Источниками вибрации являются механизмы, машины, механизированный инструмент. Вибрации могут быть непреднамеренными (например, из-за плохой балансировки и центровки вращающихся частей машин и оборудования, пульсирующего движения жидкости, работы перфоратора и.т.п.), а также специально используемыми в технологических процессах (отбойные молотки, вибропогружатели свай, вибрационное оборудование для производства железобетонных конструкций, оборудование для ускорения химических реакций и.т.п.).
Вибрация – это вредный производственный фактор, отличающийся большой активностью. Вибрационная патология стоит на втором месте среди профессиональных заболеваний.
Классификация вибрации связана с особенностями передачи колебаний человеку. В соответствии с эти вибрация подразделяется на общую (воздействие на все тело человека) и локальную (воздействие на отдельные части тела – руки или ноги).
Общая вибрация подразделяется, в свою очередь, по месту возникновения на следующие виды:
Категория 1 – транспортная вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по местности, в том числе, при строительстве дорог; при этом оператор может в известных пределах регулировать ее величину.
Категория 2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека-оператора на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок; при этом оператор может лишь иногда регулировать воздействие вибрации.
Категория 3а – технологическая вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.
Категория 3б – вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом. К ней относится, в частности, вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах на промышленных кранах, у станков металло- и деревообрабатывающих, кузнечно-прессового оборудования, литейных машин и т.п.
Локальная вибрация классифицируется по источнику возникновения и подразделяется на:
- передающуюся от ручных машин (с двигателями), органов ручного управления машин и оборудования;
- передающуюся от ручных инструментов (без двигателей) и обрабатываемых деталей. Эту классификацию следует иметь в виду при гигиенической оценке локальной вибрации, так как в первом случае санитарно-гигиенические требования и правила включаются в техническую документацию на машины и оборудование, а во втором – в документацию на технологию проведения работ.
Вибрация рабочих мест операторов носит преимущественно низкочастотный характер с высокими уровнями в октавах 1...8 Гц и зависит от технологической операции, скорости передвижения, типа сидения, виброзащиты, степени изношенности машины, профиля дорог и т.п. Спектр вибрации в этих случая – широкополосной (максимум энергии при этом лежит в полосах 1..2 Гц и 4..8 Гц). На операторов транспортных средств обычно воздействует переменная по уровням и спектрам вибрация, включающая микро- и макропаузы. Спектры вибраций рабочих мест технологического оборудования носят низко- и средне-частотный характер с максимумом энергии на частотах 4..16 Гц.
Характеристики вибрации Вибрация характеризуется следующими величинами: частотой; амплитудой смещения; скоростью; ускорением;
Действие вибрации на организм человека Вибрация опасна как для машинного, так и для человеческого компонента системы «человек - машина». Воздействуя на машинный компонент вибрация чаще всего снижает производительность технических установок, вызывает знакопеременные, приводящие к усталостному разрушению напряжения в конструкциях, снижает точность считываемых показаний приборов и т.п. При воздействии вибрации на организм важную роль играют анализаторы центральной нервной системы: вестибулярный, кожный и др. При длительном воздействии вибрации с частотами f = 250-350 Гц возникает профессиональное заболевание под названием «вибрационная болезнь», сопровождающаяся стойкими патологическими нарушениями в организме (поражение мышц, изменения в костях, суставах, смещение органов в брюшной полости). 5 Гц (собственная частота при частотах f колебаний органов человеческого организма) - возможно повреждение отдельных частей и органов.
Активной составляющей воздействия вибрации на организм является ускорение. При работе строительных машин и технологических процессов существуют горизонтальные и вертикальные толчки и тряска, сопровождающиеся возникновением периодических импульсных ускорений. При частоте колебаний от 1 до 10 Гц значения предельных (по ощущениям) ускорений следующие: 10 мм/с – неощутимые, 40 мм/с – слабоощутимые, 400 мм/с – сильно ощутимые, 1000 мм/с – вредные, 4000 мм/с – непереносимые. Благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов и особенностей конфигурации, тело человека представляет собой сложную колебательную систему, первичная механическая реакция которой на вибрационное воздействие зависит не только от характеристик интенсивности вибрации, но и от диапазона частот.
Особенно вредны вибрации с вынужденной частотой, совпадающей с собственной частотой колебаний тела человека или его отдельных органов: для тела человека – 6..9 Гц, головы – 6 Гц, желудка – 8 Гц, другие органы – в пределах 25 Гц, глазные яблоки – 60..90 Гц (расстройства зрительных восприятий). Локальная вибрация приводит к спазму сосудов, начиная с концевых фаланг пальцев до предплечья, плеча, сосудов сердца. Она вызывает также поражение нервов, отложение солей.
Нормирование вибрации. Нормативные значения приведены в ГОСТ 12. 1.012-90. Общая и локальная вибрация нормируются отдельно.
Защита от вибрации. Основными методами защиты от вибрации являются:
- воздействие на источник возбуждения (снижение или ликвидация возбуждающих сил)
- отстройка от режима резонанса (подбор массы m и жесткости g колебательной системы)
– вибродемпфирование - увеличение механического импеданса колебательной системы
- динамические гашения колебаний - присоединения к защищаемому объекту системы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта;
- изменение конструктивных параметров;
- активная виброзащита - дополнительный источник вибрации в противофазе.
- виброизоляция - для ослабления вибрации от источника.
Установка виброизоляторов - материалов с большим внутренним трением (резина, пробка, войлок, асбест, стальные пружины).