Классификация общей вибрации и ее источников

Источники общей вибрации в зависимости от категории
Категории вибрации	Типичные источники вибрации
1.Транспортная	Тракторы сельскохозяйственные и про-­ мышленные, самоходные сельскохозяй-­ ственные машины (в том числе ком­- байны); автомобили грузовые (в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки и т.д.); снегоочистители, самоходный горно-шахтный рельсовый транспорт; Экскаваторы (в том числе роторные), краны промышленные и строительные, машины для загрузки (завалочные) мар-­ теновских печей в металлургическом производстве; горные комбайны, шахт­- ные погрузочные машины, самоходные бурильные каретки; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производ-­ ственный транспорт; автомобили легковые и автобусы. Станки металло- и деревообрабатываю- щие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические ма- шины, стационарные электрические ус- тановки, насосные агрегаты и вентиля- торы, оборудование для бурения сква- жин, буровые станки, машины для жи- вотноводства, очистки и сортировки зерна (в том числе сушилки), оборудова- ние промышленности стройматериалов (кроме бетоноукладчиков), установки химической и нефтехимической про- мышленности и др.
2.Транспортно-технологическая
3.Технологическая

Общей вибрации чаще всего подвергаются рабочие, работающие на транспорте, операторы мощных штампов, вырубных прессов и т.д.

Основные физические параметры вибрации: частота f, Гц; амплитуда колебаний А, м; колебательная скорость V, м/с; колебательное ускорение а, м/с².

По характеру спектра вибрацию подразделяют на:

- узкополосную вибрацию со спектром частот, расположенным в узкой полосе. При этом уровень контролируемого параметра в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышает значения в соседних третьоктавных полосах,

- широкополосную вибрацию со спектром частот, расположенных в широкой полосе (шириной более одной октавы).

По направлению действия вибрация подразделяется на:

- действующую вдоль осей ортогональной системы координат Хо,Уо,Zо (анатомические оси человеческого тела), где Хо (от спины к груди) и Уо (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.

По временным характеристикам вибрацию подразделяют на:

- постоянную вибрацию, для которой спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения (не менее 10 минут или время технологического цикла) изменяется не более чем в 2 раза (6 дБ) при измерении с постоянной времени 1с;

- непостоянную вибрацию, для которой спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения (не менее 10 минут или время технологического цикла) изменяется более чем в 2 раза (6 дБ) при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе:

- колеблющуюся во времени вибрацию, для которой величина нормируемого параметра непрерывно изменяется во времени;

- прерывистую вибрацию, когда воздействие вибрации на человека прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых воздействует вибрация, составляет более 1 с;

- импульсную вибрацию, состоящую из одного или нескольких вибрационных воздействий (ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Локальной вибрации преимущественно подвергаются лица, работающие с ручными механизированными электрическими или пневматическими инструментами.

Так же как и для шума, весь спектр частот вибраций, воспринимаемых человеком, может быть разделен на октавные и третьеоктавные полосы частот со среднегеометрическими частотами октавных полос 1,2,4,8,16,32,63,125,250,500,1000 и 2000 Гц.

За нулевой уровень колебательной скорости принята величина V₀ = 5х10^-8 м/с, соответствующая среднеквадратичной колебательной скорости при стандартном пороге звукового давления, равном 2х10^-5 Па, хотя порог восприятия вибрации для человека значительно выше и равен 1х10^-4 м/с. За нулевой уровень колебательного ускорения принимают величину a = 3х10^-4 м/с². При колебательной скорости в 1 м/с у человека возникают болевые ощущения.

Поскольку абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в очень широких пределах, то удобнее измерять не действительные значения этих параметров, а логарифмы их отношений к пороговым.

Уровень виброскорости L_V, дБ, определяется по формуле

,

где V – действительное значение виброскорости, м/с; V₀ – пороговое значение виброскорости (510^-8 м/с).

Спектры уровней колебательной скорости являются основными характеристиками вибраций; они могут быть, так же как и для шума, дискретными, сплошными и смешанными.

В санитарных нормах СН 9 – 89 РБ 98 приведены соотношения между уровнями виброскорости в дБ и ее значениями в м/с, а также между логарифмическими уровнями виброускорения в дБ и его значениями в м/с².

Для вибрации различают техническое и санитарно-гигиеническое нормирование. В первом случае нормирование осуществляется по ГОСТ 12.1.12 «Вибрация. Общие требования безопасности», и оно направлено на обеспечение оптимальных условий, при которых человек защищен от вибрации.

Санитарно-гигиеническое нормирование проводится в соответствии с СН № 9-90-98 «Вибрация производственная локальная. Предельно допустимые уровни» и № 9-89 РБ 98 «Вибрация производственная общая. Предельно допустимые уровни».

Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, должна производиться следующими методами:

- частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;

- интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

- интегральной оценкой с учетом времени воздействия вибрации по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.

Основным методом, характеризующим вибрационное воздействие на человека, является частотный анализ.

Нормируемый диапазон частот для общей вибрации в зависимости от категории устанавливается в виде октавных или третьоктавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25;1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5: 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.

Нормируемыми параметрами постоянной вибрации являются:

- средние квадратические значения виброускорения и виброскорости, измеряемые в октавных или третьоктавных полосах частот, или их логарифмические уровни;

- корректированные по частоте значения виброускорения и виброскорости, или их логарифмические уровни.

Нормируемыми параметрами непостоянной вибрации являются эквивалентные (по энергии) корректированные по частоте значения виброускорения и виброскорости, или их логарифмические уровни.

Предельно допустимые величины нормируемых параметров общей производственной вибрации мест при длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч) приведены в соответствующих таблицах СН 9-89 РБ 98 для всех категорий вибрации.

Работа в условиях воздействия вибрации с уровнями, превышающими приведенные в табл.2.45 значения более чем на 12 дБ (4 раза) по интегральной оценке или в какой либо октавной полосе частот, не допускается.

Таблицы соотношений между уровнями виброскорости и виброускорения в дБ и ее значениями в м/с и м/с² соответственно представлена в СН9- 90 РБ 98.

Защита от вибрации

Борьба с вибрацией машин, механизмов и оборудования также проводится несколькими методами: устранением или снижением действующих переменных сил, вызывающих вибрацию, в источнике их возникновения; вибропоглощением и виброизоляцией.

Наиболее действенным из них является устранение или снижение ее непосредственно в источнике образования. При проектировании оборудования предпочтение отдают таким кинематическим и технологическим схемам, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, резкими ускорениями, исключаются или предельно снижаются. Так, например, вибрация снижается при замене поступательного движения на равномерно вращающееся, механических приводов – гидравлическими, подшипников качения на подшипники скольжения; использовании шестерен со специальными видами зацеплений – глобоидальным, шевронным, двушевронным, конхоидальным и т.п.

На рис.2.2 приведена общая классификация методов и средств защиты от вибрации.

Рис.2.2.. Классификация методов защиты работающих от вибрации

Вибробезопасными называют условия труда, при которых производственная вибрация не оказывает на работающего неблагоприятного воздействия.

Вибробезопасные условия труда обеспечиваются:

- применением вибробезопасных машин и механизмов:

- применением средств виброзащиты, снижающих воздействие на работающих вибрации на путях ее распространения;

- проектированием технологических процессов и производственных помещений, обеспечивающих непревышение гигиенических норм вибрации на рабочих местах;

- организационно-техническими мероприятиями, направленными на улучшение эксплуатации машин, своевременным их ремонтом и контролем вибрационных параметров;

- разработкой рациональных режимов труда и отдыха;

- применением индивидуальных средств виброзащиты.

Классификация методов и средств вибрационной защиты приведена в ГОСТ 12.4.046. «ССБТ. Методы и средства вибрационной защиты. Классификация»

Наиболее действенным способом защиты от вибрации является устранение или снижение ее непосредственно в источнике образования. При проектировании оборудования предпочтение отдают таким кинематическим и технологическим схемам, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, резкими ускорениями, исключаются или предельно снижаются. Так, например, вибрация снижается при замене поступательного движения на равномерно вращающееся, механических приводов – гидравлическими, подшипников качения на подшипники скольжения; использовании шестерен со специальными видами зацеплений – глобоидальным, шевронным и т.п.

Борьбу с вибрацией эффективно можно проводить с помощью вибропоглощающих и виброизолирующих материалов и специальных устройств. К вибропоглощению относят вибродемпфирование и виброгашение.

Для ослабления интенсивности передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т.п. широко используют методы виброизоляции.

Виброизоляция используется при виброзащите от действия напольных и ручных механизмов. Компрессоры, насосы, вентиляторы, станки должны устанавливаться на амортизаторы или упругие основания в виде элементов массы и вязкоупорного слоя. Для снижения интенсивности вибрации необходимо, чтобы масса фундамента была бы в 3 – 5 раз больше массы агрегата.

Важными моментами в системе мероприятий по снижению негативного воздействия шума и вибрации являются правильная организация труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья операторов, специальные лечебно-профилактические мероприятия, такие как гидромассаж, гидропроцедуры (ванны, различные души), витаминизация и т.д.

Эффект вибродемпфирования – превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. Для этого в конструкциях деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением, например, специальные магниевые сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия и т.д.

Виброгашение - это снижение уровня вибрации объекта путем введения в колебательную систему дополнительных реактивных сопротивлений. В частности, для предотвращения общей вибрации вибрирующие машины и оборудование устанавливают на самостоятельные виброгасящие фундаменты, массу которых рассчитывают таким образом, чтобы амплитуда их колебаний не превышала 0,1 – 0,2 мм и отсутствовала вероятность появления резонансных явлений. Для снижения вибрации трубопроводов используются гасители колебаний типа буферных емкостей для превращения пульсирующих потоков в равномерные.

Для ослабления интенсивности передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т.п. широко используют методы виброизоляции.

Виброизоляция – это снижение уровня вибрации защищаемого объекта, достигаемого уменьшением передачи колебаний от их источника. Виброизоляция представляет собой упругие элементы, так называемые амортизаторы вибрации, размещенные между вибрирующей машиной и ее основанием.

Виброизоляция используется при виброзащите от действия напольных и ручных механизмов. Компрессоры, насосы, вентиляторы, станки должны устанавливаться на амортизаторы или упругие основания в виде элементов массы и вязкоупорного слоя. Для снижения интенсивности вибрации необходимо, чтобы масса фундамента была бы в 3 – 5 раз больше массы агрегата.

В качестве виброизоляторов для машин с вертикальной возмущающей силой используют резиновые, пружинные и комбинированные опоры. Поскольку резиновые амортизаторы под действием нагрузки деформируются без изменения объема, для их эффективной работы необходимо, чтобы ширина и длина амортизатора не превышали более чем в два – три раза его высоту. Листовая резина характеризуется небольшой деформацией, поэтому она не может служить эффективным виброизолятором. Для прокладок можно использовать перфорированную листовую резину с условием, чтобы статическая ее осадка не превышала 10 – 20% толщины.

Для снижения вибрации воздуховодов, особенно в местах их прохождения через стены или другие строительные конструкции, в узлах крепления или стыковок устанавливают упругие прокладки.

Для ручного инструмента наиболее эффективна многозвенная система виброизоляции, когда между руками и инструментом проложены слои с различной массой и упругостью.

В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации используют специальную обувь на массивной резиновой подошве, рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготавливаются из упругодемпфирующих материалов.

Важными моментами в системе мероприятий по снижению негативного воздействия шума и вибрации являются правильная организация труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья операторов, специальные лечебно-профилактические мероприятия, такие как гидромассаж, гидропроцедуры (ванны, различные души), витаминизация и т.д.