Предельно допустимые уровни контактного ультразвука

Среднегеометрические частоты октавных полос, кГц	Пиковые значения виброскорости, м/с	Уровни виброскорости, дБ
8 – 63	5·10^-3	100
125 – 500	8,9·10^-3	105
1·10^3– 31,5·10^3	1,6·10^-2	110

 

СанПиН 2.2.4.3359-16 в качестве нормируемого параметра контактного ультразвука устанавливает максимальные значения усредненной во времени пик-пространственной интенсивности – I _spta контактного ультразвука, распространяющегося от источника в водоподобной гелиевой среде (табл. 2.40).

Усредненная во времени пиковая пространственная интенсивность – I _spta контактного УЗ, распространяющегося от источника в водоподобной гелиевой среде – рассчитанная по измерениям акустического давления p при контакте гидрофона (поршневого типа) с контролируемой поверхностью ультразвукового излучателя через тонкий слой смазки ультразвукового геля, аппроксимированная в зависимость I_{s pta} от p в виде:

,                               (2.57)

 

где Р – измеренное акустическое давление, Па, d – плотность воды, кг/м³; c – скорость звука в воде, м/с.

 

 

Таблица 2.40

Предельно допустимые уровни контактного ультразвука
 на рабочих местах

Поддиапазоны  частот, кГц	Усредненная во времени пиковая пространственная интенсивность, Вт/см^2	Усредненная во времени пиковая пространственная интенсивность для совместного действия воздушного и контактного УЗ, Вт/см^2
11,2 – 80	0,03	0,017
80 – 630	0,06	–
0,63 · 10^3 – 5,0 · 10^3	0,1	–

 

Указания по условиям контроля ультразвука на рабочих местах в СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96, ГОСТ 12.1.001-89 ограничиваются реко­мендацией проводить его при типичных условиях эксплуатации источников, ха­рактеризующихся наиболее высокой интенсивностью генерируемых ультразву­ковых колебаний.

При измерении непостоянных уровней звукового давления отсчеты произво­дят в типичном технологическом режиме, в течение которого уровень звукового давления достигает максимальных значений. Результаты измерений должны характеризовать воздействие ультразвука за время рабочей смены.

Для оценки уровней звукового давления, создаваемого одиночным источни­ком ультразвука в производственном помещении, измерения следует проводить на постоянном рабочем месте или в рабочей зоне этого оборудования при выклю­ченных остальных источниках ультразвука.

Точки измерения воздушного ультразвука на рабочем месте должны быть расположены на высоте 1,5 м от уровня основания (пола, площадки), на котором выполняются работы с ультразвуковым источником любого назначения в поло­жении стоя, или на уровне головы, если работа выполняется в положении сидя, на расстоянии 5 см от уха и на расстоянии не менее 50 см от человека, проводя­щего измерения.

Измерение уровней ультразвука следует проводить в нормируемом частотном диапазоне с верхней граничной частотой не ниже рабочей частоты источника.

Для оборудования, при эксплуатации которого ультразвук возникает как со­путствующий фактор, контроль производят в нормируемом частотном диапазоне с верхней граничной частотой не ниже 20 кГц.

Для воздушного ультразвука устанавливаются в качестве измеряемых вели­чин уровни звукового давления, дБ, в третьоктавных полосах со среднегеометри­ческими частотами 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 кГц.

Измерения необходимо выполнять не менее трех раз в каждой третьоктавной полосе для одной точки и затем вычислять среднее значение. Средние значения уровней вычисляются как и для шума.

Аппаратура, применяемая для измерения уровня звукового давления, должна состоять из измерительного микрофона, электрической цепи с линейной харак­теристикой, третьоктавного фильтра и измерительного прибора. Аппаратура должна иметь характеристику «линейная» и временную характеристику «медлен­но» (S).

Погрешность градуировки аппаратуры после установления рабочего режима по отношению к действительному уровню ультразвука не должна превышать ±1дБ.

Определение максимальной интенсивности контактного УЗ следует проводить согласно требованиям национального стандарта Российской Федерации измерением акустического давления  Р при контакте гидрофона поршневого типа с контролируемой поверхностью ультразвукового излучателя через тонкий слой смазки (например, ультразвукового геля), аппроксимируя затем зависимость I_{s pta} от Р в виде зависимости (2.57). В качестве вторичного прибора можно использовать подходящие по характеристикам вольтметры и осциллографы.

Вибрация

Характеристики вибрации

 

Вибрация – это процесс распространения механических колебаний в твер­дом теле.

Причинами возникновения вибрации являются:

1) силовое возбуждение, вызываемое не уравновешенными и не постоянными во времени силами и моментами в механических (динамических) системах:

– при возвратно-поступательных движениях масс в кривошипно-шатунных механизмах двигателей, компрессоров, ударников в пневматиче­ских ручных машинах (отбойных молотках, перфораторах и т. п.);

– при вращении неуравновешенных масс, имеющих дисбаланс (ручные шлифовальные машины, режущий инструмент станков и т. п.);

– при ударных взаимодействиях элементов и деталей (зубчатые зацепле­ния, подшипники, клепальный инструмент и т. п.);

2) кинематическое возбуждение, вызываемое колебаниями оснований (напри­мер, неравномерности пути, дорог при движении транспортных средств);

3) параметрическое возбуждение, вызываемое изменением во времени пара­метров системы (только в нестационарных системах, например, двигателях внутреннего сгорания);

4) автоколебания, возникающие и поддерживаемые источником энергии не колебательной природы (простейшим примером служат часы, колебания в которых вызывает пружина).

По СН 2.2.4/2.1.8.566–96, а также СанПиН 2.2.4.3359-2016 вибрации, воздействующие на человека, классифи­цируют по следующим признакам:

− способ передачи на человека;

− источник возникновения;

− направление действия;

− характер спектра вибрации;

− частотный состав;

− временные характеристики.

По способу передачи на человека различают вибрацию:

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

− локальную, передающуюся через руки человека.

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

По источнику возникновения различают следующие вибрации:

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

− локальную, передающуюся человеку 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 и прицепных машин, транс­портных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве). К источникам транспортной вибрации отно­сят: тракторы сельскохозяйственные и промышленные, самоходные сельскохозяйственные машины (в том числе комбайны); автомобили грузовые (в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки и т. д.); снегоочистители, самоходный горно-шахтный рельсовый транспорт;

− общую вибрацию II 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 (в том числе ро­торные), краны промышленные и строительные, машины для загрузки (за­валочные) мартеновских печей в металлургическом производстве; горные комбайны, шахтные погрузочные машины, самоходные бурильные карет­ки; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт;

− общую вибрацию III категории – технологическую вибрацию, воздейст­вующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передаю­щуюся на рабочие места, 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, оборудование для бурения скважин, буровые станки, машины для животноводства, очистки и сортировки зерна (в том числе сушилки), оборудование промышленности стройматериалов (кроме бетоноукладчи­ков), установки химической и нефтехимической промышленности и др.

Общую вибрацию категории IIIпо месту действияподразделяют на следую­щие типы:

– на постоянных рабочих местах производственных помещений предпри­ятий;

– на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и в других производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибра­цию;

– на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здрав­пунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помеще­ниях для работников умственного труда;

– общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внеш­них источников: городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытые линии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышлен­ных установок (при эксплуатации гидравлических и механических прессов, строгальных, вырубных и других металлообрабатывающих механизмов, поршневых компрессоров, бетономешалок, дробилок, строительных ма­шин и др.);

– общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внут­ренних источников: инженерно-технического оборудования зданий и бы­товых приборов (лифты, вентиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральные машины и т. п.), а также встроенных предпри­ятий торговли (холодильное оборудование), предприятий коммуналь­но-бытового обслуживания, котельных и т. д.

По направлению действия вибрацию подразделяют в соответствии с направле­нием осей ортогональной системы координат:

−  локальную вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортого­нальной системы координат Х_л, У_л, Z _л, где ось Х_л параллельна оси места ох­вата источника вибрации (рукоятки, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия и т. п.), ось Y _л перпендикулярна ладони, а ось Z _л лежит в плоскости, образованной осью Х_л и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается);

−  общую вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат Х_о, Y _о, Z _о, где Х_о (от спины к груди) и Y _о (от правого пле­ча к левому) – горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям; Z _о – вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверх­ностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т. п.

Направления осей и связь их с телом и рукой человека показаны на рис. 2.16 и 2.17.

Рис. 2.16. Направление осей при измерениях общей вибрации

б

а

Рис. 2.17. Направление осей при измерениях локальной вибрации:

а – при охвате цилиндрических, торцовых и близких к ним поверхностей;
б – при охвате сферических поверхностей

 

По характеру спектра вибрации выделяют:

− узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в со­седних третьоктавных полосах;

− широкополосные вибрации — с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По частотному составу вибрации выделяют:

− низкочастотные (с преобладанием максимальных уровней в октавных по­лосах частот 1–4 Гц для общих вибраций, 8–16 Гц – для локальных виб­раций);

− среднечастотные (8–16 Гц – для общих вибраций; 31,5–63 Гц – для ло­кальных вибраций);

− высокочастотные (31,5–63 Гц – для общих вибраций;
125–1000 Гц – для локальных вибраций).

По временным характеристикам выделяют следующие вибрации:

− постоянные, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в два раза (на 6 дБ) за время наблюдения;

− непостоянные, для которых величина нормируемых параметров изменяет­ся не менее чем в два раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при изменении с постоянной времени 1 с, в том числе:

− колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируе­мых параметров непрерывно изменяется во времени;

− прерывистые, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, со­ставляет более 1 с;

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

В соответствии с классификацией в СН 2.2.4/2.1.8.566-96 преду­сматривается для общей транспортной вибрации (категории I), что коррекция для двух горизонтальных направлений вдоль осей Х_о и Y _о отличается от коррек­ции для вертикального направления вдоль оси Z _о. Для других категорий общей вибрации коррекция вдоль всех осей принята как для вертикальной оси Z _о.

Для локальной вибрации также принята одинаковая коррекция для всех на­правлений системы координат Х_л, Y _л, Z _л.

Характеристиками вибрации служат:

– амплитуда изменения параметра движения;

– частота изменения амплитудного параметра.

При рассмотрении вибрации как вредного фактора условий труда и окружаю­щей среды амплитудным параметром может быть и виброскорость v, измеряемая в м/с, и виброускорение а, м/с².

Поскольку амплитудные параметры вибрации, воздействующей на человека, изменяются в очень широком диапазоне значений, для них используют логариф­мические уровни, определяемые аналогично уровням звукового давления в шуме.

Логарифмический уровень виброскорости L_v, дБ,равен:

,                               (2.58)

где v – среднее квадратическое значение виброскорости, м/с; 5∙10^-8 – опорное значение виброскорости, м/с.

Логарифмический уровень виброускорения L_a, дБ,равен:

,                               (2.59)

где а – среднее квадратическое значение виброускорения, м/с²; 1∙10^-6 – опорное значение виброускорения, м/с².

Операции усреднения и энергетического сложения уровней виброскорости или уровней виброускорения проводятся так же, как в шуме с уровнями звуково­го давления по формулам (2.51 – 2.53) с использованием табл. 2.34 и 2.35.

Колебательный процесс распространения вибрации, как и звука, характери­зуется частотой, измеряемой в герцах, Гц (1000 Гц = 1 кГц).

Частотный диапазон от долей герц до нескольких тысяч герц, с которым приходится сталкиваться при оценке производственной вибрации, разбивается, как и шум, на октавные полосы частот, а в некоторых ситуациях – на более мел­кие третьоктавные полосы. Стандартные значения граничных и среднегеометри­ческих частот октавных (формулы 2.40 и 2.41) и третьоктавных полос для оценки вибрации приняты такие же, как и установленные в акустике для шума.

Среднегеометрические частоты октавных полос для оценки вибрации: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 260; 500; 1000 Гц.

Производственная вибрация, как и шум, в отечественных гигиенических до­кументах (в частности, в СН 2.2.4/2.1.8.566–96) характеризуется как спектраль­ными характеристиками виброскорости (и ее логарифмических уровней) или виброускорения (и его логарифмических уровней) в октавных (или третьоктав­ных) полосах частот, так и одночисловыми (корректированными по частоте и ин­тегральными по времени) значениями виброскорости или виброускорения (и их логарифмическими уровнями).

В СН 2.2.4/2.1.8.566–96 в качестве одночисловых интегральных по частоте характеристик вибрации установлены корректированное значение U _кор виброскорости (v _кop, м/с) или виброускорения (a _кор, м/с²) или их логарифмические уровни L_{U кop}, дБ (корректированные уровни вибрации).

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

Коррекция вибрации по частоте производится математически так же, как и для шума (формула 2.42), по аналогичным формулам:

– для среднеквадратичных значений виброскорости или виброускорения:

                    (2.60)

– для логарифмических уровней виброскорости или виброускорения:

           (2.61)

где U_i и L_Ui – среднее квадратическое значение виброскорости v_i м/с, или виб­роускорения, а_{кор i}, м/с², (и соответственно, их логарифмические уровни L_vi и L_ai, дБ) в i -й полосе частот (октаве или третьоктаве); K_i, L_Ki – весовые коэффициенты для среднеквадратичных (абсолютных) зна­чений виброскорости K_vi или виброускорения K_aj (и соответственно их логариф­мические уровни, L_Kvi и L_Kaj, дБ) для i -той полосы частот (октавы или третьоктавы), приведены в табл. 2.41 – для локаль­ной вибрации, в табл. 2.42 – для общей вибрации; п – число частотных полос (октав или третьоктав), в которых оценивается вибрация.

Таблица 2.41

Значения весовых коэффициентов K_i, L_Ki (дБ)
для локальной вибрации

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Значения весовых коэффцициентов
	Для виброускорения		Для виброскорости
	Ki	LKi	Ki	LKi
8	1,0	0	0,5	–6
16	1,0	0	1,0	0
31,5	0,5	–6	1,0	0
63	0,25	–12	1,0	0
125	0,125	–18	1,0	0
250	0,063	–24	1,0	0
500	0,0315	–30	1,0	0

 

Таблица 2.42

Значения весовых коэффициентов K_i, L_Ki (дБ) для общей вибрации

Частота, Гц	Для виброускорения								Для виброскорости
	В 1/3 октаве				В 1/1 октаве				В 1/3 октаве				В 1/1 октаве
	Z0		X0, Y0		Z0		X0, Y0		Z0		X0, Y0		Z0		X0, Y0
	Ki	LKi	Ki	LKi	Ki	LKi	Ki	LKi	Ki	LKi	Ki	LKi	Ki	LKi	Ki	LKi
0,8	0,45	-7	1,0	0					0,045	-27	0,4	-8
1,0	0,5	-6	1,0	0	0,5	-6	1,0	0	0,063	-24	0,5	-6	0,04	-25	0,5	-6
1,25	0,56	-5	1,0	0					0,09	-21	0,63	-4
1,6	0,63	-4	1,0	0					0,125	-18	0,8	0
2,0	0,71	-3	1,0	0	0,71	-3	1,0	0	0,188	-15	1,0	0	0,16	-16	0,9	-1
2,5	0,8	-2	0,8	-2					0,25	-12	1,0	0
3,15	0,9	-1	0,63	-4					0,35	-9	1,0	0
4,0	1,0	0	0,5	-6	1,0	0	0,5	-6	0,5	-6	1,0	0	0,45	-7	1,0	0
5,0	1,0	0	0,4	-8					0,63	-4	1,0	0
6,3	1,0	0	0,315	-10					0,8	-2	1,0	0
8,0	1,0	0	0,25	-12	1,0	0	0,25	-12	1,0	0	1,0	0	0,9	-1	1,0	0
10,0	0,8	-2	0,2	-14					1,0	0	1,0	0
12,5	0,63	-4	0,16	-16					1,0	0	1,0	0
16,0	0,5	-6	0,12	-18	0,5	-6	0,12	-18	1,0	0	1,0	0	1,0	0	1,0	0
20,0	0,4	-8	0,1	-20					1,0	0	1,0	0
25,0	0,315	-10	0,08	-22					1,0	0	1,0	0
31,5	0,25	-12	0,06	-24	0,25	-12	0,06	-24	1,0	0	1,0	0	1,0	0	1,0	0
40,0	0,2	-14	0,05	-26					1,0	0	1,0	0
50,0	0,16	-16	0,04	-28					1,0	0	1,0	0
63,0	0,125	-18	0,03	-30	0,12	-18	0,03	-30	1,0	0	1,0	0	1,0	0	1,0	0
80,0	0,1	-20	0,02	-32					1,0	0	1,0	0
Примечание. При оценке общей вибрации 2 и 3 категории значения весовых коэффициентов для направлений X0, Y0 принимаются равными значениям для направления Z0.

Весовые коэффициенты, как и в шуме, отражают чувствительность человека к вибрации на различных частотах и нормируются в соответст­вующих документах. В СН 2.2.4/2.1.8.566–96 предусмотрена коррекция как в ок­тавных полосах частот, так и в третьоктавных полосах частот.

Интегральными по времени одночисловыми характеристиками вибрации, изменяющейся по времени, по СН 2.2.4/2.1.8.566–96 являются эквивалентные корректированные значения U _экв виброскорости v _экв, м/с, или виброускорения а_экв, м/с², или их логарифмические уровни L _Uэкв – эквивалентные (по энергии) корректированные уровни.

Эквивалентный (по энергии) корректированный уровень – корректирован­ный уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое же средне­квадратичное корректированное значение виброускорения и/или виброскоро­сти, что и данная непостоянная вибрация в течение определенного периода времени Т.

Эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброуско­рения U _экв или их логарифмический уровень L_{U экв}, определяется формулами:

– для среднеквадратичных значений виброскорости или виброускорения:

                     (2.62)

– для логарифмических уровней виброскорости или виброускорения:

                  (2.63)

где U _{к opi}, L_{U кор i} – корректированное по частоте среднее квадратическое значение виброскорости v _{к opi}, м/с, или виброускорения, а_{кор i} м/с², опреде­ляемые по формуле (2.58), и соответственно, их логарифмические уровни L_{v кор i} и L_{a кор i} определяемые по формуле (2.59), дБ, в i -й полосе частот (ок­таве или третьоктаве); t_j – время действия вибрации за j – интервал времени, час, в течение которого вибрацию можно считать постоянной:

                                   (2.64)

где k – общее число интервалов действия вибрации за период времени Т; τ – суммарное время отсутствия действия вибрации за период вре­мени Т, ч.

Для оценки воздействия производственной вибрации на работника период времени Т должен быть равен продолжительности рабочей смены (как правило, Т = 8 ч).

В ГОСТ 31191.1–2004 для общей вибрации принята характеристика вибра­ции, воздействующей на человека, в виде среднеквадратичного корректирован­ного по частоте значения виброускорения а _кор, м/с², соответствующего такой же величине по СН 2.2.4/2.1.8.566–96. Lля локальной вибрации принята характеристика виб­рации, воздействующей на человека, в виде среднеквадратичного корректирован­ного по частоте значения виброускорения а_кор, м/с². Направления осей для оценки воздействия локальной вибрации на руки ра­ботающего совпадают с системой координатных осей, принятых в санитарных нормах.

Для оценки воздействия локальной вибрации на здоровье работающего пред­лагается применять «полную вибрацию a_hv, которую надо определять как корень из суммы квадратов трех составляющих вибрации по трем осям а _hx, a_hy, a_hz т.е. как суммарный вектор трех составляющих, действующих по осям ортогональной системы координат:

                    (2.65)

Кроме того, в ГОСТ 31192.1–2004 вводится величина вибрационной экспози­ции за смену, которую выражают через полную корректированную вибрацию a _{hv (eq,8h)}, энергия которой эквивалентна энергии вибрации непрерывного вось­мичасового воздействия, и для удобства ее обозначают А(8):

                                (2.66)

где Т – общая длительность вибрационной экспозиции (при значении полной вибрации a_hv); T ₀ – базовое значение длительности, равное 8 ч (28800 с).

Если условия работы таковы, что, относительно воздействия вибрации, ее можно разбить на несколько операций с разными уровнями вибрации, вибрационная экспозиция за смену может быть получена по формуле:

                             (2.67)

где a_hvi – полная вибрация для i -й операции; n – общее число отдельных воздействий вибрации; T _i – длительность i -й операции;

Составляющие A (8) должны быть зафиксированы по отдельности.

Показатель A (8) по своему определению соответствует принятому в СН 2.2.4/2.1.8.566–96 эквива­лентному корректированному значению виброускорения а_экв. Только в СН она установлена независимо для отдельных направлений (осей) действия локальной вибрации, а в ГОСТ 31192.1–2004 – для полной вибрации, т. е. по величине сум­марного вектора.