Захист від виробничих вібрацій (стр. 1 из 3)
Захист від виробничих вібрацій
Зміст
1. Фізична характеристика і класифікація вібрацій
2. Класифікація вібрацій
3. Характеристика вібрацій
4. Дія вібрації на організм людини
5. Санітарно-гігієнічне нормування вібрацій
6. Загальні методи зниження вібрацій
7. Види віброізоляторів
8. Вимірювання вібрації і вібровимірювальна апаратура
1. Фізична характеристика і класифікація вібрацій
Захист від виробничих вібрацій в даний час дуже актуальний. Це підтверджується тим, що:
1 Підвищується швидкохідність і одинична потужність машин, в той же час знижується їх металоємність. Таким чином, два прогресивні напрями машинобудування вступають в суперечність. Результат суперечності - виникненнявібрацій.
2 Іноді вібрація - це принцип роботи технологічного устаткування (різні вібробункери, віброгрохоти, віброкиплячий шар, ущільнення бетону і т.п.).
У цьому питанні необхідно знаходити оптимальне співвідношення між "корисністю" машин і її негативними сторонами. За числом своїх жертв віброхвороба займає тверде друге місце після легеневих хвороб (в розвинених індустріальних країнах).
Все це призводить до великих економічних втрат, а також небажаних соціальних результатів (плинність кадрів, низька трудова дисципліна).
 |
Відповідно до наявності у найпростіших одномасових систем 1 ступенів свободи вібрація в загальному випадкуреалізується в 1 формах (рис.1.1).
Рисунок 1 - Форми реалізації вібрацій
Вібрація - це рух точки або механічної системи, при якому відбувається почергове зростання або зменшення за часом значень, принаймні, однієї координати.
Причинами вібрації можуть бути:
1) неврівноважені силові дії (зубчасті зачеплення, кривошипно-шатунний механізм в двигунахі компресорах);
2) неврівноважені елементи, які обертаються: нерівномірний розподіл продукту в млинах, центрифугах, сепараторах, що обертаються. Не симетричний знос викликає биття. Дисбаланс через дефекти литва, не симетричний розподіл маси та ін.;
3) вітровий резонанс (на цю причину до 50-х років минулого сторіччя не звертали уваги).
У місті Волгограді є пам'ятник на Мамаєвому кургані - висота 52 метри іще 28 метрів меч. Стали помічати, що пам'ятник, особливо у вітряну погоду, дзвенить. Верхолази після обстеження помітили, що меч у основи дає тріщину, а амплітуда коливання верхівки меча складає 0,5 метрів. Дослідження показали, що при обтіканні меча повітряними потоками рівномірний ламінарний рух порушувався, завихрення, що зриваються з гострих кромок, спричинюють меч до коливань, частота яких збігалася з власною частотою коливаннямеча. Виникав резонанс і всі вищезазначені наслідки. За рекомендаціями вчених меч замінили. Новий меч має закруглені кромки і наскрізні отвори для проходження повітря. Ці заходи ліквідовували явище вітрового резонансу.
2. Класифікація вібрацій
1. За способом передачі на людину вібрація поділяється на:
Загальну - що передається через опорні поверхні на тіло людини, яка сидить або стоїть.
Локальну - що передається через руки людини.
2. За напрямом дії вібрації поділяються:
а) такі, що діють вздовж осей системи координат Х, У, Z для загальної вібрації, де Z вертикальна вісь;
б) такі, що діють вздовж осей системи координат Хр, Ур, Zр - для локальної вібрації, де вісь Хр - збігається з віссю місць обхвату робочого інструменту, вісь Zр - лежить в площині, створеною віссю Хр і напрямом подачі або прикладання сили.
3. Загальна вібрація за джерелом її виникнення поділяється на:
транспортну вібрацію (під час руху машин по місцевості);
транспортно-технологічну (при роботі машин, що виконують технологічну операцію в стаціонарному режимі);
технологічну - при роботі стаціонарних машин, або передається на робочі місця, що не мають джерел вібрації.
3. Характеристика вібрацій
Умовно всі найскладніші вібрації або коливання можна подати як суму простих. Найпростішими з коливань є гармонійні коливання, що здійснюються за синусоїдальним законом. Основними параметрами вібрації, що здійснюються за синусоїдальним законом, є:
1. Амплітуда вібропереміщення - Хm.
2. Амплітуда коливальної швидкості - Vm.
3. Амплітуда коливального прискорення - Am.
4. Період коливань - Т.
5. Частота - f, пов'язана з періодом співвідношенням f=1/T.
Вібропереміщення у разі синусоїдальних коливань визначається за формулою
Х = Хm·sin (ωt + φ), (1.1)
де ω - кутова швидкість, ω = 2ωf;
φ - початкова фаза вібропереміщення.
У більшості випадків початкова фаза у завданнях охорони праці значення не має і може не враховуватися.
Через специфічні властивості органів чуття людини визначальними є не амплітудні, а діючі значення параметрів, що характеризують вібрацію.
Так, діюче значення віброшвидкості є середньоквадратичне миттєвих значень швидкості V (t) за час усереднювання Ty.
Математично це виглядає так:
. (1.2)Враховуючи, що абсолютне значення даних параметрів вібрації змінюються в дуже широкому діапазоні (до 11 порядків) у практиці віброакустичнихдосліджень (як і при дослідженні шумів), використовуються логарифмічнірівні відповідних параметрів.
Рівень будь-якого параметра вібрації також позначається L з відповідним індексом. Наприклад:
рівень віброшвидкості, дБ:
, (1.3)де V - фактичне значення параметра віброшвидкості;
Vгр - граничне значення параметра швидкості.
Міжнародною угодою прийнято Vгр = 2·10-8 м/с.
У віброакустиці вібрації досліджують в октавах з такими середньогеометричними частотами, Гц: 1, 2, 4, 8, 11, 31, 5, 13,125,..., 2000. Частоти, більше 31,5 Гц, враховують і звукові коливання.
Частоти до 13 Гц найбільш небезпечні, оскільки вони збігаються з власною частотою коливань різних органів людини.
4. Дія вібрації на організм людини
Дія вібрації на організм людини залежить від величини коливальної енергії, яка поглинута тілом людини:
Q = S·T·I, (1.4)
де Q - енергія, яка поглинута тілом людини, Дж;
S - площа контакту з вібруючою поверхнею, м2;
T - тривалість дії, с;
I - інтенсивність подразника. Вона прямо пропорційна коливальній швидкості і модулю повного механічного імпедансу, який розглядатиметься нижче.
Фізіологічно коливальна швидкість, що дорівнює 10-4м/с, уловлюється людиною як поріг сприйняття. При швидкості 1 м/с виникає вже больове відчуття.
Як згадувалось при класифікації вібрації, за дією на організм людини розрізняють загальну і локальну (місцеву) вібрації.
Загальна вібрація викликає струс всього організму.
Місцева залучає до коливального руху окремі частини тіла.
Локальним (місцевим) вібраціям піддаються робітники, які працюють з різними видами ручного механізованого інструменту (при зачищенні зварних швів, обрубуванні литва, клепанні і т.п.).
Дія загальних вібрацій на організм людини відбувається по-різному і залежить від частоти.
Загальні вібрації з частотою до 0,7 Гц (колихання), хоча і неприємні, але не призводять до захворювання. У цьому випадку тіло людини і його окремі внутрішні органи рухаються як єдине ціле, не зазнаючи взаємних переміщень. Наслідком такої вібрації є т. зв. “морська” хвороба, яка виникає через порушення нормальної діяльності вестибулярного апарату людини.
Різні внутрішні органи і окремі частини тіла (наприклад, голову і серце) умовно можна розглядати, як коливальні системи з певною зосередженою масою. Як сполучні пружини тут є м'язи, кістки і сполучні тканини. Така система має ряд резонансів, частоти яких залежать також від положення тіла працівника ("стоячи" або "сидячи").
Резонанс на частотах 4-1 Гц відповідає коливанням плечового пояса та стегон; на частотах 25-30 Гц - головивідносно плечей (положення "сидячи").
Для більшості внутрішніх органів власні частоти коливань лежать в діапазоні 1-9 Гц.
Коливання робочих місць із зазначеними резонансними частотами дуже небезпечні, оскільки можуть викликати навіть механічні пошкодження і розрив цих органів. Систематична дія загальних вібрацій в резонансній або біля резонансній частоті може стати причиною виникнення професійного захворювання - вібраційної хвороби. Вона призводить до переродженнябіологічних тканин:
1) атрофії м'язів;
2) втрати пружності кровоносних судин (стають крихкими, внаслідок чого порушується кровопостачання);
3) втрати рухливості сухожиль (деформація хребта);
4) втрати чутливості нервових закінчень, підвищеної ламкості волосся, нігтів.
Локальна вібрація - діє на організм людини дещо по-іншому:
1) спазми судин, які починаються з кінцевих фаланг пальців, поширюються на всю долоню, передпліччя і охоплюють судини серця;
2) відбувається погіршення постачання кінцівок кров'ю.
Одночасно спостерігається дія на нервові закінчення, м'язові і кісткові тканини. Ця діявиражається в таких проявах:
3) в порушенні чутливості шкіри;
4) в окостенінні сухожиль та м'язів;
5) в болях і відкладеннях солей в суглобах рук.
Зрештою відбувається деформація і зменшення рухливості суглобів.
5. Санітарно-гігієнічне нормування вібрацій
У ГОСТі 12.1 012-90 нормуються вібрації окремо для кожної октавної смуги і для кожного встановленого напряму і виду вібрації. Нормуються як фактичні параметри віброшвидкості і віброприскорення відповідно, м/с і м/с2, так і їх рівні, дБ.
Найбільш наочно нормування вібрацій можна подати графічно (рис.1.1).
