Внедрение нового и модернизация существующего оборудования

Введение

   Внедрение  нового и модернизация существующего  оборудования, уве-

личение производительности труда и, как следствие этого, рост мощности и

быстроходности машин  и механизмов часто сопровождается ухудшением

условий труда на производстве – значительным повышением уровня вибра-

ции и шума на рабочих  местах.

    Вибрация  и шум, являясь общебиологическими  раздражителями, влияют

на все системы  организма человека, вызывают преждевременное  утомление

у работающих, снижают работоспособность и производительность труда,

способствуют при  длительном воздействии развитию тяжелых профессио-

нальных заболеваний  – вибрационной болезни и профессиональной туго-

ухости. Поэтому вопросам борьбы с вибрацией и шумом  на производстве

придается огромное значение. 

Глава 1. ВИБРАЦИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕ И ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ

ЗАЩИТЫ

1.1. Общие сведения  о колебаниях и вибрации как  механических явле-

ниях

    В процессе  своей жизнедеятельности человек  постоянно сталкивается с

колебательными процессами различной физической природы. Это  могут

быть колебания: механические, тепловые, и т.д. Общее понятие  «колеба-

ние» можно сформулировать следующим образом:

колебания – это  процесс, характеризующий некоторое  изменение состояния,

т.е. изменение во времени величин, определяющих это  состояние. Процесс

колебаний состоит  в том, что некая величина, связанная  с рассматриваемым

объектом, во времени  поочередно, то возрастает, то убывает.

    Механические  колебания – процесс изменения  какой-либо механической

величины (числа), определяющей положения материального тела или  его

точки, при котором эта величина или величина, характеризующая скорость

её изменения, поочерёдно, то возрастает, то убывает во времени.

    Вибрация  – процесс механических колебаний  и только механических. Но

не всякие механические колебания принято называть вибрацией.

    Для вибрации  присущи следующие признаки:

    - относительно  малые отклонения тела или  его точек по отношению к

характерным размерам тела;

    - вибрации  подвержены упругие тела и  тела, находящиеся в поле дейст-

вия переменных электромагнитных сил.

    В соответствии  с ГОСТ 24346-80 «Вибрация. Термины  и определения»

под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при

котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени зна-

чений, по крайней  мере, одной координаты. 
 

    Источники  вибрации. Потенциально вибрация  непроизвольно закла-

дывается ещё на стадии проектирования и конструирования, а затем при из-

готовлении и монтаже машин и механизмов. Выпускаемые машинострои-

тельной промышленностью  мощные и высокоскоростные механизмы, обо-

рудование и инструменты  являются источниками, генерирующими  вибра-

цию. Источниками  вибрации могут быть станки оптического  производства,

механической обработки, роботы, роботизированные линии сборки и т.п.

    Причина  возбуждения вибраций при работе  машин и механизмов – не-

уравновешенные силовые  воздействия. Это возвратно-поступательные сис-

темы, вращающиеся  массы, где не совпадают центр  массы и ось вращения и

т.п. Причиной распространения  вибраций и передаче их человеку могут

быть:

    а) недочеты  в устройстве виброизоляции оснований  и фундаментов от

вибрирующего оборудования;

    б) чрезмерная  жесткость металлоконструкций, жесткое  крепление пло-

щадок, сидений, органов  управления оборудованием и коммуникаций.

1.2. Физические и  гигиенические характеристики вибрации

   Основными  параметрами вибрации в случае  синусоидальных колебаний

являются:

- амплитуда виброперемещения xm , мм;

- амплитуда виброскорости  Vm , мм/с;

- амплитуда виброускорения Am , мм/с2;

- частота вынужденных  колебаний f , Гц.

   Основные  гигиенические характеристики вибрации. В силу специ-

фических свойств  органов чувств человека определяющими  являются дей-

ствующие значения параметров вибрации. Так, действующее  значение виб-

роскорости VД есть среднее квадратичное мгновенных значений скорости

V(t) за время усреднения  Т у :

               t +Т у

         1          2

   VД =          ∫ V (t)dt .                                         (1)

        Tу       t

   При оценке  воздействия вибрации непрерывного  спектра частот следует

оговорить ширину частотной  полосы Δ f . Ширина элементарных частотных

полос Δ f = f 2 – f1 , где f1 – нижняя граничная частота  полосы; f 2 – верх-

няя граничная частота.

   Для характеристики  частотной полосы в целом берется  среднегеометри-

ческая частота  fС.Г. , определяемая выражением

    f С.Г. =     f1 ⋅ f 2 .                                          (2) 
 

    В практике  виброакустических исследований  весь диапазон частот виб-

раций разбивается  на октавные полосы (рис. 1). В октавной полосе верхняя

граничная частота  вдвое больше нижней f 2 / f1 = 2. Среднегеометрические

частоты октавных полос  стандартизированы и составляют: 1; 2; 4; 8; 16;

31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц. 
 
 
 

         Рис. 1. Октавные полосы и среднегеометрические  частоты

   Учитывая, что  абсолютные значения параметров  вибрации изменяются в

очень широких пределах, в практике виброакустических исследований ис-

пользуют понятие  логарифмического уровня параметра  колебаний L, кото-

рый измеряют в децибелах (дБ).

   Логарифмический  уровень виброскорости (дБ) определяют  по формуле:

             ⎛V 2 ⎞

                  ⎟ = 20 lg⎛ Д   ⎞

                             V

   LV = 10 lg⎜             ⎜     ⎟,                                 (3)

             ⎜V 2 ⎟        ⎜V    ⎟

             ⎝ 0 ⎠         ⎝ 0   ⎠

     2

где V – средний  квадрат виброскорости берется  в соответствующей полосе

частот для определенной fС.Г. ; V0 – пороговое значение виброскорости, м/c,

равное 5·10-8 м/c, стандартизованное в международном масштабе.

    Таким  образом, основные гигиенические  характеристики вибрации:

- среднее квадратичное  значение виброскорости VД ;

- логарифмический  уровень виброскорости LV ;

- среднегеометрическая  частота октавной полосы f С.Г. .

    При оценке  суммарного воздействия вибраций  разных частот спектры

уровней виброскорости  являются основными характеристиками вибраций.

Снижение уровня вибраций после проведения мероприятий  по их уменьше-

нию определяется как

    Δ LV = LV 1 – LV 2 ,

где LV 1 – первоначальный уровень виброскорости; LV 2 – конечный, резуль-

тирующий уровень  виброскорости. 
 

1.3. Виды вибраций  и воздействие на человека

    По характеру  воздействия различают общую  и локальную вибрации.

    При общей  вибрации происходит сотрясение  всего организма. Общая

вибрация с учетом свойств источника ее возникновения  подразделяется на:

    - транспортную (для транспортных рабочих, водителей и т.д.);

    - транспортно - технологическую (для операторов прокатных станов,

сборочных конвейеров и т.д.);

    - технологическую, которая возникает при работе стационарного техно-

логического оборудования и передается на рабочие места, не имеющие ис-

точников вибрации (сюда можно отнести категорию  лиц, занимающихся

умственным трудом).

    При локальной  вибрации происходит сотрясение  кистей рук, отдельных

частей тела, например, при работе с ручным механизированным инструмен-

том (бурильщики, сверловщики, а также кузнецы и т.д.).

    Влияние  вибрации на человека зависит  от её спектрального состава,  на-

правления, места  подключения, продолжительности воздействия. Детальная

классификация вредного влияния вибрации приведена на схеме (рис. 2). 
 
 
 

      Рис. 2. Классификация вредного влияния  вибрации на человека

   Тело человека, рассматриваемое как вязкоупругая механическая систе-

ма, обладает собственными частотами с достаточно выраженными резо-

нансными свойствами. Резонансные частоты тела человека: глаза 12 – 27 Гц, 
 

грудная клетка 2 – 12 Гц, ноги и руки 2 – 8 Гц, голова 8 – 27 Гц, позвоноч-

ник 4 – 14 Гц.

   При значительных  уровнях вибрации в диапазоне  частот 4 – 10 Гц чело-

век может испытывать болевые ощущения и дискомфорт вследствие резо-

нансных колебаний  системы «грудь-живот». Резонансы  головы вызывают

снижение остроты  зрения вследствие смещения изображения  объекта отно-

сительно сетчатки глаза, а также вызывают возрастание  ошибок оператора.

   Особо опасны  вибрации с частотой, совпадающей  с собственной часто-

той внутренних органов  человеческого организма – 6 – 9 Гц, могут вызвать

механическое повреждение  или даже разрыв этих органов.

   Систематическое  воздействие общей вибрации с  высоким уровнем виб-

роскорости может  стать причиной профессионального  заболевания – вибра-

ционной болезни (виброболезни). Её проявления – головные боли, голово-

кружение, нарушение  сна, плохое самочувствие, пониженная работоспособ-

ность. Виброболезнь лечится медленно и лишь на ранних стадиях. Появле-

ние необратимых  изменений в организме приводит к инвалидности.

   Вероятность  отсутствия виброболезни при  различном стаже работы на

виброопасном производстве представлена на рис. 3. 
 
 
 

       Рис. 3. Вероятность отсутствия виброболезни  при различном

               стаже работы на виброопасном производстве