Предельно допустимые значения и уровни производственной вибрации

Нормативами для ручных машин определены также сила нажатия и масса машины, а для пневмоприводов - величины прилагаемых усилии. Сила нажатия (подачи), прикладываемая руками работающего к ручной машине и необходимая для стабильной и производительной работы, устанавливается стандартами и техническими условиями на отдельные типы машин; она не должна превышать 200 Н.

Масса ручной машины или ее частей, воспринимаемая руками, сила тяжести или ее составляющая, передающаяся на руки работающего в процессе работы, не должна превышать 100 Н.

Поверхности машин в местах их контакта с руками работающего должны иметь коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/(мК). Общие требования безопасности на машины ручные пневматические установлены ГОСТ 12.2.010-75*[5], который содержит требования безопасности к конструкции и эксплуатации машин, а также требования к методам контроля вибрационных параметров.

Конструкция машины должна: обеспечивать виброзащиту обеих рук оператора; иметь ограждения рабочего инструмента; расположение выхлопных отверстий такое, чтобы отработанный воздух не мешал работе оператора. Машины ударного действия должны быть снабжены устройствами, исключающими самопроизвольный вылет рабочего инструмента при холостых ударах.

Использование машин для выполнения операций, не предусмотренных их основным назначением, допускается. Однако если при этом вибрация превышает установленные уровни [33], то продолжительность работы одного оператора не должна быть больше установленной СанПиН 2.2.2.540-96 «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ».

На ручных органах управления пневмоприводами и устройствами величина усилий не должна превышать при работе: кистью руки - 10 Н; рукой до локтя - 40 Н; всей рукой - 150 Н; двумя руками - 250 Н.

Органы управления (рукоятки, маховики и др.), за исключением выносных пультов дистанционного управления, должны быть размещены относительно площадки, с которой производится управление, на высоте 1000-1600 мм при обслуживании приводов стоя и 600-1200 мм при обслуживании сидя.

Мероприятия по борьбе с производственными вибрациями должны намечаться при проектировании зданий, конструировании машин и агрегатов, при строительстве промышленных зданий, изготовлении станков и оборудования, а также при их эксплуатации. Немаловажное значение имеют правильная эксплуатация оборудования, его профилактическое обслуживание и своевременный ремонт. Общие мероприятия по борьбе с вредным воздействием вибрации могут проводиться по трем направлениям: инженерно-техническому, организационному и лечебно-профилактическому.

Инженерно-технические мероприятия включают: внедрение средств автоматизации и прогрессивной технологии, исключающих контакт работающих с вибрацией; изменение конструктивных параметров машин, технологического оборудования и механизированного инструмента.

Организационные мероприятия включают контроль за монтажом оборудования на производственных площадках; своевременным и качественным проведением планово-предупредительного обслуживания и ремонта; выполнением правил технической эксплуатации машин и агрегатов.

К средствам защиты отнесены следующие устройства: оградительные, виброизолирующие, виброгасящие и вибропоглощающие (ГОСТ 12.4.011-89), а также средства автоматического контроля, сигнализации, дистанционного управления.

Важное значение имеет разработка и внедрение физиологически обоснованных режимов труда и отдыха лиц, подвергающихся воздействию вибрации, а также обеспечение их средствами индивидуальной защиты.

Лечебно-профилактические мероприятия обеспечивают необходимый микроклиматический режим и комплекс физиотерапевтических процедур (водные ванны, массаж, гимнастика и ультрафиолетовое облучение).

Виброизолирующие устройства предназначены для уменьшения уровня вибраций, передаваемых от их источника на тело работающего. Это реализуется путем введения в колебательную систему промежуточной упругой связи. При стационарной установке оборудования виброизоляция обеспечивается соответствующим устройством фундаментов или использованием виброизолирующих опор.

Фундаменты для станков и оборудования с неуравновешенными частями выполняются с акустическими разрывами, заполненными пористым материалом, и акустическим швом, расположенным в нижней части фундамента. Нижняя часть фундамента должна быть значительно ниже фундамента стен здания в целях уменьшения передачи на них сотрясений. При установке станков и оборудования, создающих при работе вибрации, под их станины на междуэтажные перекрытия укладывают прослойку из виброизоляционных материалов.

При расчете фундамента амплитуда колебаний его подошвы не должна превышать 0,1-0,2 мм, а для особо точного оборудования - 0,005 мм. Виброизолирующие опоры размещают под станинами станков и корпусами оборудования. Для обеспечения эффективности виброизоляции их фундаменты должны иметь возможно большую массу.

Эффективность виброизоляции определяется коэффициентом передачи (КП), учитывающим отношение силы F _осн, действующей на основание при наличии упругой связи, к силе F _маш, действующей при жесткой связи: КП= F _осн/ F _маш.

Значение КП для эффективной изоляции колеблется в пределах     1/8-1/15 при отношении (вынужденной частоты к собственной частоте системы), равном 3-4.

Ослабить передачу колебаний от источника на его основание можно, устранив между ними жесткие связи с помощью промежуточных упругих элементов. В качестве таких элементов могут быть использованы стальные пружины или прокладки из упругих материалов: резины, пробки, битуминизированного войлока и т. п. Следует иметь в виду универсальность пружинных виброизоляторов и целесообразность применения прокладок из упругих материалов только для гашения вибраций высокой частоты, возникающих у машин с частотой вращения более 2000 об/мин. При низкочастотных вибрациях такие прокладки оказываются недостаточно гибкими и могут привести даже к усилению передачи вибраций основанию. Применение виброизолирующих устройств должно быть выполнено на основе расчета упругих элементов: толщины и площади прокладок, характеристики пружин.

Виброизоляция может быть выполнена соответствующим устройством пола с применением виброизоляционных плит или прокладок (ковриков). В качестве виброизоляционных материалов применяют: а) резину губчатую, мягкую, средней жесткости и специальных сортов; б) пробку натуральную или плиты из пробковой крошки; в) войлок мягкий или жесткий прессованный; г) минеральный войлок на битумном связующем, изготовленный в виде полотен толщиной 3-5 см; д) асбоцементные плиты толщиной 3 см из смеси 50% асбеста и 50% цемента; е) древесноволокнистые плиты толщиной 2,5 см.

Для виброизоляции можно применять и гибкие элементы (вставки), например, на воздуховодах вентиляции в местах их соединения с вентиляторами и при прохождении через конструктивные элементы здания, в местах связи перекрытий и полов с несущими конструкциями здания. При использовании виброопор необходимо предусмотреть их крепление для исключения горизонтального перемещения.

При конструировании машин и оборудования необходимо уделять внимание снижению вибрации, которое может быть достигнуто различными способами. Так в кинематических схемах динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями и т. п., следует исключать или использовать элементы, которые бы значительно их снижали. Осуществить это можно заменой кулачковых и кривошипных механизмов на равномерно вращающиеся или механизмы с гидроприводами. Снижения уровня вибраций в редукторах и шестеренчатых приводах можно достигнуть использованием шестерен со специальными видами зацеплений (глобоидальным, шевронным и т. д.) вместо шестерен с прямым зубом. Целесообразна также замена металла шестерен пластмассами или текстолитом. Большое значение имеет точность обработки и тщательность сборки.

Большое влияние оказывает неуравновешенность вращающихся масс, одним из способов устранения которой является балансировка. В широко применяемых шлифовальных машинах существенное значение для снижения вибраций имеет повышение качества шлифовальных кругов, включающее снижение величины дисбаланса, уменьшение массы и применение высокоскоростных кругов с допустимой окружной скоростью 80 м/с и более, оснащение машин специальными устройствами для уравновешивания круга непосредственно на машине. Нельзя допускать установку на шпинделе инструмента и оправок, не предусмотренных технической документацией.

В технологическом оборудовании существенное значение имеет устранение резонансных режимов и вибродемпфирование, способствующее уменьшению уровня вибраций посредством превращения энергии механических колебаний, возникающих в оборудовании, в другие виды энергии.

Такое превращение может быть выполнено путем: а) использования конструктивных материалов с большим внутренним трением; б) нанесения на поверхность изделия слоя упруговязких материалов, обладающих большим внутренним трением; в) использования поверхностного трения при введении в конструкцию дополнительного поглощающего элемента или покрытия, увеличивающего активные потери в системе; г) перевода механической колебательной энергии в энергию токов Фуко или электромагнитного поля.

В этих же целях с достаточной эффективностью используют упруго-вязкие покрытия в виде мастики, которые наносят непосредственно на элементы машин и агрегатов. Применяют также смазочные вещества в виде масляных ванн для зубчатых зацеплений и т. д.

Конструктивные материалы, наиболее полно отвечающие требованиям вибродемпфирования, - это пластмассы, капрон, текстолит, дельта-древесина, резина. Эти материалы находят широкое применение: пластмассы - для корпусов и рукояток, капрон и дельта-древесина - для втулок, текстолит - для шестерен.

Параметры вибраций не постоянны, они могут значительно изменяться в процессе работы на одном и том же оборудовании. Определить эти изменения путем ощущений весьма затруднительно, вследствие чего возникает необходимость автоматического контроля и сигнализации. Дистанционное управление является перспективным и исключает необходимость постоянного нахождения работающего в зоне вибрирующих машин и оборудования, а периодическое нахождение в этой зоне менее опасно для обслуживающего персонала.

Для защиты рук работающих от вибраций применяются различные устройства. Клепальные молотки снабжаются пневматическими амортизаторами и эластичными рукоятками, изменяющими амплитуды колебаний на более благоприятные. Применение облегченного ударника из полимерных материалов в два раза уменьшает амплитуду вибраций корпуса инструмента. В этих же целях в системе молотка для амортизации между ударником и бойком предусматриваются воздушные подушки. В конструкции пневматических ручных машин применяют воздушные виброгасители различных систем. Некоторые из них располагают непосредственно в рукоятках ручных машин. Уменьшение вибраций рабочих машин вращательного действия можно обеспечить тщательной балансировкой вращающихся деталей. Качественной балансировкой ротора уровень вибраций можно снизить на 10-20 дБ.

Защита от вибрации обеспечивается также средствами индивидуальной защиты, соответствующими ГОСТ 12.4.002-97 «Средства защиты рук от вибрации. Технические требования и методы испытаний» и ГОСТ 12.4.010-75 «Средства индивидуальной защиты. Рукавицы специальные. Технические условия», которые распространяются на средства индивидуальной защиты рук работающего от вибрации. Это рукавицы с упругодемпфирующими вкладышами; рукавицы и перчатки с мягкими наладонниками; упруго-демпфирующие прокладки и пластины для обхвата вибрирующих рукояток и деталей и т. п.

Для защиты работающего от воздействия общей вибрации применяют обувь с амортизирующими подошвами. Общие технические требования на специальную виброзащитную обувь введены ГОСТ 12.4.024-76 «Обувь специальная виброзащитная. Общие технические требования». Такую обувь изготовляют из кожи, искусственных, синтетических, текстильных материалов и комбинированной (из данных материалов). Она предназначена для защиты работающих от воздействия общей производственной вертикальной вибрации в диапазоне частот свыше 11 Гц и выпускается в виде сапог, полусапог и полуботинок мужских и женских. Она предназначена для индивидуальной защиты от вибраций и ударов энергией 5 Дж. Одновременно с защитой от вибраций спецобувь защищает ноги работающего от нетоксичной пыли и ударов энергией до 50 Дж (сапоги и полусапоги). Применение специальной конструкции подошвы с использованием упругодемпфирующих материалов делает обувь эффективной при виброзащите.