Оценка вибрационной обстановки на производстве

Вибрация – это механические колебательные движения, непосредственно передаваемые телу человека или отдельным его участкам.

Вибрация фактор производственной среды встречается в металлообрабатывающей, горнодобывающей, машиностроительной, авиа- и судостроительной промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте и многих отраслях народного хозяйства. Она используется в ряде технологических процессов: при виброуплотнении, формовании, прессовании, бурении, рыхлении, резании горных пород и грунта, при вибротранспортировке. Вибрацией сопровождается работа передвижных и стационарных механизмов и агрегатов, в основу действия которых положено вращательное или возвратно-поступательное движение.

Вибрация является простейшим видом колебательного движения и относится к гармоническим (синусоидальным) колебаниям.

Основные параметры синусоидального колебания: частота в герцах (1 кол/с); амплитуда смещения А (м или см); скорость V (м/с); ускорение w (м/с²) или в долях ускорения силы тяжести g=9,81 м/с². Время, в течение которого совершается одно полное колебание называется периодом колебания Т (с). Для синусоидальных колебаний скорость и ускорение определяется по формулам:

	V = 2*π*f*A		w = 4*p2*f2*A

Где p = 3,14;

f = частота в гц;

А = амплитуда колебаний в м.

За нулевой уровень колебательной скорости принимают величину 5*10^-8 м/с. За нулевой уровень колебательного ускорения принимают величину 3*10^-4 м/с². Относительные уровни виброскорости и виброускорения выражаются в дБ и определяются по формулам:

	Lv = 20*lg(V/5*10-8)дБ		Lw = 20*lg(w/3*10-4)дБ

Величина колебательной энергии, поглощенной теплом человека Q, прямопропорциональна площади контакта, времени воздействия и интенсивности вибрации:

	Q = I*S*T

Где S – площадь контакта (м²);

Т – длительность воздействия (с);

I – интенсивность вибрации (êãì/ì²*ñ).

 производственных условиях вибрация практически не встречается в виде простых гармонических колебаний. Возникающая в результате работы машин и оборудования сложное колебательное движение является апериодическим или квазипериодическим, часто носит импульсный или толчкообразный характер.

Согласно СН 2.2.4./2.1.8.566-96, различают следующие виды вибрации:

В зависимости от характера контакта тела рабочего с вибрацией и по способу передачи ее на человека:

общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.

Вибрация, передающаяся на ноги сидящего человека и на предплечье, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, относятся к локальной вибрации.

По источнику возникновения вибраций:

локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;

локальную вибрацию, передающуюся телу от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей;

общую вибрацию I категории – транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных машин, транспортных средств при движении по местности, агродюнам и дорогам (в том числе при их строительстве). К источникам транспортной вибрации относятся: тракторы сельскохозяйственные машины (в том числе комбайны); автомобили грузовые (тягачи, скреперы, грейдеры, катки); снегоочистители, самоходный горно-шахтный рельсовый транспорт;

общую вибрацию 2 категории – транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую 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, машины для загрузки (завалочные) мартеновских печей в металлургическом производстве; горные комбайны, шахтные погрузочные машины, самоходные бурильные каретки, пулевые машины, бетоноукладчики, намольный производственный транспорт;

общую вибрацию 3 категории – технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические машины, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вентиляторы, машины для бурения скважин, буровые станки, машины для животноводства, очистки и сортировки зерна, сушилки, оборудование промышленности стройматериалов (кроме бетоноукладчиков), установки химической и нефтехимической промышленности.

В свою очередь вибрацию 3 категории по месту действия подразделяют на следующие типы:

А. На постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;

Б. На рабочих местах на складах, в столовых, бытовых и других производственных помещений, где нет машин генерирующих вибрацию;

В. На рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда;

По направлению действия вибрация подразделяется в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат. В свою очередь вибрация бывает:

локальная вибрация, которая подразделяется на действующую вдоль осей ортогональной системы координат Х_л, V_n, Z_n, где ось Х_л параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, рулевые колеса, рычаги управления), ось V_n – перпендикулярна ладони, а ось Z_n лежит в подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не перекладывается);

общая вибрация, которая подразделяется на действующую вдоль осей ортогональной системы координат Х₀, V₀, Z₀, где Х₀ (от спины к груди), V₀ (от правого плеча к левому) – горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям, Z₀ – вертикальная ось перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сидением, полом.

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 – это вибрации с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По частотному составу вибрации выделяют на:

низкочастотные – при которых преобладают максимальные уровни в октавных полосах частот 1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц – для локальных вибраций;

среднечастотные вибрации – это вибрации, в которых преобладают 8-16 Гц для общих вибраций и 31,5-63 Гц – для локальных вибраций;

высокочастотные вибрации – это вибрации, в которых преобладают 31,5-63 Гц – для общих вибраций и 125-1000 Гц – для локальных.

По временным характеристикам вибрации выделяют:

постоянные, для которых величина нормируемых параметров изменяются 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 величины нормируемых параметров непрерывно изменяются во времени;

Б. Прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1с;

В. импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Оценивают вибрацию на рабочих местах после сравнения ее с ПДУ. Предельно допустимый уровень вибрации (ПДУ) – это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных) 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 исследования в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего или последующих поколений. Соблюдение ПДУ вибрации не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных лиц.

Допустимый уровень вибрации в жилых и общественных зданиях – это уровень фактора, который не вызывает у человека значительные беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к вибрационному воздействию. Часто на промышленных предприятиях люди работают в общественных зданиях.

Корректированный уровень вибрации – одночисловая характеристика вибрации, определяется как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом октавных поправок.

При оценке уровней труда на рабочих местах определяют энергетическое суммирование уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом октавных поправок.

Это показатель называется коррективным уровнем вибрации.

Очень часто пользуются понятием эквивалентный (по энергии) корректированный уровень изменяющийся во времени вибрации – это корректированный уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое же среднеквадратичное корректированное значение виброускорения или виброскорости, что и данная непостоянная вибрация в течение определенного интервала времени.

Измерение и гигиеническая оценка вибрации, а так же профилактические мероприятия должны проводиться в соответствии с руководством 2.2.4/2.1.8-96 “Гигиеническая оценка факторов производственной среды”.

Действие вибрации на организм зависит от того, как тело человека соприкасается с упругими элементами. В одном случае все туловище с нижней частью позвоночника и тазом (стоящий человек), в другом – верхняя часть туловища в сочетании с верхней частью позвоночника, нагибающейся вперед (сидящий человек). Для стоящего на вибрирующей поверхности человека имеется два резонансных типа на частотах 5-12 Гц и 17-25 Гц, для сидящего – на частотах 4-6 Гц. Для головы резонансные частоты лежат в области 20-30 Гц. В этом диапазоне частот амплитуда колебаний головы может превышать амплитуду колебаний плеч в три раза. Одной из наиболее важных колебательных систем является совокупность грудной клетки и брюшной полости. Колебания в этой системе возникают в положении стоя. При увеличении частоты колебаний происходит ослабление ее передачи по телу человека. В положении стоя и сидя величина ослабления на костях таза равна 9 дБ на октаву изменения частоты, на груди и на голове 12 дБ, не плече 12-14 дБ.

Особенности воздействия производственной вибрации определяются частотным спектром и расположением в его пределах максимальных уровней энергии колебания. Местная вибрация малой интенсивности может оказать благоприятное воздействие на организм человека, восстанавливая трофические изменения, улучшая функциональное состояние нервной системы, ускоряя заживление ран. При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии – вибрационной болезни. Наибольший удельный вес имеет патология, в этиопатогенезе которой существенную роль имеет местная (локальная) вибрация.

В производственных условиях ручные машины, вибрация которых имеет максимальные уровни энергии (максимальный уровень виброскорости) в полосах низких частот (до 35 Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечного, опорно-двигательного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц) возникают главным образом сосудистые расстройства с наклонностью к спазму периферических сосудов. При воздействии вибрации низкой частоты заболевания могут возникать через 8-10 лет (формовщики, бурильщики с электросверлами), при воздействии высокочастотной вибрации – через 5 лет и менее (шлифовщики, рихтовщики).

Локальная вибрация широкого спектра преимущественно высоко-среднечастотная (35-125 Гц и более) чаще с неравномерным распределением максимальных условий по ширине спектра и наличием импульсного удара (клепка, обрубка, бурение) вызывает, как правило, различную степень сосудистых заболеваний, нервно-мышечные, костно-суставные и другие нарушения. Сроки развития патологии при воздействии подобной вибрации – от 3 до 8 лет. При этом возникает: умеренно выраженные изменения периферических нервов и сосудов на ногах – нарушение чувствительности в стопах и голенях, тенденция к спазму капилляров пальцев стоп с понижением температуры кожи, цианоз, ослабление пульсации периферических сосудов, боли в ногах без четкой локализации или в икроножных мышцах, особенно при давлении, быстро развивающаяся усталость во время ходьбы.

При воздействии вибрации рабочего места, характерной для транспортных средств с превалированием низких частот в спектре наиболее характерными являются шипо-радикулиты как результат раздражения и сдавления пояснично-крестцовых корешков вследствие травматизации костно-хрящевого и связочного аппарата позвоночника.

При воздействии общей вибрации разных параметров имеет место различная степень выраженности изменений в центральной и вегетативной нервной системе, сердечно-сосудистой системе, обменных процессах, вестибулярном аппарате. Например, вибрационная болезнь, возникающая у бетонщиков под воздействием общей вибрации, характеризуется полиморфностью изменений со стороны ряда систем и органов (поражение различных отделов головного мозга и избирательно стволодиэнцефальной области). Особенностью вибрационной болезни бетонщиков является ее ранее возникновение иногда при стаже менее трех лет. При этом основными симптомами являются локальные нервно-сосудистые симптомы в сочетании с выраженным астеническим синдромом и нейродинамическими нарушениями в центральной нервной системе.

У водителей тяжелых машин, скреперистов, бульдозеристов, экскаваторщиков, возникает в результате воздействия общей и местной вибрации. На фоне общего поражения нервной системы отмечается вегетативно-сосудистые, вестибулярные и корешковые расстройства. Все патологоанатомические, физиологические, клинические проявления, возникающие в результате воздействия на организм человека вибрации, Е.Ц. Андреева-Галанина назвала вибрационной болезнью и дала следующее определение этому заболеванию: вибрационная болезнь – это заболевание всего организма человека с преимущественным поражением сердечно-сосудистой, центральный нервной системы, опорно-двигательного аппарата и других систем и органов возникающих в результате, длительного воздействия на организм вибрации.

Возникновение и развитие вибрационной болезни обусловлено сложным взаимодействием рефлекторно развивающихся изменений в деятельности различных отделов нервной системы. Большую роль в характере реакций организма играют следующие факторы: микротравматизация, охлаждение, статическое мышечное усилие, понижение атмосферного давления, производственный шум. Вибрационная болезнь характеризуется определенной клинической картиной. Основными симптомами в основном обусловлены частотной характеристикой вибрации. Так, при воздействии низкочастотной вибрации наблюдается периферический ангиодистонической и ангиоспастический синдром и синдром вегетомиозита, неврита. Воздействие среднечастотной вибрации вызывает ангиодистонический и ангиоспастический синдром и синдром вегетомиозита.

Ангиоспастический синдром разной степени выраженности вплоть до генерализованного наблюдается при воздействии высокочастотной вибрации – локальной и общей. При этом может быть вызван диэнцефальный синдром с нейроциркуляторными нарушениями. Однако в клинической картине вибрационной болезни нет полной корреляции выраженности отдельных синдромов и физических параметров вибрации, так как формирование симптомокомплекса зависит еще от наличия ряда неблагоприятных факторов внешней среды.

Профилактика неблагоприятного воздействия на организм вибрации заключается в том, чтобы на промышленных предприятиях индивидуально для каждого рабочего места, в зависимости от вредных факторов, частотной характеристики и других показателей были разработаны профилактические мероприятия технического, гигиенического и медико-профилактического характера. Разрабатываются и технологические мероприятия, но только в том случае, когда при снижении вибрационного фона на рабочих местах не создаются условия для появления факторов для работы и других вредных факторов.

С помощью технических мероприятий можно устранить значительно уменьшить возможность возникновения вибрации, предающийся на организм работающих. При этом учитывается такое конструирование ручных инструментов, при котором вибрация не превышала бы предельно допустимых величин.

К организационно-техническим мероприятиям относятся:

замена операций, требующих применения ручных машин, автоматизацией процессов и их дистанционным управлением;

осмотр ручных машин, находящихся в эксплуатации, не реже чем 1 раз в 6 месяцев, на соответствие их вибрационных параметров паспортным данным;

ведение определенной документации по техническому обслуживанию, в которую заносятся данные о ремонте и профилактике (специальный журнал и индивидуальный паспорт машин);

создание новых конструкций, инструментов и машин, вибрация которых не должна выходить за пределы безопасной для человека, а усилие, прикладываемые руками работающего к ручной машине, должно быть в пределах 15-20 кг;

создание клепальных, рубильных, отбойных, бурильных и других конструкций, в которых используются различные принципы виброзащиты: изменение внутреннего цикла работы молотов, выборов рациональных параметров ударного узла, применение различных приспособлений снижающих вибрацию.