Уровень вибрации на рабочих местах. Классификация производственных вибраций

Точки измерения вибрации для оценки состояния машин и механизмов выбираются на корпусах подшипников или других элементов конструкции, которые в максимальной степени реагируют на динамические силы и характеризуют общее вибрационное состояние машин.

ГОСТ Р ИСО 10816-1-97 регламентируется проведение измерений вибрации корпусов подшипников в трех взаимно перпендикулярных направлениях, проходящих через ось вращения: вертикальном, горизонтальном и осевом ( а). Измерение общего уровня вибрации в вертикальном направлении проводится в наивысшей точке корпуса ( б). Горизонтальная и осевая составляющие измеряются на уровне разъёма крышки подшипника или горизонтальной плоскости оси вращения ( в, г). Измерения, проведенные на защитных кожухах, металлоконструкциях не позволяют определить техническое состояние механизма из-за нелинейности свойств данных элементов.

а) на электрических машинах; б) в вертикальном направлении; в, г) на корпусе подшипника

Расстояние от места установки датчика до подшипника должно быть кратчайшим, без контактных поверхностей различных деталей на пути распространения колебаний. Место установки датчиков должно быть достаточно жёстким (нельзя устанавливать датчики на тонкостенном корпусе или кожухе). Необходимо использовать одни и те же точки и направления измерения при проведении мониторинга состояния. Повышению достоверности результатов измерений способствует использование в характерных точках приспособлений для быстрой фиксации датчиков в определенных направлениях.

Крепление вибрационных датчиков регламентируется ГОСТ Р ИСО 5348-99 и рекомендациями изготовителей датчиков. Для крепления преобразователей поверхность, на которую он крепится, должна быть очищена от краски и грязи, а при измерении вибрации в высокочастотном диапазоне – от лакокрасочных покрытий. Контрольные точки, в которых проводится измерение вибрации, оформляются так, чтобы обеспечить повторяемость при установке датчика. Место измерения отмечают краской, кернением, установкой промежуточных элементов.

Масса преобразователя должна быть меньше массы объекта более чем в 10 раз. В магнитной державке, для крепления датчика используют магниты с силой удержания на отрыв 50…70 Н; на сдвиг 15…20 Н. Не закрепленный преобразователь отрывается от поверхности при ускорении более 1g.

Измерения ударных импульсов проводятся непосредственно на корпусе подшипника. При свободном доступе к корпусу подшипника измерения выполняются с помощью датчика (индикаторного щупа) в контрольных точках, указанных на . Стрелками указано направление расположения датчика при измерении ударных импульсов.

1 – индикаторный щуп прибора; 2 – корпус подшипника; 3 – распространение волн напряжения; 4 – подшипник качения; 5 – зона измерения ударных импульсов

Перед измерением ударных импульсов необходимо изучить чертёж конструкции механизма и убедиться в правильности выбора мест измерения, исходя из условий распространения ударных импульсов. Поверхность в месте измерений должна быть ровной. Толстый слой краски, грязи, окалины следует удалить. Датчик устанавливается в районе эмиссионного окна под углом 90 0 к корпусу подшипника, допускаемый угол отклонения не более 5 0 . Усилие прижатия щупа к поверхности контрольной точки должно быть постоянным.

Выбор частотного диапазона и параметров измерения вибрации

В механических системах, частота возмущающей силы совпадает с частотой реакции системы на эту силу. Это позволяет идентифицировать источник вибрации. Поиск возможных повреждений проводится на заранее определенных частотах механических колебаний. Большинство повреждений имеют жёсткую связь с частотой вращения ротора механизма. Кроме того, информативные частоты могут быть связаны с частотами рабочего процесса, частотами элементов механизма и резонансными частотами деталей.

• нижний частотный диапазон должен включать 1/3…1/4 оборотной частоты;
• верхний частотный диапазон должен включать 3-ю гармонику информативной частоты контролируемого элемента, например, зубчатого зацепления;
• резонансные частоты деталей должны находиться внутри выбранного частотного диапазона.

Анализ общего уровня вибрации

Первый этап диагностирования механического оборудования обычно связан с измерением общего уровня вибрационных параметров. Для оценки технического состояния проводится измерение среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости в частотном диапазоне 10…1000 Гц (для частоты вращения меньше 600 об/мин используется диапазон 2…400 Гц). Для оценки состояния подшипников качения проводится измерение параметров виброускорения (пикового и СКЗ) в частотном диапазоне 10…5000 Гц. Низкочастотные колебания свободно распространяются по металлоконструкциям механизма. Высокочастотные колебания быстро затухают по мере удаления от источника колебаний, что позволяет локализовать место повреждения. Измерение в бесконечном количестве точек механизма ограничиваются измерениями в контрольных точках (подшипниковых узлах) в трех взаимноперпендикулярных направлениях: вертикальном, горизонтальном и осевом ().

Результаты измерения представляются в табличном виде () для последующего анализа, включающего несколько уровней.

Таблица 7 – Значения параметров вибрации для контрольных точек турбокомпрессора

Первый уровень анализа – оценка технического состояния выполняется по максимальному значению виброскорости зафиксированному в контрольных точках. Допустимый уровень определяется из стандартного ряда значений по ГОСТ ИСО 10816-1-97 (0,28; 0,45; 0,71; 1,12; 1,8; 2,8; 4,5; 7,1; 11,2; 18,0; 28,0; 45,0). Увеличение значений в данной последовательности в среднем составляет 1,6. В основе данного ряда положено утверждение – увеличение вибрации в 2 раза не приводит к изменению технического состояния. В стандарте предполагается, что увеличение значений на два уровня приводит к изменению технического состояния (1,6 2 = 2,56). Следующее утверждение – увеличение вибрации в 10 раз приводит к изменению технического состояния от хорошего до аварийного. Отношение вибрации на холостом ходу и под нагрузкой не должно превышать 10-ти кратного увеличения.

Для определения допустимого значения используется минимальное значение виброскорости зафиксированное в режиме холостого хода. Предположим, что во время предварительного обследования на холостом ходу получено минимальное значение виброскорости 0,8 мм/с. Безусловно, в данном случае, должны соблюдаться аксиомы работоспособного состояния. Желательно, границы состояний определять для оборудования, вводимого в эксплуатацию. Принимая ближайшее большее значение, из стандартного ряда 1,12 мм/с как границу хорошего состояния, имеем следующие оценочные значения при работе под нагрузкой:1,12…2,8 мм/с – функционирование без ограничения сроков; 2,8…7,1 мм/с – функционирование в ограниченном периоде времени; свыше 7,1 мм/с – возможны повреждения механизма при работе под нагрузкой.

Длительная эксплуатация механизма возможна при значении виброскорости менее 4,5 мм/с, зафиксированной во время работы механизма под нагрузкой при номинальной частоте вращения приводного двигателя.

Для оценки состояния подшипников качения при частоте вращения до 3000 об/мин рекомендуется использовать следующие соотношения пикового и среднеквадратичного (СКЗ) значений виброускорения в частотном диапазоне 10…5000 Гц: 1) хорошее состояние – пиковое значение не превышает 10,0 м/с 2 ; 2) удовлетворительное состояние – СКЗ не превышает 10,0 м/с 2 ; 3) плохое состояние наступает при превышении 10,0 м/с 2 СКЗ; 4) если пиковое значение превышает 100,0 м/с 2 – состояние становится аварийным.

Второй уровень анализа – локализация точек имеющих максимальную вибрацию. В виброметрии принят тезис о том, что, чем меньше значения параметров вибрации, тем техническое состояние механизма лучше. Не более 5% возможных повреждений связано с повреждениями при низком уровне вибрации. В целом большие значения параметров указывают на большее воздействие разрушительных сил и позволяют локализовать место повреждения. Различают следующие варианты увеличения (более 20%) вибрации:

1) увеличение вибрации по всему механизму наиболее часто связано с повреждениями основания – рамы или фундамента;
2) одновременное увеличение вибрации в точках 1 и 2 или 3 и 4 () свидетельствует о повреждениях, связанных с ротором данного механизма – дисбалансом, изгибом;
3) увеличение вибрации в точках 2 и 3 () является признаком повреждений, потери компенсирующих возможностей соединительного элемента – муфты;
4) увеличение вибрации в локальных точках указывает на повреждения подшипникового узла.

Третий уровень анализа – предварительный диагноз возможных повреждений. Направление большего значения вибрации в контрольной точке с большими значениями наиболее точно определяет характер повреждения. При этом используются следующие правила и аксиомы:

1) значения виброскорости в осевом направлении должны быть минимальны для роторных механизмов, возможная причина увеличения виброскорости в осевом направлении – изгиб ротора, несоосность валов;
2) значения виброскорости в горизонтальном направлении должны быть максимальны и обычно превышают на 20% значения в вертикальном направлении;
3) увеличение виброскорости в вертикальном направлении – признак повышенной податливости основания механизма, ослабление резьбовых соединений;
4) одновременное увеличение виброскорости в вертикальном и горизонтальном направлении указывает на дисбаланс ротора;
5) увеличение виброскорости в одном из направлений – ослабление резьбовых соединений, трещины в элементах корпуса или фундаменте механизма.

При измерении виброускорения достаточны измерения в радиальном направлении – вертикальном и горизонтальном. Желательно, проводить измерения в районе эмиссионного окна – зоны распространения механических колебаний от источника повреждения. Эмиссионное окно неподвижно при местной нагрузке и вращается, если нагрузка имеет циркуляционный характер. Увеличенное значение виброускорения наиболее часто возникает при повреждениях подшипников качения.

Измерения вибрации проводятся для каждого подшипникового узла, поэтому граф причинно-следственных связей () показывает зависимость между увеличением вибрации в определенном направлении и возможными повреждениями подшипников.

При измерении общего уровня вибрации рекомендуется проведений измерений виброскорости по контуру рамы, подшипниковой опоры в продольном или поперечном сечении (). Значения отношения вибрации опоры и фундамента определяющие состояние резьбовых соединений и фундамента:

• около 2,0 – хорошо;
• 1,4…1,7 – неустойчивый фундамент;
• 2,5…3,0 – ослабление резьбовых креплений.

Виброскорость в вертикальном направлении на фундаменте не должна превышать 1,0 мм/с.

Анализ ударных импульсов

Назначение метода ударных импульсов – определение состояния подшипников качения и качества смазки. Приборы для измерения ударных импульсов в некоторых случаях можно использовать для определения мест утечек воздуха или газа в арматуре трубопроводов.

Метод ударных импульсов впервые разработан фирмой «SPM Instrument» и основан на измерении и регистрации механических ударных волн, вызванных столкновением двух тел. Ускорение частиц материала в точке удара, вызывает волну сжатия, в виде ультразвуковых колебаний распространяющуюся во всех направлениях. Ускорение частиц материала в начальной фазе удара зависит только от скорости столкновения и не зависит от соотношения размеров тел.

Для измерения ударных импульсов используется пьезоэлектрический датчик, на который не оказывает влияние вибрации в низко- и среднечастотном диапазоне. Датчик механически и электрически настроен на частоту в 28…32 кГц. Вызванная механическим ударом фронтальная волна возбуждает затухающие колебания в пьезоэлектрическом датчике.

Пиковое значение амплитуды этого затухающего колебания прямо пропорционально скорости удара. Затухающий переходный процесс имеет постоянную величину затухания для данного состояния. Изменение и анализ затухающего переходного процесса позволяют оценить степень повреждения и состояние подшипника качения ().

Причины повышения ударных импульсов

1. Загрязнение смазки подшипника во время монтажа, во время хранения, в процессе эксплуатации.
2. Ухудшение эксплуатационных свойств смазочного материала в процессе эксплуатации приводящее к несоответствию применяемой смазки условиям работы подшипника.
3. Вибрация механизма, создающая повышенную нагрузку на подшипник. Ударные импульсы не реагируют на вибрацию, отражают ухудшение условий работы подшипника.
4. Отклонение геометрии деталей подшипника от заданной, в результате неудовлетворительного монтажа подшипника.
5. Неудовлетворительная центровка валов.
6. Повышенный зазор в подшипнике.
7. Ослабление посадки подшипника.
8. Ударные воздействия на подшипник, возникающие в результате работы зубчатого зацепления, соударений деталей.
9. Неисправности электромагнитной природы электрических машин.
10. Кавитация перекачиваемой среды в насосе, при которой в результате захлопывания газовых каверн в перекачиваемой среде непосредственно создаются ударные волны.
11. Вибрацией подсоединенных трубопроводов или арматуры, связанной с нестабильностью потока перекачиваемой среды.
12. Повреждение подшипника.

Контроль состояния подшипников качения методом ударных импульсов

На поверхности беговых дорожек подшипников всегда имеются неровности. При работе подшипника происходят механические удары и возникают ударные импульсы. Значение ударных импульсов зависит от состояния, поверхностей качения и окружной скорости. Ударные импульсы, генерируемые подшипником качения, увеличивается в 1000 раз, начиная от начала эксплуатации и заканчивая моментом, предшествующим замене. Испытания показали, что даже новый и смазанный подшипник генерирует ударные импульсы.

Для измерения таких больших величин применяется логарифмическая шкала. Увеличение уровня колебаний на 6 дБ соответствует увеличению в 2,0 раза; на 8,7 дБ – увеличению в 2,72 раза; на 10 дБ – увеличению в 3,16 раза; на 20 дБ – увеличению в 10 раз; на 40 дБ – увеличению в 100 раз; на 60 дБ – увеличению в 1000 раз.

Испытания показали, что даже новый и смазанный подшипник генерирует ударные импульсы. Значение этого начального удара выражается как dBi (dBi ‑ исходный уровень). По мере износа подшипника увеличивается значение dBa (величина общего ударного импульса).

Нормированное значение dBn для подшипника можно выразить как

dBn = dBa – dBi .

На приведена зависимость между dBn и ресурсом работы подшипника.

Шкала dBn разделена на три зоны (категории состояния подшипника): dBn < 20 дБ ‑ хорошее состояние; dBn = 20…40 дБ ‑ удовлетворительное состояние; dBn > 40 дБ ‑ неудовлетворительное состояние.

Определение состояния подшипника

Техническое состояние подшипника определяется по уровню и соотношению измеренных величин dB n и dB i . dB n – максимальное значение нормированного сигнала. dB i – пороговое значение нормированного сигнала – фон подшипника. Значение нормируемого сигнала определяется диаметром и частотой вращения контролируемого подшипника. Эти данные вносятся в прибор перед проведением измерений.

Во время работы подшипника пиковые удары различаются не только по амплитуде, но и по частоте. На приведены примеры оценки состояния подшипника и условий эксплуатации (монтаж, посадка, центровка, смазка) на основе соотношения амплитуды удара и частоты (количество ударов в минуту).

1. В хорошем подшипнике удары возникают в основном от качения шариков по неровностям беговой дорожки подшипника и создают нормальный уровень фона с низким значением амплитуды ударов (dB i < 10), на котором имеются случайные удары с амплитудой dB n < 20 дБ.
2. При появлении повреждений на беговой дорожке или телах качения на общем фоне возникают пиковые значения ударов с большой амплитудой dB n > 40 дБ. Удары возникают беспорядочно. Значения фона лежат в пределах dB i < 20 дБ. При сильном повреждении подшипника возможно увеличение фона. Как правило, наблюдается большая разница dB n и dB i .
3. При отсутствии смазки, слишком плотной или слабой посадке подшипника увеличивается фон подшипника (dB i > 10), даже если подшипник не имеет повреждений на беговых дорожках. Амплитуда пиковых ударов и фона относительно близки (dВ n = 30 дБ, dB i = 20 дБ).
4. При кавитации насосов уровни фона характеризуются высоким значением амплитуды. Измерение проводится на корпусе насоса. При этом следует иметь в виду, что криволинейные поверхности демпфируют ударные импульсы от кавитации. Разница пиковых значений и фона весьма мала (например, dB n = 38дБ, dB i = 30 дБ).
5. Механическое касание вблизи подшипника между вращающейся и неподвижной частями механизма вызывает ритмичные (повторяющиеся) ударные всплески пиковых значений.
6. Если подшипник подвергается ударной нагрузке, например, от хода поршня в компрессоре, ударные импульсы будут повторяющимися по отношению к рабочему циклу машины, поэтому общий фон (dB i ) и пиковые амплитуды (dB n ) самого подшипника легко определяются.

Вопросы для самостоятельного контроля

1. Где необходимо расположить контрольный точки для измерения параметов вибрации?
2. Какой стандарт регламентирует проведение измерений вибрации?
3. Где нельзя располагать контрольные точки для измерения вибрации?
4. Для проведения измерений ударных импульсов какие должны быть соблюдены требования?
5. Какие существуют требования при выборе частотного диапазона и параметров измерения вибрации?

Лекция 10

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВИБРАЦИЯ

План лекции:

1. Классификация производственных вибраций.

2. Воздействие вибрации на здоровье человека.

3. Нормирование производственных вибраций.

4. Способы снижения производственно вибрации.

Классификация производственных вибраций

Вибрация – это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил. Все виды техники, имеющие движущиеся узлы, транспорт – создают механические колебания. Увеличение быстродействия и мощности техники привело к резкому повышению уровня вибрации.

Человек ощущает вибрацию в диапазоне от долей до 1000 Гц. Вибрация более высокой частоты воспринимается как тепловое ощущение

Воздействие вибрации на человека классифицируется:

По способу передачи вибрации на человека,

По направлению действия вибрации.

По временной характеристике вибрации.

По способу передачи колебаний на человека различают общую, передающуюся через опорные поверхности на все тело, и локальную, передающуюся на руки или ноги человека.

По направлению действия вибрации подразделяют в соответствии с направлением ортогональных осей координатX о, Y о,Z о для общей вибрации и X л, Y л, Z л для локальной вибрации.

По временной характеристике различают постоянную вибрацию (контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза) и непостоянную вибрацию.

Основные параметры вибрации: амплитуда колебания (м) – величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия, период колебания (с) – время между двумя последовательно одинаковыми состояниями системы, частота (Гц), связанная с периодом известным соотношением, виброскорость (м/с), виброускорение (м­ 2 /с)

Воздействие вибрации на здоровье человека.

Общая вибрация более опасна, чем локальная, так как она вызывает сотрясение всего организма. Вначале появляются головные боли, нарушения сна, утомляемость. При длительном воздействии вибрации развивается вибрационная болезнь: нарушается деятельность нервной системы, сосудов, органов зрения, слуха, вестибулярного аппарата, возникают головокружение, сонливость, заболевания желудка (т.к. под действием вибрации усиливается выделение желудочного сока), идет разрушающее поражение суставов.

Особенно опасна общая вибрация при совпадении частот внешних воздействий с собственными частотами колебаний органов человека (явление резонанса), т.к. амплитуды колебаний резко возрастают и может быть механическое повреждение этих органов. Для органов брюшной полости и грудной клетки собственные частоты лежат в пределах 6-9 Гц, для головы – 25-30 Гц, для глаз – 60-90 Гц.

Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата.

Общей вибрации подвергаются машинисты электропоездов, водители землеройной и сельскохозяйственной техники, операторы насосных и компрессорных станций, энергетических установок.

Локальная вибрация вызывает ухудшение кровоснабжения рук и, как следствие, отложение солей, деформацию и снижение подвижности суставов. Более всего страдают кистевой, локтевой и плечевой суставы, но, кроме того, воздействие идет на весь организм: появляются боли в области сердца и пояснице. Локальной вибрации подвергаются работающие с ручным механизированным инструментом. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8-10 лет, при воздействии высокочастотной вибрации (выше 125 Гц) – через 5 и менее лет.

Нормирование производственных вибраций

Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций. Гигиенические нормативы – ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни. Технические – ограничивают параметры вибрации не только с учетом указанных требований, но и исходя из достижимого на сегодняшний день для данного типа оборудования уровня вибрации.

Гигиенические нормативы вибрационной нагрузки на рабочих местах устанавливаются в ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования», санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.556 – 96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Документы устанавливают классификацию вибраций, методы гигиенической оценки, нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий, требования к обеспечению вибробезопасности и к вибрационным характеристикам машин.

При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости или виброускорения. Но, поскольку абсолютные значения виброскорости изменяются в очень широких пределах, на практике используется логарифмический уровень виброскорости:

L v =20lg V/ V o (дБ)

где V- измеренное значение виброскорости, м/с,

V o =5 *10 -8 м/с – наименьшее значение виброскорости, которое начинает ощущать человек.

Спектр частот вибрации разбивается на октавные полосы со среднегеометрическими частотами:

Для общей вибрации 1,2,4,8,16, 31,5.63.

Для локальной 1,2,4,8,16, 31,5, 63,125,250,500,1000.

Вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой октавной полосе отдельно для общей и локальной вибрации.

Общую вибрациюнормируется с учетом свойств источника ее возникновения и делится на категории:

Категория 1 -транспортная вибрация, воздействующая на опера­тора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспор­тных средств при их движении по местности, агрофону и дорогам, в том числе при их строительстве;

Категория 2 -транспортно-технологическая вибрация, воздейст­вующая на человека-оператора на рабочих местах машин с ограничен­ной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, про­мышленных площадок и горных выработок;

Нормируемыми параметрами вибрационной нагрузки являются средние квадратичные значения виброскорости и их логарифмические уровни для локальных вибраций в октавных полосах частот, для общей вибрации в октавных или треть октавных полосах

Гигиенические нормы вибраций по ГОСТ 10.1.012-90

Таблица 8.1.

6.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ

Вибрация относится к наиболее распространенным вредным производственным факторам в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте; она может оказывать отрицательное влияние на здоровье и работоспособность человека, а в определенных условиях приводить к развитию вибрационной болезни.

Вибрация - это сложные механические колебательные движения инструмента, пола, сидения и др., передаваемые телу человека или отдельным его частям при непосредственном контакте.

Вибрация характеризуется спектром частот (в Гц) и такими ее кинематическими параметрами, как виброскорость (в м/с) или виб- роускорение (в м/с 2). Кроме абсолютных значений этих параметров, используют также их логарифмические уровни (в дБ).

Вибрации, встречающиеся в производственных условиях, различают по способу передачи и направлению воздействия на человека, а также физическим свойствам (частотному составу, распределению энергии во времени). Представленная в табл. 6.1 классификация вибрации является условной, но, будучи в определенной мере связанной со степенью и характером развивающихся в организме изменений, имеет гигиеническое значение и учитывается при регламентировании и оценке вибрации.

Гигиеническая оценка вибрации проводится при экспертизе нормативно-технической документации на новые технологические про- цессы, оборудование и ручные машины, при контроле за серийным выпуском новых и модернизируемых ручных машин, а также закупаемых за рубежом, при надзоре за условиями труда виброопасных профессий, при аттестации рабочих мест, расследовании случаев вибрационной болезни.

Методы оценки вибрации. В соответствии с санитарными нормами «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» (СН 2.2.4/2.1.8.566-96) гигиеническая оценка вибраций должна проводиться следующими методами: частотным анализом нормируемого параметра (виброскорости или виброуско-

Таблица 6.1. Классификация вибраций

Окончание табл. 6.1

рения), интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра, интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия. Показатели, характеризующие вибрацию при использовании этих методов измерения и оценки, представлены в табл. 6.2.

Таблица 6.2. Методы измерения и оценки вибрации

Примечание.

1 Усредненное значение за время измерения в соответствии с постоянной времени прибора.

2 Частотно-взвешенная величина (с помощью корректирующих фильтров или специальных расчетов).

3 Усредненное значение по правилу «равной энергии» с учетом времени действия вибрации.

Основным методом, характеризующим вибрационное воздействие на работающих, является частотный анализ. Измерения проводятся для локальной вибрации в октавах (среднегеометрические частоты 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500 и 1000 Гц) и для общей вибрации в третьоктавных полосах и октавах (среднегеометрические частоты 1, 2, 4, 8, 16, 31,5 и 63 Гц). Этот метод позволяет получить наиболее полную гигиеническую характеристику вибрации, т.е. не только интенсивность вибрации, но и характер спектра вибрации (низко-, средне- и высокочастотный), определяющий специфику влияния вибрации на организм человека. Метод частотного (спектрального) анализа,

кроме того, позволяет при проведении соответствующих расчетов перейти к интегральной и далее к дозной оценке вибрации с учетом времени воздействия.

Рис. 6.1. Варианты направления условных координатных осей при локальной вибрации

Рис. 6.2. Направление условных координатных осей при общей вибрации: а - в положении стоя; б - в положении сидя

Метод интегральной оценки по частоте нормируемых параметров предполагает измерение одночислового показателя - корректиро- ванного уровня вибрации, определяемого как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом октавных поправок. Этот метод измерения менее трудоемкий, чем метод частотного анализа вибрации, однако и менее информативный.

Метод дозной оценки используется для непостоянных вибраций с учетом времени воздействия вибрации в течение смены. Этот метод связан с методом интегральной оценки по частоте и позволяет полу- чить одночисловую характеристику следующими способами:

1) расчетом эквивалентного корректированного уровня по измеренному (или рассчитанному) корректированному значению и данным хронометража;

2) инструментальным измерением эквивалентного корректированного значения.

Эквивалентный корректированный уровень изменяющейся во времени вибрации соответствует корректированному уровню пос- тоянной во времени и равной по энергии вибрации, действующей 8 ч.

Еслиработающиеподвергаютсядействиювибрации(локальнойили общей) в течение смены (8 ч), и вибрация является постоянной по временной характеристике (виброскорость меняется не более чем на 6 дБ за время наблюдения), то для гигиенической оценки используются методы интегральной оценки по частоте и спектральный (более точный). Если же работающие подвергаются действию непостоянной во времени вибрации, а именно в течение 8 ч обслуживают оборудование, генерирующее вибрацию, параметры которой изменяются >6 дБ, или же оборудование, генерирующее постоянную вибрацию, но только часть смены, то для характеристики вибрационного воздействия используется метод дозной оценки или интегральной оценки с учетом времени, так как ПДУ установлены в расчете на 8-часовое воздействие вибрации.

Например, если вибрационными характеристиками ручного инструмента являются корректированные уровни вибрации (виброско- рость и виброускорение в дБ) и уровни тех же нормируемых параметров в октавных полосах частот, то характеристикой вибрационного воздействия на оператора будет эквивалентный корректированный уровень вибрации (виброскорость, виброускорение в дБ), так как время работы с этим инструментом может быть различным в зависимости от технологии. Поскольку наиболее часто рабочие подвергаются действию непостоянных вибраций, то при оценке условий труда почти всегда необходимо измерять (или рассчитывать) эквивалентные корректированные уровни вибрации.

Методика измерения вибрации. Выпускаемая в настоящее время виброизмерительная аппаратура позволяет измерить как уровни виброускорения (виброскорости) в пределах нормируемых частот третьоктавных и/или октавных полос, так и корректированные и эквивалентные корректированные уровни виброускорения (вибро- скорости). Основные характеристики некоторых приборов указаны в табл. 5.1.

Для унификации измерений вибраций введены государственные стандарты, устанавливающие требования к приборам, методам изме- рения и обработки результатов - ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность. Общие требования» и др.

При проведении измерений следует руководствоваться общими правилами, изложенными в утвержденных Минздравом СССР «Методических указаниях по проведению измерений и гигиенической оценке производственных вибраций» ? 3911-85.

Машины или оборудование должны работать в паспортном или типовом технологическом режиме по скорости, нагрузке, выполняе- мой операции, обрабатываемому объекту и т.д. При контроле общей вибрации должны быть включены все источники, передающие вибрацию на рабочее место.

Точки измерения, т.е. места установки вибродатчиков, должны располагаться на вибрирующей поверхности в местах, предназначенных для контакта с телом оператора:

1) на сиденье, рабочей площадке, полу рабочей зоны оператора и обслуживающего персонала;

2) в местах контакта рук работающего с рукоятками, рычагами управления и т.п.

Вибродатчик должен крепиться способом, указанным в заводской инструкции. При измерении общей вибрации на площадках с твердым покрытием (асфальт, бетон, металлические плиты и т.п.) или сиденьях без упругих облицовок вибродатчик должен крепиться непосредственно к этим поверхностям на резьбе, магните, мастиках и т.п. Кроме того, вибродатчик может крепиться на резьбе (или с помощью магнита) к жесткому стальному диску (диаметром 200 мм и толщиной 4 мм), который размещается между полом и ногами стоящего человека или сиденьем и корпусом сидящего человека. При измерении локальной вибрации предпочтительно укреплять датчик в точках контроля на резьбе, хотя допускается крепление и с помощью металлического элемента в виде зажима, хомута и т.п.

В каждой точке контроля вибродатчик устанавливают на ровной, гладкой площадке последовательно по трем взаимноперпендикулярным направлениям (оси Z, X, Y). Допускаются измерения в направлении максимальной вибрации (превышение по сравнению с измерениями по другим осям >12 дБ), если установлены одинаковые допустимые уровни по всем осям.

После установки вибродатчика в выбранной точке контроля включают виброметр и проводят необходимые замеры, последова- тельно выполняя манипуляции согласно инструкции.

Общее количество отсчетов должно быть не менее 3 для локальной вибрации; 6 - для общей технологической вибрации; 30 - для

общей транспортной и транспортно-технологической (во время движения) вибрации с последующей обработкой.

После проведения необходимого количества замеров в точке измерения в качестве определяющего значения уровня вибрации берут средние величины, рассчитанные так же, как и для шума (см. табл. 5.2 и 5.3).

Гигиеническая регламентация. Результаты исследований постоянных вибраций, полученных одним из указанных методов (спектральным или интегральным), сопоставляют с предельно допустимыми значениями санитарных норм «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» СН 2.2.4/2.1.8.566-96 (табл. 6.3; 6.4 и 6.5). В последних двух таблицах представлены допустимые значения общей вибрации (рабочих мест) только в октавных полосах частот, опущены значения в третьоктавных полосах частот.

Предельно допустимые уровни вибрации установлены для длительности вибрационного воздействия 8 ч.

Для непостоянных вибраций, колеблющихся во времени, прерывистых, когда контакт с вибрацией занимает часть смены, оценку, согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96, проводят по эквивалентному корректированному уровню виброскорости или виброускорения, которое рассчитывают на основании следующих величин:

1) измеренных, как показано ранее, уровней вибрации в пределах октавных полос или корректированных уровней;

2) времени действия вибрации, определенного хронометражными исследованиями.

Для расчета эквивалентного уровня используются значения поправок к корректированному уровню на время действия вибрации аналогично шуму (табл. 5.4).

Предельно допустимый уровень (ПДУ) вибрации - это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 ч в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ вибрации не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных лиц.

Таблица 6.3. Предельно допустимые значения параметров локальной вибрации по осям Ζ, Χ, Υ

Таблица 6.4. Предельно допустимые значения транспортной вибрации в октавных полосах частот

Пример расчета. При измерении виброскорости спектральным методом на рукоятке рубильного молотка во время обработки чугунного литья были проведены три отсчета (по оси Z). Далее рассчитаны средние уровни виброскорости в октавных полосах частот, которые приведены в табл. 6.8. Так как ось Z - направление максимальной вибрации, результаты измерения по другим осям не приводятся. Время работы с молотком в течение смены - 5 ч.

Для перехода к расчету дозы вибрации необходимо сначала определить корректированный уровень виброскорости (интегральный показатель). Для этого с помощью весовых коэффициентов для октавных полос частот (табл. 6.6 или 6.7) нужно определить корректированные октавные уровни виброскорости, а затем провести попарно энергетическое суммирование их уровней с учетом поправок (см. табл. 5.2). В нашем случае корректированный уровень виброскорости равен 122,6 и 123 дБ (табл. 6.8).

Так как работа с молотком занимает 5 ч в смену, то с учетом поправки на время (см. табл. 5.4), равной -2, эквивалентное корректированное значение уровня виброскорости составит 121 дБ. Эту величину сравниваем с допустимым эквивалентным корректированным уровнем виброскорости (см. табл. 6.3), равным 112 дБ.

Результаты измерений оформляют протоколом установленной формы. В заключении дается анализ вибрационного фактора с ука- занием величины превышения ПДУ, а также условий, определяющих повышенные уровни вибрации. Кроме этого, отмечаются факторы условий труда, усугубляющие неблагоприятное влияние вибрации: большие динамические и статические нагрузки (для ручных машин оценивается масса, приходящаяся на руки, усилие нажатия), длительная работа в вынужденной позе, общее или местное охлаждение и др.

Так, в соответствии с СанПиН 2.2.2.540-96 «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ» масса ручного инструмента в сборе (включая массу вставного инструмента, присоединяемых рукояток, шлангов и т.п.) не должна превышать 5 кг для инструмента, используемого для работы при различной ориентации в пространстве, и 10 кг для инструмента, используемого при выполнении работ вертикально вниз и горизонтально. Усилия нажатия не должны превышать для одноручной машины 100 Н, для двуручной - 150 Н.

Таблица 6.5. Предельно допустимые значения вибрации рабочих мест по осям Ζ, Χ, Υ в октавных полосах частот

Продолжение табл. 6.5

Таблица 6.6. Значение весовых коэффициентов (дБ) для локальной вибрации

Примечание. **При оценке транспортно-технологической и технологической вибрации значения весовых коэффициентов для направлений Χ, Υ принимаются равными значениям для направлений Ζ.

Таблица 6.8. Этапы расчета корректированного уровня виброскорости

Температура поверхности рукояток ручного инструмента должна быть выше 21 ?С, оптимальным является диапазон от 25 до 32 ?С. При этом температура воздуха при любых видах работ по тяжести и сезонам года (для закрытых отапливаемых помещений) не должна быть менее 16 ?С, влажность - не более 40-60%, скорость движения воздуха - не более 0,3 м/с.

При работе на открытом воздухе в холодное время года необходима организация специального отапливаемого помещения для периодического обогрева и отдыха работающего, температура в котором в холодный период года должна быть в пределах 22-24 ?С, скорость движения воздуха - не более 0,2 м/с.

6.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИБРАЦИИ НА ОРГАНИЗМ

Оценка состояния здоровья работающих, подвергающихся воздействию вибрации, проводится при обследовании с помощью физиологических и клинических методов исследований, а также при анализе профессиональной и непрофессиональной заболеваемости.

Из физиологических методов наибольшее значение имеют паллестезиометрия (измерение вибрационной чувствительности), альгезиметрия (измерение болевой чувствительности), стабилография (изучение вестибулярного анализатора), динамометрия, электромиография, термометрия с холодовой пробой, капилляроскопия, реовазография, т.е. методы, отражающие состояние сенсорной системы, нервно-мышечного аппарата и периферического кровообращения, наиболее быстро вовлекаемых в патологический процесс при действии вибрации. Для исследований рекомендуется отобрать группу рабочих виброопасных профессий со стажем не более 10 лет в возрасте до 30 лет.

При проведении предварительных и периодических медицинских осмотров в соответствии с приказом? 90 (1996) Минздрава РФ у работающих, подвергающихся действию локальной вибрации, обя- зательно проводится исследование вибрационной чувствительности и холодовая проба (по показаниям: РВГ периферических сосудов, рентгенография опорно-двигательного аппарата); у работающих, подвергающихся действию общей вибрации, - вибрационная чувствительность (по показаниям РВГ периферических сосудов, исследование вестибулярного аппарата, аудиометрия, рентгенография опорно-двигательного аппарата, ЭКГ).

Поскольку из перечисленных методов измерение вибрационной чувствительности и холодовая проба являются обязательными исследованиями при проведении предварительных и периодических медицинских осмотров работающих, подвергающихся воздействию вибрации, необходимо более подробно остановиться на их применении и оценке полученных данных.

Исследование вибрационной чувствительности может проводиться с помощью камертонов с числом колебаний 128 или 256 в 1 мин. Определяют длительность ощущения колебаний камертона после установки ножки вибрирующего камертона на каком-либо участке кожи конечности. При изменении чувствительности наблюдаются ослабление или сокращение времени ощущения вибрации (гипестезия) или отсутствие ощущения вибрации (анестезия) камертона. Вибрационную чувствительность можно определить более точно с помощью паллестезиометров типа ВТ-1 или ИВЧ-02.

При использовании прибора ВТ-1 порог вибрационной чувствительности измеряется для частот 63, 125, 250 Гц при последовательном нажатии соответствующей кнопки горизонтального ряда.

Пациент кладет III или IV палец правой или левой руки, слегка касаясь, на шток вибратора. Испытатель, нажимая последовательно на кнопки вертикального ряда (-10; -5; 0; 5; 10 дБ и др.), определяет уровень вибрации, который впервые ощущается пациентом, т.е. уста- навливает порог вибрационной чувствительности.

Средняя величина, полученная после 6 измерений (3 по восходящей, т.е. от неощутимой вибрации к явно ощутимой, и 3 - по нисходящей), принимается за величину порога вибрационной чувст- вительности.

При этом необходимо помнить, что в качестве физиологических нулевых уровней вибрационной чувствительности в этом приборе приняты среднестатистические значения вибрационной скорости, установленные для молодых, практически здоровых людей на частотах 63, 125, 250 Гц и равные соответственно 81, 70, 73 дБ. Результаты исследования заносят на бланк виброграммы. Оценка полученных результатов может быть проведена в соответствии с табл. 6.9.

Особенно информативным при оценке вибрационной чувствительности является определение величины временного смещения порогов (ВСП). Это разница показателя вибрационной чувствительности, измеренного после работы с вибрационным оборудованием

Таблица 6.9. Оценка результатов измерения вибрационной чувствительности

по сравнению с исходными показателями (до работы). ВСП зависит от частоты и уровня вибрации. В норме при воздействии вибрации с максимальными значениями колебательной скорости в октавных полосах частот 63, 125, 250 Гц происходят сдвиги показателя вибрационной чувствительности в сторону повышения: на 63 Гц - до 5 дБ; на 125 Гц - до 7 дБ; на 250 Гц - до 10 дБ с восстановлением в течение 15 мин и менее к исходному уровню. При воздействии вибрации с максимальным значением колебательной скорости в полосах частот 8 и 16 Гц ВСП вибрационной чувствительности на 125 Гц составляет в норме до 3 дБ, на 250 - до 5 дБ. Увеличение сдвигов вибрационной чувствительности более указанных величин, так же как и времени восстановления, является признаком утомления анализатора и возможности развития стойких нарушений.

Для оценки отдаленных последствий вибрационного воздействия используется величина постоянного смещения порога (ПСП), связанная с необратимыми изменениями вибрационной чувствительности. ПСП определяется у рабочих утром до работы и оценивается по сравнению с базовой кривой вибрационной чувствительности, снимаемой при поступлении на работу. Величина ПСП зависит от частоты, интенсивности вибрации и стажа работы в контакте с ней.

При оценке ПСП вибрационной чувствительности следует учитывать возрастные изменения этой функции, особенно выраженные у мужчин: в 40-49 лет наблюдается повышение порога на частотах 63, 125, 250 Гц соответственно на 1, 2 и 3 дБ; в 50 лет и более - соответственно на 6, 8 и 8 дБ.

ПСП (за вычетом возрастных поправок) на частотах 63, 125 и 250 Гц более 5, 7 и 10 дБ свидетельствует о выраженном снижении чувствительности и появлении признаков вибрационного поражения.

Исследование болевой чувствительности. Острием булавки наносят уколы в симметричные области кожи туловища, конечностей. В норме человек чувствует каждый укол. При изменении чувствительности возможно отсутствие реакции на укол (анестезия), снижение (гипестезия) или усиление (гиперестезия) реакции.

Более точную информацию о болевой чувствительности можно получить с помощью альгезиметра типа ВМ-60. Порог чувствительности определяется по едва заметному ощущению укола иглы, выступающей из поворотной головки прибора, ладонной и тыльной поверхности кисти. В норме границы диапазона физиологических колебаний показателя болевой чувствительности на тыльной поверхности кисти составляют 0,26- 0,38 мм; на бороздках пальцев тыльной поверхности кисти - 0,76- 0,86 мм, на ладонной поверхностипальцев -

0,2- 0,55 мм.

Исследование температурной чувствительности. Берут одну пробирку с горячей (около 40 ?С), другую с холодной (18-22 ?С) водой и поочередно прикладывают к симметричным участкам туловища и конечностей. В норме человек хорошо различает прикосновение холодной и горячей воды. Нарушения чувствительности возможны по типам анестезии, термогипестезии, реже термогиперестезии. Более точное исследование может быть проведено с помощью термоэстезиометров.

Исследование периферического кровообращения. О степени выраженности изменений можно судить по показателям термометрии кожи с холодовой пробой. Проводится измерение температуры кожи тыльной поверхности ногтевых фаланг II и III пальцев рук с последующим охлаждением кистей в течение 5 мин в холодной воде (8-10 ?С). После прекращения охлаждения вновь измеряют температуру кожи в тех же точках через каждую минуту до восстановления исходных величин. В норме температура кожи до охлаждения составляет 27-31 ?С, после охлаждения побеление отсутствует, время восстановления температуры - до 20 мин. Снижение температуры до 18-20 ?С, появление отдельных белых пятен или сплошное побеление концевых фаланг или двух-трех фаланг хотя бы одного пальца свидетельствуют соответственно о слабоположительной, умеренно положительной и резко положительной реакции. При этом время восстановления температуры кожи превышает 20 мин.

Данные физиологических исследований, проведенных при поступлении на работу, позволяют выявить лиц, имеющих идивидуальные особенности организма, способствующие более раннему

развитию вибрационной болезни (группа риска). Не рекомендуется прием на работу, связанную с воздействием вибрации, особенно в сочетании с выраженными локальными нагрузками на мышцы рук, лиц с высокими исходными порогами вибрационной чувствительности, более чем на 8-10 дБ превышающими физиологический ноль для частоты восприятия 125 Гц, а также низкой температурой кожи. Следует иметь в виду, что последний показатель может быть использован в качестве одного из критериев профессиональной пригодности при отборе на работу с оборудованием, создающим вибрацию с максимальными интенсивностями в октавных полосах 32-250 Гц, вызывающими ангиоспастические реакции.

6.3. КЛАССИФИКАЦИЯ УСЛОВИЙ ТРУДА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ

ВИБРАЦИИ

Оценка условий труда при воздействии на работающих вибрации в зависимости от величины превышения действующих нормативов представлена в документе Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда».

Степень вредности и опасности условий труда устанавливается с учетом временных характеристик вибрации.

Для постоянных вибраций (общих или локальных), действующих на работающих в течение 8 ч, оценка условий труда проводится по корректированному значению виброускорения (виброскорости). Его превышение над ПДУ характеризует степень вредности или опасности условий труда (табл. 5.7 ).

При контакте работающих с источниками как постоянной (часть смены), так и непостоянной вибрации (общей, локальной) для оценки условий труда измеряют (или рассчитывают с учетом продолжительности этого контакта) эквивалентный корректированный уровень виброскорости или виброускорения в дБ.

Определенные эквивалентные корректированные уровни виброскорости или виброускорения в дБ сравнивают с величинами действующих нормативов СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». И далее по превышению ПДУ (на... дБ) определяют степень вредности и опасности условий труда (см. табл. 5.7).

При эквивалентных корректированных значениях виброскорости и ускорения в абсолютных цифрах определяется кратность превыше- ния по сравнению с ПДУ.

При сочетанном действии локальной вибрации и охлаждающего микроклимата (работа в условиях охлаждающего микроклимата) класс вредности условий труда по вибрационному фактору повышается на одну ступень.

Разработка оздоровительных мероприятий. По результатам санитарного обследования дается предписание о необходимости проведения мероприятий по снижению неблагоприятного влияния вибрации. Они могут включать организационно-технические меры, оптимизацию режимов труда и отдыха, применение индивидуальных средств защиты, а также лечебно-профилактические мероприятия. К радикальным мерам можно отнести запрещение использования виброопасного оборудования или ограничение времени его использования в течение смены с тем, чтобы эквивалентный корректированный уровень вибрации не превышал установленных санитарным законодательством ПДУ. Так, в соответствии с СанПиН 2.2.2.540-96 «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ» запрещается применение ручных инструментов, генерирующих уровни вибрации, которые более чем на 12 дБ превышают ПДУ. Этим же документом предусмотрена защита временем работающих в условиях превышения ПДУ вибрации с обязательным применением средств индивидуальной защиты (табл. 6.10).

Режимы труда для работающих виброопасных профессий должны разрабатываться службами охраны труда предприятитй. В режимах труда должны указываться: допустимое суммарное время контакта с вибрирующими ручными инструментами, продолжительность и организация перерывов как регламентированных, так и составляющих паузы во время работы с виброинструментом, перечень работ, которыми операторы с ручным инструментом могут быть заняты в это время.

Регламентированные перерывы: первый продолжительностью 20 мин (через 1-2 ч после начала смены) и второй 30 мин (через 2 ч после обеденного перерыва) предусмотрены для активного отдыха, проведения специального комплекса производственной гимнастики, физиотерапевтических тепловых процедур для рук и т.п. Обеденный перерыв должен быть не менее 40 мин.

При работе с виброопасным ручным инструментом продолжительность одноразового непрерывного воздействия вибрации не

Таблица 6.10. Допустимое суммарное время действия локальной вибрации за смену в зависимости от величины превышения ПДУ

должна превышать 10-15 мин. Целесообразно в режимах труда предусматривать следующее соотношение длительностей одноразового непрерывного воздействия вибрации и последующих пауз: 1:1; 1:2; 1:3 и т.д.

Подвергающиеся воздействию локальной вибрации при нормативных уровнях и превышении ПДУ должны проходить медицинское обследование согласно приказам Минздрава? 90 (1996) и? 83 (2004) невропатологом, отоларингологом, терапевтом, а подвергающиеся воздействию общей вибрации проходят медицинский осмотр, кроме этого, по показаниям, хирургом и офтальмологом. Об обязательных при этом физиологических методах исследования сказано ранее в разделе 6.2. данной главы.

Лицам, работающим в виброопасных профессиях, рекомендуется в целях повышения сопротивляемости организма по назначению врача проведение витаминопрофилактики (витамины С, В 1 , никотиновая кислота, поливитамины).

Нормирование вибрации осуществляется по двум направлениям:

I направление – санитарно-гигиеническое;

II направление – техническое (защита оборудования).

При гигиеническом нормировании вибрации руководствуются следующими нормативными документами:

ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрационная безопасность;

СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы: утв. Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 31.10.96 N 40.

Вводятся следующие критерии оценки неблагоприятного воздействия вибрации в соответствии с приведенной выше классификацией:

· критерий “безопасность”, обеспечивающий ненарушение здоровья оператора, оцениваемого по объективным показателям с учетом риска возникновения предусмотренной медицинской классификацией профессиональной болезни и патологий, а также исключающий возможность возникновения травмоопасных или аварийных ситуаций из-за воздействия вибрации. Этому критерию соответствуют санитарно-гигиенические нормативы, установленные для категории 1;

· критерий “граница снижения производительности труда”, обеспечивающий поддержание нормативной производительности труда оператора, не снижающейся из-за развития усталости под воздействием вибрации. Этот критерий обеспечивается соблюдением нормативов, установленных для категорий 2 и 3а;

· критерий “комфорт”, обеспечивающий оператору ощущение комфортности условий труда при полном отсутствии мешающего действия вибрации. Этому критерию соответствуют нормативы, установленные для категорий 3б и 3в.

Показатели вибрационной нагрузки на оператора формируются из следующих параметров:

Для санитарного нормирования и контроля используются средние квадратические значения виброускорения а или виброскорости V, а также их логарифмические уровни в децибелах;

При оценке вибрационной нагрузки на оператора предпочтительным параметром является виброускорение.

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 – октавных и 1/3 октавных 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.

Наряду со спектром вибрации в качестве нормируемого показателя вибрационной нагрузки на оператора на рабочих местах может использоваться одночисловой параметр: корректированное по частоте значение контролируемого параметра (виброскорости, виброускорения или их логарифмических уровней). При этом неодинаковое физиологическое воздействие на человека вибрации различных частот учитывается весовыми коэффициентами, значения которых приведены в указанных выше нормативных документах.

При непостоянной вибрации нормой вибрационной нагрузки на оператора являются одночисловые нормативные значения дозы вибрации или эквивалентного корректированного по времени воздействия значения контролируемого параметра.

Основные методы борьбы с вибрациями машин и оборудования.

1. Снижение вибраций воздействием на источник возбуждения посредством снижения или ликвидации вынуждающих сил, например замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерно вращающимися, а также механизмами с гидроприводами и т.д.

2. Отстройка от режима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы.

3. Вибродемпфирование. Это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний в тепловую энергию. Для этого вибрирующая поверхность покрывается материалом с большим внутренним трением (резина, пробка, битум, войлок и др.). Вибрации, распространяющиеся по коммуникациям (трубопроводам, каналам), ослабляются их стыковкой через звукопоглощающие материалы (прокладки из резины и пластмассы). Широко применяются противошумные мастики, наносимые на поверхность металла.

4. Динамическое гашение вибрации чаще всего осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты. Для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту.

5. Изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций.

6. При работе с ручным механизированным электрическим и пневматическим инструментом применяют средства индивидуальной защиты рук от воздействия вибраций. К ним относят рукавицы, перчатки, а также виброзащитные прокладки или пластины, которые снабжены креплениями в руке.

На рис. 27 приведена классификация методов и средств коллективной защиты от вибрации.

Рис. 27. Классификация методов и средств защиты от вибрации

Вопрос №57.

Производственный микроклимат (метеорологические условия) – климат внутренней среды производственных помещений, определяется действующим на организм человека сочетанием температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей, теплового облучения и атмосферного давления. Нормирование микроклимата осуществляется в соответствии со следующими нормативными документами: СанПин 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений; ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

Установлены два вида нормативов: 1.Оптимальные микроклиматические условия устанавливаются по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека; они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности. 2. В случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные микроклиматические условия, нормы устанавливают допустимые величины показателей микроклимата. Они устанавливаются по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Допустимые параметры микроклимата не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 допустимые показатели устанавливаются дифференцированно для постоянных и непостоянных рабочих мест.

Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры – обычными системами вентиляции и отопления.

Терморегуляция – совокупность физиологических и химических процессов в организме человека, направленных на поддержание постоянства температуры тела. Терморегуляция обеспечивает равновесие между количеством тепла, непрерывно образующимся в организме, и излишком тепла, непрерывно отдаваемым в окружающую среду, т.е. сохраняет тепловой баланс организма: Q выд = Q отд .

Теплообмен между человеком и окружающей его средой осуществляется с помощью следующих механизмов за счет:инфракрасногоизлучения , которое излучает или получает поверхность тела (R ); конвекции (С ), т.е. через нагрев или охлаждение тела воздухом, омывающим поверхность тела; теплоотдачей (Е ), обусловленной испарением влаги с поверхности кожи, слизистых оболочек верхних дыхательных путей, легких. Q отд = ± R ± С – Е .

В нормальных условиях при слабом движении воздуха человек в состоянии покоя теряет в результате тепловой радиации около 45 % всей вырабатываемой организмом тепловой энергии, конвекции – до 30 % и испарения – до 25 %. При этом свыше 80 % тепла отдается через кожу, примерно 13 % – через органы дыхания, около 7 % тепла расходуется на согревание принимаемой пищи, воды и вдыхаемого воздуха. В состоянии покоя организма и при температуре воздуха 15 0 С потоотделение незначительно и составляет примерно 30 мл за 1 ч. При высокой температуре (30 о С и выше), особенно при выполнении тяжелой физической работы, потоотделение может увеличиваться в десятки раз. Так, в горячих цехах при усиленной мышечной работе количество выделяемого пота 1…1,5 л/ч, на испарение которого затрачивается 2500…3800 кДж.

В целях обеспечения эффективного теплообмена между человеком и средой устанавливаются санитарно-гигиенические нормативы параметров микроклимата на рабочем месте, а именно: температура воздуха; скорость движения воздуха; относительная влажность воздуха; температура поверхностей. Условия 1 и 2 определяют конвективный теплообмен; 1 и 3 – испарение пота; 4 – теплоизлучение. Нормативы на эти параметры устанавливаются дифференцированно в зависимости от степени тяжести выполняемой работы.

Под тактильной чувствительностью понимают ощущение прикосновения и давления. В среднем на 1 см 2 находится около 25 рецепторов. Абсолютный порог тактильной чувствительности определяется по тому минимальному давлению предмета на кожную поверхность, при котором наблюдается едва заметное ощущение прикосновения. Сильнее всего развита чувствительность на частях тела, наиболее удаленных от его оси. Характерной особенностью тактильного анализатора является быстрое развитие адаптации, то есть исчезновение чувства прикосновения или давления. Благодаря адаптации человек не чувствует прикосновения одежды к телу. Ощущение боли воспринимается специальными рецепторами. Они рассеяны по всему нашему телу, на 1 см 2 кожи приходится около 100 таких рецепторов. Чувство боли возникает в результате раздражения не только кожи, но и ряда внутренних органов. Часто единственным сигналом, предупреждающим о неблагополучии в состоянии того или другого внутреннего органа, является боль. В отличие от других сенсорных систем, боль дает мало сведений об окружающем нас мире, а скорее сообщает о внутренних опасностях, грозящих нашему телу. Если бы боль не предостерегала, то уже при самых обыденных действиях мы часто наносили бы себе повреждения. Биологический смысл боли в том, что, являясь сигналом опасности, она мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность.

Нормы вибрации очень важны при диагностике роторного оборудования. Динамическое (роторное) оборудование занимает большой процент в общем объеме оборудования промышленного предприятия: электрические двигатели, насосы, компрессоры, вентиляторы, редукторы, турбины и т.д. Задачей службы главного механика и главного энергетика является определение с достаточной точностью того момента, когда проведение ППР технически, а главное экономически обосновано. Одним из лучших методов определения технического состояния вращающихся узлов является виброконтроль виброметрами BALTECH VP-3410 или вибродиагностика с помощью виброанализаторов BALTECH CSI 2130, которые позволяют сократить необоснованные затраты материальных средств на эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования, а также оценить вероятность и предупредить возможность внепланового выхода из строя. Однако, это возможно только если контроль вибрации проводить систематически, тогда удается вовремя обнаружить: износ подшипников (качения, скольжения), несоосность валов, дисбаланс роторов, проблемы со смазкой машин и многие другие отклонения и неисправности.

В ГОСТ ИСО 10816-1-97 установлены два основных критерия общей оценки вибрационного состояния машин и механизмов различных классов в зависимости от мощности агрегата. По одному критерию сравниваю абсолютные значения параметра вибрации в широкой полосе частот, по другому – изменения этого параметра.

Сопротивление при механических деформациях (например, при падении).

Первый критерий это абсолютные значения вибрации. Он связан с определением границ для абсолютного значения параметра вибрации, установленных из условия допустимых динамических нагрузок на подшипники и допустимой вибрации, передаваемой вовне на опоры и фундамент. Максимальное значение параметра, измеренное на каждом подшипнике или опоре, сравнивают с границами зон для данной машины. Приборах и программах компании BALTECH вы можете указать (выбрать) свои нормы вибрации или принять из списка стандартов занесенный международный в программу «Протон-Эксперт».

Класс 1 - Отдельные части двигателей и машин, соединенные с агрегатом и работающие в обычном для них режиме (серийные электрические моторы мощностью до 15 кВт являются типичными машинами этой категории).

Класс 2 - Машины средней величины (типовые электромоторы мощностью от 15 до 875 кВт) без специальных фундаментов, жестко установленные двигатели или машины (до 300 кВт) на специальных фундаментах.

Класс 3 - Мощные первичные двигатели и другие мощные машины с вращающимися массами, установленные на массивных фундаментах, относительно жестких в направлении измерения вибрации.

Класс 4 - Мощные первичные двигатели и другие мощные машины с вращающимися массами, установленные на фундаменты, относительно податливые в направлении измерения вибрации (например, турбогенераторы и газовые турбины с выходной мощностью более 10 МВт).

Для качественной оценки вибрации машины и принятия решений о необходимых действиях в конкретной ситуации установлены следующие зоны состояния.

• Зона А - В эту зону попадают, как правило, новые машины, только что введенные в эксплуатацию (вибрацию указанных машин нормирует, как правило, завод-изготовитель).
• Зона В - Машины, попадающие в эту зону, обычно считают пригодными для дальнейшей эксплуатации без ограничения сроков.
• Зона С - Машины, попадающие в эту зону, обычно рассматривают как непригодные для длительной непрерывной эксплуатации. Обычно данные машины могут функционировать ограниченный период времени, пока не появится подходящая возможность для проведения ремонтных работ.
• Зона D - Уровни вибрации в данной зоне обычно рассматривают как достаточно серьезные, для того чтобы вызвать повреждение машины.

Второй критерий это изменение значений вибрации. Этот критерий основан на сравнении измеренного значения вибрации в установившемся режиме работы машины с предварительно установленным значением. Такие изменения могут быть быстрыми или постепенно нарастающими во времени и указывают на повреждение машины в начальной стадии или на другие неполадки. Изменение вибрации на 25% обычно рассматривают как значительные.

При обнаружении значительных изменений вибрации необходимо исследовать возможные причины таких изменений, чтобы выявить причины таких изменений и определить какие меры необходимо принять с целью предотвращения возникновения опасных ситуаций. И в первую очередь необходимо выяснить, не является ли это следствием неправильного измерения значения вибрации.

Сами пользователи виброизмерительной аппаратуры и приборов, часто попадают в щекотливую ситуацию, когда пытаются сравнить показания между аналогичными приборами. Первоначальное удивление часто сменяется возмущением когда обнаруживается не соответствие в показаниях превышающее допустимую погрешность измерения приборов. Причин этому несколько:

Некорректно сравнивать показания приборов, датчики вибрации которых установлены в разных местах, пусть даже достаточно близко;

Некорректно сравнивать показания приборов, датчики вибрации которых имеют различные способы крепление к объекту (магнит, шпилька, щуп, клей и др.);

Необходимо учитывать что пьезоэлектрические датчики вибрации чувствительны к температурным, магнитным и электрическим полям и способны изменять свое электрическое сопротивление при механических деформациях (например, при падении).

На первый взгляд, сравнивая технические характеристики двух приборов, можно сказать, что второй прибор значительно лучше первого. Посмотрим внимательнее:

Для примера рассмотрим механизм, оборотная частота вращения ротора у которого равна12.5 Гц (750 об/мин), а уровень вибрации составляет 4 мм/с, возможны следующие показания приборов:

а) для первого прибора, погрешность на частоте 12.5 Гц и уровне 4 мм/с, в соответствии с техническими требованиями, не более ±10%, т.е показание прибора будут в диапазоне от 3.6 до 4.4 мм/с;

б) для второго, погрешность на частоте 12.5 Гц составит ±15%, погрешность при уровне вибрации 4 мм/с составит 20/4*5=25%. В большинстве случаев, обе погрешности являются систематическими, поэтому они арифметически суммируются. Получаем погрешность измерения ±40%, т.е показание прибора вероятно от 2.4 до 5.6 мм/с;

В тоже время, если проводить оценку вибрации в частотном спектре вибрации механизма составляющих с частотой ниже 10 Гц и выше 1 кГц показания второго прибора по сравнению с первым окажутся лучше.

Необходимо обратить внимание на наличие в приборе детектора среднего квадратического значения. Замена детектора среднего квадратического значения детектором среднего или амплитудного значения может привести к дополнительной погрешности при измерении полигармонического сигнала еще до 30%.

Таким образом, если мы посмотрим на показания двух приборов, при измерении вибрации реального механизма, то можем получить, что реальная погрешность измерения вибрации реальных механизмов в реальных условиях не менее ± (15-25)%. Именно по этой причине необходимо аккуратно относиться к выбору производителя виброизмерительной аппаратуры и еще более внимательно к постоянному повышению квалификации специалиста по вибродиагностике. Так как в первую очередь от того как именно проводятся эти самые измерения, можно говорить о результате диагноза. Одним из самых эффективных и универсальных приборов для проведения виброконтроля и динамической балансировки роторов в собственных опорах является комплект «Протон-Баланс-II», производимый компанией BALTECH в стандартной и максимальной модификации. Нормы вибрации могут измеряться по виброперемещению или виброскорости, а погрешность оценки вибрационного состояния оборудования имеет минимальное значение в соответствии с международными стандартами IORS и ISO.