Как подразделяется общая вибрация по категориям
Производственные вибрации
Вибрация –сложный колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести какого-либо тела от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела, которую оно имело в статическом состоянии.
Вибрация возникает под действием внутренних или внешних динамических сил, вызванных плохой балансировкой вращающихся и движущихся частей машин, неточностью взаимодействия отдельных деталей узлов, ударными процессами технологического характера, неравномерной рабочей нагрузкой машин, движением техники по неровности дороги и т.д. Вибрации от источника передаются на другие узлы и агрегаты машин и на объекты защиты, т.е. на сиденья, рабочие площадки, органы управления, а вблизи стационарной техники – и на пол (основание). При контакте с колеблющимися объектами вибрации передаются на тело человека.
Простейшим видом вибрации является вибрация, действующая по синусоидальному закону.
В соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования» и СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-33-2002 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» вибрация делится на:
Общая вибрацияпередается через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека. Общую вибрацию по источнику возникновения классифицируют на категории:
Категория 1 –транспортные вибрации, воздействующие на человека на рабочих местах транспортных средств (тракторов, сельхозмашин, автомобилей, в том числе тягачей, скреперов, грейдеров, катков, снегоочистителей, самоходных машин).
Категория 2 – транспортно-технологические вибрации, воздействующие на человека на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью, которые перемещаются только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, площадок. К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы, краны, ма-
шины для загрузки, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт, рабочие места водителей легковых автомобилей, автобусов и т.д.
Категория 3 –технологические вибрации, воздействующие на человека на рабочих местах стационарных машин или передающиеся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологических вибраций относят: металло- и деревообрабатывающие станки, куз-нечно-прессовое оборудование, электрические машины, вентиляторы, буровые станки, сельхозмашины и т.д.
Общую вибрацию технологической категории по месту ее действия подразделяют на следующие типы:
1) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;
2) на рабочих местах складов, столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;
3) на рабочих местах помещений заводоуправлений, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских помещений, рабочих комнат и других помещений для работников умственного труда.
Локальная вибрацияпередается через руки человека или другие части его тела, контактирующие с вибрирующими поверхностями.
К виброопасному оборудованию относятся отбойные молотки, бето-ноломы, трамбовки, гайковерты, шлифовальные машины, дрели и др.
По источнику возникновения локальные вибрации подразделяются на передающиеся от:
· ручных машин с двигателями (или ручного механизированного
инструмента), органов ручного управления машинами и оборудованием;
· ручных инструментов без двигателей (рихтовочные молотки раз
ных моделей и т.п.) и обрабатываемых деталей.
По временным характеристикам локальные вибрации подразделяются на:
1) постоянные, для которых величина виброскорости изменяется более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин;
2) непостоянные, для которых величина виброскорости изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин.
В свою очередь, непостоянные вибрации подразделяются на:
1) колеблющиеся во времени, для которых уровень виброскорости непрерывно изменяется во времени;
2) прерывистые, когда контакт оператора с вибрацией в процессе работы прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;
3) импульсные, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.
Фоновая вибрация— вибрация, регистрируемая в точке измерения и не связанная с исследуемым источником.
По характеру спектра вибрации подразделяются на:
1) узкополосные, у которых контролируемые параметры в 1/3-октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3-октавных полосах;
2) широкополосные, которые не отвечают указанному требованию.
По частотному составу вибрации подразделяются на:
1) низкочастотные с преобладанием максимальных уровней в октав-ных полосах 8 и 18 Гц (локальная), и 1 и 4 Гц (общая);
Вибрацию характеризуют следующие параметры:
Виброскорость определяется по формуле:
v = 2·π·f·A. Виброускорение определяется по формуле:
Гигиеническую оценку вибрации, воздействующей на человека в производственных условиях, по санитарным нормам рекомендуют производить частотным (спектральным) анализом, интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра и дозой вибрации.
Основными нормативными документами в области вибрации являются ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования», а также СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-33-2002.
Основным методом, характеризующим вибрационное воздействие на человека, является частотный анализ.
Предельно допустимый уровень вибрации– уровень параметра вибрации, при котором ежедневная (кроме выходных дней) работа, но не более 40 ч в неделю в течение всего рабочего стажа не должна 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 нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц.
Нормируемый диапазон частот для локальной вибрацииустанавливается в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500 и 1000 Гц.
Нормируемый диапазон частот для общей вибрации, в зависимости от категории, устанавливается в виде октавных или третьоктавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.
Нормируемыми параметрами постоянной вибрации являются:
· средние квадратические значения виброускорения и виброскоро
сти, измеряемые в октавных (третьоктавных) полосах частот, или их лога
рифмические уровни;
· корректированные по частоте значения виброускорения и вибро
скорости или их логарифмические уровни.
Классификация вибрации
Лабораторная работа
«Исследование эффективности виброизоляции»
Цель работы: исследовать основные характеристики вибрации, познакомиться с принципами нормирования, методами измерения и средствами защиты от вибрации.
Основные понятия
В соответствии с ГОСТ 24346—80 «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.
Область распространения вибрации называется вибрационной зоной.
Параметры, характеризующие вибрацию. Вибрация характеризуется скоростью (n, м/с) и ускорением (а, м/с 2 ) колеблющейся твердой поверхности. Обычно эти параметры называют виброскоростью и виброускорением.
Величины виброскорости и виброускорения, с которыми приходится иметь дело человеку, изменяются в очень широком диапазоне. Оперировать с цифрами большого диапазона очень неудобно. Кроме того, органы человека реагируют не на абсолютное изменение интенсивности раздражителя, а на его относительное изменение. В соответствии с законом Вебера—Фехнера, ощущения человека, возникающие при различного рода раздражениях, в частности вибрации, пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому в практику введены логарифмические величины — уровни виброскорости и виброускорения:
Важной характеристикой вибрации является его частота (f) — количество колебаний в единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц, 1/с) — количестве колебаний в секунду. Частоты производственных вибраций изменяются в широком диапазоне: от 0,5 до 8000 Гц. Время, в течение которого происходит одно колебание, называется периодомколебания T (с): T= 1/f. Максимальное расстояние, на которое перемещается любая точка вибрирующего тела, называется амплитудой или амплитудой виброперемещения А (м). Для гармонических колебаний связь между виброперемещением, виброскоростью и виброускорением выражается формулами
v = 2pfA, a = (2pf) 2 A,
Вибрация может характеризоваться одной или несколькими частотами (дискретный спектр) или широким набором частот (непрерывный спектр). Спектр частот разбивается на частотные полосы (октавные диапазоны). В октавном диапазоне верхняя граничная частота вдвое больше нижней граничной частоты f2, т.e. f1 /f 2 = 2. Октавная полоса характеризуется ее среднегеометрической частотой.
Среднегеометрические частоты октавных полос частот вибрации стандартизованы
fсr = 
и составляют: 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Из определения октавы по среднегеометрическому значению ее частоты можно определить нижнее и верхнее значения октавной полосы частот.
Классификация вибрации
Воздействие вибрации на человека в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» классифицируют: по способу передачи колебаний; по направлению действия вибрации; по временной характеристике вибрации.
По способу передачи:
— общая вибрация, передающаяся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
— локальная вибрация, передающаяся через руки человека, на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов.
По источнику возникновения:
А) общая в жилых помещениях и общественных зданиях:
— от внешних источников (городского рельсового транспорта и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных установок);
— от внутренних источников (инженерно-технологического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, холодильники и т.д.); встроенных предприятий торговли и др.);
Б) общая на производстве:
— 1 категория — транспортная вибрация, воздействующая 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 с/х и промышленные, самоходные с/х и промышленные машины, автомобили грузовые, снегоочистители.
— 2 категории — транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок. К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы, краны промышленные и строительные, напольный производственный транспорт.
— 3 категории — технологическая вибрация, воздействующая 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, электрические машины, насосные агрегаты и вентиляторы, оборудование для бурения скважин и др.
Общая вибрация категории 3 по месту действия подразделяется на следующие типы:
1) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;
2) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;
3) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда;
В) локальная на производстве:
— локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;
— локальная, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей);
По характеру спектра:
— узкополосная, у которой контролируемые параметры в однойтретьоктавной полосе частот более, чем на 15 дБ превышают значения в соседних третьоктавных полосах;
— широкополосная — с непрерывным спектром более одной октавы. По направлению действия: в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат (X, Y, Z).
По частотному составу:
— низкочастотная (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц — для локальных вибраций).
— среднечастотная (8-16 Гц — для общих вибраций, 31,5-63 Гц — для локальных вибраций).
— высокочастотная (31,5-63 Гц — для общих вибраций, 125-1000 Гц — для локальных вибраций).
По временным характеристикам:
Постоянная вибрация, для которой величина нормируемых параметров изменяется не более чем на 6 дБ за время наблюдения.
Непостоянная — величина нормируемых параметров изменяется не менее чем на 6 дБ за время наблюдения не менее 10 мин в том числе:
а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с источником вибрации прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;
в) импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.
Классификация производственных вибраций
1. По способу передачи на человека различают:
1.1. Общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека (через «точки контакта»);
1.2. Локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.·
2. По источнику возникновения вибраций:
2.1. Локальная вибрация, которая передаётся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием.
2.2. Локальная вибрация, которая передаётся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, через рукоятки молотков или от обрабатываемых деталей (шлифовка вручную).·
2.3. Общая вибрация 1 категории. Это транспортная вибрация, которая воздействует на человека в самоходных и прицепных машинах иных транспортных средствах при передвижении по местности, агрофонам и дорогам.
Источниками транспортной вибрации являются – трактора, бульдозера, автомобили, комбайны и др.
2.4. Общая вибрация 2 категории. Это транспортно-технологическая вибрацию, которая воздействует 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, различные путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт. В эту категорию следует отнести и все то, что движется по рельсам или другим путям (трамвай, поезд, межэтажный лифт). Необходимо использовать основной признак группы: «специально подготовленные поверхности производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок». Данное обстоятельство является актуальным при поиске санитарных норм для оценки вибрации в кабине машиниста поезда, лифта, трамвая, мостового или козлового крана.·
2.5. Общая вибрация 3 категории. Это технологическая вибрация, которая воздействует на человека на рабочих местах стационарных машин или передаётся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Основное условие для определения этого вида вибрации: источник неподвижно закреплён на половом настиле, перекрытии, площадке и пр.
Общую вибрацию категории 3 по месту действия подразделяют на следующие типы:
а) Категория 3 а. На постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий (стационарно закреплённый источник вибрации находится в том же помещении);
б) Категория 3 б. На рабочих местах складов, столовых, бытовых комнат, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию (стационарно закреплённый источник вибрации находится в соседнем помещении);
в) Категория 3 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 (стационарно закреплённый источник вибрации находится в отдалённых помещениях).
Отметим, что на морских и речных судах вибрация относится к технологической категории, поскольку основной источник вибрации – двигатели судна, закреплены неподвижно к его корпусу.
Если двигатель автомобиля и других транспортных средств работает на холостых оборотах, то в этом случае вибрация на полу кабины и сиденье водителя, машиниста относится к технологической категории 3а. При движении транспортных средств на их водителей, машинистов действует транспортная вибрация.
В этой связи возникает вопрос, какую вибрацию измерять в автомашинах?
Всё зависит от целей и задач исследования. Так, чаще всего в аттестации рабочих мест по условиям труда основная задача замеров вибрации состоит в оценке технического состояния двигатели и всего автомобиля.
Дело в том, что аттестационная процедура проводится в короткие сроки при отсутствии стандартного дорожного покрытия (автодрома). Поэтому условий для корректных замеров транспортной вибрации нет. Одно дело измерять вибрацию в кабине автомобиля на асфальтированной дороге, другое дело – на грунтовке.
С другой стороны, аттестация рабочих мест имеет целью оптимизацию условий труда, которые во многом зависят от технического состояния транспортной единицы. Если её состояние не удовлетворяет требованиям, то по результатам замеров технологической вибрации (на холостых оборотах) есть, кому предъявить претензии – работодателю. Претензии по превышениям транспортной вибрации к работодателю из-за некачественного дорожного полотна не рациональны.
Если целью исследования является изучение неблагоприятного воздействия транспортной вибрации, то замеры проводят при движении автомашины. Эта задача наиболее часто возникает тогда, когда автомобиль передвигается по ограниченному участку (челноком), например, вывоз полезных ископаемых из горнорудного карьера. Другой пример: работа тракториста при пахоте, планировке территории и т.д.
Обсудим ситуацию. В клинике института у водителя А. мощного автомобиля «БЕЛАЗ» обнаружено устойчивое поражение межпозвонковых дисков. Диагноз: профессиональное заболевание, связанное с воздействием общей (транспортной) вибрации.·
Этот человек проработал на вывозе руды из Учалинского карьера 26 лет. В течение этого периода, управляя автомобилем, он спускался в карьер, и поднимался из карьера по пять-шесть раз в смену. Наши исследования – замеры транспортной вибрации (на полу кабины и сиденье) и шума на этом ограниченном пути проводились в начале, середине и в конце маршрута, в тёплый сезон, в дождливую и сухую погоду. Они показали значительное превышение нормативов шумового и вибрационного фактора.
В санитарно-гигиенической характеристике, составленной по результатам аттестации рабочих мест,· было указано, что уровни шума в кабине «БЕЛАЗА» превышают предельно-допустимые, а уровни транспортной вибрации находятся ниже допустимых.
Оценка технического состояния разных автомобилей направлена на выявление неисправной техники, но не на оценку влияния этой техники на работника.
Вопросы о гигиеническом выборе точек замеров вибрации в автомашинах, тракторах, бульдозерах и других машинах зависит от их устройства.
В настоящее время уже нет транспортных средств с усиленно вибрирующими рукоятками, рулями, педалями. Поэтому основными точками для замеров должны быть – на полу и сиденье. И ведущая задача замеров заключена в оценке виброгасящих свойств сиденья, что очень важно для характеристик условий труда водителей, трактористов, машинистов.
2.6. Нормы технологической вибрации коммунальных объектах обоснованны субъективными ощущениями человека и, поэтому представлены допустимыми уровнями [4].
По источнику вибрации, различают две категории.
2.6.1 Технологическая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников: городского рельсового транспорта, 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.);
2.6.2. Технологическая вибрация 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 коммунального и бытового обслуживания, котельных и т.д.
2.7. Общую технологическую вибрацию также разделяют на две категории (3г, 3д):
2.7.1. Технологическая вибрация в жилых помещениях, палатах больниц, санаториев;
2.7.2. Технологическая вибрация в административно-управленческих помещениях.
3. По направлению действия, вибрацию подразделяют в соответствии с направлениями осей трёхмерной ортогональной системы координат:
3.1. Локальную вибрацию измеряют по осям ортогональной системы координат X. Y. Z.
Рисунок 7 иллюстрирует направления замеров локальной вибрации в двух случаях: при охвате рукой сферической поверхности (рычаг) и охвате рукоятки инструмента. Ось Х параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия и т.п.). Ось Y перпендикулярна ладони, ось Z лежит в плоскости, образованной осью Х и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается).
Рисунок 7 – Ортогональная система координат при замерах локальной вибрации.
Изменение положения, например, рукоятки молотка из горизонтального на угол 45 0 порядок указанных осей не меняет – всё зависит от охвата предмета.
3.2. Общую вибрацию также измеряют по осям ортогональной системы координат X,Y. Z., что показано на рисунке 8. При этом ось Х – это направление от спины к груди (сагиттальная проекция). Ось Y – от правого плеча к левому (фронтальная проекция). Ось Z – перпендикулярна опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем или полом.
Рисунок 8 – Ортогональная система координат при положении работника сидя или стоя.
1. Замеры вибрации рекомендуется проводить по направлению наибольшей энергии (по главному вектору в диаграмме распределения сил),·
3. Выполнить замеры вибрации на половом настиле комнаты (помещения) по боковым, горизонтальным (фронтальной и сагиттальной) или иначе – по латеральным осям Х и У, практически невозможно,
4. При замерах общей вибрации принятые оси не сдвигаются относительно пространства (лежачего или стоящего, сидящего человека),
5. При замерах локальной вибрации, оси сдвигаются относительно пространства, но в зависимости от охвата предмета. Так, если горизонтально расположенное рулевое колесо сдвинуть на 30-40 градусов, то и ось Z изменит своё направление от вертикали на эту же величину.
4. По характеру спектра вибрации выделяют:
4.1. Узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в одной 1/3 октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах;
5. По частотному составу вибрации выделяют:
6. По временным характеристикам вибрации выделяют:
6.1. Постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;
6.2. Непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе:
6.2.1. Колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
6.2.2. Прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;
6.2.3. Импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.
Как видим, классификация вибраций представляет собой очень сложную систему, в которой очень трудно разобраться.
Первая задача в практике измерений вибрации заключена в определении её вида для выбора нормативов. Для этого можно воспользоваться более простой схемой, которая показана на рисунке 9.
 |
Рисунок 9 – Краткая классификация производственной вибрации