1 Тема 11. Защита от вибрации Вибрация – сложный колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести тела от положения равновесия Полезная Вредная Вибротранспортер Ударно-трамбовочная машина Вибропояс для похудения Виброзвонок

Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия, источниками которых служат: –возвратно-поступательные движения систем –неуравновешенные вращающиеся массы –ударное взаимодействие сопрягаемых деталей –оборудование и инструмент, использующие в технологических целях ударное воздействие на обрабатываемый материал Источники вибрации 2

3 Физические характеристики вибрации Гармоническое колебание виброперемещение (м) виброскорость (м/с) виброускорение (м/с²) х 0 – амплитуда виброперемещения, м; t – время, с; ω=2πf=2π/Т – угловая частота колебаний, рад/c; f=1/T – линейная частота колебаний, Гц; Т= t/n – период колебаний; n – число полных колебаний за время t; φ 0 – начальная фаза колебаний в момент времени t=0; φ =ωt+φ 0 – полная фаза колебаний

Влияние вибрации на организм человека 4 появляются нейрососудистые расстройства рук, меняется крове-наполнение тканей, кистей рук и др.Вибрация по способу передачи на человека передачи на человека Общая Локальная нарушается сердечно- сосудистая деятельность, расстраивается нервная система, нарушается подвижность < 0,7-1 Гц вызывает укачивание 1-2 Гц сонливое состояние, но не вызывают резонанса 6–9 Гц резонансный диапазон Вибрационная болезнь – проф. заболевание, вызванное длительным воздействием интенсивной вибрации (симптомы многообразны и проявляются в нарушении работы нервной и сердечно-сосудистой систем, функций опорно-двигательного аппарата, поражении мышечных тканей и суставов), 3 формы

5 Локальная вибрация При охвате цилиндрических, торцовых и близких к ним поверхностей При охвате сферических поверхностей Факторы, определяющие степень воздействия частота и амплитуда вибрации; продолжительность воздействия, τ, ч; место приложения и направление оси вибрационного воздействия; явление резонанса индивидуальные особенности организма условия воздействия вибрации Положение стоя Положение сидя Общая вибрация Три частотных диапазона: НЧ (общая Гц; локальная Гц) СЧ (общая Гц; локальная - 31,5 63 Гц) ВЧ (общая - 31,5 63 Гц; локальная Гц)

6 Физиологические характеристики вибрации Октавная полоса частот (октава) – диапазон, верхняя и нижняя граничные частоты которого связаны соотношением Третьоктавная полоса частот (третьоктавная) – полоса частот, верхняя и нижняя частоты которой связаны соотношением Среднегеометрические частоты: для октавы для третьоктавный для локальной вибрации в виде октавных полос с : 1, 2, 4, 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц для общей вибрации в виде октавных или 1/3 октавных полос с : 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц Логарифмический уровень – характеристика, сравнивающая две одноименные физические величины, пропорциональные десятичному логарифму их отношения (дБ)

7 Физиологические характеристики вибрации Физические характеристики Физиологические характеристики f, Гц - октавная полоса частот : /3: x, м ν, м/с дБ v 0 = 5·10 -8 м/с a, м/с 2 дБ a 0 = 1·10 -6 м/с 2

8 Меры защиты от вибрации Нормирование ГОСТ «Вибрационная безопасность. Общие требования» СН 2.2.4/ «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы» Общая вибрация по характеристике условий труда 1 категория – транспортная 2 категория – транспортно-технологическая 3 категория – технологическая: а) воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования и передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибраций б) передающаяся на рабочие места в складах, столовых, бытовых, дежурных и др. производственных помещениях, где нет генерирующих вибрацию машин в) на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом

9 для общей вибрации - в и /3 в диапазоне 0,8–80 Гц 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; …31,5; 40; 50; 63; 80 для локальной вибрации - в в диапазоне 1–1000 Гц 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 для продолжительности рабочей смены - 8 ч. (480 мин.) Если < 480 мин, то допустимые значения определяются: для L V или L a для v или а u 480, L 480 – допустимые значения, указанные в нормативах При <30 мин. в качестве нормы принимают значение, вычисленное для =30 мин. Нормируются параметры: v, м/сL V, дБa, м/с²La, дБ

10 Организационные меры защиты 1. режим работы рабочая смена – не более 8 ч. (480 мин.) фактическое время работы в контакте с вибрацией – менее 2/3 раб. смены непрерывная продолжительность воздействия вибрации – мин сверхурочные работы с вибрирующим оборудованием не допускаются 2. регламентированные перерывы (20 мин. через 1-2 ч. после начала смены; 30 мин. через 2 ч. после обеда) 3. включение в рабочий цикл технологических операций, не связанных с воздействием вибрации 4. работа с вибрирующим оборудованием должна производиться, как правило, в отапливаемых помещениях 5. графики ремонтных работ/профилактический ремонт оборудования, контроль за характеристиками виброинструмента – не реже 1 р/год 6. мед. осмотры 1 раз в год, не допуск лиц моложе 18 лет и женщин в период беременности

11 Технические меры защиты 1. снижение вибрации машин (снижение вибрации в источнике) 2. проектирование технологических процессов и производственных помещений, обеспечивающих не превышение гигиенических норм вибрации на рабочих местах 3. применение средств виброзащиты, снижающих воздействие вибрации на работающих на пути ее распространения

12 Технические меры защиты устранение дисбаланса вращающихся масс исключение резонансных режимов работы: изменением характеристик системы (массы или жесткости) установлением др. (по частоте) рабочего режима Вибродемпфирование – процесс уменьшения вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний системы в др. виды энергии изготовление деталей из материалов, обладающих большим коэффициентом потерь нанесение на конструкцию вибродемпфирующих покрытий (ВДП) жесткие (эффективны на НЧ и СЧ) мягкие (эффективны на ВЧ) 1. снижение вибрации машин (снижение вибрации в источнике) Методы демпфирования: Вибродемпфирование кузова автомобиля

13 Технические меры защиты 2. проектирование технологических процессов и производственных помещений, обеспечивающих не превышение гигиенических норм вибрации на рабочих местах расположение вибрирующего оборудования на оптимальном расстоянии друг от друга плавающие полы дистанционное управление, автоматизация, промышленные роботы замена технологических операций и процессов, требующих ударных и вращательных движений, резких ускорений

14 Технические меры защиты 3. применение средств виброзащиты (виброизоляции и виброгашения), снижающих воздействие вибрации на работающих на пути ее распространения пассивная – уменьшение вибрации, передаваемой на машину от основания активная (виброизоляция машин) – снижение вибрации, передаваемой от машины на основание Виброизоляция

15 Технические меры защиты Виброизоляторы (амортизаторы): упругие прокладки из резины, дерева, войлока (при скоростях вращения оборудования n>1800 об/мин) стальные пружины (при n< 1800 об/мин + неблагоприятные условия эксплуатации (высокие температуры, наличие масел, паров, кислот, щелочей) Пассивная виброизоляция m1 m2 Активная виброизоляция F m c

16 Коэффициент передачи вибрации на основание (КП) – показывает, какая доля динамических сил предается через амортизаторы: если f 1 <f 0 (w<w 0 ), то КП1 – применение амортизаторов практически бесполезно; если f 1 =f 0 – резонанс, КП – эффективность виброизоляции ничтожна, более того, амортизирующие устройства в этом случае передачу динамических сил на основание; если f 1 f 0, то КП<1 и эффективность виброизоляторов возрастает с η (т.е. с f 1 ) Следовательно, условием хорошей работы является при – эффективность виброизоляторов %

17 дБ Виброгашение U=100·(1-КП), % Эффективность виброизоляции где – ослабление уровня вибрации, дБ F М c1c1 m c2c2 Виброгаситель крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата

18 Средства индивидуальной защиты от вибраций для рук – резиновые перчатки и рукавицы с прокладками или двойным слоем (внутренний – хлопчатобумажный, наружный резиновый), в зимнее время – теплые рукавицы для ног – виброгасящая обувь; резиновые коврики, виброзащитные площадки (платформы) для тела оператора – нагрудники, антивибрационные пояса, костюмы из упругодемпфирующих материалов Рукавицы виброзащитные ВЗР Перчатки антивибрационные «Вибростат 1»

19 Шум – хаотическое сочетание различных по частоте и интенсивности звуков, мешающие восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину и неблагоприятно воздействующих на организм человека Источники – движущиеся частицы машин, механизмов, жидкостей, воздуха и газов Тема 12. Защита от шума

20 Шум, окружающий человека

Характеристики звуковых колебаний Звук – механические колебания, распространяющиеся волнообразно в упругих средах – газах, жидкостях, твердых телах Основные физические характеристики звуковых колебаний: частота f, Гц f=c/λ; скорость распространения звука с, м/с; звуковое давление P, Па - разность между мгновенным давлением в точке звукового поля и средним давлением в невозмущенной среде; интенсивность звука в данной точке I, Вт/м² - средняя энергия в единицу времени, отнесенная к единице площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны: Ρ – звуковое давление, Па ρ – плотность воздуха, кг/м 3 с – скорость звука, м/с 21

Влияние шума на организм человека и его последствия Факторы, влияющие на степень поражения: –интенсивность шума –частота –длительность –повторяемость –индивидуальная чувствительность организма –возраст 22 –влияние шума на слуховой орган; –шум – общефизиологический раздражитель Строение уха

Физиологические характеристики шума Громкость шума – интенсивность слухового ощущения (громкий, тихий), неодинаково воспринимаемых различных частот и длительностей шума 1) Частота – одна из основных характеристик, по которой человек различает звуки Весь диапазон слышимых частот делится на октавы f ср =31,5; 63; 125; 250;500;1000;2000;4000;8000 Гц НЧ звуки f = 20 Гц – 400 Гц СЧ звуки f = 0,400 – 1 к Гц ВЧ звуки f > 1 к Гц 23

Физиологические характеристики шума При f=1 к Гц I 0 = Вт/м 2, (эталонная частота) P 0 =2·10 -5 Па При f=1 к Гц I=10 Вт/м 2, P=2·10 2 Па 24 порог слышимости болевой порог

Физиологические характеристики шума 2) Уровень интенсивности звука :, дБ 3) Уровень звукового давления: т.к. I ~ P 2, дБ При частоте f=1 к Гц: I 0 = Вт/м 2, P 0 =2·10 -5 Па 25 Уменьшение уровня шума от значений L 1 до L 2

Классификация шума Тональный в одной октаве наблюдается максимум, в котором превышение над соседними полосами частот более 10 дБ, следовательно, слышится только он по характеру спектра Широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы 26 по природе возникновения: механические аэродинамические и гидродинамические электромагнитные и др.

Классификация шума колеблющийся во времени уровень звука которого непрерывно изменяется во времени по временным характеристикам постоянный изменение уровня звука в течение смены (8 ч.) не более, чем на 5 дБ А непостоянный изменение уровня звука в течение смены более 5 дБ А прерывистый уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБ А и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более импульсный состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука отличаются от фона более чем на 7 дБ А 27

Нормирование параметров шума ГОСТ * «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» СН 2.2.4/ «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» СП Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП в зависимости от вида трудовой деятельности нормируются следующие параметры: 1)L P, дБ в 9 октавных полосах частот с fср = 31,5; 63; … Гц; 2) L A, дБ А - уровень звука, измеренный по шкале «А» шумомера ΔLi – корректирующая поправка, являющаяся функцией частоты (табличное значение) – имитирует чувствительность человеческого уха 28

29 L A доп = 80 дБ А на постоянных рабочих местах производственных помещений; L A доп = 75 дБ А работа, требующая сосредоточенности, в лабораториях с шумным оборудованием (на пультах управления без речевой связи по телефону или в шумных помещениях); L A доп = 65 дБ А операторская работа, диспетчерская (с речевой связью по телефону); L A доп = 50 дБ А в помещениях умственного труда (для программистов) Страны Допустимые уровни звука на рабочих местах, дБА Австралия, Финляндия, Франция, Германия, Венгрия, Израиль, Италия, Норвегия, Испания, Швеция, Англия 85 Китай Канада Россия 80 США90 Рекомендации рабочей группы комиссии ЕС85 Нормирование параметров шума

30 Организационные меры защиты рациональный режим труда и отдыха; своевременный ремонт машин и оборудования медосмотры

31 Технические меры защиты ГОСТ ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация СП Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП по способу реализации защиты: 1.технические; 2.строительно-акустические; 3.архитиктурно-планировочные. по отношению к источнику возбуждения шума: снижающие шум в источнике возникновения; снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта

32 Для снижения механического шума: 1. Совершенствование технологических процессов и оборудования: изменение технологии производства, способа обработки и транспортирования материала и др.; изменение конструктивных элементов машин и оборудования; использование смазки, демпфирующих покрытий соударяющихся деталей; своевременный ремонт, балансировка вращающихся узлов 2. дистанционное управление и автоматический контроль При сухом трении (в подшипниках, зубчатых передачах): применяют смазки и присадки; уменьшают относительную скорость трущихся тел; тщательность изготовления, плотная посадка деталей; использование подшипников скольжения 1. Снижение шума в источнике возникновения

33 Активный глушитель шума для систем тепловентиляции и кондиционирования жилых и производственных зданий Реактивный лабиринтный глушитель: 1 – камеры, 2 – перфорированные трубы Снижение аэродинамического шума активные (абсорбционные) реактивные (рефлексные) резонаторного типа комбинированные Резонаторный глушитель для автомобиля

34 1)архитектурно-планировочными решениями 2)строительно-акустическими методами Архитектурно-планировочные решения: рациональная планировка цехов; рациональная планировка технологического оборудования; рациональное размещение рабочих мест; рациональное акустическое планирование зон и режима движения транспортных средств и транспортных потоков; создание шумозащищенных зон Суммарный уровень интенсивности звука в одной расчетной точке от нескольких источников: Общий уровень интенсивности звука n источников шума с одинаковым уровнем интенсивности звука L 1, 2. Снижение шума на пути его распространения

35 1) Звукоизоляция – способность ограждающей конструкции противостоять энергии звука, проходящего через нее Звукоизолирующие свойства ограждения характеризуются коэффициентом звукопроницаемости τ – отношение звуковой энергии, прошедшей через ограждение (Вт), к падающей на него звуковой энергии (Вт): Звукоизолирующая способность: Строительно-акустические методы: «бесконечной» звукоизолирующей перегородки однослойной перегородки: G = h - поверхностная масса вещества, кг/м 2 ; - плотность, кг/м 3 ; h - толщина перегородки, м; f - частота звука, Гц; K 1 – коэффициент кожуха: L факт - фактический уровень шума, дБ; L доп - допустимый уровень шума, дБ; α – коэффициент звукопоглощения

36 2) Звукопоглощение – способность материала или конструкции поглощать энергию звуковых волн, которая в узких каналах или порах материала трансформируется в др. виды энергии. звукопоглощающими принято называть материалы и конструкции, у которых α>0,2 (на СЧ f = 0,400 –1 к Гц ) Коэффициент звукопоглощения α – показывает какая часть падающей звуковой энергии переходит в др. среду зависит от : 1) частоты звука f; 2) пористости; 3) угла падения звуковой волны ; 4) интенсивности отраженной волны

37 Акустической характеристикой помещения является полное звукопоглощение: Средства реализации звукопоглощения: – звукопоглощающая облицовка потолка и стен, шторы на окнах; – штучные звукопоглотители; – интерференционный метод αi коэффициенты поглощения поверхности площадью S i ; А об поглощение звука оборудованием или мебелью. Штучные звукопоглотители

38 Средства индивидуальной защиты Внутренние Внешние

39 Характеристики и источники инфразвука Инфразвук – механические колебания упругой среды, распространяющиеся на частотах ниже 20 Гц Тема 13. Защита от инфразвука Естественные источники ИЗ Промышленные источники ИЗ Реактивные двигатели Двигатели вертолетов Воздушные и поршневые компрессоры Автомобильный транспорт Бульдозеры Доменные печи Электропечи и др.

40 Действие на организм человека Неприятные субъективные ощущения Изменения в ЦНС Изменения в сердечнососудистой системе Изменения в дыхательной системе Нарушение работы вестибулятного аппарата Физические характеристики инфразвука: 1. частота – f, Гц 2. скорость распространения – с м/с 3. инфразвуковое давление – P, Па 4. интенсивность инфразвуковых колебаний – I, Вт/м 2 Физиологические характеристики инфразвука: 1. октавная полоса частот 2. уровень инфразвукового давления, дБ 3. уровень интенсивности, дБ Защита от инфразвука

41 Меры защиты от инфразвука Нормирование инфразвука СН 2.2.4/ «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки» 1)L P, д Б в октавных полосах частот с f ср = 2, 4, 8, 16 Гц Максимальное значение L доп = 100 дБ 2)L Pобщ, дБ Лин измеренный по шкале шумомера «линейная» дБ Лин. Максимальное значение L доп = 100 дБ Лин Организационные меры защиты 1)режим труда и отдыха 2)к работе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие соответствующий курс обучения и инструктаж по технике безопасности 3)предварительные и периодические медосмотры 4)контроль уровней звукового давления оборудования

42 Технические меры защиты 1. защита расстоянием 2. снижение инфразвука в источнике возникновения на этапах возбуждения колебаний и излучения звука 3. конструктивное изменение источников Индивидуальные меры защиты Защита органов слуха и головы Широкие пояса в области живота

43 Характеристики и источники ультразвука Ультразвук – механические колебания упругой среды с частотами большими верхней границы слышимости (от к Гц) Источники Обезжиривание Очистка Пайка Сварка Дефектоскопия УЗИ и др. мед. исследования Радиология Геофизические исследования и др. Тема 14. Защита от ультразвука

44 Характеристики и источники ультразвука Характеристики: 1. частота – f, Гц 2. скорость распространения – с м/с 3. давление ультразвука – P, Па 4. интенсивность ультразвуковых колебаний – I, Вт/м 2 По спектральным характеристикам : НЧ УЗ с f ср = к Гц СЧ УЗ с f ср = к Гц ВЧ УЗ с f ср = 1,0 - 31,5 МГц Физиологические характеристики: 1. октавные и третьоктавные полосы частот 2. уровень ультразвукового давления, дБ 3. уровень интенсивности, дБ Действие на организм человека Воздушный ИЗ – изменения ЦНС, сердечнососудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов Контактный УЗ – нарушение капиллярного кровообращения в кистях рук, снижение плотности костной ткани (профзаболевание – полиневрит рук)

45 Меры защиты от ультразвукового излучения Нормирование ультразвука ГОСТ ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности Сан ПиН 2.2.4/ Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения f ср, к Гц ( /3) 12, , , дБ Воздушный ультразвук f ср, к Гц ( ) V, м/с 5· ,9· ,6·10 -2, дБ Контактный ультразвук L v = 20 lg V/V 0, Где V 0 - опорное значение виброскорости, 5·10 -8, м/с

46 Технические меры защиты 1. Защита от воздушного УЗ: защита расстоянием, средства звукоизоляции и звукопоглощения 2. Защита от контактного УЗ: исключение непосредственного соприкосновения работающих с источникомУЗ (вспомогательные операции – при выключенном источнике УЗ, специальные приспособления или инструмент с удлиненными и виброизолированными ручками) 3. автоматизация и дистанционное управление источниками УЗ Индивидуальные меры защиты Защита от воздушного УЗ – противошумы: внутренние (беруши) внешние (наушники) Защита от контактного УЗ – нарукавники, рукавицы или перчатки