Основи охорони праці - Жидецький В.Ц. - 2.7.4. Вимірювання параметрів вібрації

Розрізняють гігієнічне та технічне нормування вібрації. При гігієнічному нормуванні регламентуються відповідні умови щодо захисту від вібрації людини, а при технічному - щодо захисту машин, устаткування, механізмів і т. ін. від дії вібрації, яка може призвести до їх пошкодження чи передчасного виходу з ладу. Основними нормативними документами з охорони праці стосовно вібрації є ГОСТ 12.1.012-90 та ДСН 3.3.6.039-99.

Дія вібрації на організм людини залежить від таких її характеристик: інтенсивності, спектрального складу, тривалості впливу, напрямку дії. Гігієнічна оцінка вібрації, що діє на людину у виробничих умовах, здійснюється за допомогою таких методів:

- частотного (спектрального) аналізу її параметрів;

- інтегральної оцінки за спектром частот параметрів, що нормуються;

- дози вібрації.

При частотному (спектральному) аналізі параметрами, що нормуються, є середні квадратичні значення (квадратний корінь із середнього арифметичного квадрата значення в певному інтервалі часу) віброшвидкості и та віброприскорення а, або їх логарифмічні рівні у дБ у діапазоні октавних смут із середньо-геометричними частотами:

- 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0; 31,6; 63,0 Гц (для загальної вібрації);

- 8,0; 16,0; 31,5; 63,0; 125,0; 250,0; 500,0; 1000,0 Гц (для локальної вібрації).

Гігієнічні норми в логарифмічних рівнях середніх квадратичних значень віброшвидкостей для октавних смуг частот наведені на рис. 2.26:

Рис. 2.26. Гігієнічні норми вібрації: 1-3 - загальна вібрація: V - вертикальна транспортна; І" - горизонтальна транспортна; 2 - транспортно-технологічна; За - технологічна у виробничих приміщеннях; 36 - у службових приміщеннях на суднах; Зв - у виробничих приміщеннях, де немає джерел вібрації; Зг - у приміщеннях адміністративно-управлінських та для розумової праці; 4 -локальна вібрація

При використанні методу інтегрованої оцінки за спектром частот параметром, що нормується, е коректоване значення віброшвидкості чи віброприскорення (10, що вимірюється за допомогою спеціальних фільтрів або обчислюється за формулами, наведеними в ДСН 3.3.6.039-99.

При дії непостійної вібрації (крім імпульсної) параметром, що нормується, є вібраційне навантаження (доза вібрації, еквівалентний коректований рівень), одержане робітником протягом зміни та зафіксоване спеціальним приладом або обчислене для кожного напрямку дії вібрації (X, У, 7!) за формулою

де и(ї) - коректоване за частотою значення параметра вібрації в момент часу м/с2, або м/с; * - час дії вібрації, год; ^ - тривалість зміни, год.

При дії імпульсної вібрації з піковим рівнем віброприскорення від 120 до 160 дБ, параметром, що нормується, є кількість вібраційних імпульсів за зміну (годину), в залежності від тривалості імпульсу (див. таблицю в ДСН 3.3.6.039-99).

Гігієнічні норми вібрації, що діє на людину у виробничих умовах, встановлені для тривалості 480 хв (8 год). При дії вібрації, яка перевищує гранично допустимий рівень, сумарний час її дії протягом робочої зміни повинен бути меншим.

У табл. 2.6 наведено допустимий сумарний час дії локальної вібрації в залежності від перевищення її гранично допустимого рівня.

Таблиця 2.6. Допустимий сумарний час дії локальної вібрації в залежності від перевищення її гранично допустимого рівня

2.7.3. Заходи та засоби захисту від вібрації

Заходи та засоби захисту від вібрації за організаційною ознакою поділяються на колективні та індивідуальні (рис. 2.27). Колективні заходи та засоби віброзахисту можна розподілити за такими напрямами:

- зниження вібрації в джерелі її виникнення;

- зменшення параметрів вібрації на шляху її поширення від джерела;

- організаційно-технічні заходи;

- лікувально-профілактичні заходи.

Зменшення вібрації в джерелі її виникнення досягається шляхом застосування таких кінематичних та технологічних схем, які усувають чи мінімально знижують дію динамічних сил. Так, вібрація послаблюється при заміні кулачкових та кривошипних механізмів на механізми, що обертаються з рівномірною швидкістю, механічних приводів - на гідравлічні та ін. Зменшення вібрації досягається також статичним та динамічним зрівноважуванням механізмів та об'єктів, що обертаються. Слід зазначити, що дія динамічних сил може посилитись унаслідок спрацювання окремих механізмів, появи зазорів та люфтів, поганого зчеплення деталей, що призводить до посилення вібрації. При проектуванні устаткування важливо передбачити недопущення резонансних режимів його роботи. Це досягається раціональним вибором маси та жорсткості коливальної системи або частоти змушувальної сили.

Контакту працівника з віброоб'єктом, а відтак і шкідливої дії вібрації можна уникнути шляхом використання дистанційного керування, автоматичного контролю та сигналізації, а також застосування захисного огородження. Якщо цього досягти неможливо, то необхідно при контакті працівника з віброоб'єктом домогтися зменшення параметрів вібрації на шляху її поширення від джерела змушувальної сили. Цього можна досягти за допомогою вібропоглинання, віброгасіння та віброізоляції.

Вібропоглинання (вібродемпфірування) полягає в штучному збільшенні втрат у коливальній системі; при цьому енергія вібрації перетворюється на теплову. На практиці для цього найчастіше використовують конструктивні матеріали з великим внутрішнім тертям (пластмаси, сплави марганцю та міді, магнієві сплави і т. ін.) або наносять на поверхні, що вібрують, шар пружно-в'язких матеріалів, які збільшують внутрішнє тертя в коливній системі (покриття поверхонь, що вібрують, гумою та пружно-в'язкими мастиками на основі полімерів, мащення вузлів та з'єднань).

Динамічне віброгасіння полягає у збільшенні реактивного опору коливної системи. Засоби динамічного віброгасіння за принципом дії поділяються на ударні та динамічні віброгасники. Останні за конструктивною ознакою можуть бути пружинними, маятниковими, ексцентриковими та гідравлічними. Вони зазвичай являють собою додаткову коливну систему, яка встановлюється на агрегаті, що вібрує, масою М та жорсткістю С (рис. 2.28). Причому маса т та жорсткість С цієї системи підібрані таким чином, що в кожний момент часу збуджуються коливання, які знаходяться в протифазі з коливаннями агрегату. Недоліком динамічних віброгасників є те, що вони налаштовані на певну частоту, яка відповідає їх резонансному режиму коливання.

Для зниження вібрації застосовують також ударні віброгасники маятникового, пружинного і плаваючого типів. У них здійснюється перехід кінетичної енергії відносного руху елементів, що контактують, в енергію деформації з поширенням

Рис. 2.28. Схема дії динамічного віброгасника

напружень із зони контакту за елементами, що взаємодіють. Унаслідок цього енергія розподіляється за об'ємом елементів віброгасника, які зазнають взаємних ударів і спричинюють їх коливання. Одночасно відбувається розсіювання енергії внаслідок дії сил зовнішнього та внутрішнього тертя. Маятникові ударні віброгасники використовуються для гасіння коливань частотою 0,4-2,0 Гц, пружинні - 2-10 Гц, плаваючі - понад 10 Гц.

Віброгасники камерного типу призначені для перетворення пульсуючого потоку газу чи рідини на рівномірний. Такі віброгасники встановлюються на всмоктувальній та нагнітальній сторонах компресорів, на гідроприводах, водогонах тощо.

Динамічне віброгасіння досягається також встановленням агрегату на масивному фундаменті (рис. 2.29). Маса фундаменту добирається таким чином, щоб амплітуда його коливань не перевищувала допустимих значень.

Віброізоляція полягає у введенні в коливну систему додаткового пружного зв'язку, який перешкоджає передачі вібрації від об'єкта, що вібрує, до основи, суміжних конструкцій чи людини (рис. 2.30).

Віброізоляція є єдиним ефективним способом зменшення вібрації, що передається на руки від ручного механізованого інструмента. Для цього держак відокремлюється від корпуса інструмента, що вібрує, за допомогою пружного елемента (рис. 2.31).

Рис. 2.29. Схема фундаменту під важкий металооброблювальний верстат: 1 - амортизатори; 2 - пружини; З - фундаментна плита; 4 - станина верстату

Рис. 2.30. Принципова (в) та розрахункова (б) схеми віброізольованої системи: 1 - віброізольований об'єкт масою М.; 2 - віброізолятор з пружністю с та коефіцієнтом опору в; 3 - об'єкт, що вібрує, масою М2

Рис. 2.31. Віброізольований держак: 1 - держак; 2 - пружина; 3 - підшипник; 4 - корпус

Пружні елементи, що вводяться в коливну систему (віброізолятори, амортизатори), можуть бути пружинні, гумові, гідравлічні, пневматичні та комбіновані (рис. 2.32):

Рис. 2.32. Віброізоляційні амортизатори:

а - ребриста гума; б - пружинний амортизатор, запресований у гумову масу; в - комбінований (пружинно-гумовий) амортизатор

Комплекс лікувально-профілактичних заходів захисту від вібрації передбачає: попередній та періодичні медичні огляди; заборону допуску до вібраційних робіт осіб молодших 18 років та таких, що мають відповідні протипокази у стані здоров'я; лікувальну гімнастику та масаж рук; спеціальні режими праці та відпочинку. Так, якщо допустимий сумарний час дії локальної вібрації більший за необхідний технологічний час праці за зміну, то він повинен довільно розподілятися у межах робочої зміни з додержанням двох регламентованих перерв (перша - 20 хв за 1-2 год від початку роботи; друга - 30 хв через 2 год після обідньої перерви) та обідньої перерви не менше ніж 40 хв.

Засоби індивідуального захисту (313) від вібрації за місцем контакту працівника з об'єктом, що вібрує, поділяються на: 313 для рук (рукавиці, рукавички, прокладки); 313 для ніг (спеціальне взуття, підметки, килими, наколінники); 313 для тіла (нагрудники, пояси, спеціальні костюми).

2.7.4. Вимірювання параметрів вібрації

Для вимірювання вібрації, як правило, застосовують прилади, принцип роботи яких базується на перетворенні кінематичних параметрів вібрації в електричні, що вимірюються чи фіксуються на папері або плівці. Як первинні вимірювальні засоби (давачі) використовуються ємнісні, індукційні, п'єзоелектричні перетворювачі вібропереміщення, віброшвидкості, віброприскорення. Параметри вібрації вимірюють віброметрами ВМ-1, ВИП-2, апаратурою контрольно-сигнального вібровимірювального типу ВВК-003, ВВК-005, вимірювачами шуму та вібрації ВШВ-003.