Основные нормативно-правовые акты в БЖД

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.

По направлению  действия вибрацию подразделяют в соответствии с направлением осей ортогональной  системы координат:

- локальную вибрацию подразделяют  на действующую вдоль осей  ортогональной системы координат  X_Л, Y_Л, Z_Л где ось X_Л параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия и т.п.), ось Y_Л перпендикулярна ладони, а ось Z_Л лежит в плоскости, образованной осью X_Л и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается);

- общую вибрацию подразделяют  на действующую вдоль осей  ортогональной системы координат  X₀, Y₀, Z₀ где  X₀ (от спины к груди) и Y₀ (от правого плеча к левому) - горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям; Z₀ - вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т.п.

Направления координатных осей приведены  в приложении 1.

По характеру  спектра вибрации выделяют:

- 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;

- широкополосные вибрации - с непрерывным  спектром шириной более одной  октавы.

По частотному составу вибрации выделяют:

- низкочастотные вибрации (с преобладанием  максимальных уровней в октавных  полосах частот 1-4 Гц для общих  вибраций, 8-16 Гц - для локальных вибраций);

- среднечастотные вибрации (8-16 Гц - для общих вибраций, 31,5-63 Гц - для  локальных вибраций);

- высокочастотные вибрации (31,5-63 Гц - для общих вибраций, Гц - для локальных  вибраций).

По временным  характеристикам вибрации выделяют:

- постоянные вибрации, для которых  величина нормируемых параметров  изменяется не более чем в  2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;

- 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:

а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;

б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией 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. [19]

3.2 Методы снижения вибрации на производстве

Все используемые методы и  средства снижения вибрации на производстве можно разделить на методы уменьшения вибраций в источнике, методы организации  условий труда, направленных на снижение вредного воздействия вибраций на работающих, средства индивидуальной защиты и лечебно-профилактические мероприятия.

Классификация технических  методов и средств защиты от вибраций представлена на рис. 1

Методы и средства коллективной защиты от вибраций разделяют на две  большие группы. Первая группа - защита работающего от непосредственного  контакта с вибрирующим объектом, что включает средства антифазной синхронизации, вибродемпфирование (вибропоглощение) и встраивание дополнительных устройств в конструкцию машин и строительных сооружений: виброизоляция и динамическое виброгашение.

Под средством антифазной синхронизации понимается исключение резонансных режимов работы, т. е. отстройки собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынужденной силы. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняют двумя путями: либо изменением характеристик системы (массы или жесткости), либо установлением нового рабочего режима (отстройка от резонансного значения угловой частоты вынужденной силы.

Рис. 1 Классификация технических  методов и средств защиты от вибраций

Вибродемпфирование (вибропоглощение) - это процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний в другие виды энергии, например, в тепловую энергию, электрическую, электромагнитную. Вибропоглощение (виброгашение) может быть реализовано в случаях, когда конструкция выполнена из материалов с большими внутренними потерями; на ее поверхность нанесены вибропоглощающие материалы; используется контактное трение двух материалов; элементы конструкций соединены сердечниками электромагнитов с замкнутой обмоткой и др.

Для вибродемпфирования используются различные материалы: сплавы металлов, композиционные материалы, полимерные металлы, мастики, смазочные материалы. Большим затуханием колебаний обладают (после закатки) сплавы марганца с содержанием 15- 20% меди и магниевые сплавы. Детати у этих сплавов имеют меньшую, чем чугуны и стати (из них делают основные конструкционные материалы в машиностроении), вибропроводимость. Затухание колебаний в металлах резко увеличивается при повышении температуры.

Значительное снижение вибраций происходит при использовании в  качестве конструкционных материалов пластмасс, дерева, резины. В тихоходных редукторах применяют шестерни из капрона, текстолита и дельты древесины. В  некоторых случаях вызвано использование  шестерен из твердой резины. Использование  этих материалов приводит к снижению вибраций оснований фундаментов  машин, т. е. к снижению вибраций рабочих  мест. В качестве конструкционных  материалов позволяет снизить уровень  вибрации по виброскорости в широкой полосе средних и высоких частот на 8-10 дБ.

Для снижения вибраций используются вибродемпфирующие покрытия из полимерных материалов, которые невозможно использовать в качестве конструкционных материалов. Действие покрытий основано на колебании  вибраций путем перевода колебательной  энергии в тепловую при деформациях покрытий. Эффективное действие покрытий происходит на резонансных частотах элементов конструкций агрегатов и машин. Особый интерес представляют многослойные покрытия, состоящие из слоя вязкоупругого материала (твердой пластмассы, рубероида, изола, битумизированного войлока) и слоя фольги, увеличивающей жесткость покрытия. Широкое распространение получили фольгоизол, стеклоизол, гидроизол.

В качестве жестких возможно применение металлических покрытий (на основе меди, алюминия, свинца, олова), в качестве мягких вибродемпфирующих  покрытий используют легкие пластмассы и материалы типа резины - пеноэпаст, технический винипор, пенопласт и др.

Хорошо гасят колебания  смазочные материалы, так как  слой смазочного материала устраняет  возможность контакта между двумя  сочлененными элементами, а следовательно, и появление сил поверхностного трения - причины возбуждения вибраций.

Динамическое виброгашение является одним из способов увеличения реактивного сопротивления колебательных систем. Наибольшее распространение в промышленности получили динамические виброгасители, уменьшающие уровень вибраций защищаемого объекта за счет воздействия на него реакций виброгасителя. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой т и жесткостью собственная частота которой/0 настроена на основную частоту/ колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткость 0. В этом случае подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия

 

(трением пренебрегаем).

Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому  в нем в каждый момент времени  возбуждаются колебания, находящиеся  в противофазе с колебаниями  агрегата. Недостатком динамического  виброгасителя является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебания.

Для снижения вибраций используют такие ударные виброгасители, в  которых осуществляется переход  кинетической энергии относительно движения контактирующих элементов  в энергию деформации с распространением колебаний из зоны контакта по взаимодействующим  элементам. В результате энергия распределяется по объему соударяющихся элементов виброгасителя, вызывая их колебания и вместе с тем рассеяние энергии вследствие действия сил внешнего и внутреннего трения. Ударные виброгасители колебаний простейшей конструкции подразделяются по типу на маятниковые, пружинные и плавающие.

Виброизоляция - это метод  защиты, позволяющий уменьшить передачу колебаний от источника возбуждения  запрещенному объекту при помощи устройств, помещенных между ними. Она  осуществляется введением в колебательную  систему дополнительной упругой  связи, препятствующей передаче вибрации от машины - источника колебаний  к основанию или смежным элементам  конструкции; эта упругая связь  может также использоваться для  ослабления передачи вибраций от основания  на человека либо на защищаемый агрегат.

Эффективность виброизоляции  определяется коэффициентом передачи К_п (коэффициентом амортизации КА), т. е. отношение амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к амплитуде той же величины источника возбуждения при гармонической вибрации. Чем меньше это соотношение, тем выше виброизоляция.

Если f - частота вынуждающей силы, f₀ - собственная частота установки (агрегата), то

 

Чем ниже собственная частота  по сравнению с частотой вынуждающей  силы, тем выше эффективность виброизоляции. При f<<f₀ вынуждающая сила действует как статическая и целиком передается основанию. При f=f₀ наступает резонанс, сопровождающийся резким возрастанием уровня вибраций. При f > 2f₀ режим резонанса не осуществляется, значение К_п равно единице, а при дальнейшем увеличении оно становится меньше единицы, так как система оказывает вынуждающей силе все большее инерциальное сопротивление. Вследствие этого передача вибраций через виброизоляцию уменьшается.

Обычно эффективность  виброизоляции определяют в децибелах.

 

Выражение для собственной  частоты в герцах с учетом, что  mg/q = х_ст, можно представить в виде

 

где х_ст - статическая осадка системы на виброизоляторах под действием собственной массы. Чем больше статическая осадка, тем ниже собственная частота и тем эффективнее виброизоляция.

Из приведенных формул следует, что эффективность виброзащиты увеличивается с увеличением массы виброизолятора и частотой вибрации. Это на практике может привести как к удорожанию установки (агрегата), так и к его большой подвижности по отдельным степеням свободы. С целью выработки компромисса между экономическими и техническими требованиями к виброизоляции приняли оптимальным соотношение между частотой возбуждения и собственной частотой возбуждения и собственной частотой колебаний системы, равное

что соответствует

Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей  силой в промышленности чаще всего  используются виброизолирующие опоры  типа упругих прокладок или пружин или их сочетания (комбинированные  виброизоляторы).

Пружинные виброизоляторы по сравнению с прокладками имеют ряд преимуществ. Они могут применяться для изоляции колебаний как низких, так и высоких частот (обеспечивают любую деформацию), дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию массы и температуры, относительно маю габаритны, однако могут пропускать колебания высоких частот.

Для повышения виброзащитных свойств резиновых прокладок (избежание деформации в горизонтальной плоскости) их изготовляют в виде ребристых или дырчатых плит либо разбивают на ряд параллельно устанавливаемых виброизоляторов.

Для уменьшения передачи вибраций на руки работающих с ручным механизированным инструментом, а также для снижения вибраций основания некоторых машин  вибрационного действия используют пневматические виброизоляторы.