Трефилов В. (ред.) Методы и средства защиты человека от опасных и вредных производственных факторов

Подождите немного. Документ загружается.

228

Рис.11.9.в Звукоизолирующий кожух.

1— стенка кожуха, 2 — звукопоглощающая облицовка, 3 — оборудование, 4 —

виброизолирующие опоры оборудования, 5 — виброизолирующие прокладки

- Глушители шума.

Для уменьшения шума различных аэродинамических установок и уст-

ройств (забор воздуха и выброс отработанных газов в вентиляторах, воздухово-

дах, пневмоинструментах, газотурбинных, дизельных, компрессорных установ-

ках и т.д.) применяют глушители шума. В зависимости от конкретных условий

(требуемого глушения) применяют абсорбционные (активного типа), реактив-

ные и комбинированные глушители. Принадлежность тому или иному классу

определяют по принципу работы: абсорбционные глушители, содержащие зву-

копоглощающий материал, поглощают поступившую в них звуковую энергию,

а реактивные отражают её обратно к источнику.

Рис. 11.10. Глушители абсорбционного типа:

а — трубчатый; б — пластинчатый; в — сотовый; г — звукопоглощающая об-

лицовка поворота; д — глушитель с цилиндрическими элементами; 1 — трубо-

провод; 2 — корпус глушителя; 3 — перфорированная стенка; 4 —

стеклоткань; 5 — звукопоглощающий материал

229

Рис. 11.11. Реактивные глушители:

а —камерный; б — резонансный; в — четвертьволновой; г —глушитель

шума выпуска мотоциклетного двигателя.

Рис. 11.12. Экранные глушители:

1 — металлический лист; 2 — звукопоглощающий материал

Изменение направления излучения шума.

Многие источники шума излучают звуковую энергию не равномерно по

всем направлениям, т.е. обладают определённой направленностью излучения

(Рис7.1.3). Такие источники характеризуются коэффициентом направленности

и. В ряде случаев величина показателя направленности достигает 10-15 дБ, в

связи с чем определённая ориентация установок с направленным излучением

позволяет существенно снизить уровень шума на рабочем месте.

230

Рис. 11.13. Излучение шума:

а — направленного и ненаправленного источника; б — показатель направ-

ленности шума осевого вентилятора.

11.7.2 Средства коллективной защиты по расстоянию

опасного воздействия

Это удаление источника шума на такое расстояние, когда его воздействие

на человека или окружающую среду будет меньше предельно допустимых зна-

чений (шум снижается прямо пропорционально квадрату расстояния). Дости-

гается это рациональным размещением технологического оборудования, машин

и механизмов, рабочих мест, расположением тихих помещений внутри зданий

вдали от шумных, расположение защищаемых объектов за глухими стенами к

источнику шума, и др.

11.7.3 Средства коллективной защиты по времени

опасного воздействия

Это система защиты, при которой исключается одновременное присутст-

вие в данном месте пространства человека и действие опасного фактора, если

такое совмещение произошло, действие неблагоприятного фактора ограничива-

ется безопасным временем. В первую очередь, к данным средствам коллектив-

ной защиты относятся: автоматизация и роботизация производства, дистанци-

онное управление шумными технологическими процессами, организация ра-

ционального режима труда и отдыха работников, назначение специального пи-

тания и лечебно-профилактических процедур. и пр.).

11.7.4 Комплексные и комбинированные средства защиты

Комплексное средство защиты – вид защиты обеспечивающее безопасное

состояние человека от воздействия шума.

Опасный фактор – производственный шум, возникающий от работающих

машин и механизмов. Создание бесшумных машин и механизмов и в целом

технологического процесса – является коллективным средством защиты от

мощности источника опасности и как следствие является комплексным средст-

231

вом защиты человека, но, к сожалению, на данном этапе развития современных

технологий невозможен.

Средства коллективной защиты расстоянием, временем в какой то мере

также можно отнести к комплексным средствам защиты, так как они исключа-

ют опасное и вредное воздействие производственного шума на работающих, но

не исключают существование источника опасности и его воздействие на окру-

жающую среду. Наиболее полную защиту от воздействия негативных факторов

можно осуществить комбинированными средствами защиты. Комбинирован-

ными средствами защиты является комплекс средств защиты, направленный на

исключение или нейтрализацию воздействия негативных факторов.

Комбинированными средствами защиты в данном случае может высту-

пать средства коллективной защиты по мощности, расстоянию, времени в раз-

личных сочетаниях, что значительно уменьшит вероятность поражения челове-

ка и окружающей среды от опасных и вредных факторов производственного

шума.

11.7.5 Индивидуальные средства защиты от шума

Если экономически не целесообразно или технически невозможно осуще-

ствить коллективную защиту работающих от шума, например, при таких про-

изводственных процессах, как штамповка, рубка, клёпка, зачистка и т.д, в этом

случае основными средствами защиты от шума являются средства индивиду-

альной защиты. К которым относятся противошумные - вкладыши, наушники,

шлемы, костюмы.

- противошумные вкладыши – самое дешевое и удобное средство, (сни-

жение шума 5…20дБ) применяются при уровнях звука до 105дБА. Они встав-

ляются в наружный слуховой проход и представляют собой различного рода за-

глушки: мягкие изготовленные из ультратонкого волокна с соответствующей

пропиткой и жесткие (эбонитовые, резиновые) изготовленные по конфигурации

слухового похода или в форме конуса. Это наиболее компактные средства за-

щиты уха человека, однако, они могут вызывать раздражение слухового прохо-

да и исключают его вентиляцию.

- противошумные наушники представляют собой две чашки, изготовлен-

ные из пластмассы или металла, заполненные звукопоглотителем, плотно обле-

гающие ушную раковину удерживаемые дугообразной пружиной. Акустиче-

ские характеристики противошумных наушников более эффективны, чем

вкладышей. Тип наушников выбирают по акустическим характеристикам шума,

так как они наиболее эффективны при высоких частотах. Степень глушения

звука в зависимости от частоты составляет 7…47дБ. Они применяются при

уровнях звука до 120дБА

- противошумные шлемы применяются для защиты человека от очень

сильных шумов с высокими уровнями (более 120дБА), так как звуковые коле-

бания воздействуют не только на ухо человека, но и через кости черепа непо-

средственно на мозг.

При уровнях шума более 130 дБА применяются противошумные костю-

мы.

ГЛАВА 12. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ

ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВИБРАЦИИ

Определившиеся тенденции и прогнозы развития техники свидетельст-

вуют о том, что качественные изменения механизмов и машин достигаются

главным образом за счет увеличения скоростных и силовых параметров при од-

новременном снижении их материалоемкости. Это неизбежно обуславливает

возрастание динамических нагрузок, механических воздействий и, следова-

тельно, вибрационной активности выпускаемых машин и производственного

оборудования. Распространению вибрации на современных предприятиях спо-

собствует также широкое использование механизмов и машин ударного, воз-

вратно-поступательного, вибрационного принципов действия, транспортирую-

щих агрегатов, ручных и передвижных машин различных типов и назначения.

Производственная вибрация выступает как вредное явление прежде всего

к самим машинам, так как интенсифицирует износ, снижает их надежность и

долговечность, повышает уровни излучаемого шума и т.п. В этой связи по ин-

тенсивности вибрации принято судить о качестве машины и ее техническом со-

стоянии. Распространяясь по строительным конструкциям и грунту, вибрация

воздействует на другие объекты, вызывая разрушение строительных конструк-

ций, трубопроводов различного назначения и ухудшая работу приборов и точ-

ных станков. И, наконец, контакт человека с вибрирующими объектами отрица-

тельно сказывается на его здоровье и работоспособности: повышается утом-

ляемость, снижается производительность и качество труда, а также развивается

профзаболевание – вибрационная болезнь, которая в последние годы во всех

развитых странах занимает 2-е место в профзаболеваниях.

12.1 Физические характеристики вибрации

В соответствии с ГОСТ 24346 – 80 под вибрацией понимается движение

точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрас-

тание и убывание обычно во времени значений какой – либо величины, его ха-

рактеризующей.

По механизму генерации различают вибрации с силовым, кинематиче-

ским и параметрическим возбуждением.

Силовое возбуждение вибрации – это возбуждение вибрации системы вы-

нуждающими силами и (или) моментами. Источниками их являются: возвратно-

поступательные движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы,

ручные вибраторы и перфораторы, вибротрамбовки, виброплиты, вибробункеры

и т.п.); неуравновешанные вращающиеся массы (ручные электрические и пнев-

матические шлифовальные машины, режущий инструмент станков, вентилято-

ры и т.п.); ударные системы (ковочные и штамповочные молоты, подшипнико-

вые узлы, зубчатые передачи и т.п.).

Кинематическое возбуждение вибрации – возбуждение вибрации системы

сообщением каким-либо ее точкам заданных движений, не зависящих от со-

стояния системы. Причинами его являются воздействие профиля дороги на ав-

232

томобили и строительно-дорожные машины, электрокары и ручные тележки в

помещениях, колебания пола помещений и т.п.

Параметрическое возбуждение вибрации – это возбуждение колебаний

(вибрации) системы не зависящим от состояния системы изменением во време-

ни одного или нескольких ее параметров (массы, момента инерции, коэффици-

ентов жесткости и сопротивления). Источниками являются двигатели внутрен-

него сгорания при изменении давления газов в цилиндрах, пневматические дви-

гатели и т.п.

По характеру изменения во времени различают колебания детерминиро-

ванные (периодические или почти периодические), случайные (стационарные

или нестационарные) и импульсные или затухающие, которые могут быть про-

стыми и сложными.

Сложные колебательные процессы могут быть представлены в виде про-

стых гармонических (синусоидальных) колебаний с помощью ряда Фурье.

Колебания подразделяются на свободные и вынужденные. Свободные ко-

лебания – колебания (вибрация) системы, происходящие без переменного

внешнего воздействия и поступления энергии из вне. Вынужденные колебания

– колебания (вибрация) системы, вызванные и поддерживаемые силовым и

(или) кинематическим возбуждением.

Основными величинами, характеризующими вибрацию, происходящую

по синусоидальному закону, являются: амплитуда виброперемещения S

– вели-

чина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия;

амплитуда виброскорости V

– максимальное значение скорости колеблющейся

точки; амплитуда виброускорения а

– максимальное значение ускорения ко-

леблющейся точки; период колебаний Т – наименьший интервал времени, через

который при периодических колебаниях (вибрации) повторяется каждое значе-

ние колеблющейся величины, характеризующей вибрацию, и частота колебаний

f – величина, обратная периоду колебаний.

Виброскорость и виброускорение связаны с виброперемещением и часто-

той колебаний соотношениями:

V = 2

⋅

S и a = (2

⋅

S .

Учитывая, что абсолютные значения величин, характеризующих вибра-

цию, изменяются в очень широких пределах, в практике виброакустических ис-

следований и инженерных расчетах используют логарифмические уровни коле-

баний. Под ним понимается сравнительная характеристика колебаний двух од-

ноименных физических величин, пропорциональная десятичному логарифму

отношения оцениваемого и исходного значений величины

L = 20

⋅

lq (b

⋅

-1

где b – оцениваемое значение величины (скорость, ускорение и т.п.);

– исходное значение величины (скорости, ускорения и т.п.).

Так, например, уровни виброскорости и виброускорения определяются

соответственно как

= 20

⋅

lq (V

⋅

-1

) и L

= 20

⋅

lq (a

⋅

-1

где V и а – оцениваемые значения соответственно виброскорости и виброу-

скорения;

233

и а

– исходные (пороговые) значения виброскорости и виброускоре-

ния.

Согласно международному соглашению принято

= 5 ⋅ 10

- 8

м/с и а

= 3 ⋅ 10

-4

м/с

Уровни колебаний (вибрации) измеряются в децибелах (дБ).

В общем случае физическая величина, характеризующая вибрацию (на-

пример, виброскорость) является некоторой функцией времени: V = V(t).

Математическая теория показывает, что такой процесс можно представить в ви-

де суммы бесконечно долго длящихся гармонических (синусоидальных) коле-

баний с различными амплитудами и периодами. В случае периодических коле-

баний частоты этих составляющих кратны основной частоте колебаний (про-

цесса):

= n

⋅

где n = 1,2,3,..;

– основная частота колебаний.

Основной характеристикой в производственной безопасности или охране

труда является спектр вибрации, под которым понимается совокупность соот-

ветствующих гармоническим составляющим значений величины, характери-

зующей колебания (вибрации), в которой указанные значения располагаются в

порядке возрастания частот гармонических составляющих. Периодическим и

почти периодическим колебаниям соответствует дискретный спектр, неперио-

дическим – непрерывный спектр. Если колебания представляют собой наложе-

ние периодических и случайных колебаний, то спектр имеет смешанный харак-

тер.

Интенсивность вибрационных воздействий на человека, приборы и дру-

гие объекты зависит от частоты. Поэтому весь диапазон частот колебаний при-

нято разбивать на отрезки (полосы частот) и определять уровни вибрации для

каждой полосы в отдельности. В качестве стандартных частотных полос при

оценке вибрационной безопасности принимают октавные полосы, у которых

отношение верхних граничных частот к нижним частотам равно 2. Каждую ок-

тавную полосу принято обозначать среднегеометрическим значением ее гра-

ничных частот, определяемым по формулам

= (f

max

⋅

min

)

0,5

= 2

0,5

min

≅ 1,41 f

min

где f

min

– нижняя граничная частота,

max

– верхняя граничная частота, Гц, причем f

max

= 2 f

min

При необходимости октавные полосы делят на третьоктавные, для кото-

рых f

max

= 2

1/3

min

≅1,26 f

min

. Например, первая октавная полоса имеет граничные

частоты 0,7 и 1,4 Гц, а ее среднегеометрическая частота f

= 1 Гц; сле-

дующая, соответственно 1,4….2,8 Гц и 2 Гц и т. д.

12.2 Классификация вибраций

В соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация,

вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» вибрация, воздейст-

вующая на человека, классифицируется следующим образом.

234

По способу передачи:

• общая вибрация, передающаяся через опорные поверхности на тело си-

дящего или стоящего человека;

• локальная вибрация, передающаяся через руки человека, на ноги сидя-

щего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхно-

стями рабочих столов.

Характерные случаи передачи вибрации телу человека с указанием опор-

ных поверхностей приведены на рис. 12.1.

По источнику возникновения:

• общая в жилых помещениях и общественных зданиях:

¾ от внешних источников (городского рельсового транспорта и авто-

транспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных уста-

новок);

¾ от внутренних источников (инженерно-технологического обо-

рудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, хо-

лодильники и т.д.); встроенных предприятий торговли

¾ и др.);

• общая на производстве:

¾ 1 категории — транспортная вибрация, воздействующая на человека

на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при

движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительст-

ве).

Рис. 12.1. Характерные случаи передачи вибрации телу человека

К источникам транспортной вибрации относят: тракторы сельскохозяйст-

венные и промышленные, самоходные сельскохозяйственные и промышленные

машины, автомобили грузовые, снегоочистители.

¾ 2 категории — транспортно-технологическая вибрация, воз-

действующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по спе-

циально подготовленным поверхностям производственных помещений, про-

мышленных площадок, горных выработок. К источникам транспортно-

технологической вибрации относят: экскаваторы, краны промышленные и

строительные, напольный производственный транспорт.

235

¾ 3 категории — технологическая вибрация, воздействующая на чело-

века на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие

места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической виб-

рации относят: станки металло- и деревообрабатывающие, электрические ма-

шины, насосные агрегаты и вентиляторы, оборудование для бурения скважин и

др.

Общая вибрация категории 3 по месту действия подразделяется на сле-

дующие типы:

а) на постоянных рабочих местах производственных помещений пред-

приятий;

б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и дру-

гих производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;

в) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских

бюро, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для

работников умственного труда;

• локальная на производстве:

¾ локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного ме-

ханизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления

машинами и оборудованием;

¾ локальная, передающаяся человеку от ручного немеханизированного

инструмента (без двигателей);

По характеру спектра (рис. 12.2-12.3):

• Узкополосная, у которой контролируемые параметры в одной третьок-

тавной полосе частот более, чем на 15 дБ превышают значения в соседних

третьоктавных полосах (см. рис. 12.2.);

• Широкополосная — с непрерывным спектром более одной октавы.

По направлению действия: в соответствии с направлением осей ор-

тогональной системы координат (X, Y, Z) (рис. 12.4 и 12.5).

Рис. 12.2. Узкополосная вибрация

236

Рис. 12.3. Широкополосная вибрация

Рис. 12.4. Направление координатных осей при действии общей вибрации:

а — положение стоя; б— положение сидя

Рис.12.5. Направление координатных осей при действии локальной вибрации

237