Производственная вибрация и ее измерение

Виброизоляция бывает пассивной и активной.

Виброизоляция называется активной, если для ее уменьшения используется дополнительный источник энергии.

Пассивная виброизоляция применяется, если требуется защитить рабочее место от колебаний вибрирующих машин или защитить остальные машины от колебаний неуравновешенных деталей.

Виброизоляция ослабляет передачу колебаний от источника на основание, пол, рабочее место и.т.д. за счет устранения между ними жестких связей и установки упругих элементов (виброизоляторов).

Для виброизоляции источников возбуждения колебаний применяют:

а) пружинные, пружинно-резиновые и резинометаллические виброизоляторы (рис. 4.1)

б) упругие резиновые прокладки;

в) комбинированные виброизоляторы (установка виброизоляторов на прокладки из упругих материалов типа резины).

г) пружинно-пластмасовые и пневморезиновые конструкции, использующие упругие свойства материалов и воздуха и т.д(6).

Рис.4.1 Виброизоляторы:

а – резинометаллический типа АКСС с допускаемой нагрузкой до 4000 Н;

б – пружинно-резиновый типа АД с пневмодемпфированием;

в – Тима АЦП;

г – пневмоамортизаторы;

д – виброизоляторы типа АПН сильнодемпфированные пластмассовые ;

е – виброизоляторы типа ДК.

 

 

(Колосов Ю.В., Барановский В.В. Защита от вибрации и шума на производстве. Уч. пособие.- СПб: СПбГУ ИТМО, 2011.- c. 18 (Электронная версия))

 

Пружинные амортизаторы в основном используют для виброизоляции бетоноукладчиков, вентиляторов, двигателей внутреннего сгорания, бетоносмесителей и.т.д.

 

 

 

Рис.4.2 Схема пружинно-резиновых амортизаторов: 1, 2, 3-опора машины

(Смирнова В. А.Основы измерения вибрации – по материалам фирмы DLI, http://www.vibration.ru/osn_vibracii.shtml)

 

 

 

 

Рис. 4.3 Схемы пружинно-резиновых амортизаторов: 1 – резина; 2 – стальная пружина; 3 – опора виброизолированной машины.

Пружинные виброизоляторы широко применяют в машинах и механизмах. Они обладают высокой виброизолирующей способностью и долговечностью (μ=1/90…1/60). Однако из-за небольшого внутреннего трения стальные пружинные виброизоляторы плохо рассеивают энергию колебаний, поэтому затухание колебаний происходит не мгновенно, а за 15-20 периодов, что не всегда целесообразно при использовании машин, работающих в кратковременном режиме (краны, экскаваторы и.т.д).

Пружинные амортизаторы в сочетании с гидроамортизаторами (комбинированные) находят широкое применение и для виброизоляции кабин управления экскаваторов, бульдозеров и т.д (5).

Для уменьшения времени затухания колебаний применяют резиновые виброизоляторы, в которых большое внутреннее трение (коэффициент неупругого сопротивления 0,03-0,25). Однако виброизолирующая способность резиновых виброизоляторов меньше чем пружинных (μ =1/5…1/20).

Положительные свойства пружинных и резиновых виброизоляторов хорошо сочетаются в комбинированных виброизоляторах с применением пневмо- и гидроамортизаторов.

 

 

 

 

 

 

Рис.4.5 Виброизоляция сиденья оператора

1. гидроамортизатор)

(Колосов Ю.В., Барановский В.В. Защита от вибрации и шума на производстве. Уч. пособие.- СПб: СПбГУ ИТМО, 2011.- c. 18 (Электронная версия))

 

 

Для эффективной виброизоляции фундамент, на котором производится

монтаж оборудования на виброизоляторах должен обладать большой массой. При изоляции с помощью пружинных амортизаторов и упругих прокладок происходит в большей степени отражение колебательной энергии и в меньшей степени поглощение энергии в самих изолирующих элементах.

Вибропоглощение. Вибропоглощение заключается в уменьшении вибрации за счет превращения энергии механических колебаний вибрирующей системы в тепловую энергию. Вибропоглощающие свойства материалов оцениваются коэффициентом d, который называется коэффициентом потерь. Чем выше d, тем больше эффект вибропоглощения(5).

Вибропоглощение осуществляется путем нанесения вибропоглощающих материалов на готовые машины, механизмы, транспортные средства. Отдельные элементы или механические устройства целиком могут быть изготовлены из вибропоглощающих материалов и конструкций. Существуют два способа вибропоглощения:

1. Вибропоглощение  осуществляется путем изготовления  вибрирующих объектов из материалов с высоким коэффициентом потерь (т.е. с большим d), например, сплавов на основе медь-никель, титан-никель, а также из пластмасс, резины, текстолита и дерева. Для перечисленных материалов d изменяется от 0.05 до 0.1, в то время как  у стали d равно 0,001.

2. Нанесением  на вибрирующие объекты материалов с высоким коэффициентом потерь (т.е. покрытий). Действие покрытия также основано на ослаблении вибрации путем перевода колебательной энергии в тепловую при деформации покрытия (4).

Вибропоглощающие покрытия могут быть жесткими и мягкими.

Действие жестких вибропоглощающих покрытий проявляется в области низких и средних частот, а действие мягких – в области высоких частот. К жестким покрытиям относятся твердые пластмассы, рубероид, фольга. К мягким вибропоглощающим покрытиям относятся мягкие пластмассы, материалы типа резины, пластик и разные пенопластмассы. Действие мягких покрытий обусловлено их деформациями по толщине.

Для вибрирующих объектов сложной формы, где невозможно использовать вибропоглощающие покрытия (листовые) применяют мастики. Наиболее распространены мастичные покрытия типа “Антивибрит”, ВД 17-58…..ВД 17-63. Эти покрытия применяют для снижения вибрации вентиляционных систем, компрессоров, насосов и трубопроводов.

Высокой вибропоглощающей эффективностью обладают комозиционные материалы: «Полиакрил», «Випонит», листовые материалы - винипор, пенопласт и др., которые приклеиваются к металлическим частям оборудования (кожухам) при оптимальной толщине покрытия 2…3 толщины покрываемой конструкции. Такое покрытие эффективно и для снижения уровня шума (6).

Средства индивидуальной защиты от вибрации (СИЗ).

Если техническими средствами не удается достичь выполнения гигиенических норм на рабочем месте, то необходимо применять средства индивидуальной защиты:

1-я группа – средства, защищающие  от локальной вибрации:

- для рук: изолирующие рукавицы, перчатки, вкладыши, прокладки;

- для ног - специальная обувь на микропоре, специальные подметки и наколенники;

- для тела оператора – используются специальные пояса, нагрудники и виброзащитные костюмы.

Виброзащитные рукавицы должны быть гигиеничны, не стеснять выполнение технологических операций, не вызвать раздражение кожных покровов) (3).

Снижение вредного действия низкочастотной вибрации достигается применением резиновых или пластмассовых покрытий, или пружин на участках контакта рук с пневматическими инструментами.

2-я  группа  - средства, защищающие человека  от общей вибрации:

- амортизирующие площадки;

- подрессоренные сидения;

- специальная обувь с виброзащитной подошвой.

Виброизоляционную обувь изготавливают из кожи (или искусственных заменителей) и снабжают стельками из упругопластичных материалов для защиты от вибрации на частотах выше 11 Гц. Эффективность виброизоляционной обуви нормируется на частотах 16; 31,5; 63 Гц и должна составлять 7…10 Дб (5).

Для изоляции рабочих от вибриру ющего пола применяют также антивибрационные площадки; антивибрационные сидения. Антивибрационная площадка представляет собой плавающую на пружинах платформу, существенно снижающую общую вибрацию. Подрессоренные сидения устанавливаются, как правило, на пружинных системах с гидроамортизаторами. Так как вибрирующие инструменты являются источниками шума, то для защиты органов слуха используют СИЗ (Беруши, наушники, шлемы) (10).

К организационно-профилактическим мероприятиям по снижению вредного влияния вибрации следует отнести рациональный режим труда и отдыха и применение лечебно-профилактических мер. При работе с инструментом, имеющим колебания до 1200 в минуту, рабочим необходим 10 –минутный перерыв после каждого часа работы; при работе с инструментом, имеющим 4000 и более колебаний в минуту, необходим получасовой перерыв после каждого часа работы.

Не следует допускать воздействия вибрации в течение более 65% рабочего времени. Согласно санитарных норм запрещается работа с пневматическим инструментом при температуре ниже 160С, влажности 40-60% и скорости воздуха более 0,3 м /с.

При работе с виброинструментом для предупреждения заболеваний масса удерживаемого в руках инструмента не должна превышать 10 кг, а сила нажима работающих на вибрирующее оборудование не должна превышать 200 Н (4).

Для рабочих обязателен комплекс лечебно-профилактических мероприятий, включающих физиотерапевтические процедуры, витаминную профилактику, психологическую разгрузку, комплекс гимнастических упражнений, проведение минимум двух курсов в год ультрафиолетового облучения (февраль - март, октябрь - ноябрь).

При воздействии локальной вибрации проводятся тепловые гидропроцедуры для рук, в течение 8-10 минут (температура 37-38оС). Это предупреждает спазмы мелких кровеносных сосудов рук и их атрофию. Необходима нормализация микроклимата для профилактики охлаждения, особенно поясничного отдела позвоночника. Следует организовывать горячее питание в обед и возможность принятия горячих напитков в регламентированные перерывы.

Нужно создать условия для пассивного отдыха головы, рук и ног лежа на топчане, для отдыха и вытяжки позвоночника.

Желательно обучить рабочих приемам самомассажа шеи, необходимо делать гимнастику для укрепления мускулатуры и поддержания гибкости позвоночного столба (4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической активностью. Даже не работая на производстве, человек каждый день сталкивается с вибрацией.

Сегодня внедрение нового и модернизация существующего оборудования, увеличение производительности труда и, как следствие этого, рост мощности и быстроходности машин и механизмов часто сопровождается ухудшением условий труда на производстве, что приводит к значительному повышению уровня вибрации на рабочих местах.

На сегодняшний день воздействию вибрации подвергаются более 3 млн. работающих в горной промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и на транспорте (водители тракторов, бульдозеров, автомобилей и т.д.).

Вибрация, являясь общебиологическим раздражителем, влияет на все системы организма человека, вызывает преждевременное утомление у работающих, снижает работоспособность и производительность труда, способствует при длительном воздействии развитию тяжелых профессиональных заболеваний - вибрационной болезни, эффективное лечение которого возможно только на ранней стадии заболевания. Поэтому вопросам борьбы с вибрацией на производстве придается огромное значение.

На предприятиях проводится ряд профилактических мероприятий по снижению вредного влияния вибрации на человека. Снижение вредного действия низкочастотной вибрации достигается применением различных покрытий, или пружин на участках контакта рук с пневматическими инструментами, а также применением средств индивидуальной защиты. Для исключения возможности возникновения виброболезни введено гигиеническое и техническое нормирование вибраций. Также в целях профилактики развития вибрационной болезни для работающих с вибрирующим оборудованием регламентируется режим работы – продолжительность рабочей смены, обязательные перерывы, отдых. Кроме того, на протяжении рабочей смены проводится не менее 3-х раз измерение параметров вибрации с помощью специальных измерительных приборов, датчиков, которые позволяют оценить уровень воздействия вибрации на человека. Измерение параметров вибрации должно производится в соответствий с установленными стандартами требований к измерительным приборам, датчикам.

На сегодняшний день разрабатываются новые современные технологии, которые позволят контролировать многие параметры технологического процесса и состояния оборудования, позволяющие сократить уровень вибрации а как следствие повысить работоспособность и производительность труда на производстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1. Большая Советская Энциклопедия. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. (Электронная версия).
2. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. для вузов / Под ред. С.В Белова. – 8-е изд.- М.: Высш. шк., 2008.- 616 с.: ил.
3. Безопасность жизнедеятельности. Производственная вибрация. http://www.grandars.ru/
4. Глебова Е. В. Производственная санитария и гигиена труда. Учеб. пос. для вузов.- м.: Высш.шк., 2005. – 383 с.
5. Колосов Ю.В., Барановский В.В. Защита от вибрации и шума на производстве. Уч. пособие.- СПб: СПбГУ ИТМО, 2011.- 44 с. (Электронная версия)
6. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./Ред. совет:  В. Н. Челомей (пред.). - М.: Машиностроение, 1981. - Т. 6. Защита от вибрации и ударов/Под ред. К. В. Фролова. 1981. - 456 с.: ил.
7. ГОСТ 24346-80 «Вибрация. Термины и определения» (Электронная версия)
8. ГОСТ 12.4.012 - 83 Система стандартов безопасности труда. Вибрация. Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования (Электронная версия).
9. ГОСТ 12.1.012 - 90 Система стандартов безопасности труда Вибрационная безопасность. Общие требования (Электронная версия).
10. ГОСТ 22261 - 94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия (Электронная версия)
11. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. В. В. Клюева - М: Машиностроение, Кн.1 , 1978. -  448 с. (Электронная версия)
12. СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданиях (Электронная версия).
13. Смирнова В. А.Основы измерения вибрации – по материалам фирмы DLI, http://www.vibration.ru/osn_vibracii.shtml.
14. Энциклопедия ВИКИПЕДИЯ // Вибрация. http://ru.wikipedia.org/wiki