Общая производственная вибрация: классификация, виды и ее взаимодействие

Производственная вибрация представляет опасность как для здоровья человека, так и для строительных конструкций, технологического оборудования. Под воздействием механических колебаний ускоряется износ машин, снижается период времени между их ремонтами, уменьшается точность измерительных приборов и контрольной аппаратуры. Передаваясь через твердые основания, вибрация влияет и на другие, непроизводственные помещения, на обслуживающий персонал. Оценка вредных колебаний входит в систему санитарно-гигиенической оценки условий работы.

Общее понятие

Производственная вибрация возникает в результате механического колебания работающих машин, движения жидкостей и других неуравновешенных воздействий. Повышенный уровень вибрации оказывает негативное воздействие на здоровье человека, снижая его работоспособность, а при длительном влиянии вызывает профессиональные заболевания. Поэтому вопросам борьбы с механическими колебаниями в санитарии придают особое значение.

Вибрация может передаваться человеку как непосредственно через соприкосновение с оборудованием или инструментом, так и косвенно – через элементы производственных помещений. Требования к контролю этого неблагоприятного фактора и его максимально допустимые значения изложены в ряде нормативных документов (СН 2.2.4-2.1.8.566-96, СП 1102-73, ГОСТ 12.1.012-2004, СанПиН 2.2.4.3359-16 и других).

Виды

Классификация производственной вибрации производится по нескольким критериям:

1. По локализации:

• Общая. Такая вибрация воздействует на нервную, костно-мышечную, сердечно-сосудистую систему, ЖКТ (ощущение боли в желудке или в нижней эпигастральной области). При длительном влиянии может возникнуть вибрационная болезнь – неизлечимая патология.
• Местная (локальная), передаваемая в конечности человека при опоре на вибрирующую поверхность.

2. По источнику появления:

• Для локальных колебаний: от ручного механизированного или немеханизированного инструмента.
• Для общей вибрации: I, II и III категории (описаны ниже).

3. По направлению в пространстве: X, Y, Z-колебания. Наиболее опасными являются те, которые направлены вдоль оси туловища.

4. По спектру:

• Узкополосные (уровень вибраций одной трети октавы, подлежащих контролю, на 15 дБ больше, чем на соседних участках такой же ширины).
• Широкополосные (их спектр непрерывен более 1 октавы).

5. По частоте:

• Низкочастотные (<4 и <16 Гц для общих и локальных вибраций соответственно).
• Среднечастотные (<16 и <63 Гц); o высокочастотные (<63 и <1000 Гц соответственно).

6. По длительности:

• Постоянные.
• Периодически возникающие (колеблющегося, прерывистого, импульсного характера).

Типы общей производственной вибрации

Общие вибрации по источнику разделяют на 3 типа:

1. Транспортные (им наиболее подвержены такие машины, как тракторы, шахтный транспорт, комбайны, грузовые автомобили, снегоочистители);
2. Транспортно-технологические (возникающие при перемещении по поверхности производственных помещений – экскаваторы, краны, напольные завалочные машины для загрузки шихты в печь, подвижные составы для строительства и ремонта железной дороги, бетоноукладчики и другая техника).
3. Технологические, возникающие от стационарного оборудования (станки, прессы, насосы, вентиляторы, бурильные, химические и нефтехимические установки и другие).

Характеристики

Основными показателями, описывающими различные виды производственной вибрации, служат следующие:

• Круговая частота (число колебаний в секунду). При измерении вибраций спектр колебаний разбивают на частотные полосы, для каждой из которых проводят оценку интенсивности. Для этого используют октавные фильтры, номинальная ширина полосы пропускания которых равна одной октаве.
• Амплитуда (максимальное отклонение) вибрационного перемещения.
• Наибольшее или среднеквадратическое значение вибрационной скорости и ускорения.

Источники

К производственным источникам вибрации, в соответствии с типом общих колебаний, относятся:

• узкополосная – строительные машины, трамваи тракторы, комбайны, трамваи, ж/д вагоны и локомотивы;
• полигармоническая (изменяющаяся по периодическому закону) – металло- и деревообрабатывающие станки, двигатели внутреннего сгорания, гидравлические турбины и генераторы, компрессоры, текстильные станки, виброконвейеры;
• случайная и полигармоническая – бурильные машины, грузоподъемные краны, отбойные молотки и перфораторы, земле- и углеройные машины.

Локальную вибрацию генерируют такие инструменты, как:

• вращательные (шлифовальные и полировальные машины, бензопилы);
• вращательно-ударные (гайковерты);
• ударные (рубильно-чеканные молотки, клепальные приспособления);
• ударно-поворотные (горные механизированные инструменты, перфораторы);
• давящие (ножницы с числом ходов в минуту более 500).

Воздействию такой вибрации подвергаются обрубщики металла, клепальщики, вальщики леса, шлифовщики и другие рабочие.

Причины

Причиной возникновения вибраций служат неуравновешенные силовые воздействия – возвратно-поступательные или вращательные; ударные взаимодействия в зубчатых передачах, подшипниках качения, клапанах двигателей и компрессоров, кривошипно-шатунных механизмах. Механические колебания могут также возникать в роботизированных установках и линиях.

В качестве проектировочных и технологических факторов, вызывающих вибрацию производственных помещений, можно выделить следующие:

• неправильное устройство оснований и фундаментов оборудования;
• излишняя жесткость конструкций (крепление рабочих площадок, сидений, органов управления и других элементов);
• конструктивные особенности оборудования;
• технологические погрешности при изготовлении узлов (несбалансированность вращающихся маховиков, валов, погрешности при изготовлении деталей);
• некачественный монтаж оборудования на месте эксплуатации;
• повышенная нагрузка или частота вращения во время работы;
• несвоевременное проведение планово-предупредительного ремонта оборудования.

Влияние на организм человека

Воздействие производственной вибрации на здоровье человека имеет комплексный характер:

• костно-суставные нарушения – дистрофические поражения позвоночника (остеохондроз, спондилез), снижение плотности костей (остеопороз);
• ухудшение клеточного и гуморального иммунитета;
• сердечно-сосудистые заболевания (ангиоспазм – сужение кровеносных сосудов, нарушение кровообращения и питания тканей, развитие венозного застоя);
• микротравматизация тканей;
• снижение активности ферментов антиоксидантной защиты;
• нейропатии.

При длительной локальной вибрации ощущается онемение пальцев рук, развиваются болезни суставов и неврозы конечностей. Общая вибрация оказывает также влияние на вестибулярный аппарат, ЖКТ, органы чувств (снижение остроты зрения и слуха) и другие системы. Наиболее вредными колебаниями являются те, частота которых находится в диапазоне 3-30 Гц, так как их значения близки к собственным колебаниям органов человека (возникает явление резонанса). Вибрации с частотой 6-9 Гц могут вызвать разрыв внутренних органов.

Тяжесть влияния механических колебаний зависит от следующих факторов:

• спектральный состав;
• направление;
• место воздействия;
• продолжительность.

Вибрационная болезнь

Систематическое влияние производственной вибрации способствует появлению виброболезни. Она излечима только на ранних стадиях. В последующем, при возникновении необратимых изменений во внутренних органах, избавиться от нее невозможно.

В качестве субъективных признаков эта патология проявляется в виде следующих симптомов:

• головокружения, головные боли, мелькание «мушек» в глазах;
• ломящие боли в руках, усиливающиеся ночью;
• онемение, зябкость, побеление, отек пальцев; жжение, покалывание в них;
• плохой сон;
• ухудшенное самочувствие;
• снижение работоспособности.

Также характерны и другие признаки:

• гипотония;
• полиорганная недостаточность, вызванная недостаточным кровоснабжением (на стадии декомпенсации);
• снижение частоты сокращений сердца;
• нарушение обмена веществ (гипотиреоз и другие патологии);
• снижение чувствительности;
• ангиодистония;
• патологии опорно-двигательного аппарата (миофиброз, артроз) и другие.

Нормирование

Нормирование производственной вибрации производится с целью исключения возможности возникновения вибрационной болезни у рабочих и служащих. Контролируемые параметры регламентированы ГОСТ 12.1.012-90, в котором приведены таблицы с ограничительными значениями основных показателей.

Санитарные нормы производственной вибрации общего и локального типа нормируются в зависимости от среднегеометрических значений частоты колебаний. Выделяют несколько классов опасности, при которых возможно возникновение виброболезни. Первому соответствует самый минимальный уровень (оптимальные условия труда), при которых нет контакта с общей и локальной вибрацией.

Санитарно-гигиенические мероприятия для предотвращения негативных последствий от механических колебаний включают аттестацию рабочий мест, предварительный и текущий санитарный надзор, контроль за использованием индивидуальных средств защиты (виброгасящие рукавицы, обувь).

Методы

Существует несколько методов оценки производственной вибрации:

• частотный – измеряется спектр вибраций (вычисляют среднеквадратические значения виброскорости и ускорения в полных частотных полосах или 1/3 диапазона);
• суммарная (интегральная) оценка по частоте (корректированное значение виброскорости и ускорения или их логарифмические показатели);

• интегральная, с учетом длительности влияния вибрации по эквивалентному значению.

Весовые коэффициенты выбирают по рекомендациям СН 2.2.4/2.1.8.566-96.

Приборы

Измерение механических колебаний в рабочих условиях производится при помощи следующих приборов:

• виброметры (ИШВ-1, «Ассистент», ВШВ-003, модели фирмы «Брюль и Къер» и другие);
• весовые и полосовые фильтры;
• вибродатчики (серии ДН производства «Виброприбор», производства «Брюль и Къер» и другие);
• шумомеры (для выявления эквивалентных уровней в общепринятых частотных полосах);
• самописцы уровня;
• магнитографы для записи колебаний с целью проведения частотного анализа, вычисления эквивалентного уровня.

Точки для замера выбирают на поверхностях, контактирующих с телом человека. Если рабочее место непостоянно, то контроль производят не менее, чем в 3 точках с максимальной вибрацией. Для измерения общей вибрации выбирают приборы с более высокой чувствительностью. Вибродатчики устанавливают в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.