорт).
b) Транспортно-технологическая – вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, передвигающихся по специально подготовленной поверхности, рабочим помещениям, промышленным площадкам горных выработок (напольный производственный транспорт; краны мостовые, козловые, строительные; легковые автомобили и автобусы; экскаваторы; путевые машины).
c) Технологическая – вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места͵ не имеющие источников вибрации.
§ Тип ʼʼаʼʼ - вибрация на постоянных рабочих местах производственных помещений.
§ Тип ʼʼбʼʼ - вибрация на рабочих местах складских помещениях, бытовых, дежурных и других вспомогательных помещениях, где нет источников вибрации.
§ Тип ʼʼвʼʼ - вибрация на рабочих местах в административных помещениях, конструкторских бюро и т.д.
По направлению воздействия:
Ø Вертикальная
Ø Горизонтальная
По времени воздействия:
Ø Постоянная – вибрация, у которой за время наблюдения (более 10 минут) изменяется не более чем в два раза.
Ø Непостоянная – вибрация, у которой за время наблюдения (более 10 минут) изменяется более чем в два раза.
· Локальная – сотрясения передаются через руки человека.
Три вида нормирования:
1. Частотный (спектральный анализ) – для локальной вибрации допустимые значения параметров вибрации устанавливаются в октавных полосах по среднегеометрическим частотам. А для общей вибрации в 1/3 октавной полосах частот.
Нормируемыми параметрами являются:
· Виброскорость
· Виброускорение
· Уровень виброскорости
· Уровень виброускорения (сейчас чаще всего используется)
Нормирование вибрации. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Нормирование вибрации." 2017, 2018.
Основные характеристики. Меры защиты. Нормирование ультразвука. Приборы контроля. Защитные мероприятия. Нормирование инфразвука. Опасность для человека. Диапазон инфразвуковых колебаний совпадает с... .
I направление - санитарно-гигиеническое. II направление - техническое (защита оборудования). Нормативные документы: ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ Вибрационная безопасность. СН 2.2.4/2.1.8.566-96 Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы.... .
Методы гигиенической оценки вибрации: 1. частотный анализ норм-го пар-ра.---- основной метод из всех. 2. интегральная оценка по частоте норм-го пар-ра. 3. интегральная оценка с учётом времени вибрационного воздействия по эквивалентному уровню норм-го пар-ра. Нормируемыми... .
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... .
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... [читать подробнее] .
Классификация вибраций Согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96 вибрации, воздействующие на человека могут классифицироваться по нескольким признакам. 1. По способу передачи на человека: 1.1. Общая вибрация, передающаяся через опорные поверхности на тело сидящего или... .
Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации может производиться тремя 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.
При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами вибрации являются измеряемые в октавных или третьоктавных полосах частот среднеквадратические значения виброскорости и виброускорения (или их логарифмические уровни (L V , L a )).
При интегральной оценке по частоте нормируемыми параметрами вибрации являются скорректированные значения виброскорости или виброускорения U (а также их логарифмические уровни L U ), которые оцениваются по формулам:
, (12.6)
где U i , L Ui среднеквадратические значения виброскорости или виброускорения или их логарифмические уровни в i - й частотной полосе;
п число октавных полос в нормируемом частотном диапазоне;
K i , L Ki весовые коэффициенты для i -й частотной полосы соответственно для абсолютных значений или их логарифмических уровней. Значения весовых коэффициентов приведены в СН 2.2.4/2.1.8.566-96.
Интегральная оценка вибрации с учетом времени ее воздействия выполняется по последующим формулам:
,
, (12.7)
где U i значения контролируемых параметров виброскорости (V, L V ),м/с, или виброускорения (a , L a ), м/с 2 , действующих в течение времени t i ;
t i время действия вибрации в i -ом интервале, ч;
п общее число интервалов действия вибрации;
общее время действия
вибрации, ч.
В СН 2.2.4/2.1.8.566-96 установлены предельно допустимые величины нормируемых параметров локальной и общей вибрации (табл.12.1).
12.5. Системы защиты от вибрации
В тех случаях, когда фактические значения гигиенических характеристик вибрации превышают допустимые значения, применяются системы защиты от вибрации.
Z = Z φ + Z ρ + Z τ + Z сиз.
Методы и средства защиты от вибрации по мощности Z φ : вибродемпфирование, виброгашение, виброизоляция.
Вибродемпфирование это процесс уменьшения уровня вибраций путем превращения энергии механических колебаний системы в другие виды энергии. Увеличение потерь энергии в системе может быть достигнуто использованием конструктивных материалов с большим внутренним трением, нанесением слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, использованием поверхностного трения или переводом механической колебательной энергии в энергию токов Фуко или электромагнитного поля.
В качестве демпфирующих материалов используют пластмассу, дерево, резину. С целью снижения вибрации начат выпуск ручного механизированного инструмента в корпусах из полимерных материалов. На многих видах оборудования внедряется постановка в подшипниковые узлы вибродемпфирующих втулок, что значительно снижает уровень вибраций. Использование пластмасс позволяет снизить уровень вибрации по виброскорости на 810 дБ. В том случае, когда применение полимерных покрытий в качестве конструктивных не представляется возможным, для снижения вибраций используют вибродемпфирующие покрытия, переводящих колебательную энергию покрытия в тепловую.
Таблица 12.1
Предельно допустимые значения нормируемого параметра по виброскорости (числитель, м/с10 –2)
и логарифмическому уровню виброскорости (знаменатель, дБ)
|
вибрации |
Координатные |
Среднегеометрические частоты полос, Гц |
||||||||||
|
Локальная |
3, 5 | |||||||||||
Действие жестких покрытий проявляется главным образом на низких и средних частотах, мягких на высоких. В качестве жестких покрытий используются твердые пластмассы, битуминизированный войлок, а также различные полимерные смеси. В качестве мягких мягкие пластмассы, материалы типа резины, пенопласты, поливинилхлоридные пластики. Хорошо демпфируют колебания смазочные материалы.
Под виброгашением понимают уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем введения в систему дополнительных сопротивлений упругого или инерционного типа. Чаще всего виброгашение реализуется путем установки агрегатов на самостоятельные фундаменты. Иногда для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту. Используют также установку виброгасителей как дополнительную колебательную систему.
Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостаток динамического виброгасителя он действует только на своей резонансной частоте.
Виброгашение путем увеличения жесткости системы достигают изменением конструкции и, в частности, введением ребер жесткости, что способствует снижению амплитуды смещения отдельных точек и снижению уровня вибрации.
Виброизоляция это уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем уменьшения передачи колебаний этому объекту от источника колебаний.
Виброизоляция осуществляется посредством введения в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от источника колебаний к элементам конструкции или человеку. Виброизоляция достигается путем установки агрегатов на специальные упругие устройства (опоры), обладающие малой жесткостью.
Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи, который имеет физический смысл отношения силы, действующей на основание при наличии упругой связи, к силе, действующей при жесткой связи. Чем это отношение меньше, тем лучше виброизоляция.
Коэффициент передачи (КП) может быть рассчитан по формуле:
, (12.8)
где f частота возмущающей силы;
f 0 – собственная частота системы на виброизоляторах.
Оптимальное соотношение между f и f 0 равно 34.
Для виброизоляции машин с вертикальной возмущающей силой применяют виброизолирующие опоры трех типов: резиновые, пружинные и комбинированные.
Пружинные в отличие от резиновых могут применяться для изоляции как низких, так и высоких частот. Они дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию масел и высокой температуры, относительно малогабаритны Резина используется для виброизоляции машин малой и средней массы (электродвигателей и т.п.). В виброизоляторах резина работает на сдвиг и (или) сжатие.
Методы и средства защиты от вибрации по расстоянию Z ρ .
Для защиты от вибрации лучше всего использовать системы дистанционного управления, автоматического контроля и сигнализации. Иногда снижение вибрации достигается оптимальным размещением технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест.
Методы и средства защиты от вибрации по времени Z τ .
К средствам коллективной защиты временем относятся: регламентация рабочего времени, а также режима труда и отдыха работников.
Средства индивидуальной защиты Z сиз рук, ног и тела оператора от вибрации используются на производстве в случае необходимости. В качестве средств индивидуальной защиты (СИЗ) рук от вибрации применяются антивибрационные рукавицы. Основными требованиями, сформулированными в нормативной документации, являются: эффективность, которая регламентируется в частотном диапазоне 82000 Гц при фиксированной силе нажатия 50200 Н; максимальная толщина упругодемпфирующего материала 510мм. В зависимости от области применения средства защиты ног подразделяются на обувь, подметки и наколенники. В них используются специальные вибродемпфирующие материалы, которые ослабляют вибрацию в диапазоне частот 1190 Гц. Для защиты тела оператора используются нагрудники, пояса и специальные костюмы. Все виды защиты снижают вибрацию максимум на 10 дБ.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Дайте определения следующим понятиям в чем их отличие: виброскорость, виброускорение, амплитуда виброскорости (виброускорения), уровень виброскорости (виброускорения).
В чем заключается специфическое действие вибрации на организм человека.
Какие параметры вибрации учитываются при нормировании вибрации.
В чем заключается вибродемфирирование, виброгашение и виброизоляция, чем они отличаются.
Каков максимальный уровень снижения вибрации возможен за счет использования индивидуальных средств защиты.
Нормирование. Цель нормирования вибраций - предотвращение функциональных расстройств и заболеваний, чрезмерного утомления и снижения работоспособности. В основе гигиенического нормирования лежат медицинские показания. Нормированием устанавливают допустимую суточную или недельную дозы, предупреждающие в условиях трудовой деятельности функциональные расстройства или заболевания работающих.
Для нормирования воздействия вибрации установлены четыре критерия: обеспечение комфорта, сохранение работоспособности, сохранение здоровья и обеспечение безопасности. В последнем случае используются предельно допустимые уровни для рабочих мест.
Применительно к вибрациям существует техническое (распространяется на источник вибрации) и гигиеническое нормирование (определяет ПДУ вибрации на рабочих местах). Последнее ограничивает уровни вибрационной скорости и ускорения в октавных или третьоктавных полосах среднегеометрических частот.
При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости (и их логарифмические уровни) или виброускорения как в пределах отдельных октав, так и третьеоктавных полос. Для локальной вибрации нормы вводят ограничения только в пределах октавных полос. Например, когда устанавливают регулярные перерывы в течение рабочей смены при локальной вибрации, допустимые значения уровня виброскорости увеличивают.
При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение контролируемого параметра вибрации, измеряемое при помощи специальных фильтров. Локальную вибрацию оценивают, используя среднее за время воздействия корректированное значение.
Вибрацию, воздействующую на человека, нормируют для каждого установленного направления. Гигиенические нормы вибрации при частотном (спектральном) анализе установлены для длительности воздействия 480 мин. Гигиенические нормы в логарифмических уровнях среднеквадратических значений виброскорости для общей локальной вибрации в зависимости от категории (1,2, За, б, в, г) приведены в ГОСТ 12.1.012-78; там же указаны нормы при интегральной оценке по частоте нормируемого параметра. Эти значения положены в основу норм СН 245-71 и требований в рамках ССБТ.
Вибрацию классифицируют по следующим признакам: по способу воздействия на человека - общая и локальная; по источнику возникновения - транспортная (при движении машин), транспортно-технологическая (при совмещении движения с технологическим процессом, например при косьбе или обмолоте самоходным комбайном, рытье траншей экскаватором и т. п.) и технологическая (при работе стационарных машин, например насосных агрегатов);по частоте колебаний - низкочастотная (менее 22,6 Гц), среднечастотная (22,6...90 Гц) и высокочастотная (более 90 Гц); характеру спектра - узко- и широкополосная; времени действия - постоянная и непостоянная; последнюю, в свою очередь, делят на колеблющуюся во времени, прерывистую и импульсную.
Нормы вибрации установлены для трех взаимно перпендикулярных направлений вдоль осей ортогональной системы координат. При измерении и оценке общей вибрации необходимо помнить, что ось X расположена в направлении от спины к груди человека, ось Y- от правого плеча к левому, ось Z- вертикально вдоль туловища. При измерении локальной вибрации следует учитывать, что ось Z нaпpaвлeнa вдоль ручного инструмента, а оси Х Y- перпендикулярно к ней.
Стандартом установлены нормы отдельно для транспортной вибрации (категория 1), транспортно-технологической (категория 2) и технологической (категория 3); причем нормы для третьей категории подразделены на подкатегории: За - для вибрации, действующей на постоянных рабочих местах производственных помещений; 3б - на рабочих местах складов, бытовых, дежурных и подсобных помещений, в которых отсутствуют генерирующие вибрацию машины; Зв -в помещениях для работников умственного труда.
Средства оценки. Вибрации измеряют виброметрами типов НВА-1 и ИШВ-1. Аппаратура НВА-1 в комплекте с пьезометрическими датчиками Д-19, Д-22, Д-26 позволяет определять низкочастотную виброскорость и виброускорения. Виброизмерительный комплекс представляет собой измерительный преобразователь (датчик), усилитель, полосовые фильтры и регистрирующий прибор. Контролируемые параметры - действующие значения виброскорости, ускорения или их уровней (дБ) в октавных полосах частот. Параметры вибрации определяют в том направлении, где колебательная скорость наибольшая.
Санитарные нормы параметров вибрации приведены в ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность" и СН 2.2.4/2.1.8.566-96 "Про-изводственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий".
Нормируемыми параметрами вибрации являются спектральные и корректированные по частоте средние квадратические значения виброускорения , виброскорости и их логарифмические уровни , (табл. П.3-П.8).
При нормировании параметров вибрации учитываются следующие факторы.
1. Вид вибрации (общая, локальная, вертикальная, горизонтальная).
3. Временная характеристика вибрации (постоянная, непостоянная). При непостоянной вибрации нормой вибрационной нагрузки на оператора являются одночисловые эквивалентные корректированные значения контролируемых параметров.
4. Нормируемый диапазон частот:
· для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц;
· для общей вибрации – октавных полос со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63 Гц;
· для общей вибрации – 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами от 0.8 до 80 Гц.
5. Длительность действия вибрации. При длительности действия вибрации менее 8 ч. (480 мин.) допустимые значения виброускорения и виброскорости определяются по формулам:
, (7)
, (8)
где , – допустимые значения виброускорения и виброскорости при длительности действия в течение 8 ч. (по ГОСТ 12.1.012-90, СН 2.2.4/2.1.8.566-96);
Т – фактическое время воздействия вибрации, мин.
Допустимые значения уровней виброскорости и виброускорения с учетом длительности действия определяются по формулам (5-6) или по табл. П.9, П.10 и формулам (9-10):
, (9)
, (10)
где , – допустимые значения уровней виброускорения, виброскорости при длительности воздействия в течение 8 часов по ГОСТ 12.1.012-90, СН 2.2.4/2.1.8.566-96.
Причины возникновения вибрации
1. Неуравновешенные силовые воздействия, источниками которых могут быть детали и узлы оборудования, имеющие возвратно-поступательное движение (кривошипно-шатунные механизмы, вибротрамбовки, лесопильные рамы, фанерострогальные станки и т.п.).
2. Неуравновешенные вращающиеся массы (ручной электрический и пневматический инструмент, режущий инструмент станков, электродвигатели, вентиляторы и т.п.).
3. Соударение деталей узлов в процессе работы оборудования (зубчатые соединения, подшипниковые узлы и т.п.).
4. Взаимодействие рабочих органов оборудования с обрабатываемым материалом (режущие инструменты металло- и деревообрабатывающих станков, грейферы грузоподъемных кранов, лесозаготовительных машин, ковши, отвалы, ножи строительно-дорожных машин и т.п.).
5. Кинематическое возбуждение вибрации при движении машин и механизмов по неровной опорной поверхности (автомобили, электро- и автопогрузчики, трактора, лесозаготовительные машины, тягачи, строительно-дорожные машины, наземный транспорт и т.п.).
6. Гидроаэродинамические воздействия, возникающие при работе оборудования (гидроприводы, пневмоприводы, вентиляторы и т.п.).
7. Износ оборудования, некачественные сборка узлов, монтаж оборудования.
Методы обеспечения вибробезопасности
ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность" предусматривает технические и организационные методы защиты от вибрации. Наиболее эффективны технические методы, которые в свою очередь подразделяются на методы, уменьшающие параметры вибрации в источнике ее возбуждения, и методы защиты от вибрации на путях ее распространения.
К основным методам, уменьшающим параметры вибрации в источнике ее возбуждения, относятся следующие.
1. При проектировании:
· изменение конструктивных элементов источника возбуждения, обеспечивающее их безударное взаимодействие (замена прямозубых шестерен на косозубые, шевронные; замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерновращающимися, механизмами с гидроприводами; применение на станках ножевых валов с винтообразной режущей кромкой и т.п.);
· изменение характера возбуждающих воздействий;
· выбор режима работы оборудования (например, изменение частоты колебаний);
· замена возвратно-поступательных движений вращательными;
· замена подшипников качения на подшипники скольжения;
· отстройка от режима резонанса изменением массы и жесткости оборудования или установлением нового рабочего режима.
2. При изготовлении деталей:
· использование материалов в соответствии с Техническими условиями;
· повышение класса точности обработки, соблюдение допусков;
· термическая обработка в соответствии с установленными режимами.
3. При сборке узлов, оборудования:
· качественная центровка приводного и приводимого механизмов;
· качественная балансировка вращающихся масс;
· обеспечение необходимой жесткости соединения.
4. При монтаже стационарного оборудования:
· обеспечение соответствия массы и конструкции фундамента величине усилий, возникающих при работе оборудования;
· установка оборудования на виброизолирующее основание;
· качественное крепление оборудования к фундаменту.
5. При эксплуатации оборудования – своевременное и качественное техобслуживание:
· смазка сопряженных деталей;
· замена изношенных деталей;
· обеспечение необходимой жесткости соединений.
К основным методам защиты от вибрации на путях ее распространения относятся следующие:
1. Виброизоляция. Этот способ защиты заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения оборудования защищаемому объекту (основанию, рабочему месту, строительной конструкции) при помощи устройств, помещаемых между ними (виброизоляторов, пружин, упругих прокладок). Эффективность виброизоляции определяется коэффициентом передачи КП, который рассчитывается по формуле:
, (11)
где , , – амплитуда виброперемещения, виброскорость, виброускорение на рабочем месте;
, , – амплитуда виброперемещения, виброскорость, виброускорение на рабочем месте при использовании виброзащитного модуля.
Эффективность виброизоляции в децибелах определяют по формуле:
. (12)
Эффективность виброизоляции в процентах определяют по формуле:
%, (13)
где – среднее квадратическое значение виброскорости до применения виброзащиты, м/с; – среднее квадратическое значение виброскорости после применения виброзащиты, м/с.
2. Динамическое виброгашение. Динамическое гашение вибрации осуществляют путем установки оборудования на фундамент с определенной массой или применением динамических виброгасителей. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему, собственная частота которой настроена на основную частоту колебаний оборудования, вибрация которого снижается. Подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия . Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем оборудовании, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями оборудования.
3. Вибродемпфирование (вибропоглощение). Это процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся системы в тепловую энергию.
Уменьшение параметров вибрации может осуществляться:
· использованием в качестве конструкционных материалов с большим внутренним трением (сплавы на основе меди, никеля, кобальта, марганца с содержанием меди, магниевые сплавы, твердые пластмассы, прессованная древесина, твердая резина);
· нанесением на вибрирующие поверхности упруго вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (жесткие, мягкие, комбинированные вибродемпфирующие покрытия);
· применением поверхностного трения (например, при колебаниях изгиба двух скрепленных и плотно прилегающих друг к другу пластин).
При кинематическом возбуждении вибрации применяются следующие методы по ее снижению:
· изменение конструкции элементов оборудования;
· уменьшение неровностей пути перемещения самоходных и транспортных машин;
· повышение амортизирующей способности опорных элементов самоходных и транспортных машин.
Эффективными способами защиты работающих от действия вибрации являются дистанционное управление, автоматизация производственных процессов.
Если техническими методами невозможно снизить уровень вибрации до гигиенических норм, рекомендуется использование средств индивидуальной защиты: виброзащитных рукавиц, перчаток, виброзащитной обуви.
К организационным методам защиты от вибрации относятся следующие:
· Нормирование параметров вибрации.
· Контроль за уровнем вибрации на рабочих местах.
· Организация рационального режима труда и отдыха.
· Исключение контакта работающих с вибрирующими элементами.
· Выбор оборудования с наименьшими параметрами вибрации.
· Своевременное техобслуживание оборудования.
· Профилактическое лечение.
· Обеспечение санитарно-бытовыми помещениями и устройствами (ручными, ножными ваннами и т.п.).
ПРАКТИЧЕСКАЯ часть
Работа состоит из экспериментальной и расчетной частей. В экспериментальной части нужно сделать оценку условий труда по вибрации, выполнив измерения фактических параметров вибрации и сравнив их с допустимыми. В расчетной части должны быть решены задачи. Исходные данные для расчетов представлены в табл. П.11.
Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема экспериментальной установки для измерения параметров вибрации
Установка включает в свой состав: вибростенд 1, генератор электрических сигналов 2, измеритель шума и вибрации 3, объект виброизоля-
ции 4 (имитирующий рабочее место) с вибродатчиком, виброзащитный модуль 5.
Источником вибрации является вибростенд, имитирующий производственное оборудование, приборы, инструменты, генерирующие вибрацию. Вибростенд имеет электромагнитную систему возбуждения вибрации. Электрический сигнал подается на катушку возбуждения генератором сигналов 2 (рис. 4). Генератор позволяет формировать электрический сигнал большой мощности в широком диапазоне частот. Катушка возбуждения обеспечивает перемещение стола вибростенда с определенными частотой и амплитудой, что позволяет регулировать параметры создаваемой вибрации.
Внешний вид генератора сигналов представлен на рисунке 4.
Объект виброизоляции (рабочее место) представляет собой устройство, которое обеспечивает установку пластинки с вибродатчиком с целью измерения параметров вибрации. Массу объекта виброизоляции можно изменять за счет установки на нем дополнительных металлических пластин, входящих в его состав.
Виброзащитный модуль, назначением которого является уменьшение параметров вибрации, передающейся на рабочее место, представляет собой устройство, состоящее из двух параллельных пластин, между которыми установлены виброизоляторы или виброизолирующая прокладка. В качестве виброизоляторов применяются витые пружины с различным диаметром проволоки или плоские пружины, расположенные между пластинами, имеющими различную массу. В качестве виброизолирующей прокладки используется пенополиуретан.
Нормирование вибрации осуществляется по двум направлениям:
I направление – санитарно-гигиеническое;
II направление – техническое (защита оборудования).
При гигиеническом нормировании вибрации руководствуются следующими нормативными документами:
ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрационная безопасность;
СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы: утв. Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 31.10.96 N 40.
Вводятся следующие критерии оценки неблагоприятного воздействия вибрации в соответствии с приведенной выше классификацией:
· критерий “безопасность”, обеспечивающий ненарушение здоровья оператора, оцениваемого по объективным показателям с учетом риска возникновения предусмотренной медицинской классификацией профессиональной болезни и патологий, а также исключающий возможность возникновения травмоопасных или аварийных ситуаций из-за воздействия вибрации. Этому критерию соответствуют санитарно-гигиенические нормативы, установленные для категории 1;
· критерий “граница снижения производительности труда”, обеспечивающий поддержание нормативной производительности труда оператора, не снижающейся из-за развития усталости под воздействием вибрации. Этот критерий обеспечивается соблюдением нормативов, установленных для категорий 2 и 3а;
· критерий “комфорт”, обеспечивающий оператору ощущение комфортности условий труда при полном отсутствии мешающего действия вибрации. Этому критерию соответствуют нормативы, установленные для категорий 3б и 3в.
Показатели вибрационной нагрузки на оператора формируются из следующих параметров:
Для санитарного нормирования и контроля используются средние квадратические значения виброускорения а или виброскорости V, а также их логарифмические уровни в децибелах;
При оценке вибрационной нагрузки на оператора предпочтительным параметром является виброускорение.
Нормируемый диапазон частот устанавливается:
Для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 1; 2; 4; 8; 16; 31, 5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;
Для общей вибрации – октавных и 1/3 октавных полос 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; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.
Наряду со спектром вибрации в качестве нормируемого показателя вибрационной нагрузки на оператора на рабочих местах может использоваться одночисловой параметр: корректированное по частоте значение контролируемого параметра (виброскорости, виброускорения или их логарифмических уровней). При этом неодинаковое физиологическое воздействие на человека вибрации различных частот учитывается весовыми коэффициентами, значения которых приведены в указанных выше нормативных документах.
При непостоянной вибрации нормой вибрационной нагрузки на оператора являются одночисловые нормативные значения дозы вибрации или эквивалентного корректированного по времени воздействия значения контролируемого параметра.
Основные методы борьбы с вибрациями машин и оборудования.
1. Снижение вибраций воздействием на источник возбуждения посредством снижения или ликвидации вынуждающих сил, например замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерно вращающимися, а также механизмами с гидроприводами и т.д.
2. Отстройка от режима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы.
3. Вибродемпфирование. Это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний в тепловую энергию. Для этого вибрирующая поверхность покрывается материалом с большим внутренним трением (резина, пробка, битум, войлок и др.). Вибрации, распространяющиеся по коммуникациям (трубопроводам, каналам), ослабляются их стыковкой через звукопоглощающие материалы (прокладки из резины и пластмассы). Широко применяются противошумные мастики, наносимые на поверхность металла.
4. Динамическое гашение вибрации чаще всего осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты. Для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту.
5. Изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций.
6. При работе с ручным механизированным электрическим и пневматическим инструментом применяют средства индивидуальной защиты рук от воздействия вибраций. К ним относят рукавицы, перчатки, а также виброзащитные прокладки или пластины, которые снабжены креплениями в руке.
На рис. 27 приведена классификация методов и средств коллективной защиты от вибрации.
Рис. 27. Классификация методов и средств защиты от вибрации
Вопрос №57.
Производственный микроклимат (метеорологические условия) – климат внутренней среды производственных помещений, определяется действующим на организм человека сочетанием температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей, теплового облучения и атмосферного давления. Нормирование микроклимата осуществляется в соответствии со следующими нормативными документами: СанПин 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений; ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
Установлены два вида нормативов: 1.Оптимальные микроклиматические условия устанавливаются по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека; они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности. 2. В случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные микроклиматические условия, нормы устанавливают допустимые величины показателей микроклимата. Они устанавливаются по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Допустимые параметры микроклимата не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 допустимые показатели устанавливаются дифференцированно для постоянных и непостоянных рабочих мест.
Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры – обычными системами вентиляции и отопления.
Терморегуляция – совокупность физиологических и химических процессов в организме человека, направленных на поддержание постоянства температуры тела. Терморегуляция обеспечивает равновесие между количеством тепла, непрерывно образующимся в организме, и излишком тепла, непрерывно отдаваемым в окружающую среду, т.е. сохраняет тепловой баланс организма: Q выд = Q отд .
Теплообмен между человеком и окружающей его средой осуществляется с помощью следующих механизмов за счет:инфракрасногоизлучения , которое излучает или получает поверхность тела (R ); конвекции (С ), т.е. через нагрев или охлаждение тела воздухом, омывающим поверхность тела; теплоотдачей (Е ), обусловленной испарением влаги с поверхности кожи, слизистых оболочек верхних дыхательных путей, легких. Q отд = ± R ± С – Е .
В нормальных условиях при слабом движении воздуха человек в состоянии покоя теряет в результате тепловой радиации около 45 % всей вырабатываемой организмом тепловой энергии, конвекции – до 30 % и испарения – до 25 %. При этом свыше 80 % тепла отдается через кожу, примерно 13 % – через органы дыхания, около 7 % тепла расходуется на согревание принимаемой пищи, воды и вдыхаемого воздуха. В состоянии покоя организма и при температуре воздуха 15 0 С потоотделение незначительно и составляет примерно 30 мл за 1 ч. При высокой температуре (30 о С и выше), особенно при выполнении тяжелой физической работы, потоотделение может увеличиваться в десятки раз. Так, в горячих цехах при усиленной мышечной работе количество выделяемого пота 1…1,5 л/ч, на испарение которого затрачивается 2500…3800 кДж.
В целях обеспечения эффективного теплообмена между человеком и средой устанавливаются санитарно-гигиенические нормативы параметров микроклимата на рабочем месте, а именно: температура воздуха; скорость движения воздуха; относительная влажность воздуха; температура поверхностей. Условия 1 и 2 определяют конвективный теплообмен; 1 и 3 – испарение пота; 4 – теплоизлучение. Нормативы на эти параметры устанавливаются дифференцированно в зависимости от степени тяжести выполняемой работы.
Под тактильной чувствительностью понимают ощущение прикосновения и давления. В среднем на 1 см 2 находится около 25 рецепторов. Абсолютный порог тактильной чувствительности определяется по тому минимальному давлению предмета на кожную поверхность, при котором наблюдается едва заметное ощущение прикосновения. Сильнее всего развита чувствительность на частях тела, наиболее удаленных от его оси. Характерной особенностью тактильного анализатора является быстрое развитие адаптации, то есть исчезновение чувства прикосновения или давления. Благодаря адаптации человек не чувствует прикосновения одежды к телу. Ощущение боли воспринимается специальными рецепторами. Они рассеяны по всему нашему телу, на 1 см 2 кожи приходится около 100 таких рецепторов. Чувство боли возникает в результате раздражения не только кожи, но и ряда внутренних органов. Часто единственным сигналом, предупреждающим о неблагополучии в состоянии того или другого внутреннего органа, является боль. В отличие от других сенсорных систем, боль дает мало сведений об окружающем нас мире, а скорее сообщает о внутренних опасностях, грозящих нашему телу. Если бы боль не предостерегала, то уже при самых обыденных действиях мы часто наносили бы себе повреждения. Биологический смысл боли в том, что, являясь сигналом опасности, она мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность.
