Гигиенические нормы вибраций 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Гигиенические нормы вибраций



Особенно вредны для человека вибрации с частотами, близкими к колебания тела человека или его частей из-за возможности возникновения резонанса.

Резонанс – явление совпадения частоты вибрации с частотой колебаний внутренних органов (6...9 Гц – частота колебаний большинства органов человека, голова колеблется с частотой 17...25 Гц). Для человека, стоящего на вибрирующей поверхности, частота вибраций имеет два резонансных пика – 5...12 Гц и 17...25 Гц, а для человека, сидящего на виброповерхности – один пик 4...6 Гц. Резонанс может вызывать разрыв внутренних органов.

Влияние вибрации на человека также зависит от направления ее действия. Поэтому общие вибрации делят на действующие вдоль осей ортогональной системы координат X, Y и Z, где X и Y – горизонтальные оси, Z – вертикальная ось. Аналогично, местные вибрации делят на действующие вдоль осей ортогональной системы координат Xр, Yр и Zр, где Xр совпадает с источником вибраций, Zр – лежит в площади движения Xр.

Вибрации нормируются отдельно для каждого установленного направления в каждой октавной полосе. Гигиенические нормы приведены в виде кривых на рис. 4.2, где по горизонтальной оси отложены средние частоты октав, а по вертикальной – логарифмические уровни среднеквадратичных значений виброскорости.

Рис. 4.2. Гигиенические нормы вибраций: 1' - вертикальная, 1'' - горизонтальная, 2 – транспортно-технологическая, 3а – технологическая в производственных помещениях, 3б – в служебных помещениях на судах, 3в – в помещениях без вибрирующих машин, 3г – в помещениях для умственного труда, 4 – локальная вибрация

Основы виброзащиты

Виброзащита – совокупность методов и средств, позволяющих уменьшить вредное воздействие вибраций. На данный момент существует 5 основных направлений защиты от вибраций в условиях производства:

- устранение вибраций в источнике возникновения – разработка кинематических и технологических схем, которые бы максимально снижали технологические вибрации: балансировка роторов и валов, устранения чрезмерных люфтов и зазоров периодическим осмотром машин и механизмов.

- виброизоляция – это ослабление связи между источником возникновения колебаний и конструкцией за счет установления между ними виброизоляторов (упругих элементов): стальных пружины, прокладок из резины, упруго-пластических пневморезиновых конструкций, других материалов, способных к демпфированию энергии вибраций. Принципиальная схема виброзащитной системы показана на рис. 4.3, она представляет собой параллельное соединение амортизатора (пружины, рессоры или торсиона) с демпфером (жидкостным или газовым);

Рис. 4.3 – Виброзащитная система

 

- вибропоглощение – ослабление связи между источником возникновения колебаний и конструкцией за счет нанесения на вибрирующую поверхность слоя упруговязких материалов, частично преобразующих энергию колебаний в тепло. В качестве вибропоглощающих материалов используют резины, мастики и пластики.

Однако ослабление связей обычно сопровождается появлением некоторых нежелательных явлений – увеличением статических смещений объекта относительно источника и увеличением амплитуд относительных колебаний при низкочастотных воздействиях. Поэтому использование средств гашения колебаний часто связано с нахождением компромиссного решения, которое удовлетворит всей совокупности технологических требований;

- виброгашение – осуществляется путем установки вибрирующего оборудования на жесткие массивные виброгасящие фундаменты или железобетонные плиты. По их периметру устанавливают акустический шов, заполненный легкими упругими материалами, который предназначен для ликвидации передачи колебаний от фундамента к строительным конструкциям.

Частным случаем данного типа является динамическое гашение колебаний. Динамический виброгаситель (рис. 4.4) присоединяется к объекту и формирует дополнительные динамические воздействия, прикладываемые к объекту в месте соединения с виброгасителем.

 

Рис. 4.4 – Принципиальная схема динамического виброгасителя

 

Динамическое гашение осуществляется подбором параметров виброгасителя, при которых эти дополнительные действия компенсируют динамические действия, образующиеся источником вибраций.

При правильном подборе параметров виброгасителя амплитуда колебаний объекта m 1 становится равной нулю и данная масса становится неподвижной. Такое явление называется антирезонансом, а частота колебаний динамического виброгасителя

(4.9)

называется частотой антирезонанса. Частота антирезонанса совпадает с частотой собственных колебаний массы m 2 при неподвижной массе m 1;

- использование средств индивидуальной защиты – применяемые средства для рук (перчатки, прокладки и налокотники), ног (специальная обувь и наколенники) и всего туловища (пояса и специальные костюмы).

На работах с виброопасными процессами работникам согласно установленных норм бесплатно выдается одежда (вибродемпфирующие покрытия, рукавицы комбинированные и перчатки со спецподкладкой), специальная обувь (сапоги, ботинки и туфли с подошвами из упруго-демпфирующего материала). В последнее время широкое распространение получили вибродемпфирующие покрытия в виде масел (винипор, антивибрит) НПАОТ 0.00-4.24-94.

Работники, занятые на работах с динамическими процессами, имеют право на оплачиваемые санитарно-оздоровительные перерывы продолжительностью от 15 до 20 минут. Также персоналу, имеющему дело с вибрирующим оборудованием, следует строго придерживаться режима труда и отдыха, чередуя выполнение операций, связанных с вибрациями, и выполнение операций без ихдействия. Так время работы с машинами, вибрации которых меньше допустимой нормы, не должно превышать 2/3 рабочей смены.

Длительное воздействие вибраций приводит к профессиональному заболеванию – вибрационной болезни, которая поддается лечению только на первых стадиях развития. Действие местной вибрации вызывает нарушения чувствительности кожи, потерю прочности кровеносных сосудов и чувствительности нервных волокон, окостенение сухожилий, отложения солей в суставах, другие нежелательные проявления.

Вибрация негативно влияет не только на работников, но и на технологическое оборудование, существенно ограничивая срок его эксплуатации. Под действием вибраций имеет место явление усталости материалов – процесс постепенного накопления повреждений в материале, который приводит к образованию трещин и дальнейшему разрушению.

Самостоятельная работа № 4

РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОГО ВИБРОГАСИТЕЛЯ

Цель работы: освоить алгоритм расчета параметров динамического виброгасителя и методику определения основных механических характеристик колебательной системы.

 

Задача 1. Электрический двигатель массы m = 90 кг находится под действием возмущающей гармонической силы

F = 45 сos 5t Н,

вызванной неуравновешенностью его вращающихся масс. Разработать виброзащитное устройство для уменьшения действия вибраций на фундамент.

Решение

Все задачи виброзащиты и виброизоляции можно разделить на два типа:

- виброзащита при силовом возбуждении – возмущающая сила приложена к телу массы т, от вредных вибраций которого следует изолировать фундамент;

- виброзащита при кинематическом возбуждении – источником вредных вибраций является фундамент, от которого следует изолировать тело массы m.

В данной задаче имеет место силовое возбуждение. Наиболее эффективной конструкцией виброгасителя является параллельное соединение упругого амортизатора и гидравлического демпфера (рис. 4.5).

Рис. 4.5 – Расчетная схема виброизолятора

 

При этом под действием внешней силы F в амортизаторе возникает сила упругости, пропорциональная деформации пружины

где с – жесткость пружины, Н/м.

В то же время, в демпфере возникнет сила внутреннего трения, пропорциональная скорости движения тела

где α – коэффициент внутреннего трения, Н·с/м.

Запишем общее уравнение динамики двигателя

Поделим обе части на массу двигателя m, после чего перенесем силы упругости и внутреннего трения в другую сторону

.

Введем понятия частоты собственных колебаний и коэффициента демпфирования

и

Теперь уравнение движения двигателя имеет вид

Как известно из курса теоретической механики, действие вибрации на фундамент уменьшится, если выполняется условие

причем чем больше разница, тем больше эффективность виброизоляции, а при разности частот в 4 раза вибрации гасятся почти полностью. Из данного условия определим требуемую жесткость пружины амортизатора

(Н/м).

Далее находим параметры демпфера. Известно, что чем меньше коэффициент относительного демпфирования ν

тем более эффективная виброизоляция. Но очень малые значения ν приводят к значительным амплитудам колебаний при резонансе, поэтому принимаем

и определяем коэффициент демпфирования

и коэффициент внутреннего трения жидкости демпфера

(Н·с/м).

Степень эффективности предложенного устройства характеризует коэффициент виброизоляции KR – отношение амплитудного значения силы R, действующей на фундамент, до амплитудного значения внешней силы F 0

Максимальное действие на фундамент составит 26,5% внешней силы.

Задание для самостоятельной работы № 4

Задача 1. Электрический двигатель массы m кг находится под действием возбуждающей гармонической силы F = F0 соѕ ωt Н, которая вызвана неуравновешенностью его вращающихся масс. Разработать виброизолятор для уменьшения действия вибраций на фундамент с коэффициентом относительного демпфирования ν. Данные для расчета взять из табл 4.3.

Таблица 4.3

F0, Н m, кг ω, рад/с ν
        0,1
        0,2
        0,3
        0,4
        0,5
        0,1
        0,2
        0,3
        0,4
        0,5
        0,1
        0,2
        0,3
        0,4
        0,5
        0,1
        0,2
        0,3
        0,4
        0,5
        0,1
        0,2

 

Продолжение таблицы 4.3

F0, Н m, кг ω, рад/с ν
        0,3
        0,4
        0,5
        0,1
        0,2
        0,3
        0,4
        0,5

Практическое занятие № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ШУМА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

Цель работы: научиться определять уровни шума на рабочих местах и выбирать эффективные методы его снижения.

Приборы и инструменты: источник шума (разрывная машина УМ-5), шумомер АТТ-9000, шумопоглотительные экраны.

 

Теоретическая часть

Главным признаком современного производства является существенное возрастание интенсивности шумов, что является результатом внедрения в промышленность новых технологических процессов, материалов, роста мощности оборудования и машин. Поэтому защита человека от шума является одной из наиболее актуальных проблем охраны труда, ведь шум на производстве наносит большой экономический и социальный ущерб, обладает раздражающим действием, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и психические реакции, приводя к снижению производительности труда и увеличению случаев производственного травматизма.

В структуре профессиональных заболеваний около 20% приходится на заболевания органа слуха. Производственный шум является опасным для здоровья работника, если его интенсивность превышает определенный уровень. Санитарные нормы шума в производственных помещениях приведены в табл. 4.4.

Восприятие человеком шума является сугубо индивидуальным и зависит от возраста, состояния здоровья и характера трудовой деятельности. Большее влияние шум оказывает на людей, занятых умственным трудом, чем физическим. Особенно тревожит шум непонятного происхождения, возникающий в ночное время суток.

С физической точки зрения шум – волновой процесс, который характеризуется силой, частотой, интенсивностью, амплитудой колебания, звуковым давлением и скоростью. С физиологической точки зрения – любой звук, негативно воспринимаемый человеком. Минимальные и максимальные пределы колебаний, воспринимаемые ухом человека, называются звуковым порогом. Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания в диапазоне от 16 до 20 000 Гц. По природе возникновения все шумы можно разделить на:

- механические – возникают из-за трения в деталях механизмов при их относительном движении или ударных процессах (ковка, штамповка, клепка);

- аэродинамически е – возникают в результате движения газа или при обтекании потоками газа (воздуха) различных тел. Их причинами являются вихревые процессы и пульсации рабочей среды, они характеризуются очень высоким уровнем звука;

- гидравлические – возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитация, турбулентность, гидравлические удары);

- электромагнитные – возникающие в электрическом оборудовании, причиной чаще всего является эффект магнитострикции.

Для измерения уровня звука на рабочих местах используются шумомеры, состоящие из измерительного микрофона, усилителя, электрической цепи с фильтрами и измерительного детектора с тремя временными характеристиками (медленно, быстро, импульс).

Измерения проводятся на постоянных рабочих местах, а также на местах длительного пребывания работников. Шум воспринимается с помощью микрофона, который преобразует звуковые колебания в электрические. При проведении измерений шума микрофон необходимо располагать на высоте 1,5 м над уровнем пола или рабочей площадки (если работа выполняется стоя) или на высоте уха человека, подвергающегося воздействию шума (если работа выполняется сидя).

Микрофон должен быть удален не менее, чем на 0,5 м от человека, проводящего измерения. Измерение шума на рабочих местах проводится при работе не менее 2/3 единиц технологического оборудования, но при этом должны быть включены все наиболее мощные источники шума. В лабораторной работе используется шумомер АТТ-9000 (рис. 4.6).

 

Рис. 4.6 – Конструкция шумомера АТТ-9000

 

Шумомер АТТ-9000 предназначен для измерения уровня звука частотой от 31,5 Гц до 8 кГц в диапазоне его силы от 30 до 130 дБ. Прибор имеет режимы Fast (измерение быстро изменяющихся шумов) и Slow ( постоянные шумы),а также фиксацию максимальных значений, его чувствительность составляет 0,1 дБ. Шумомер имеет две шкалы для измерений уровня звука: А – работает в диапазоне частот, воспринимаемых человеческим ухом и используется для измерений шумов окружающей среды, С – для измерения шумов, создаваемых технологическим оборудованием.

Для выполнения измерений уровня звука переключатель 4 необходимо установить в положение А или в положение С и с помощью переключателя 6 выбрать диапазон измерений так, чтобы минимизировать допуски отсчетов. В левом углу дисплея установлен индикатор выхода за пределы диапазона измерений 9. Он отображает символ «А» или символ «V», если выбраные пределы диапазона в децибелах превышают измеренное значение, или ниже него. В таком случае переключателем 6 следует изменить диапазон измерений.

В зависимости от временных характеристик измеряемого звука переключатель 5 необходимо установить в положение Fast или Slow, после чего направить микрофон на источник шума. При этом на дисплее высветится результат измерения в децибелах (дБ). Если при измерениях уровня звука возникает необходимость запомнить максимальное (пиковое) значение на дисплее, переключатель 5 необходимо установить в положение «Мах. hold» фиксации максимальных значений.

 

Порядок выполнения работы

1. Включить двигатель разрывной машине УМ-5 и без использования звукоизоляции измерить уровень шума L на расстоянии 1, 2, 3, 4 и 5 м на высоте 1,5 м от пола. По полученным результатам построить график зависимости силы звука от расстояния до источника.

2. Установить звукоизолирующую перегородку и снова провести замеры уровня шума Lпер от данного источника на тех же расстояниях и той же высоте. Построить график зависимости силы звука Lпер от расстояния до источника в тех же координатах.

3. Определить эффективность установки звукоизолирующей перегородки по формуле

Lеф = LLпер.

 

4. Определить коэффициент поглощения шума по формуле

,

где δ – толщина перегородки.

5. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу. 4.4.

Таблица 4.4.

  1 м 2 м 3 м 4 м 5 м
Уровень шума L, дБ          
Уровень шума Lпер, дБ          
Коэффициент δ, м-1          

 

Вопросы для самоконтроля

1. Какими параметрами характеризуется шум?

2. Как шум влияет на самочувствие человека?

3. Приведите классификацию шумов по частотным характеристикам. 4. Приведите классификацию шумов по спектральным составам.

5. Что называется ультразвуком, когда он возникает?

6. Что такое инфразвук, какое влияние он оказывает на человека?

7. Опишите конструкцию и принцип действия шумомера.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 190; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.82.44.149 (0.086 с.)