Джерела, характеристики та гігієнічне нормування вібрацій

Впровадження нових технологічних процесів на харчових підприємствах, зростання потужності технологічного обладнання, механізація виробничих процесів супроводжується можливістю впливу на працюючих таких шкідливих фізичних виробничих факторів, як шуму і вібрація. Практично все технологічне устаткування є джерелом шуму і вібрації різної інтенсивності, а саме: насоси, вентиляційні установки, компресори, транспортери, розливні автомати, тістомісильні машини, електродвигуни тощо.

Вібрація − це механічні коливання пружних тіл або коливальні рухи

механічних систем.

Вібрація серед всіх видів механічних впливів для технічних об'єктів найбільш небезпечна. Дія вібрації може приводити до трансформування внутрішньої структури і поверхневих шарів матеріалів, зміни умов тертя і зносу на контактних поверхнях деталей машин, нагрівання конструкцій. Через вібрацію збільшуються динамічні навантаження в елементах конструкцій, стиках і сполученнях, знижується несуча здатність деталей, ініціюються тріщини, виникає руйнування обладнання. Усе це приводить до зниження строку служби устаткування, зростання імовірності аварійних ситуацій і зростання економічних витрат.

Для людини вібрація є видом механічного впливу, який має негативні наслідки для організму. Вібрація викликає порушення фізіологічного та функціонального станів людини. Стійкі шкідливі фізіологічні зміни називають вібраційною хворобою. Симптоми вібраційної хвороби проявляються у вигляді головного болю, заніміння пальців рук, болю в кистях та передпліччі, виникають судоми, підвищується чутливість до охолодження, з'являється безсоння. При вібраційній хворобі виникають патологічні зміни спинного мозку, серцево-судинної системи, кісткових тканин та суглобів, змінюється капілярний кровообіг.

Функціональні зміни, пов’язані з дією вібрації на людину-оператора — погіршення зору, зміни реакції вестибулярного апарату, виникнення галюцинацій, швидка втомлюваність. Негативні відчуття від вібрації виникають при прискореннях, що складають 5% прискорення сили ваги, тобто при 0,5 м/с². Особливо шкідливі вібрації з частотами, близькими до частот власних коливань тіла людини, більшість котрих знаходиться в межах 6...30 Гц. Резонансні частоти окремих частин тіла наступні:

- очі - 22...27 Гц;

- грудна клітка - 2...12 Гц;

- ноги, руки - 2...8 Гц;

- голова - 8...27 Гц;

- поперекова частина хребта - 4...14 Гц;

- живіт - 4...12 Гц.

За способом передачі на тіло людини вібрацію поділяють на загальну, яка передається через опорні поверхні на тіло людини, та локальну, котра передається через руки людини. У виробничих умовах часто зустрічаються випадки комбінованого впливу вібрації — загальної та локальної.

За джерелом виникненнялокальну вібрацію поділяють на таку, що передається від:

- ручних машин або ручного механізованого інструменту, органів керування машинами та устаткуванням;

- ручних інструментів без двигунів (наприклад, рихтувальні молотки) та деталей, які оброблюються.

Загальну вібрацію за джерелом її виникнення поділяють на:

- транспортну, котра виникає внаслідок руху по дорогах;

- транспортно-технологічну, котра виникає при роботі машин, які виконують технологічні операції в стаціонарному положенні або при переміщенні по спеціально підготовлених частинах виробничих приміщень, виробничих майданчиків(наприклад, водій електрокару);

Вібрації, що впливають на операторів різних машин, поділяються на категорії згідно ДСН 3.3.6. 039-99 «Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації»:

категорія 1 - трактори, автомобілі вантажні, будівельно-дорожні машини, снігоочищувачі;

категорія 2 - екскаватори, крани промислові та будівельні, самохідні бурильні установки, шляхові машини, бетоноукладачі;

категорія 3 - підлоговий виробничий транспорт, верстати метало- та деревообробні, ковальсько-пресове обладнання, ливарні машини, електричні машини, насосні агрегати та вентилятори, бурильні вишки та установки, бурові верстати, обладнання промисловості будматеріалів.

Загальну технологічну вібрацію за місцем дії поділяють на такі типи:

- на постійних робочих місцях виробничих приміщень підприємств;

- на робочих місцях складів, їдалень, побутових, чергових та інших

виробничих приміщень, де немає джерел вібрації;

- на робочих місцях заводоуправлінь, конструкторських бюро, лабораторій, учбових пунктів, обчислювальних центрів, медпунктів, конторських приміщень, робочих кімнат та інших приміщень для працівників розумової праці.

За часовими характеристиками загальні та локальні вібрації поділяють на:

- постійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкості змінюється менше ніж у 2 рази (менше 6 дБ) за робочу зміну;

- непостійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкості змінюється не менше ніж у 2 рази (6 дБ і більше) за робочу зміну.

Основним документом, який визначає гігієнічні норми вібрації, є ДСН 3.3.6. 039-99 «Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації».

Гігієнічне нормування вібрацій забезпечує вібробезпеку умов праці. Дія вібрації на організм людини визначається наступними її характеристиками: інтенсивністю, спектральним складом, тривалістю впливу, напрямком дії.

Показниками інтенсивності є середньоквадратичні або амплітуда значення віброприскорення, віброшвидкссті або віброзміщення, виміряні на робочому міст. Для оцінки інтенсивності вібрації поряд з розмірними величинами використовується логарифмічна децибельна шкала Це пов'язано з широким діапазоном зміни параметрів, при котрих вимірювання їх лінійною шкалою стає практично неможливим Особливість цієї шкали — відлік значень від порогового початкового рівня. Децибел — математичне безрозмірне поняття, котре характеризує відношення двох незалежних однойменних величин:

L_Δ = 20 lg Δ/ Δ_o ,

де Δ— вимірюваний кінематичний параметр вібрації (віброзміщення, віброшвидкість, віброприскорення);

Δ₀ — початкове (порогове) значення відповідного параметра. Для гармонійної вібрації з частотою f логарифмічні рівні віброзміщення L_u та віброприскорення L_a визначаються через логарифмічний рівень віброшвидкості L_v:

L_a = L_v + 20 lgf - 60

L_u = L_v - 20 lgf + 60

Для стандартних порогових значень прийняті наступні величини параметрів вібрації: віброзміщення u₀ = 8 х10^-12 м; віброшвидкості U₀ = 5 х 10^-8 м/с; віброприскорення а₀ = 3 х10^-4 м/с². Зі швидкістю v₀ коливається поверхня, що випромінює звукову енергію на порозі чутності (р₀=2х10^-5 Н/м²).

Гігієнічну оцінку вібрації, що діє на людину у виробничих умовах, згідно ДСН 3.3.6. 039-99 здійснюють за одним з наступних методів:

— частотним (спектральним) аналізом нормованого параметра;

— інтегральною оцінкою за частотою нормованого параметра;

— дозою вібрації.

Гігієнічною характеристикою вібрації є нормовані параметри вибрані в залежності від застосовуваного методу її гігієнічної оцінки.

При частотному (спектральному) аналізі нормованими параметрами є середні квадратичні значення віброшвидкості та їх логарифмічні рівні L_v або віброприскорення для локальної вібрації в октавних смугах частот, а для загальної вібрації — в октавних або 1/3 октавних смугах частот.

Звичайно технологічна та локальна вібрації при експлуатації основного обладнання підприємств харчової та переробної промисловості не перевищують допустимі. В тих випадках, коли вібраційні характеристики перевищують нормативні значення, професії відносять до вібронебезпечних. Вимірювання фактичних параметрів локальної вібрації повинні проводитися не менше 2 разів на рік, а також щоразу після ремонту.

Для вимірювання параметрів вібрацій застосовують механічні вібрографи ВР-1, вимірювачі шуму та вібрації ВШВ-1.