Воздействие вибраций на человека. Нормирование вибраций.

Различают общую и локальную вибрации. Общая вибрация вызывает сотрясение всего организм, мест­ная вовлекает в колебательное движение отдельные ча­сти тела. Общей вибрации подвергаются транспортные рабочие, операторы мощных штампов, грузоподъемных кранов и некоторых других видов оборудования. Ло­кальной вибрации подвергаются работающие с ручным электрическим и пневматическим механизированным инструментом (зачистка сварных швов, обрубка отли­вок, клепка, шлифование и т. п.). В ряде случаев рабо­тающий может подвергаться одновременно воздействию общей и локальной вибрации (комбинированная вибра­ция), например, при работе на строительно-дорожных машинах и транспорте.

Характер воздействия производственной вибрации определяется уровнями, частотным спектром, физиологическими свойствами тела человека. Местная вибрация малой интенсивности может оказывать благоприятное действие на организм человека: восстановить трофические изменения, улучшить функциональное состояние центральной нервной системы, ускорить заживление ран.

Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц (качка) хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной бо­лезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, происходящая из-за нарушения нормальной деятельности органов равновесия (вестибулярного аппа­рата) по причине резонансных явлений.

Различные внутренние органы и отдельные части те­ла (например, голову и сердце) можно рассматривать как колебательные системы с определенной массой, соединенные между собой «пружинами» с определенны­ми упругими свойствами и параллельно включенными сопротивлениями. Очевидно, что такая система облада­ет рядом резонансов, частоты которых, определяющие субъективное восприятие вибраций, зависят также от положения тела работающего (работа стоя или сидя).

Собственные частоты плечевого пояса, бедер и голо­вы относительно опорной поверхности (положение «стоя») составляют 4—6 Гц, головы относительно плеч (положение «сидя») — 25—30 Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диа­пазоне 6—9 Гц. Колебания рабочих мест с указанными частотами весьма опасны, так как могут вызвать механическое повреждение или даже разрыв этих органов.

Систематическое воздействие общих вибраций, характе­ризующихся высоким уровнем виброскорости, 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, головокружении, плохого сна, пониженной работоспособности, плохого самочувствия, нарушений сердечной деятельности. Наиболее характерным проявлением вибрационной болезни считают периферические нейрососудистые расстройства верхних конечностей, которые проявляются прежде всего в изменение кровенаполнения тканей предплечья и пальцев кисти. Для выраженных форм вибрационной болезни характерны изменения вестибулярного аппарата. Виброболезнь относится к группе профзаболеваний, эффективное лечение которых возможно лишь па ран­них стадиях. Восстановление нарушенных функций про­текает очень медленно, а в особо тяжелых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводя­щие к инвалидности.

Низкочастотная общая вибрация вызывает длительную травматизацию межпозвоночных дисков и костной ткани, смещение органов брюшной полости, изменение моторики гладкой мускулатуры желудка и кишечника, возникновение и прогрессирование дегенеративных изменение позвоночника.

В производственных условиях ручные машины с максимальным уровнем виброскорости в полосах низких частот (до 35 Гц) вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечного и опорно-двигательного аппарата. К основным проявлениям вибрационной патологи относятся нейрососудистые расстройства рук, сопровождающиеся интенсивными болями после работы и по ночам, снижением всех видов кожной чувствительности, слабостью в кистях рук. Нередко наблюдается так называемый феномен « мертвых» или белых пальцев, а также расстройства нервной системы по типу неврозов. 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. Все указанные изменения усиливаются в холодный и уменьшаются в теплый период года. При локальной вибрации наблюдаются нарушения деятель­ности центральной нервной системы, как и при общей вибрации.

Различают гигиеническое и техническое нормирова­ние вибраций.

В первом-случае, т.е. при гигиеническом нормировании, производят ограничение параметров вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических тре­бований, исключающих возможность возникновения виб­рационной болезни. Во втором случае осуществляют ограничение параметров вибрации с учетом не только указанных требований, но и технически достижимого на сегодняшний день для данного вида машин уровня вибрации. При этом учитывают условия установки и режим работы стационарного виброактивного техноло­гического оборудования в цехах, условия эксплуатации ручного механизированного инструмента.

В соответствии с ГОСТ 12.1.012—90 «Система стан­дартов безопасности труда. Вибрация, общие требования безопасности» установлены допустимые значения и методы оценки гигиенических характеристик вибраций, определяющих ее воздействие на человека. Нормируе­мыми параметрами при гигиенической оценке вибрации являются средние квадратические значения виброскоростей V (и их логарифмические уровни L_u) или виброускорения для локальных вибраций в октавных полосах частот, а для общей вибрации в октавных или 1/3 октавных полосах. Возможна интегральная оценка вибра­ций по частоте нормируемого параметра, а также по дозе вибрации.

Вибрация, воздействующая на человека, нормирует­ся отдельно в каждой стандартной октавной полосе различно для общей и локальной вибраций. Общая виб­рация нормируется с учетом свойств источника ее возникновения и делится на вибрацию:

· транспортную, которая возникает в результате дви­жения машин по местности и дорогам, в том числе при их строительстве (тракторы, с/х машины, грузовые автомобили, снегоочистители, самоходный горношахтный рельсовый транспорт);

· транспортно-технологическую, которая образуется при работе машин, выполняющих технологическую опе­рацию в стационарном положении и (или) при переме­щении по специально подготовленной части производст­венного помещения, промышленной площадке или гор­ной выработке ( экскаваторы, промышленные и строительные краны, машины для загрузки мартеновских печей, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт);

· технологическую, которая возникает при работе ста­ционарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибраций ( металло- и деревообрабатывающие станки, КПО, литейные машины, стационарные электрические установки, буровые станки, установки химической и нефтехимической промышленности.

Наиболее высокие требования предъявляются при нормировании техноло­гических вибраций в помещениях для умственного тру­да, а также в цехах без источников вибраций.

Допустимые значения параметров транспортной, транспортно-технологической и технологической вибрации приведены также в СН 2.2.4. / 2.1.8.-566-96 Санитарные нормы «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»

Нормы по ограничению общих вибраций, т. е. виб­раций рабочих мест (пола, оснований машин, сидений и т. п.), устанавливают величину логарифмического уровня колебательной скорости в октавных диапазонах со среднегеометрическими значениями 2, 4, 8, 16, 32, 63 Гц (нормирование транспортных вибраций производится с октав­ной полосы со среднегеометрический значением 1 Гц), а нормы по ограничению локальной вибрации — в октавных полосах частот со среднегеометрическими значениями 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Регламентируется также продолжительность воздействия локальной и общей вибрации в зависимости от степени превышения ее параметров над нормативными значениями.

Гигиенические нормы вибрации установлены для длительности рабочей смены 8 ч.

Параметры вибрации измеряются с помощью приборов, называемых виброметрами. В настоящее время в качестве виброизмерительной и шумоизмерительной аппаратуры используются отечественные приборы ИШВ-2, DID – 003; из зарубежной аппаратуры применяются универсальные виброакустические комплексы фирм RFT (Германия) и « Брюль и Кьер» ( Дания).

МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ. СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ВИБРАЦИИ.

Основными методами борьбы с вибрациями машин и оборудования являются:

· снижение вибрации воздействием на источник возбуждения (посредством снижения или ликвидации вынуждающих сил);

· отстройка от режима резонанса ;

· вибродемпфирование;

· динамическое гашение колебаний;

· изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций;

· виброизоляция;

· применение СИЗ и лечебно-профилактических мероприятий.

I. Снижение вибрации воздействием на источник возбуждения возможно на стадии проектирования при разработке таких кинематических и технологических схем оборудования, которые исключали бы или сводили до минимума динамические нагрузки, вызванные ударами, резкими ускорениями, дисбалансом и другими причинами. Например, замена кулачковых и кривошипно-шатунных механизмов механизмами с гидроприводом.

II. Отстройка от режима резонанса, т.е. отстройка собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынуждающей силы, имеет существенное значение для ослабления вибрации. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняются либо путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы, либо установлением нового рабочего режима (отстройка от резонансного значения угловой частоты вынуждающей силы. Второй метод осуществляется на стадии проектирования. Жесткость системы изменяют введением в конструкцию ребер жесткости или изменением ее упругих элементов;

III. Вибродемпфирование –это процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся системы в тепловую энергию.Производится за cчет использования конструкционных материалов с большим коэффициентом трения, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруго-вязких покрытий с большими потерями на трение,переводом механической колебательной энергии в энергию токов Фуко или электромагнитного поля.

Вибродемпфирование может производится с помощью использования композиционных материалов, в частности двухслойных материалов сталь – алюминий, сталь-медь, а также пластмасс, древесины или резины.

Широкое распространение получили вибродемпфирующие покрытия, которые в зависимости от величины динамического модуля упругости подразделяются на жесткие (Е = 10⁸ - 10⁹ Па) и мягкие ( Е<10⁷ Па). Первые эффективны в области низких частот, вторые – высоких.

Наиболее эффективны покрытия из вязкоупругих материалов, к которым относится твердая пластмасса, рубероид, изол, битуминизированный войлок со слоем фольги. Коэффициент потерь таких слоистых покрытий составляет 0,15-0,40.

В качестве жестких применяются металлические покрытия на основе алюминия, меди, свинца, олова и гальванических покрытий, однако их эффективность значительно ниже, чем у слоистых. К мягким вибродемпфирующим покрытиям относятся мягкие пластмассы, резины, пенопласт и др. Коэффициент потерь таких покрытий составляет 0,05-0,50.

Если обрабатываемая поверхность имеет сложную форму, то для демпфирования применяют мастичные покрытия, представляющие собой смесь синтетических смол и наполнителя, а также мастику «Антивибрит» на основе эпоксидных смол.

IY. Динамическое гашение ( виброгашение) - присоединение к защищаемому объекту системы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта в точках присоединения системы; осуществляется несколькими способами, например, установка агрегата на фундаменты, масса которых рассчитывается таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,1 – 0,2 мм, в особо ответственных случаях – 0,05 мм.

Эффективный способ виброгашения – установка динамических виброгасителей, уменьшающих уровень вибрации защищаемого объекта. Недостаток способа – эффективен только при определенной частоте, соответствующей резонансной частоте колебаний агрегата.

Для снижения вибрации часто используются ударные виброгасители: маятниковые, пружинные и плавающие. В них происходит преобразование кинетической энергии относительного движения конструктивных элементов в энергию соударения деформации, которая рассеивается за счет действия сил внутреннего и внешнего трения.

Y. К техническим мероприятиям, снижающим уровень вибрации относится создание новых конструкций инструментов и машин, вибрация которых не должна выходить за пределы безопасной для человека, а усилие, прикладываемое руками рабочих к ручной машине, должно быть в пределах 15-20 кг. В таких конструкциях снижение вибрации достигаться за счет увеличения жесткости системы с помощью введения ребер жесткости.

YI. Виброизоляции обеспечивает снижение вибрации за счет уменьшения передачи колебаний от агрегата к защищаемому объекту путем установки между ними дополнительных устройств.

В качестве средств виброзащиты иногда используют гибкие вставки в коммуникациях воздуховодов, разделение гибкой связью перекрытий и несущих конструкций зданий; устройство «плавающих» полов, в которых настил пола отделяется от перекрытия упругими прокладками; ручной виброинструмент с виброзащищенными рукоятками; виброизолирующие опоры на упругих подставках в сочетании с пружинами и другие устройства.

При эксплуатации машин и оборудования для устранения вибрации применяют изоляцию из дерева, резины, войлока, пробки, пружин, рессор, которые помещают между машинами и оборудованием и их опорными основаниями.

Важным условием уменьшения или ослабления вибрации является жесткое соединение машин и аппаратов с их опорными основаниями.

YII.Гигиенические и лечебно профилактические мероприятия при вибрации.В соответствии с положением о режиме труда работников виброопасных профессий общее время контакта с вибрирующими машинами не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня. Продолжительность непрерывного воздействия не должна превышать 15-20 мин. Рекомендуются два регламентированных перерыва: 20 мин ( через1-2 часа после начала смены) и 30 мин – через 2 часа после обеденного перерыва.

Для повышения защитных свойств организма, работоспособности и трудовой активности используют специальные комплексы производственной гимнастики, витаминопрофилактику ( 2 раза в год комплекс витаминов В, С, никотиновая кислота), спецпитание. Целесообразно проводить в середине или конце рабочего дня 5-10 минутные гидропроцедуры (ванночки при температуре 38⁰С и самомассаж рук).