Исследование вибрации рабочих мест
PAGE 15
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Утверждено на заседании
кафедры пожарной
и производственной безопасности
11.05.2006 г.
Методические указания
к лабораторной работе №5
«Исследование вибрации рабочих мест»
Ростов-на-Дону
2007
УДК 69.05:658.382 (676.5)
Методические указания к лабораторной работе №5 «Исследование вибрации рабочих мест». - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2007. - 14 с.
Содержат основные сведения о воздействии вибрации на организм человека, порядке измерения, нормирования и оценки, а также способах борьбы с вибрацией. Предназначены для студентов всех специальностей и форм обучения, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности»
Составитель: канд. техн. наук, доц. Ю.М.Куприй
Редактор Т.М.Климчук
Темплан 2007., пoз. 217
Подписано в печать 18.05.07. Формат 60х84/16. Бумага писчая.
Ризограф. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 50 экз. Заказ 252.
Редакционно-издательский центр
Ростовского государственного строительного университета
344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
© Ростовский государственный строительный университет, 2007
1. Цель работы
Ознакомление с основными сведениями о вибрации, её воздействии на организм человека, порядке измерения, нормирования и оценки, а также способах защиты.
2. Общие сведения
Вибрацией называют колебательные движения механических систем в результате действия совокупности случайных и неуравновешенных сил.
По способу воздействия на организм вибрация подразделяется:
- на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
- локальную, передающуюся через руки человека или через ноги сидящего.
Продолжительное воздействие вибрации на организм человек может быть причиной вибрационной болезни, которая проявляется в виде нарушения физиологических функций, при которых отмечается понижение болевой, температурной и вибрационной чувствительности, легкая отечность кончиков пальцев, повышение потливости ладоней и пальцев, поражение костей и суставов, а также отмечаются общие нарушения со стороны нервной и сердечно-сосудистой системы.
Эффективное лечение вибрационной болезни возможно лишь на ранних стадиях. Восстановление нарушенных функций протекает крайне медленно.
Вибрация характеризуется следующими параметрами:
- амплитудой вибросмещения А, мм;
- частотой колебаний f, Гц;
- величиной виброскорости V, м/с;
- величиной виброускорения а, м/с2,
При вибрационных исследованиях используются понятия:
логарифмический уровень виброскорости (Lv) и виброускорения (La)
(2.1)
(2.2)
где V,а – среднеквадратичное значение виброскорости и виброускорения;
510-8 и 110-6 – опорное значение виброскорости и виброускорения - это та наименьшая скорость и ускорение, которое ощущается человеком как вибрация.
Общую вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат Хо, Yо, Zo, где Хо (от спины к груди) и Yo (от правого плеча к левому плечу) – горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям, Zo – вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в положении сидя или в местах контакта с полом (рис. 1а,б)
Локальную вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат Хл, Yл, Zл, где ось Хл параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изднлия), ось Yл перпендикулярна ладони, ось Zл лежит в плоскости, образованной осью Хл и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается) (рис. 1в, г)
Общая вибрация
Локальная вибрация
Рис. 1. Направление координатных осей при действии вибрации:
а – положение стоя; б – положение сидя; в – при охвате цилиндрических и торцовых поверхностей; г – при охвате сферических поверхностей
3. Нормирование. Общая вибрация
Предельно допустимый уровень (ПДУ) вибрации – уровень, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов 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 или последующих поколений (табл. 1). Соблюдение ПДУ не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных лиц.
Корректированный уровень вибрации – одночисловая характеристика, определяемая как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом октавных поправок.
Эквивалентный (по энергии) корректированный уровень изменяющейся во времени вибрации - корректированный уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое же среднеквадратичное корректированное значение виброускорения и/или скорости, что и данная непостоянная вибрация в течение определенного интервала времени.
Общая вибрация по источнику её возникновения подразделяется на следующие категории:
I категория – транспортная, воздействующая на рабочем месте на операторов самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности и по дорогам.
Например: тракторы, самоходные с/х машины, снегоуборочные машины, грузовые автомобили (в т.ч. тягачи, скреперы, грейдеры, катки и т.п),
II категория - транспортно-технологическая, воздействующая на операторов машин, перемещающихся по поверхностям производственных помещений, промплощадок и горных выработок.
Например: экскаваторы, краны, горные комбайны, путевые машины, бетоноукладчики.
III категория - технологическая, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.
Например: станки, электрические машины и установки, насосы, вентиляторы, оборудование для бурения, промышленности стройматериалов.
III категория по месту действия подразделяется на типы:
3а - на постоянных рабочих местах производственных помещений; 36 - на рабочих местах складов, столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;
3в - на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, медпунктов, конторских помещений, для работников умственного труда.
Таблица 1
Предельно допустимые значения вибрации
при длительности воздействия 8 часов, дБ
|
Средне геометри ческие частоты октавных полос, Гц
|
Общая по категориям
|
Локальная
|
|
|
1
|
2
|
3
|
За
|
36
|
Зв
|
Произ водствен ная
|
С
инстру ментом
|
|
|
Zо
|
Хо, Yo
|
Хо, Yo, Zo
|
Хо, Yo, Zo
|
Хо, Yo, Zo
|
Хо, Yo, Zo
|
Xл, Yл, Zл
|
|
|
1
|
132
|
122
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
123
|
117
|
117
|
108
|
100
|
91
|
|
|
|
4
|
114
|
116
|
108
|
99
|
91
|
82
|
|
|
|
8
|
108
|
116
|
102
|
93
|
85
|
76
|
115
|
115
|
|
16
|
107
|
116
|
101
|
92
|
84
|
75
|
109
|
109
|
|
31,5
|
107
|
116
|
101
|
92
|
84
|
75
|
109
|
109
|
|
63
|
107
|
116
|
101
|
92
|
84
|
75
|
109
|
109
|
|
125
|
|
|
|
|
|
|
109
|
109
|
|
250
|
|
|
|
|
|
|
109
|
109
|
|
500
|
|
|
|
|
|
|
109
|
109
|
|
1000
|
|
|
|
|
|
|
109
|
109
|
Примечание. Общая и локальная производственная вибрация по СН 2.2.4/2.1.8.566-96,
а локальная с инструментом - по СН 2.2.2.540-96.
Для локальной и общей вибрации зависимость допустимых значений нормируемого параметра Vt от времени фактического воздействия вибрации t, не превышающего 480 мин, определяется по формуле
(3.1)
где V480 – допустимое значение нормируемого параметра виброскорости по ГОСТ 12.1.012-90* [1] для длительности воздействия 480 мин;
Т – время фактического воздействия вибрации, мин.
Максимальное значение Vt не должно превышать значений, определяемых для Т=30 мин.
4. Экспериментальная часть
На практике на всех рабочих местах проводится периодическая эксплуатационная проверка вибрации в сроки, установленные нормативно-технической документацией, но не реже 1 раза в год для общей вибрации, и не реже 2 раз в год для локальной вибрации.
Порядок проведения и требования к проведению замеров приведены в ГОСТ 12.1.034-81 [2], ГОСТ 12.1.043-84 [3].
4.1. Лабораторный стенд
Стенд состоит из станка (рис. 2) 1, размещенного на фундаменте 2, изолированном от окружающих и являющимся рабочим местом, стоя на котором, рабочий выполняет руками определенные операции на станке.
Рис. 2. Вибростенд: 1 – источник вибрации (станок); 2 – основание (фундамент); 3 – виброизолирующее основание; 4 – датчик электрический виброизмерительный; 5 – интегратор; 6 – ИШВ-I; 7 – переключатель частоты
4.2. Измерительная аппаратура
Для измерения логарифмических уровней виброскорости в работе используется измеритель шума и вибрации ИШВ-I - электронный прибор II класса (рис. 2.). Он работает по принципу преобразования механических колебаний в пропорциональные им электрические сигналы.
Как и любой прибор, ИШВ-I требует перед замерами сборки виброизмерительного тракта и электрической калибровки согласно инструкции на прибор. Сборку и калибровку прибора выполняет лаборант до начала работы.
До начала замеров переключатели на передней панели прибора устанавливают в следующие положения:
"Делитель-I" – 30;
"Делитель-II" – 40;
"Звук-вибрация" – вибрация;
"Род работы" – медленно;
"Род измерения" – фильтры.
Затем включают источник вибрации на стенде и производят замеры. Если стрелка на шкале прибора расположится до значения 5 дБ, то ее следует вывести в правую часть шкалы изменением положения переключателей: вначале "Делитель-I", (в настоящей лабораторной работе не требуется), затем "Делитель-II".
Требуемый частотный диапазон устанавливают при помощи
переключателя 7.
Результирующее значение логарифмического уровня виброскорости в каждом частотном диапазоне определяем по формуле
Lv=DI+DII+П+KI-KD, (4.1)
где DI, DII, П – показания соответственно "Делитель-I", "Делитель- II", стрелки прибора, дБ;
KI = 46 дБ – коэффициент ослабления интегратора;
КD = 8 дБ – поправка на чувствительность преобразователя.
4.3. Исходные данные
Работа выполняется каждым студентом самостоятельно в соответствии с номером варианта, задаваемым преподавателем. Исходные данные для расчета и нормирования принимаются по табл. 2.
Таблица 2
Исходные данные для расчета
|
№ ва риан та
|
Общая вибрация
|
Локальная вибрация
|
|
|
Помещение, в
котором проводились замеры
|
Продолжи тельность воздействия вибрации, мин
|
Источник вибрации
|
Продолжи тельность воздействия вибрации, мин
|
|
1
|
Пост. Рабочие места в произв. помещениях
|
360
|
Станок с перерывом в 1 ч 20 мин
|
360
|
|
2
|
Склад продукции
|
240
|
Ручной вибратор с перерывом
в 1 ч 30 мин
|
120
|
|
3
|
Конструкторское
бюро в проектном
институте
|
480
|
Станок с перерывом в 1 ч 40 мин
|
360
|
|
4
|
Рабочее место бульдозериста
|
400
|
Ручной вибратор
|
240
|
|
5
|
Рабочее место экскаваторщика
|
240
|
Шпалоподбойщик с перерывом
в 1 ч 20 мин
|
240
|
|
6
|
В служебном
помещении на
дебаркадере
|
430
|
Электродрель
|
12
|
|
7
|
Лаборатория
|
380
|
Площадочный вибратор с перерывом в 1 ч 10 мин
|
400
|
|
8
|
Дежурное
производственное
помещение
|
480
|
Отбойный молоток с перерывом
в 1 ч 25 мин
|
200
|
|
9
|
Вычислительный центр
|
450
|
Бензомоторная пила с перерывом в 1 ч 35 мин
|
100
|
|
10
|
Для работников умственного труда
|
200
|
Ручной абразивный круг с перерывом в 1 ч 15 мин
|
300
|
4.4. Порядок выполнения работы
После ознакомления студента с целью работы, общими сведениями о
вибрации и порядке ее нормирования выполняется экспериментальная часть в следующей последовательности:
- При участии преподавателя (лаборанта) или с его разрешения подготавливается к замерам вибростенд, для чего подключается в сеть измерительный прибор ИТТТВ-1 и источник вибрации (станок).
- Включается прибор ИТТТВ-1 и приготавливается к проведению замеров
- Выполняются замеры локальной вибрации, для чего датчик устанавливается на органы управления станка, затем станок включается и производятся замеры на частотах от 8 до 1000 Гц в порядке, описанном в п. 4.2, результаты замеров заносят в табл. 3.
Таблица 3
Результаты замеров уровней виброскорости
|
№
за-
ме-
ра
|
Место
проведения
замера
|
Вид виб-
рации
|
Средне-
геометри-
ческие
частоты полос, Гц
|
Показания
прибора, дБ
|
Рассчитан-
ный уровень виброско рости, дБ
|
Норматив-
ный
уровень
виброско рости
|
|
|
|
|
|
Д I
|
Д II
|
П
|
|
За
8ч
|
По
вари анту
|
|
1
|
Органы
управления
станка
|
Локальная
|
8
16
31
63
125
250
500
1000
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
(Согласно варианту)
без амортизатора
|
Общая
(технологическая)
|
2
4
8
16
31
63
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
То же с
амортизатором
|
Общая
(технологическая)
|
2
4
8
16
31
63
|
|
|
|
|
|
|
- Выполняются замеры общей (технологической) вибрации на рабочем месте, не оборудованном и оборудованном амортизатором. Для этого датчик устанавливается на соответствующее рабочее место и производятся замеры таким образом только на частотах 2,4, 8,16, 31 и 63 Гц.
Результаты заносят в табл. 3.
- Выключается и обесточивается все оборудование.
4.5. Обработка результатов замеров
Искомые логарифмические уровни виброскорости Lv в октавных полосах частот для локальной и общей вибрации рассчитывают по формуле (4.1), а результаты заносят в графу 8 табл. 3.
4.6. Анализ результатов замеров
Основой анализа является сравнение результатов замеров уровней виброскорости локальной и общей вибрации с нормативными значениями.
Удобней и наглядней анализ проводить графически с построением спектров замеренной вибрации и предельных спектров. Образец спектров приведен на рис. 3.
Нормативный спектр (1) общей вибрации строится для соответствующих категорий с учетом места проведения замера по варианту.
Нормативный спектр при сокращенной продолжительности воздействия вибрации (2) строится аналогично спектру (1) с учетом формулы (3.1).
Нормативные спектры локальной вибрации (5 и 6) строятся аналогично
Замеренные спектры локальной и общей вибрации строятся по данным табл.3 (по частоте и рассчитанному уровню виброскорости).
Таблица 4
Соотношение между логарифмическими уровнями
виброскорости в дБ и ее значениями в м/с
|
Деся тки, дБ
|
|
|
|
Единицы, дБ
|
|
|
|
|
|
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
50
|
1,610-5
|
1,810-5
|
2,010-5
|
2,210-5
|
2,510-5
|
2,810-5
|
3,210-5
|
3,510-5
|
4,010-5
|
4,510-5
|
|
60
|
5,010-5
|
5,610-5
|
6,310-5
|
7,110-5
|
7,810-5
|
8,910-5
|
1,010-4
|
1,110-4
|
1,310-4
|
1,410-4
|
|
70
|
1,610-4
|
1,810-4
|
2,010-4
|
2,210-4
|
2,510-4
|
2,810-4
|
3,210-4
|
3,510-4
|
4,010-4
|
4,510-4
|
|
80
|
5,010-4
|
5,610-4
|
6,310-4
|
7,110-4
|
7,910-4
|
8,910-4
|
1,010-3
|
1,110-3
|
1,310-3
|
1,410-3
|
|
90
|
1,610-3
|
1,810-3
|
2,010-3
|
2,210-3
|
2,310-3
|
2,810-3
|
3,210-3
|
3,510-3
|
4,010-3
|
4,510-3
|
|
100
|
5,010-3
|
5,610-3
|
6,310-3
|
7,010-3
|
7,910-3
|
8,910-3
|
1,010-2
|
1,010-2
|
1,310-2
|
1,410-2
|
|
110
|
1,610-2
|
1,810-2
|
2,010-2
|
2,210-2
|
2,5 10-2
|
2,810-2
|
3,210-2
|
3,510-2
|
4,010-2
|
4,510-2
|
|
120
|
5,010-2
|
5,610-2
|
6,310-2
|
7,110-2
|
7,910-2
|
8,910-2
|
1,010-1
|
1,110-1
|
1,310-1
|
1,410-1
|
|
130
|
1,610-1
|
1,810-1
|
2,010-1
|
2,210-1
|
2,510-1
|
2,810-1
|
3,210-1
|
3,510-1
|
4,010-1
|
4,510-1
|
|
140
|
5,010-1
|
5,610-1
|
6,310-1
|
7,010-1
|
7,910-1
|
8,910-1
|
1,0
|
1,1
|
1,3
|
1,4
|
Рис. 3. Спектры замеренной и нормативной вибрации:
- нормативный спектр, по ГОСТу для соответствующей категории общей вибрации;
- то же, при сокращенной продолжительности воздействия вибрации;
- замеренный спектр общей вибрации без амортизатора;
- то же с амортизатором;
- нормативный спектр локальной вибрации;
- то же при сокращении продолжительности воздействия и перерывах в работе;
- замеренный спектр локальной вибрации
5. Выводы по работе
В выводах отдельно для общей и локальной вибрации следует установить возможность работы человека в рассматриваемых условиях на основании сравнения фактического уровня вибрации и гигиенической нормы с обязательной ссылкой на нормативный документ, из которого взята норма. Следует привести обоснование принятого решения с указанием диапазона частот, где замеренный спектр не соответствует нормативному.
Режим труда устанавливается при показателе превышения уровня вибрации не менее 1 дБ, но не более 12 дБ. При уровне выше 12 дБ работы проводить запрещается.
В течение смены необходимо сокращать длительность непрерывного воздействия вибрации введением регулярно повторяющихся перерывов (защита временем).
По приложению 8 [1] допустимое суммарное время (Тн) непрерывного воздействия локальной вибрации на рабочего за смену представлено в табл. 5.
Таблица 5
|
Превышение вибрации, дБ
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
Тн, мин
|
381
|
302
|
240
|
191
|
151
|
120
|
95
|
76
|
60
|
48
|
38
|
30
|
6. Рекомендации
Для снижения воздействия вибрации на рабочих местах применяются различные меры и средства, например:
- виброизоляция оборудования относительно его основания, т.е. применение амортизаторов, рессор, резиновых прокладок;
- дистанционное управление, исключающее передачу вибрации на рабочие места;
- использование инструмента с виброзащитными рукоятками;
- индивидуальные средства защиты, т.е. специальная обувь, рукавицы с накладками из поролона или резины;
- замена оборудования или инструмента с вибрирующими органами на невибрирующие аналоги.
Кроме мероприятий и методов технического характера для уменьшения воздействия на рабочих следует проводить гигиенические и лечебно-профилактические мероприятия:
- ограничение времени контакта с источниками вибрации (время воздействия не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня);
- технологические операции должны распределяться между рабочими так, чтобы продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, не превышало 15-20 мин;
- проведение в течение смены 2 перерывов (один – до обеда, другой – после);
- температура в помещении с вибрирующим инструментом должна обеспечивать температуру рук не ниже 20 °С;
- работа на открытом воздухе при низких температурах должна через каждый час приостанавливаться на десятиминутный перерыв в отапливаемом помещении с температурой более 20°С;
- принятие после смены теплых водных процедур, ультрафиолетового облучения и лечебной гимнастики;
- рекомендуется прием витаминов группы C1, В1, никотиновой кислоты, поливитаминов.
К работе с источниками вибрации допускаются лица не моложе 18 лет, получившие квалификацию, сдавшие экзамен и прошедшие медицинский осмотр. См. учебник по охране труда.
7. Оформление работы
Отчет следует выполнять в отдельной тетради или на отдельном двойном тетрадном листе.
Отчет должен содержать: номер зачетной книжки, номер группы, фамилию и инициалы студента, дату выполнения работы.
С начала страницы отчет оформляется по образцу:
26.10.99., TB-510, Иванов В.В., з.к.63071
Лабораторная работа №5, вариант № 10
«Исследование вибрации рабочих мест»
Затем выделяют нумерацией и подчеркиванием 6 разделов:
- Цель работы.
- Общие сведения (теория вопроса и применяемые приборы).
- Нормативные требования (нормативный документ для оценки допустимых и оптимальных параметров микроклимата). Выбор места замеров и установки приборов.
- Экспериментальная часть (описание приборов и схем, порядок выполнения замеров и работы, обработка результатов замеров; таблица, обобщающая проведенную работу).
- Выводы по работе (сопоставление полученных данных и нормативных требований).
- Рекомендации (общие и индивидуальные мероприятия по защите персонала на данных рабочих местах).
Работу целесообразно защищать на следующем занятии. На отчете по работе преподаватель делает отметку. Отчет по работе с отметкой передается преподавателю на экзамене (зачете).
8. Контрольные вопросы
- Какое воздействие оказывает вибрация на человека?
- Какие параметры характеризуют вибрацию?
- Как подразделяется вибрация по способу передачи на человека и по источнику воздействия?
- Какими способами нормируется вибрация?
- Как учитывается при нормировании сокращение времени воздействия вибрации?
- В чем принципиальное различие нормирования общей и локальной вибрации?
- Что такое активное и пассивное виброгашение?
- Что такое виброизоляция?
- В каких октавных частотах нормируется общая и локальная вибрация?
- Какие приборы используют для замера вибрации?
Литература
- ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования.
- ГОСТ 12.1.034-81. ССБТ. Вибрация. Общие требования к проведению измерений.
- ГОСТ 12.1.043-84. ССБТ. Вибрация. Методы измерения на рабочих местах в производственных помещениях
Исследование вибрации рабочих мест