Опасные и вредные производственные факторы — ВИБРАЦИЯ

Вибрация определяется как колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести какого-либо тела от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела, которую оно имело в статическом состоянии. Вибрация возникает вследствие колебаний частей аппаратов, машин, коммуникаций и сооружений, вызываемых неуравновешенностью вращающихся деталей, пульсаций давления при транспортировке жидкостей и т.п.

Считается, что диапазон колебаний, воспринимаемых человеком, как вибрация при непосредственном контакте с колеблющейся поверхностью, лежит в пределах (12–8000) Гц. Колебания с частотой до 12 Гц воспринимаются всем телом как отдельные толчки. При частотах больше (16-20) Гц вибрация сопровождается шумом.

Следует отметить, что в определенных условиях вибрация оказывает благоприятное действие на организм человека и применяется в медицине для улучшения функционального состояния нервной системы, ускорения заживления ран, улучшения кровообращения, лечения радикулитов и т.п., полезное свойство вибрации используют для интенсификации определенных производственных процессов, например, виброуплотнение бетона, грунта, разгрузки сыпучих материалов из емкостей и т.п.

Однако во многих случаях в производственных условиях воздействие вибрации может вызвать нарушение механической прочности и герметичности аппаратов и коммуникаций, быть причиной аварий, а также приводит к различным нарушениям здоровья человека. Вибрации вызывают в организме человека многочисленные реакции, которые являются причиной функциональных расстройств различных органов и систем организма.

Простейшим видом вибрации является вибрация, действующая по синусоидальному закону. Основные параметры синусоидального колебания: частота – в герцах; амплитуда смещения – А в м или см; скорость – в м/с; ускорение а — в м/с² или в долях ускорения силы тяжести – 9,81 м/с². Время, в течение которого совершается одно полное колебание, называется периодом колебания Т (с).

Условно за нулевой уровень колебательной скорости принимают величину 5·10^-8 м/с, соответствующую среднеквадратичной колебательной скорости при стандартном пороге звукового давления, равном 2·10^-5 Н/м², а за нулевой уровень колебательного ускорения принимается величина 3·10^-4 м/с².

Вибрация классифицируется по целому ряду признаков.

По способу передачи принято различать вибрацию:

• локальную (местную), передаваемую через руки (при работе с ручными машинами, органами управления);
• общую, передаваемую через опорные поверхности сидящего или стоящего человека и вызывающую сотрясение всего организма.

По характеру спектра вибрации подразделяются на:

• узкополосные, у которых контролируемые параметры в 1/3-октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3- октавных полосах;
• широкополосные, которые не отвечают указанному требованию.

По частотному составу вибрации подразделяются на:

• низкочастотные с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах 8 и 18 Гц (локальная), и 1 и 4 Гц (общая);
• среднечастотные – 31,5 и 63 Гц (локальная), 8 и 16 Гц (общая);
• высокочастотные – 125, 250, 500 и 1000 Гц (локальная), 31,5 и 63 Гц (общая).

По временным характеристикам локальные вибрации подразделяются на:

• постоянные, для которых величина виброскорости изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин.;
• непостоянные, для которых величина виброскорости изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин.

В свою очередь непостоянные вибрации подразделяются на:

• колеблющиеся во времени, для которых уровень виброскорости непрерывно изменяется во времени;
• прерывистые, когда контакт оператора с вибрацией в процессе работы прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;
• импульсные, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Общую вибрацию в зависимости от источника ее возникновения подразделяют на следующие три категории:

• транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при их движении по местности. К источникам транспортной вибрации относят тракторы, сельскохозяйственные машины, автомобили, снегоочистители, самоходный рельсовый транспорт и др.;
• транспортно-технологическая вибрация, возникающая при работе машин, выполнящих технологическую операцию и перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок и т.п. К источникам транспортно-технологической вибрации относят экскаваторы, краны и строительные машины, горные комбайны, шахтные перегрузочные машины, путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт;
• технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на другие рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: металло- и деревообрабатывающие станки, кузнечно-прессовое оборудование, литейные и электрические машины, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вентиляторы, машины для животноводства, очистки и сортировки зерна, оборудование промышленности строительных материалов, установки химической и нефтехимической промышленности и др.

Степень и характер действия вибрации на организм человека зависят от вида вибрации, ее параметров и направления воздействия.

Общая вибрация воздействует на весь организм человека, локальная – на отдельные части тела. Однако такое разделение вибрации является условным, так как и локальная вибрация в итоге влияет на весь организм. Этому в значительной степени способствует хорошая проводимость механических колебаний тканями тела человека, особенно костной тканью. Поэтому кажущиеся локальными вибрации в действительности нередко распространяются на самые отдаленные участки поверхности тела и могут достигать там значительных амплитуд.

Наиболее распространены заболевания, вызываемые локальной вибрацией.

Локальная вибрация, имеющая широкий частотный спектр, часто с наличием ударов (клепка, рубка, бурение), вызывает разлиную степень сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений. Такая вибрация вызывает спазмы сосудов, которые, начиная с пальцев распространяются на кисть, предплечье и охватывают сосуды сердца, при этом нарушается снабжение конечностей кровью. Одновременно локальная вибрация воздействует на нервные окончания, мышечные и костные ткани, что приводит к снижению чувствительности кожи, окостенению сухожилий мышц, отложению солей в суставах пальцев и кистей, что приводит к снижению их подвижности. Нередко наблюдается так называемый феномен «мертвых» рук или белых пальцев. Под действием локальной вибрации могут появляться нарушения деятельности центральной нервной системы.

Весьма опасными являются колебания рабочих мест, имеющие частоту, резонансную с колебаниями отдельных органов или частей тела человека. Для большинства внутренних органов собственные частоты колебаний лежат в области (6-9) Гц. Для стоящего на вибрирующей поверхности человека имеется 2 резонансных пика на частотах (5-12) Гц и (17-25) Гц, для сидящего – на частотах (4-6) Гц.

При систематическом воздействии на человека общей вибрации могут возникнуть стойкие нарушения опорно-двигательного аппарата, нервной системы, приводящее к изменению в сердечно-сосудистой системе, вестибулярном аппарате, к нарушению обмена веществ. Такие воздействия проявляются в виде головных болей, головокружений, плохого сна, утомления и пониженной работоспособности и др.

Длительное воздействие вибрации может привести к развитию вибрационной болезни, сопровождаемой стойкими патологическими нарушениями в организме работающего. Успешное лечение вибрационной болезни возможно только на ранних стадиях развития. Тяжелые формы заболевания, как правило, ведут к частичной или полной потере трудоспособности.

Возникновению заболеваний способствуют такие сопутствующие факторы, как охлаждение, большие статические мышечные усилия, производственный шум. При работе с пневматическими ручными машинами имеет место охлаждение рук отработанным воздухом и холодным металлом корпуса машины. В ряде случаев вследствие значительной массы ручной машины рабочий прикладывает усилия для удержания и работы с этой машиной.

Защита от вибрации обеспечивается:

• системой технических, технологических и организационных решений и мероприятий по созданию машин и оборудования с низкой вибрационной активностью;
• системой проектных и технологических решений производственных процессов и элементов производственной среды, снижающих вибрационную нагрузку на работника;
• системой организации труда и профилактических мероприятий, ослабляющих неблагоприятное воздействие вибрации на человека.

Наиболее действенным средством защиты человека от вибрации является устранение непосредственного контакта с вибрирующим оборудованием. Осуществляется это путем применения дистанционного управления, промышленных роботов, автоматизации и замены технологических операций.

Радикальным средством обеспечения вибробезопасности является создание и применение вибробезопасных машин.

На предприятии вибробезопасность обеспечивается:

• соблюдением правил и условий эксплуатации машин и ведения технологических процессов, использованием машин только в соответствии с их назначением, предусмотренным нормативно-технической документацией;
• поддержанием технического состояния машин, параметров технологических процессов и элементов производственной среды на уровне, предусмотренном нормативно-технической документацией, а также своевременным проведением планово-предупредительного ремонта;
• совершенствованием режимов работы машин и элементов производственной среды, исключением контакта работающих с вибрирующими поверхностями;
• введением и соблюдением режимов труда и отдыха, в наибольшей мере снижающих неблагоприятное воздействие вибрации на человека;
• осуществлением санитарно-профилактических и оздоровительных мероприятий;
• применением средств индивидуальной защиты от вибрации.

Радикальным направлением борьбы с вибрацией (также как и с шумом) является исключение шумных и виброопасных технологических процессов (замена клепки сваркой, штамповки – прессованием и т.п.).

При проектировании технологических процессов и производственных зданий и сооружений должны быть выбраны машины с наименьшими значениями параметров вибрационных характеристик, зафиксированы рабочие места (зоны), на которых работающие могут подвергаться воздействию вибрации, разработаны схемы размещения машин с учетом создания минимальных уровней вибрации на рабочих местах, выбраны строительные решения оснований и перекрытий для установки машин, обеспечивающие гигиенические нормы вибрации на рабочих местах и т.п.

Для исключения контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места (зоны) необходимо опасные (с точки зрения вибрации) участки выделять ограждениями, предупреждающими знаками, надписями, окраской и т.п.

Снижение вибрации машин достигается тщательной балансировкой вращающихся частей, сокращением динамических процессов, вызываемых ударами, резкими ускорениями и т.п.

Применение вибродемпфирования – превращение энергии механических колебаний системы в другие виды энергии (например, в тепловую), — также способствует повышению вибробезопасности.

Виброизоляция осуществляется посредством введения в систему дополнительных упругих связей, препятствующих передаче вибрации от машины к основанию или другим элементам конструкции.

Рекомендуется, чтобы общее время контакта работающего с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует допустимым уровням, не превышал ⅔ продолжительности рабочего дня, а непрерывная продолжительность воздействия вибрации, включая микропаузы, (15-20) мин. Также рекомендуется устанавливать два регламентируемых перерыва для активного отдыха, проведения физиопрофилактических процедур, производственной гимнастики по специальному комплексу.

В связи изложенным не разрешается проведение сверхурочных работ с вибрирующими машинами. Целесообразно создание комплексных бригад, работающих по принципу взаимозаменяемости и совмещения профессий, что дает возможность обеспечить бесперебойную работу механизмов, а также предоставление регламентированных перерывов работникам исходя из требований гигиены труда.

Для виброзащиты применяются средства индивидуальной защиты для рук, ног и тела оператора. В качестве средства защиты для рук применяются рукавицы и перчатки, вкладыши и прокладки по ГОСТ 12.4.002 «Система стандартов безопасности труда. Средства защиты рук от вибрации. Технические требования и методы испытаний».

Виброзащитная обувь изготавливается в виде сапог, полусапог, в конструкции низа которых используется упруго-демпфирующий материал (ГОСТ 12.4.024 «Система стандартов безопасности труда. Обувь специальная виброзащитная. Общие технические требования»).

Средства индивидуальной защиты для тела по форме исполнения подразделяются на нагрудники, пояса, специальные костюмы, которые также изготавливаются из упруго-деформирующих материалов.

Учитывая, что действие вибрации усугубляется пониженными температурами, средства индивидуальной защиты должны иметь утепляющие элементы, а также должны предусматриваться специальные отапливаемые помещения для обогрева работников.