Вибрация. Нормирование. Виброзащита.

Шум, вибрация, инфра- и ультразвук по своей физической природе являются упругими колебаниями твердых тел, газов и жидкостей.

Вибрация – это малые механические колебания, возникающие в твердых телах.

Воздействие вибрации на человека классифицируется:

1. по способу передачи колебаний;

2. по направленности действия вибраций;

3. по временной характеристике.

В зависимости от способа передачи колебаний человеку вибрацию подразделяют на:

1. общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

2. локальную, передающуюся через руки или участки тела человека, контактирующие с вибрирующими поверхностями.

По направлению действия вибрация подразделяется на:

1. вертикальную;

2. горизонтальную, от спины к груди;

3. горизонтальную, от плеча к плечу.

По временной характеристике вибрация различается на:

1. постоянную, для которой контролируемый параметр, например виброскорость, за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза;

2. непостоянную, изменяющуюся по контролируемым параметрам более чем в 2 раза.

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Действие вибрации зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей организма человека, явлений резонанса и других условий. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. При повышении частот колебаний выше 0,7 Гц возможны резонансные колебания в органах. Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20…30 Гц, при горизонтальных – 1,5…2 Гц.

Особое значение резонанс приобретает по отношению к органу зрения. Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок. Для органов, расположенных в грудной клетке и брюшной полости (грудь, диафрагма, живот), резонансными являются частоты 3…3,5 Гц. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4…6 Гц.

При действии на организм общей вибрации в первую очередь страдает опорно-двигательный аппарат, нервная система и такие анализаторы как вестибулярный, зрительный, тактильный. У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройства координации движений, симптомы укачивания. Под влиянием общих вибраций отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравматизацию различных тканей с последующими их изменениями. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы в организме.

Вибрационная болезнь от воздействия общей вибрации и толчков регистрируется у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, например, на заводах железобетонных изделий. Рабочие жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость. В целом картина воздействия общей низко- и среднечастотной вибрации выражается вегетативными расстройствами с нарушениями опорно-двигательного аппарата (мышц, связок, костей, суставов), а также сосудистого тонуса и болевой, температурной и вибрационной чувствительности.

Бич современного производства, особенно машиностроения, - локальная вибрация. Локальной вибрации подвергаются главным образом лица, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов.

У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8-10 лет работы. При работе с инструментом ударного действия (клепка, обрубка) виброболезнь проявляется через 12-15 лет.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, повышенная влажность, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций.

Вибрационная болезнь включена в список профессиональных заболеваний.

Для защиты от вибрации применяют следующие методы:

1. снижение виброактивности машин;

2. отстройка от резонансных частот;

3. вибродемпфирование;

4. виброизоляция;

5. виброгашение;

6. индивидуальные средства защиты.

Снижение виброактивности машин достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, ускорениями и т.п. были бы исключены или предельно снижены, например, заменой клепки сваркой; хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаимодействующих поверхностей; применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности, например, косозубых зубчатых колес вместо прямозубых; заменой подшипников качения на подшипники скольжения; применением конструкционных материалов с повышенным внутренним трением.

Отстройка от резонансных частот заключается в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы (например установкой ребер жесткости) или изменения массы системы (например путем закрепления на машине дополнительных масс).

Вибродемпфирование – это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, - мягких покрытий (резина, полихлорвинил) и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, листы алюминия); применением поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор); установкой специальных демпферов.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника к защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. Виброизолироваться может как источник вибрации, так и рабочее место персонала.

Виброгашение (увеличение массы системы) осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов)

В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации используются: для рук – виброизолирующие рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки; для ног – виброизолирующая обувь, стельки, подметки.