Содержание
Введение
1. Вибрация: воздействие на человека, нормирование, защита
2. Классификация вибраций, воздействующих на человека
3. Воздействие вибрации на организм человека
4. Допустимые амплитуды виброперемещения общей технологической вибрации (для расчета строительных конструкций при проектировании)
5. Средства индивидуальной защиты от вибрации
Введение
Среди достаточно большого количества вредных и опасных факторов, воздействующих на человека, есть такие, с которыми человек сталкивается ежедневно. К таким факторам относятся виброакустические, в число которых входит вибрация.
Эксплуатация современных машин и оборудования сопровождается значительным уровнем виброакустических факторов. Источниками вибрации в жилых и общественных зданиях являются инженерное и санитарно-техническое оборудование, а также промышленные установки и транспорт (метрополитен мелкого заложения, тяжелые грузовые автомобили, железнодорожные поезда, трамваи), создающие при работе большие динамические нагрузки, которые вызывают распространение вибрации в грунте и строительных конструкциях зданий. Вибрации часто являются также причиной возникновения шума в помещениях зданий.
Следовательно, с вибрацией мы встречаемся на рабочих местах в производственных помещениях, на транспорте (автомобили, электрички, метро и пр.), в быту и поэтому необходимо представлять особенности ее вредного воздействия на организм человека, методы и средства защиты от нее.
С точки зрения безопасности труда виброакустические факторы, и в частности, вибрация являются одними из наиболее распространенных вредных производственных факторов. Они занимают 2-ое и 3-ье место среди всех профзаболеваний. В быту более 30% населения больших городов живут в условиях виброакустического дискомфорта. Поэтому требуется усиление экспертизы соответствующих разделов проектной документации на строительство и реконструкцию объектов в части проверки достаточности предусмотренных виброзащитных мероприятий и обеспечения соблюдения требований санитарных нормативов к допустимому вибрационному воздействию.
Вопросы вибрации являются смежными с проблемой уровня шума, но вибрационное воздействие может быть вызвано и иными источниками, нежели шумовое воздействие, как и пути распространения вибраций (следовательно, и методы борьбы с ними), могут отличаться от методов борьбы с шумом. Это влечет за собой необходимость самостоятельного регулирования решения проблемы защиты от вредных воздействий вибрации.
1. Вибрация: воздействие на человека, нормирование, защита
Вибрация вид механических колебаний, возникающих при передаче телу механической энергии от источника колебаний. Согласно ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения" вибрацией называют движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.
Вибрация как фактор производственной среды встречается в различных процессах строительного производства. Она используется в ряде технологических процессов: при виброуплотнении, формовании, прессовании, вибрационном бурении, рыхлении, вибротранспортировке и т.д.
Вибрацией сопровождается работа стационарных и передвижных машин, механизмов и агрегатов, в основу действия которых положено вращательное и возвратно-поступательное движение.
В условиях городской среды интенсивным источником вибраций являются рельсовый городской транспорт (трамвай, метрополитен), железнодорожный транспорт, инженерно-техническое оборудование зданий (лифты, насосные установки), система отопления, канализации, мусоропроводов.
К виброопасному оборудованию относятся клепальные, рубильные, отбойные молотки, бетоноломы, трамбовки, вибраторы, дрели, шлифовальные машины, электропилы и др.
Воздействие вибрации усугубляется интенсивным шумом, возникающим при работе этих машин.
2. Классификация вибраций, воздействующих на человека
Воздействие вибрации на человека классифицируют:
по способу передачи колебаний;
по источнику возникновения;
по направлению действия вибрации;
по характеру спектра;
по частотному составу.
По способу передачи на человека различают:
? общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело человека. По ГОСТ 31191.1-2004 «Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования» общая вибрация характеризуется как передаваемая через опорные поверхности на ноги (положение стоя), на ноги, ягодицы и спину (положение сидя) и на все тело в целом (положение лежа), которая может наблюдаться, например, на транспортных средствах, в зданиях и поблизости от работающего оборудования.
Вибрацию измеряют в направлении осей системы координат с центром в точке контакта тела человека с вибрирующей поверхностью. Основные базицентрические системы координат показаны на рис. 1.1.
В базицентрической системе координат применительно к степени комфорта человека в положении сидя рассматривается общая вибрация в диапазоне частот 0,5 ? 80 Гц, действующая на подушке сиденья по шести направлениям (три направления для поступательной вибрации: оси х, у и z, ? и три направления угловой вибрации rх, ry и rz), а также поступательная вибрация (оси х, у и z) на спинке сиденья и на поверхности опоры ног сидящего человека (рис. 1.1).
Применительно к степени комфорта человека для положений стоя и лежа рассматривается поступательная вибрация в трех направлениях (оси х, у и z) на основной опорной поверхности.
? локальную вибрацию, передающуюся через руки человека. По ГОСТ 31192.1-2004. (ИСО 5349-1:2001) «Вибрация. Измерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования» Локальную вибрацию следует измерять в направлении осей ортогональной системы координат, как показано на рис.1.2.
Из практических соображений эту систему координат удобно задавать относительно соответствующей базицентрической системы координат (рис.1.2). В случае измерения локальной вибрации положение базицентрической системы координат определяется предметом обрабатываемой деталью, рукояткой инструмента или рычагом устройства управления, ? через который вибрация передается на сжатую кисть. Центром биодинамической системы координат является головка третьей пястной кости. Ось zh определена как продольная ось третьей пястной кости с положительным направлением в сторону кончика пальца. Ось хh проходит через начало координат, перпендикулярна к оси zh и направлена вверх, когда кисть находится в нормальном анатомическом положении (ладонью вверх). Ось yh перпендикулярна к двум другим осям и положительно направлена в сторону большого пальца.
На практике обычно используют базицентрическую систему координат, получаемую вращением системы координат в плоскости (у ? z) таким образом, чтобы ось yh была параллельна оси предмета, удерживаемого кистью руки (например, рукоятки). Желательно измерять вибрацию во всех трех направлениях одновременно. Допустимо проведение измерений вдоль каждой оси по очереди при условии, что рабочие условия от измерения к измерению остаются неизменными. Измерения следует проводить на вибрирующей поверхности по возможности ближе к центру области обхвата рукой машины, инструмента или обрабатываемой детали. Местоположение датчиков должно быть зафиксировано.
По источнику возникновения вибраций различают:
1) локальную вибрацию передающуюся человеку:
от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;
от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей;
2) общую вибрацию:
1 категории ? транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве). вибрация амплитуда колебание защита
К источникам транспортной вибрации относят: тракторы, самоходные сельскохозяйственные машины (в том числе комбайны); автомобили грузовые (в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки и т.д.); снегоочистители;
2 категории ? транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок.
К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы (в том числе роторные), краны промышленные и строительные, шахтные погрузочные машины, самоходные бурильные каретки; бетоноукладчики, напольный производственный транспорт;
3 категории ? технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: станки металлои деревообрабатывающие, кузнечнопрессовое оборудование, литейные машины, электрические машины, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вентиляторы, оборудование для бурения скважин, буровые станки, оборудование промышленности стройматериалов (кроме бетоноукладчиков) и др.
общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников (городского рельсового транспорта и автотранспорта; промышленных предприятий, бетономешалок, дробилок, строительных машин и др.);
общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральные машины и т.п.), а также встроенных предприятий торговли (холодильное оборудование), котельных и т.д.
Общую вибрацию категории 3 (технологическую) по месту действия подразделяют на следующие типы:
а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;
б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;
в) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда.
По направлению действия вибрацию подразделяют в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат:
? локальную вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат X , л Y , л Zл где ось X л параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия и т.п.), ось Yл перпендикулярна ладони, а ось Zл лежит в плоскости, образованной осью X л и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается);
? общую вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат X , о Y , о Zо где Xо (от спины к груди) и Yо (от правого плеча к левому) ? горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям; Zо ? вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т.п. (рис.1.1).
По характеру спектра вибрации выделяют:
узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в одной 1/3 октавной полосе частот более чем на 15дБ превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах;
широкополосные вибрации ? с непрерывным спектром шириной более одной октавы.
По частотному составу вибрации выделяют:
низкочастотные вибрации (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1 ? 4Гц для общих вибраций, 8 ? 16Гц ? для локальных вибраций);
среднечастотные вибрации (8 ? 16Гц ? для общих вибраций, 31,5 ? 63Гц ? для локальных вибраций);
высокочастотные вибрации (31,5 ? 63Гц ? для общих вибраций, 125 ? 1000Гц ? для локальных вибраций).
По временным характеристикам вибрации выделяют: постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6дБ) за время наблюдения; непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6дБ) за время наблюдения не менее 10мин. при измерении с постоянной времени 1с.
Непостоянные вибрации подразделяются:
колеблющиеся во времени, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
прерывистые, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1с;
импульсные, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1с.
3. Воздействие вибрации на организм человека
Негативное воздействие вибрации, проявляющееся в виде развития различных патологий, стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний. При воздействии вибрации тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты, которые для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение "стоя") составляют 4 ~ 6Гц, головы относительно плеч (положение "сидя") ? 25 ? 30Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6 ? 9Гц. Однако развитие вибрационных патологий зависит не только от частоты, но и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий. При этом существенное значение имеет индивидуальная чувствительность. Вредное действие вибрации усиливают шум, охлаждение, переутомление, значительное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др.