Для защиты от вибрации агрегат устанавливается на массивный фундамент способ защиты называется
Обновлено: 02.05.2024
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ
Vibration. Methods and means of protection.
Classification
Дата введения 1987-01-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26 июня 1985 г. N 1924 дата введения установлена 01.01.87
ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 1986 г.
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17.12.86 N 3940 с 01.01.88
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 3 1987 год
Настоящий стандарт устанавливает классификацию методов и средств защиты от вибрации (далее - виброзащиты).
Пояснения некоторых терминов, применяемых в стандарте, приведены в справочном приложении 1.
Структурная схема классификации методов виброзащиты приведена в справочном приложении 2.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ВИБРАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ
1.1. Методы защиты по отношению к источнику возбуждения вибрации подразделяют:
методы, снижающие параметры вибрации воздействием на источник возбуждения;
методы, снижающие параметры вибрации на путях ее распространения от источника возбуждения.
1.2. Методы защиты, снижающие вибрацию воздействием на источник возбуждения, по виду возбуждения подразделяют:
методы, снижающие силовое возбуждение вибрации;
методы, снижающие кинематическое возбуждение вибрации;
методы, снижающие параметрическое возбуждение вибрации;
методы, снижающие самовозбуждение вибрации.
1.2.1. Методы, снижающие силовое возбуждение вибрации, по виду реализации подразделяют:
методы, снижающие возбуждение изменением конструктивных элементов источника возбуждения вибрации;
методы, снижающие возбуждение изменением частоты вибрации источника возбуждения вибрации;
методы, снижающие возбуждение изменением характера вынуждающих сил или (и) моментов, обусловленных рабочим процессом в машине.
1.2.2. Методы, снижающие кинематическое возбуждение вибрации, по виду реализации подразделяют:
методы, снижающие возбуждение изменением конструктивных элементов машин и строительных конструкций;
методы, снижающие возбуждение уменьшением неровностей профиля пути самоходных и прицепных машин;
методы, снижающие возбуждение повышением нивелирующей способности опорных элементов самоходных и прицепных машин.
1.2.3. Методы уравновешивания по виду движения инерционных масс источника возбуждения вибрации подразделяют:
методы уравновешивания вращающихся масс;
методы уравновешивания поступательно-движущихся масс;
методы уравновешивания сложно-движущихся масс.
1.3. Методы, снижающие передачу вибрации на путях ее распространения, по виду реализации подразделяют:
методы, снижающие передачу вибрации использованием дополнительных устройств, встраиваемых в конструкцию машин, в строительные конструкции и сооружаемых на путях распространения вибрации;
методы, снижающие передачу вибрации изменением конструктивных элементов машин и строительных конструкций;
методы, снижающие передачу вибрации использованием демпфирующих покрытий;
методы, снижающие передачу вибрации антифазной синхронизацией двух или нескольких источников возбуждения вибрации.
1.3.1. Методы, снижающие передачу вибрации использованием дополнительных устройств, встраиваемых в конструкцию машин и строительные конструкции, подразделяют по принципу действия:
1.3.1.1. Методы виброизоляции подразделяют:
по использованию дополнительного источника энергии
методы пассивной виброизоляции,
методы активной виброизоляции;
по виду снижаемого динамического воздействия
методы силовой виброизоляции,
методы кинематической виброизоляции.
1.3.1.2. Методы виброгашения по использованию дополнительного источника энергии подразделяют:
методы пассивного виброгашения;
методы активного виброгашения.
1.4. Классификация по методам защиты человека-оператора.
1.4.1. Методы защиты человека-оператора по организационному признаку подразделяют:
методы коллективной виброзащиты;
методы индивидуальной виброзащиты.
1.4.2. Методы, снижающие вибрацию на путях ее распространения, по наличию контакта оператора с вибрирующим объектом подразделяют:
методы, снижающие передачу вибрации при контакте оператора с вибрирующим объектом;
методы, снижающие передачу вибрации исключением контакта оператора с вибрирующим объектом.
1.4.2.1. Методы, снижающие передачу вибрации исключением контакта оператора с вибрирующим объектом, подразделяют:
методы, использующие дистанционное управление;
методы, использующие автоматический контроль и сигнализацию;
методы, использующие ограждение.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЛЕКТИВНЫХ СРЕДСТВ ВИБРАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ*
* Наименование раздела. Измененная редакция, Изм. N 1.
2.1. Средства виброзащиты в зависимости от принципа действия подразделяют:
2.2. Средства виброзащиты (СВ) по структурному признаку подразделяют:
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2.2.1. Составные СВ по порядку включения простых СВ подразделяют:
СВ с последовательным включением простых СВ;
СВ с параллельным включением простых СВ;
СВ с комбинированным включением простых СВ.
2.2.2. Средства виброзащиты по использованию дополнительного источника энергии подразделяют:
2.2.2.1. Пассивные средства виброзащиты (ПСВ) по управляемости подразделяют:
2.2.2, 2.2.2.1. (Измененная редакция, Изм. N 1).
2.2.2.2. Регулируемые ПСВ по типу изменяемых параметров подразделяют:
ПСВ с изменением характеристики инерционного элемента;
ПСВ с изменением характеристики упругого элемента;
ПСВ с изменением характеристики демпфирующего элемента;
ПСВ с изменением климатических характеристик направляющего устройства;
ПСВ с изменением кинематических характеристик механизма преобразования движения инерционного элемента;
ПСВ с изменением нескольких характеристик по вышеперечисленным признакам.
2.2.2.3. Активные средства виброзащиты (АСВ) подразделяют:
АСВ, предназначенные для поддерживания относительного статического положения объекта виброзащиты,
АСВ, предназначенные для поддерживания относительного статического положения и требуемых динамических характеристик объекта виброзащиты;
по принципу управляемости
АСВ с управлением параметрами по динамическим характеристикам источника возбуждения вибрации,
Виброизоляция – метод вибрационной защиты посредством устройств, помещенных между источником возбуждения и защищаемым объектом. Метод виброизоляции реализуется различными способами, в том числе введением упругих элементов (стальные пружины, рессоры, резиновые прокладки и др.) между источником вибрации и защищаемым объектом, фундаментом. Располагают изоляторы в плане симметрично относительно центра тяжести агрегата.
Эффективность виброизоляции тем выше, чем меньше силы упругости, то есть чем мягче пружины или прокладки. Однако агрегат, установленный на слишком мягкиевиброизоляторы, становится неустойчивым, зыбким. Таким образом, задача заключается в выборе достаточно эффективных, но сохраняющих определенную горизонтальную устойчивость агрегата виброизоляторов.
Вибродемпфирование – это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся системы в тепловую энергию, то есть использование на вибрирующих поверхностях в качестве конструкционных материалов, обладающих большим внутренним трением, слоя упруговязких материалов.
Изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций для снижения вибрации на путях ее распространения производится чаще за счет увеличения жесткости системы, то есть введением ребер жесткости (при условии низкочастотной вибрации) или за счет выбора формы конструкции.
Динамическое решение – присоединение к защищаемому объекту системы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта в точках присоединения системы. Чаще всего – это установка агрегатов на фундаменты, что приводит к увеличению суммарной массы колеблющейся системы.
2. Методы, снижающие параметры вибрации воздействием на источник возбуждения:
- Кинематические и технологические методы, с помощью которых динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями и т.п., были бы исключены или предельно снижены. Так, замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерно вращающимися, а также механизмами с гидроприводами, в значительной мере способствуют снижению вибрации.
- Изменение конструктивных решений.Например, замена подшипников качения на подшипники скольжения, в редукторах целесообразно применять шестерни со специальными видами зацеплении – глобоидным, шевронным, вместо обычных шестерен с прямым зубом.
- Повышение класса точности обработки и уменьшение шероховатости поверхности шестерен, вращающих частей. Чем выше класс точности обработки и меньше шероховатости, тем меньше уровень вибрации.
- Метод, влияющий на изменение частоты вибрации в самом источнике. Например, меняя частоту вращения вала электродвигателя при помощи автотрансформатора, получаем различные частоты вибрации.
- Метод уравновешивания вращающихся масс реализуется с помощью балансировки вращающихся частей машин.
Средства индивидуальной защиты (СИЗ)
К индивидуальным средствам защиты относятся виброзащитные перчатки, коврики, виброзащитные рукоятки у вибрирующих ручек управления. При работе в условиях общей вибрации применяются спецобувь.
Организационные мероприятия
Для защиты от воздействия вибрации устанавливают специальные режимы труда и отдыха. Так, при работе с ручными машинами, удовлетворяющими требованиям санитарных норм, суммарное время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 2/3 рабочей смены. При этом продолжительность одноразового непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, входящие в данную операцию, не должна превышать для ручных машин 15-20 минут. К основному перерыву (не менее 40 мин.) устанавливают два дополнительных регламентированных перерыва: первый перерыв через 1 – 2 часа после начала смены длительностью 20 мин. и второй перерыв длительностью 30 мин. через 2 часа после обеденного перерыва.
Практическая часть
1. При работе с прибором «Ассистент» (рис. 3) в режиме измерения звука необходимо выполнить следующие действия:
2. Вставить микрофон (1) во входной разъем (2) прибора «Ассистент».
3. Включить питание прибора (нажать клавишу (3) ВКЛ) - на дисплее (4) отразятся характеристики прибора.
4. На дисплее отразятся настройки прибора, клавишами перемещения (5), выделить значение опции «вибрация»).
5. На дисплее отразятся измеряемые характеристики звука.
6. Нажать клавишу (6) ЭКРАН (на дисплее отразятся значения измеряемых величин).
7. Нажать клавишу (7) ПАУЗА (измеряемые величины перестанут меняться).
8. Выключить виброметр, нажав клавишу (3) ВЫКЛ.
Рисунок 3. Анализатор шума и вибрации «Ассистент»
Произвести замеры вибрации в пяти точках исследуемого помещения. Результаты записать в таблицу 1.
Оформление отчета
В отчете необходимо привести:
1. Таблицу с результатами замеров вибрации;
2. Сделать вывод об уровне производственной вибрации в исследуемом помещении при выполнении работ, проводимых в этом помещении.
| f (Гц) | 1 точка | 2 точка | 3 точка | 4 точка | 5 точка |
| 31,5 | |||||
| Среднее значение |
Контрольные вопросы
1. Что такое вибрация?
2. Назовите влияние вибрации на организм человека.
3. Классификация вибрации:
- по способу передачи;
- по направлению действия;
- по источнику возникновения.
4. Назовите основные методы защиты от вибрации.
5. Назовите средства индивидуальной защиты от шума.
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО
Изучить основные характеристики шума, воздействие шума на организм человека и методы защиты от производственного шума.
Содержание работы
1. Ознакомиться с устройством и работой анализатора шума и вибрации прибором «Ассистент».
2. Рассчитать и сравнить эффективность защиты от шума различных видов звукоизолирующих устройств.
3. Сделать вывод о звукоизолирующих свойствах используемых материалов.
Теоретическая часть
Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.
Звуковая волна характеризуется звуковым давлением (Р, Па), интенсивностью (I, Вт/м 2 ), частотой (f, Гц).
Звуковое давление показывает разность между мгновенным значением давления и средним давлением в невозмущенной среде. Именно на изменение давления в воздухе реагирует наш орган слуха. Чем больше давление, тем сильнее раздражение органа слуха и ощущение громкости звука.
При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии; количество переносимой энергии определяется интенсивностью звука.
Интенсивность звука – количество звуковой энергии, проходящей в одну секунду через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны.
,
I – интенсивность звука, Вт/м 2 ;
W – звуковая энергия, Вт;
S – площадь, м 2 .
Между интенсивностью звука и его звуковым давлением существует определенная зависимость:
I – интенсивность звука, Вт/м 2 ;
Р – звуковое давление, Па;
ρ – плотность среды, кг/м 3 ;
с – скорость звука в этой же среде, м/с.
Для характеристики уровня шума используют не непосредственные значения интенсивности звука и звукового давления, которыми неудобно оперировать, а их логарифмические значения, называемые уровнем интенсивности звука или уровнем звукового давления.
Уровень интенсивности звука определяют по формуле:
,
LI – уровень интенсивности в децибелах (дБ);
I – интенсивность звука, Вт/м 2 ;
I0 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости человеческого уха (I0 – постоянная величина; I0 =10 -12 Вт/м 2 на частоте 1000 Гц).
Человеческое ухо, а также многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление, уровень которого определяется по формуле:
,
Р – звуковое давление, Па;
Р0 – пороговое звуковое давление (Р0– постоянная величина; Р0 = 2 × 10 -5 Па на частоте 1000 Гц).
Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой 16 – 20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.
Восприятие человеком звука зависит от его частоты, интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность (I0) и наименьшее звуковое давление (Р0), воспринимаемое человеком на данной частоте, называется порогом слышимости. При f = 1000 Гц Р0 = 2 × 10 -5 Па и I0 = 10 -12 Вт/м 2 .
Если Р = 20 Па и I = 10 Вт/м 2 , то у человека возникают болевые ощущения – болевой порог.
Между этими порогами лежит область слышимости.
Для оценки уровня шума используются октавные полосы, то есть f2/f1 = 2. Граничные значения частот октавных полос и среднегеометрические частоты в октавных полосах (в скобках) таковы: 22 – 45 (31,5); 45 – 90 (63); 90 – 180 (125); 180 – 355 (250); 355 – 710 (500); 710 – 1400 (1000); 1400 – 2800 (2000); 2850 – 5600 (4000); 5600 – 11200 (8000). Спектры представляются в виде таблиц или графиков, используются для сравнения шумовых характеристик, нормирования шума и др.
Методы и средства коллективной защиты от вибраций разделяют на 2 группы:
Первая группапредусматривает защиту работающего при контакте с вибрирующим объектом.
Вторая группапредусматривает защиту работающего путем исключения контакта с вибрирующим объектом. Это дистанционное управление, автоматический контроль и сигнализация, ограждение опасных зон.
Методы первой группыподразделяются на три вида мероприятий:
воздействие на источник возбуждения вибраций; защита от вибраций на пути их распространения; защита с помощью СИЗ.
Воздействие на источник возбуждения вибраций достигается с помощью: динамического уравновешивания; антифазной синхронизации (отстройка от резонанса); изменение конструкции источника.
Защита от вибраций на путях распространениядостигается с помощью средств:
виброизоляции машин или рабочих мест; виброгашения, в т.ч. динамического;
Виброизоляция это метод защиты от вибраций введением в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от машины к основанию или другим элементам конструкций. Или же для ослабления передачи вибраций от вибрирующего основания человеку (т.н. пассивная виброизоляция рабочих мест).
Виброизоляция достигается установкой оборудования без фундаментов и анкерного крепления агрегатов непосредственно на упругих виброизолирующих опорах. Это удешевляет установку оборудования, снижает уровень шума, сопутствующего интенсивным вибрациям. Виброизолирующие опоры могут применяться и при наличии фундаментов: либо между агрегатом – источником вибрации и фундаментом, либо между фундаментом и грунтом.
В качестве виброизоляторов используются резиновые или пластмассовые прокладки, одиночные или составные цилиндрические пружины, комбинированные (пружинно-резиновые), стандартные изоляторы и пневматические виброизоляторы («воздушные подушки»)
Виброизоляция предусматривается также в конструкциях ручного механизированного инструмента.
Виброгашение связано с введением в колебательную систему реактивных сопротивлений, что достигается увеличением массы или жесткости. С этой целью виброопасное оборудование, а также вентиляторы, насосы устанавливаются на опорные плиты и виброгасящие основания. Динамические виброгасителипредставляют собой дополнительную колебательную систему, характеризуемую массой m и жесткостью qНеобходимо выполнить условие:
Виброгасители по принципу действия подразделяются на:
— динамические (пружинные, маятниковые, эксцентриковые);
— ударные (маятниковые, пружинные, плавающие).
Виброгаситель динамического типа жестко крепится на агрегате, возбуждаемые в нем колебания находятся в противофазе с колебаниями агрегата. Эффективен при резонансном режиме.
Ударные вибросистемы действуют по принципу перехода кинетической энергии в энергию деформации, рассеивающуюся под действием сил трения.
Вибродемпфирование(вибропоглощение) –это процесс снижения вибрации путем превращения энергии механических колебаний в другие виды: тепловую, электрическую, электромагнитную.
В основу данного метода положено увеличение активных потерь в колебательных системах путем:
использования вибродемфилирующих мягких или жестких покрытий с толщиной равной 2-3 толщины защищаемой стенки для снижения вибраций, распространяющихся, например, по воздуховодам систем вентиляции, а также газопроводам компрессорных станций.
изготовления конструкций материалов с большими внутренними потерями.
использование контактного трения двух материалов;
соединения элементов конструкций мягкой обмоткой.
Организационные мероприятия (защита временем).
Для работы с вибрирующим оборудованием рекомендуется специальный режим труда.
При работе с вибрирующим оборудованием в рабочий цикл рекомендуется включать операции, не связанные с воздействием вибрации. При обнаружении признаков виброболезни рабочего до решения МСЭК необходимо перевести на другую работу, не связанную с вибрацией, значительным мышечным напряжением и с охлаждением рук.
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) от вибраций:
перчатки, рукавицы, вкладыши, прокладки по ГОСТ 12.4.010-75 «Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие технические требования». Зимой выдаются теплые рукавицы;
спецобувь в виде сапог, полусапог, полуботинок с упругодемпфилирующим низом (для защиты от действия общей вибрации) по ГОСТ 12.4.024-76 «Обувь специальная виброзащитная».
Снижение вибрации в источнике ее возникновения достигается путем уменьшения силы, которая вызывает колебание. Поэтому еще на стадии проектирования машин и механических устройств следует выбирать кинематические схемы, в которых динамические процессы, вызванные ударами и ускорением, были бы исключены или снижены. Снижение вибрации может быть достигнуто уравновешиванием массы, изменением массы или жесткости, уменьшением технологических допусков при изготовлении и сборке, применением материалов с большим внутренним трением. Большое значение имеет повышение точности обработки и снижение шероховатости трущихся поверхностей.
Регулировка режима резонанса. Для ослабления вибраций существенное значение имеет предотвращение резонансных режимов работы с целью исключения резонанса с частотой принуждающей силы. Собственные частоты отдельных конструктивных элементов определяются расчетным методом по известным значениям массы и жесткости или же экспериментально на стендах.
Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняются двумя путями: изменением характеристик системы (массы или жесткости) или установлением другого режима работы (наладка резонансного значения угловой частоты принуждающей силы).
Вибродемпферование. Этот метод снижения вибрации реализуется путем превращения энергии механических колебаний колебательной системы в тепловую энергию. Увеличение расхода энергии в системе осуществляется за счет использования конструктивных материалов с большим внутренним трением: пластмасс, металлорезины, сплавов марганца и меди, никелетитанових сплавов, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, которые имеют большие потери на внутреннее трение. Наибольший эффект при использовании вибродемпферных покрытий достигается в области резонансных частот, поскольку при резонансе значение влияния сил трения на уменьшение амплитуды возрастает.
Наибольший эффект вибродемпферные покрытия обеспечивают при условии, что протяженность вибродемпферного слоя соразмерна с длиной волны изгиба в материале конструкции. Покрытие необходимо наносить в местах, где генерируется вибрация максимального уровня. Толщина вибродемпферных покрытий принимаются равной 2—3 толщинам элемента конструкции, на которую оно наносится.
Хорошо демпферируют колебания смазочные материалы. Слой смазки между двумя сопряженными элементами устраняет возможность их непосредственного контакта.
Виброгашение. Для динамического гашения колебаний используются динамические виброгасители: пружинные, маятниковые, эксцентриковые, гидравлические. Недостатком динамического гасителя является то, что он действует только при определенной частоте, которая отвечает его резонансному режиму колебаний.
Для снижения вибрации применяются также ударные виброгасители маятникового, пружинного и плавающего типов. В них осуществляется переход кинетической энергии относительного движения элементов, которые контактируют, в энергию деформации с распространением напряжений из зоны контакта по элементам, которые взаимодействуют. Вследствие этого энергия распределяется по объему элементов виброгашения, которые претерпевают взаимные удары, вызывая их колебание. Одновременно происходит рассеивание энергии вследствие действия сил внешнего и внутреннего трения. Маятниковые ударные виброгасители используются для гашения колебаний частотой 0,4—2 Гц, пружинные — 2—10 Гц, плавающие — более 10 Гц.
Виброгасители камерного типа предназначены для превращения пульсирующего потока газа в равномерный. Такие виброгасители устанавливаются на всасывающей и нагнетательной сторонах компрессоров, на гидроприводах. Они обеспечивают значительное снижение уровня вибрации трубопроводов.
Динамическое виброгашение достигается также установлением агрегата на массивном фундаменте. Масса фундамента подбирается таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,1—0,2 мм.
Виброизоляция состоит в снижении передачи колебаний от источника возбуждения к объекту, который защищается, путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи. Эта связь предотвращает передачу энергии от колеблющегося агрегата к основе или от колебательной основы к человеку или к конструкциям, которые защищаются.
Виброизоляция осуществляется путем установки источника вибрации на виброизоляторы. В коммуникациях воздуховодов располагают гибкие вставки. Применяются упругие прокладки в узлах крепления воздуховодов, в перекрытиях, в несущих конструкциях зданий, в ручном механизированном инструменте.
Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной движущей силой применяют виброизолированные опоры в виде прокладок или пружин. Однако возможна и их комбинация. Комбинированный виброизолятор сочетает пружинный виброизолятор с упругой прокладкой. Пружинный виброизолятор пропускает высокочастотные колебания, а комбинированный обеспечивает необходимую широту диапазона колебаний, которые гасятся. Упругие элементы могут быть металлическими, полимерными, волокнистыми, пневматическими, гидравлическими, электромагнитными.
Средства индивидуальной зашиты от вибрации применяют в случае, когда рассмотренные выше технические средства не позволяют снизить уровень вибрации до нормы. Для защиты рук используются рукавицы, вкладыши, прокладки. Для защиты ног — специальная обувь, подметки, наколенники. Для защиты тела — нагрудники, пояса, специальные костюмы.
С целью профилактики вибрационной болезни для работников рекомендуется специальный режим труда. Например, при работе с ручными инструментами общее время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 2/3 рабочего времени. При этом длительность непрерывного влияния вибрации, включая микропаузы, не должна превышать 15—20 мин. Предусматривается еще два регламентированных перерыва для активного отдыха.
Все, кто работает с источниками вибрации, должны проходить медицинские осмотры перед поступлением на работу и периодические, не реже 1 раза в год.
Виброакустические воздействия на работающих относятся к числу распространенных вредных факторов производства. Увеличение мощности и скоростных параметров оборудования приводит к росту интенсивности шума и вибрации. Вредное влияние виброакустических воздействий проявляется функциональными расстройствами нервной системы, поражениями органов слуха, нарушением деятельности сердечно-сосудистой системы. Вследствие этого защита от вибраций и шума имеет важное значение.
Физические характеристики и источники вибраций
Вибрацией называют малые механические колебания любых упругих тел, распространяющихся по конструкциям: машинам, механизмам, сооружениям или их элементам. Различают вибрацию полезную и вредную. Примерами полезного использования вибрации являются вибротранспорт, вибрационная технология уплотнения материалов, источники звуковых колебаний. Вредная вибрация машин, механизмов, сооружений обусловлена несовершенством конструкции или эксплуатации этих объектов и мешает выполнению основных функций либо технологически полезна, но передается на рабочее место оператора, для которого она вредна. Мы рассмотрим только вредную для человека вибрацию.
К источникам вибраций относятся возвратно-поступательные движущиеся системы (кривошипно-шатунные прессы, агрегаты виброформования, высадочные автоматы и др.), неуравновешенные вращающиеся массы (шлифовальные станки и машины, турбины, моталки станов). Иногда вибрации создаются ударами при движении воздуха, жидкости. Часто вибрации вызываются дисбалансом в системе; неоднородностью материала вращающегося тела, несовпадением центра массы тела и оси вращения, деформацией деталей от неравномерного нагрева и др.
Вибрация определяется параметрами частоты (Гц), амплитудами смещения, скорости и ускорения.
Воздействие вибраций на человека
Воздействие вибрации на человека классифицируется по способу ее передачи и направлению действия. В зависимости от способа передачи вибрацию подразделяют на общую (вибрацию рабочих мест), передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную — передающуюся через руки (или ноги) человека.
Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц (качка) неприятна, но не вызывает резонансных колебаний. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. Для всего тела первая собственная частота лежит в диапазоне 4-6 Гц, вторая и третья (менее выраженные) — в диапазонах 10-12 Гц и 20-25 Гц соответственно. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазонах 6-9 Гц.
Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, начиная с пальцев, распространяется на всю кисть, предплечье, при этом нарушается снабжение конечностей кровью. Одновременно локальные вибрации действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, что приводит к деформациям и подвижности суставов.
Степень воздействия вибрации на организм человека зависит от частоты и амплитуды, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, явления резонанса.
Низкочастотное и импульсное вибрационные воздействия — основной фактор, вызывающий заболевания периферической нервной системы (головокружения, пояснично-крестцовые радикулиты и др.) и заболевания желудочно-кишечного тракта. Течение этих болезней носит хронический характер и чаще не зависит от уровня мощности вибрации. Эта форма болезни наблюдается у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов.
Меры защиты от вибраций
Вибробезопасными называются условия труда, при которых производственная вибрация не оказывает на работающего неблагоприятных воздействий, в крайних своих проявлениях приводящих к профессиональному заболеванию. Создание таких условий труда достигается нормированием параметров вибраций, организацией труда, снижением вибраций в источнике возникновения и на путях их распространения, применением средств индивидуальной защиты.
Нормирование вибраций и организация труда. Основным нормативным документом, регламентирующим параметры производственной вибрации, является ГОСТ 12.1.012-2004 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования» Г ГОСТ 12.1.012-04 распространяется на рабочие места, на которых человек подвергается воздействию вибрации, на машины и оборудование и технологические процессы, являющиеся источниками вибрации; не распространяется на подвижный состав железнодорожного транспорта и воздушные суда.
Нормы вибрации машин и оборудования должны быть установлены в нормативных документах, а также должны обеспечиваться и гарантироваться их изготовителями и удостоверяться контрольными службами, уполномоченными проверять показатели безопасности машин. Требования по ограничению неблагоприятного воздействия вибрации на оператора устанавливаются на основе санитарных норм и других документов Минздравсоцразвития России.
Нормируемыми показателями вибрационной нагрузки на рабочих местах являются:
а) для постоянной вибрации — корректированное по частоте среднее квадратическое значение виброускорения (виброскорости) и его логарифмический уровень, или спектр вибрации . При выражении вибрационной нагрузки через спектр вибрации нормируемыми показателями являются средние квадратические значения виброускорения (виброскорости) или их логарифмические уровни в октавных и третьоктавных полосах частот;
б) для непостоянной вибрации — эквивалентное корректированное значение виброускорения (виброскорости) или его логарифмический уровень.
Время воздействия вибрации принимается равным длительности непрерывного или суммарного воздействия, измеряемого в минутах или часах. Нормы вибрационной нагрузки на рабочих местах устанавливают для длительности восемь часов , соответствующей длительности рабочей смены, в зависимости от временной структуры рабочей смены.
Нормируемый диапазон частот устанавливается:
- для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;
- для общей вибрации в виде октавных и третьоктавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.
Нормы вибрационной нагрузки на рабочих местах устанавливаются для каждого направления действия вибрации.
Организация работ. В целях профилактики вибрационной болезни для работающих с вибрирующим инструментом рекомендуется режим труда и отдыха, при котором фактическое время работы в контакте с вибрацией не должно превышать двух третей рабочей смены, а непрерывная продолжительность воздействия вибрации, включая микропаузы, — 15-20 минут. Кроме обеденного перерыва, устанавливаются два регламентированных перерыва для активного отдыха и профилактических процедур. В рабочий цикл рекомендуется включать технологические операции, не связанные с воздействием вибрации.
Измерение вибрации должно проводиться на исправных машинах, отвечающих правилам проведения работ. Машины или оборудование должны работать в паспортном или типовом технологическом режиме и при проведении реальных технологических операций. При контроле общей вибрации должны быть включены все источники, передающие вибрации на рабочее место. При измерении вибрации машина или оборудование должны работать в установившемся режиме. Рекомендуется по возможности выбирать постоянный продолжительный режим работы без лишних рывков, ударов для получения устойчивого показания прибора и надежного их отсчета.
Контроль вибрации проводят в точках контакта работника с вибрирующей поверхностью. Допускается проводить измерения в других, более удобных для контроля точках рабочего места, машины, тела работника, если установлены достоверные взаимосвязи (аналитические зависимости, передаточные функции, коэффициенты, поправки и другие показатели) между выбранным местом измерения и точкой, для которой установлены нормы вибрации.
Если работник в процессе производственной деятельности перемещается в пределах рабочего места (зоны), то измерения выполняют через каждый метр его пути.
Технические меры защиты. Помимо организационных мер вибробезопасные условия труда обеспечиваются применением вибробезопасных машин, средств активной и пассивной виброзащиты, снижающих воздействие вибрации на работающих на путях ее распространения, а также проектированием технологических процессов и производственных помещений, обеспечивающих непревышение норм вибрации на рабочих местах. Также следует предусматривать ограничение ультразвука, передающегося контактным путем.
Снижение вибрации машин может достигаться путем снижения виброактивности и внутренней виброзащитой источника. Причиной низкочастотных вибраций насосов, компрессоров, электродвигателей является неуравновешенность вращающихся элементов. Действие неуравновешенных динамических сил усугубляется плохим креплением деталей, их износом в процессе эксплуатации. Устранение неуравновешенности вращающихся масс достигается балансировкой.
Для ослабления вибраций важное значение имеет исключение резонансных режимов работы, т.е. изменение собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынуждающей силы. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняются изменением системы массы и жесткости либо установлением другого по частоте рабочего режима (реализуется на стадии проектирования оборудования). Жесткость системы увеличивается введением ребер жесткости, например для тонкостенных элементов корпуса.
Второй способ внутренней виброзащиты — вибродемпфирование, т.е. превращение энергии механических колебаний системы в тепловую энергию. Снижение вибраций в системе достигается использованием конструкционных материалов с повышенными демпфирующими свойствами (большим внутренним трением); нанесением на вибрирующие поверхности вязкоупругих материалов; применением поверхностного трения (например, в двухслойных композиционных материалах), переводом механической энергии в энергию электромагнитного поля. Повышенными демпфирующими свойствами обладают магниевые сплавы и сплавы марганца с медью, а также отдельные марки чугуна и стали. В некоторых случаях в качестве конструкционных материалов используют пластмассы, резину, полиуретан с высокими демпфирующими свойствами.
Когда применение полимерных материалов в качестве конструкционных не представляется возможным, для снижения вибраций пользуют вибродемпфирующие покрытия: жесткие — из многослойных и однослойных материалов и мягкие — листовые и мастичные. В качестве жестких возможно применение металлических покрытий на основе алюминия, меди, свинца. Хорошо демпфируют колебания смазочные материалы.
Снижение вибрации на пути ее распространения достигается виброизоляцией и виброгашением.
Виброизоляция (в собственном понимании этого термина) заключается в уменьшении передачи вибрации от источника защищаемому объекту (человек или другой агрегат) путем введения дополнительной упругой связи. Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной возбуждающей силой применяют виброизоляторы типа упругих прокладок или пружин. При неблагоприятных условиях эксплуатации (высокие температуры, наличие масел, паров кислот и щелочей) и невысокой частоте возбуждения (
Читайте также: