И. И. Ползунова Кафедра Безопасность жизнедеятельности Шамов Ю. А. Белоусова Н. Н. Производственная вибрация Методические указания
| Вид материала | Методические указания |
- И. И. Ползунова Кафедра «Безопасность жизнедеятельности» Гергерт В. Р., Стуров, 299.13kb.
- И. И. Ползунова Стуров Д. С., Белоусова Н. Н., Авдеев Е. Н. Определение загрязненности, 481.1kb.
- Конкурс дипломных проектов по специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности, 110.05kb.
- Богданова Эмма Васильевна Гронь Вера Александровна Максименко Людмила Семеновна Степанов, 554.03kb.
- Учебное пособие Часть 2 Производственная безопасность Рекомендовано учебно-методическим, 1618.75kb.
- Методические указания содержат требования к разделу «Безопасность жизнедеятельности», 515.31kb.
- Методические указания к выполнению раздела «безопасность жизнедеятельности» в дипломных, 118.88kb.
- И. И. Ползунова Стуров Д. С. Защита от электрического тока техническими средствами, 345.62kb.
- Примерная программа наименование дисциплины «Безопасность жизнедеятельности» Рекомендуется, 247.55kb.
- Методические указания по выполнению практических/лабораторных работ для студентов, 652.21kb.
Министерство образования Российской Федерации
Алтайский государственный технический университет
им. И.И. Ползунова
Кафедра Безопасность жизнедеятельности
Шамов Ю.А. Белоусова Н.Н.
Производственная вибрация
Методические указания к лабораторной работе
Барнаул 2004
УДК 658.382:
Шамов Ю.А., Белоусова Н.Н. Производственная вибрация: Методические указания к лабораторной работе / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2004 - с.
Предназначены для студентов инженерно-технических специальностей всех форм обучения.
В работе раскрывается понятие вибрации, параметры её характеризующие. Воздействие вибрации на организм работающих, нормирование параметров вибрации.
Приведены принципы классификации условий труда в соответствии с гигиеническими критериями и порядок аттестации рабочего места по параметру вибрации; приборы измерения параметров вибрации.
Рассмотрены и одобрены на заседании каф. БЖД Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова, 2004 г.
1 Цель работы
1.1 Изучить, что такое вибрация, какими параметрами она характеризуется, воздействие вибрации на организм человека;
1.2 Научиться:
- классифицировать, нормировать, измерять параметры вибрации;
- определять класс условий труда в соответствии с гигиеническими критериями по Р 2.2.755-99.
2 Последовательность выполнения работы
2.1 Внимательно прочитать методические указания;
2.2 Изучить стенд и прибор для измерения вибрации виброметр ВВМ-201;
2.3 Ознакомиться с работой датчика-вибропреобразователя ДН-3-М1;
2.4 Выбрать вариант задания рабочего места (самостоятельно или по заданию преподавателя);
2.5 Выполнить измерения параметров вибрации и обработать результаты экспериментальных данных, занести их в таблицу 3;
2.6 Определить нормативные параметры вибрации по санитарным нормам, занести их в таблицу 3;
2.7 Проанализировать результаты эксперимента и определить класс условий труда в соответствии с гигиеническими критериями (смотри пункты 3.5, 3.6 );
2.8 Ответить на контрольные вопросы;
2.9 Оформить отчёт о выполненной работе и защитить его у преподавателя.
3 Общие сведения
3.1 Понятия, причины возникновения и физические
характеристики вибрации
В соответствии с ГОСТ 24346-80 (ст. СЭВ 1926-79) «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочерёдное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты. В соответствии с наличием простых одномассовых систем, вибрация, в общем случае, реализуется в 6-ти формах степеней свободы (см. рисунок 3.1.1).
Рисунок 1 – Формы степеней свободы реализации вибрации
В реальных системах отдельные формы вибрации могут отсутствовать в виду отсутствия соответствующих возмущений или вследствие наложения на систему жестких связей.
Простейшей колебательной системой является система с одной степенью свободы.
С точки зрения механизма возбуждения вибрации, различают силовое, кинематическое и параметрическое возбуждение вибрации. При силовом возбуждении причинами являются неуравновешенные внешние силовые воздействия (пуансон, матрица).
При кинематическом возбуждении причиной возникновения является движение машины по неровному пути. Параметрическое возбуждение вибрации является следствием перемещения центра тяжести в системе в отсутствии внешних возмущающих сил. Движение происходит за счёт переменных сил инерции.
Простейшим видом колебаний являются гармоничные синусоидальные колебания:
Рисунок 2 – Гармоничные синусоидальные колебания
Основными параметрами вибрации, происходящей по синусоидальному закону, являются:
- амплитуда перемещения х, мм;
- амплитуда колебательной скорости V, м/с.
- амплитуда колебательного ускорения, А м/с2;
- период, Т, с;
- частота, Гц, f=1/Т
Для характеристики вибрации определяющими являются действующие значения параметров. Так, действующее значение виброскорости есть среднеквадратичная величина мгновенных значений скорости V(t) за время усреднения T(y), которое выбирают с учётом характера изменения виброскорости во времени:
(1)где
Vg – действующее значение виброскорости;
Ty – время усреднения;
V(t) – среднеквадратичная величина мгновенных значений виброскорости.
Таким образом, для характеристики вибрации используют спектры действующих значений параметров или средних квадратов этих параметров:
(2)Учитывая, что абсолютные значения этих параметров меняются в очень широких пределах – до 16-ти порядков. В практике виброакустических исследований используют логарифмические уровни соответствующих параметров. Логарифмический уровень колебаний – это характеристика колебаний, сравнивающая две одноимённые физические величины, пропорциональные десятичному логарифму отношения оцениваемой и опорной величины. Измеряются уровни в децибелах (дБ).
(3)
стандартизированная пороговая величина
(4)(стандартизированная пороговая величина)
Спектры вибрационных параметров могут быть дискретные и непрерывные (см. рисунки 3, 4).
Рисунок 3 – Дискретный спектр вибрационных параметров
Рисунок 4 – Непрерывный спектр вибрационных параметров
При анализе непрерывных спектров необходимо указывать, к какой полосе частот относится параметр.
Если f1 – нижняя граничная частота данной полосы частот, Гц;
f2 – верхняя граничная частота данной полосы частот, Гц.
Тогда, в качестве частоты, характеризующей полосу в целом, принимается средняя геометрическая частота:
(5)Весь диапазон частот вибрации разбит на октавы:
(6)Анализ и построение спектров вибрации могут выполняться также в третьоктавном диапазоне:
(7)Среднегеометрические значения октавных полос частот стандартизированы: 1; 2; 4; 8; 16; 31; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц. С точки зрения охраны труда колебания с частотой более 1000 Гц с незначительными амплитудами интереса не представляют.
3.2 Классификация вибрации, действующей
на человека-оператора
3.2.1 по способу передачи на человека различают:
- общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
- локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.
Примечание – Вибрация, передающаяся на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, относится к локальной вибрации.
3.2.2 По источнику возникновения вибраций различают:
- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;
- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей;
- общую вибрацию 1 категории - транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве). К источникам транспортной вибрации относят: тракторы сельскохозяйственные и промышленные, самоходные сельскохозяйственные машины (в том числе комбайны); автомобили грузовые (в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки и т. д.); снегоочистители, самоходный горно-шахтный рельсовый транспорт;
- общую вибрацию 2 категории – транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок. К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы (в том числе роторные), краны промышленные и строительные, машины для загрузки (завалочные) мартеновских печей в металлургическом производстве; горные комбайны, шахтные погрузочные машины, самоходные бурильные каретки; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт;
- общую вибрацию 3 категории – технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические машины, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вентиляторы» оборудование для бурения скважин, буровые станки, машины для животноводства, очистки и сортировки зерна (в том числе сушилки), оборудование промышленности стройматериалов (кроме бетоноукладчиков), установки химической и нефтехимической промышленности и др.
Общую вибрацию категории 3 по месту действия подразделяют на следующие типы:
а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;
б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;
в) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда;
- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников: городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытые линии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных установок (при эксплуатации гидравлических и механических прессов, строгальных, вырубных и других металлообрабатывающих механизмов, поршневых компрессоров, бетономешалок, дробилок, строительных машин и др.);
- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральные машины и т. п.), а также встроенных предприятий торговли (холодильное оборудование), предприятий коммунально-бытового обслуживания, котельных и т. д.
3.2.3 По направлению действия:
Общая вибрация подразделяется в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат.
Рисунок 5 – Направление координатных осей при действии общей вибрации.
Ось Z0 – вертится перпендикулярно опорной поверхности, ось Х0 – горизонтальная от спины к груди, ось Y0 – горизонтальная от правого плеча левому.
Рисунок 6 – Направление координатных осей при действии локальной вибрации.
Локальная вибрация. Ось Хл совпадает или параллельна оси места охвата источника вибрации. Ось Zл лежит в плоскости, образованной осью Хл и направлением подачи или приложения силы и направлена вдоль оси предплечья. Ось Yл направлена от ладони.
3.2.4 По характеру спектра вибрации выделяют:
Узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в 1/3 октавной полосе частотой более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах.
Широкополосные с непрерывным спектром шириной более одной октавы.
По частотному спектру – низкочастотные вибрации с максимальным уравнением в диапазоне 1- 4 Гц (общие вибрации); 8-16 Гц - локальная вибрация.
Среднечастотные:
8-16 Гц – общая вибрация
31,5-63 Гц – локальная вибрация;
Высокочастотные:
31,5-63 Гц – общая вибрация;
125-1000 Гц – локальная вибрация.
3.2.5 По временным характеристикам:
- Постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 децибел) за время наблюдения не менее 10 минут.
- Непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется более чем в 2 раза за время наблюдения не менее 10 минут при измерении с постоянной времени 1 с.
Непостоянными вибрациями могут быть:
а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причём длительность интервала, в течение которого имеет место контакт, составляет более 1 сек.
в) импульсивные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), длительность каждого менее 1сек.
3.3 Воздействие вибрации на человека
Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, может быть причиной виброболезни. Это стойкие нарушения физиологических функций организма, обусловленные воздействием вибрации на центральную нервную систему. Нарушения проявляются в виде головных болей, головокружений, плохого сна, пониженной работоспособности, нарушений сердечной деятельности.
Для большинства внутренних органов собственные частоты колебаний лежат в диапазоне 3-30 Гц. Колебания рабочих мест с такими частотами весьма опасны, т.к. могут вызвать механическое повреждение органов в результате явления резонанса. Для стоящего на вибрирующей поверхности имеется два резонансных пика – 5-12 Гц, для сидящего – 4-6 Гц, для головы – 20-30 Гц. Систематическое воздействие общих вибраций в резонансной и околорезонансной зоне может быть причиной вибрационной болезни.
Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают сосуды сердца. Вследствие этого происходит ухудшение снабжения конечностей кровью. Одновременно наблюдается воздействие вибрации на нервные окончания, мышечной и костной ткани, выражающееся в нарушении чувствительности кожи, окостенения сухожилий мышц и отложениях солей в суставах кистей рук и пальцев, что приводит к болям, деформациям и уменьшению подвижности суставов.
Все указанные изменения усиливаются в холодный и уменьшаются в тёплый период года. При общей и локальной вибрации наблюдаются нарушения деятельности центральной нервной системы. Виброболезнь относится к группе профзаболеваний, эффективное лечение которых возможно лишь на ранних стадиях. Восстановление нарушенных функций протекает очень медленно, а в особо тяжёлых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.
Лёгкая форма виброболезни – когда ещё возможны обратимые процессы, т.е. возможно восстановление нарушенных функций организма. При средних и тяжёлых формах виброболезни наступают необратимые процессы, и лечение не восстанавливает утраченные функции.
3.4 Нормирование вибрации
3.4.1 Различают гигиеническое и техническое нормирование вибрации. При гигиеническом нормировании производят ограничение параметров вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками рабочих, исходя из физиологических требований, которые исключают возможность возникновения вибрационной болезни.
При техническом нормировании ограничивают параметры вибрации с учётом не только указанных требований, но и технически достижимого на сегодняшний день для данного вида машин уровня вибрации. При этом учитывают условия установки и режим работы стационарного виброактивного технологического оборудования в цехах, а также условия эксплуатации ручного механизированного инструмента. В соответствии с ГОСТ и СН для гигиенической оценки постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, должны использоваться следующие методы:
- частотный (спектральный) анализ нормируемого параметра;
- интегральная оценка по частоте нормируемого параметра;
- интегральная оценка с учётом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.
Нормируемый диапазон частот устанавливается:
- для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами: 8; 6; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;
- для общей вибрации в виде октавных или 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц.
3.4.2 При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами являются средние квадратические значения виброскорости (V) и виброускорения (а) или их логарифмические уровни (La; Lv) (см. формулы 3 и 4), измеряемые в 1/1 и 1/3 октавных полосах частот.
3.4.3 При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение виброскорости и виброускорения (U) или их логарифмические уровни (Lu), измеряемые с помощью корректирующих фильтров или вычисляемые по формулам:
(8)
(9)где
Ui; Lui – среднее квадратическое значение виброскорости или виброускорения (или их логарифмические уровни) в i-ой частотной полосе;
n – число частотных полос (1/3 или 1/1 октав) в нормируемом частотном диапазоне;
Кi; LKi – весовые коэффициенты для i-ой частотной полосы соответственно для абсолютных значений или их логарифмических уровней, определяемые для локальных вибраций по таблице, (приложение А); для общих вибраций по таблице (приложение Б).
Корректированный уровень вибрации – одночисловая характеристика вибрации, определяемая как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот с учётом октавных поправок.
3.4.4 При интегральной оценке вибрации с учётом времени её воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения (Uэкв.) или их логарифмический уровень (LUэкв.), измеренное или вычисленное по формулам:
(10)
(11)где
Ui – корректированное по частоте значение контролируемого параметра виброскорости (V, Lv) м/с, или виброускорения (а, Lа) м/с2;
ti – время действия вибрации (ч).
(12)где
n – общее число интервалов действия вибрации
Эквивалентный (по энергии) корректированный уровень изменяющейся во времени вибрации – это корректированный уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое же среднеквадратичное корректированное значение виброускорения, и/или виброскорости, что и данная непостоянная вибрация в течение определённого интервала времени.
3.5 Принципы классификации условий труда
Исходя из гигиенических критериев условия труда подразделяются на 4 класса: оптимальные, допустимые, вредные и опасные.
3.5.1 Оптимальные условия труда (I класс) – такие условия, при которых сохраняется здоровье работающих, и создаются предпосылки для поддержания высокого уровня работоспособности. Оптимальные нормативы производственных факторов установлены для микроклиматических параметров и факторов трудового процесса. Для других факторов условно за оптимальные принимаются такие условия труда, при которых неблагоприятные факторы отсутствуют либо не превышают уровни, принятые в качестве безопасных для населения.
3.5.2 Допустимые условия труда (2 класс) – характеризуются такими уровнями факторов среды и трудового процесса, в данном случае вибрации, которые не превышают установленных гигиенических нормативов для рабочих мест, а возможные изменения функционального состояния организма восстанавливаются во время регламентированного отдыха или к началу следующей смены и не должны оказывать неблагоприятного действия в ближайшем и отдаленном периоде на состояние здоровья работающих и их потомство. Допустимые условия труда условно относят к безопасным.
3.5.3 Вредные условия труда (3 класс) – характеризуются наличием вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормативы и оказывающих неблагоприятное действие на организм работающего и/или его потомство.
Вредные условия труда по степени превышения гигиенических нормативов и выраженности изменений в организме работающих, подразделяются на 4 степени вредности:
1 степень 3 класса (3.1) – условия труда характеризуются такими отклонениями уровней вредных факторов от гигиенических нормативов, которые вызывают функциональные изменения, восстанавливающиеся, как правило, при более длительном (чем к началу следующей смены) прерывании контакта с вредными факторами и увеличивают риск повреждения здоровья;
2 степень 3 класса (3.2) – уровни вредных факторов, вызывающие стойкие функциональные изменения, приводящие в большинстве случаев к увеличению производственно обусловленной заболеваемости (что проявляется повышением уровня заболеваемости с временной утратой трудоспособности и, в первую очередь, теми болезнями, которые отражают состояние наиболее уязвимых органов и систем для данных вредных факторов), появлению начальных признаков или легких (без потери профессиональной трудоспособности) форм профессиональных заболеваний, возникающих после продолжительной экспозиции (часто после 15 и более лет);
3 степень 3 класса (3.3) – условия труда, характеризующиеся такими уровнями вредных факторов, воздействие которых приводит к развитию, как правило, профессиональных болезней легкой и средней степеней тяжести (с потерей профессиональной трудоспособности) в периоде трудовой деятельности, росту хронической (производственно-обусловленной) патологии, включая повышенные уровни заболеваемости с временной утратой трудоспособности;
4 степень 3 класса (3.4) - условия труда, при которых могут возникать тяжелые формы профессиональных заболеваний (с потерей общей трудоспособности), отмечается значительный рост числа хронических заболеваний и высокие уровни заболеваемости с временной утратой трудоспособности;
3.5.4 Опасные (экстремальные) условия труда (4 класс) - характеризуются уровнями производственных факторов, воздействие которых в течение рабочей смены (или ее части) создает угрозу для жизни, высокий риск развития острых профессиональных поражений, в т. ч. и тяжелых форм.