Ogólne drgania przemysłowe: klasyfikacja, rodzaje i ich interakcja

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Wibracje produkcyjne stanowią zagrożenie zarówno dla zdrowia ludzi, jak i konstrukcji budowlanych, urządzeń technologicznych. Pod wpływem drgań mechanicznych przyspiesza się zużycie maszyn, skraca się okres między ich naprawami, zmniejsza się dokładność przyrządów pomiarowych i aparatury sterującej. Wibracje przenoszone przez solidne fundamenty oddziałują również na inne pomieszczenia nieprodukcyjne i personel konserwacyjny. Ocena szkodliwych wahań jest objęta systemem oceny sanitarno-higienicznej warunków pracy.

Koncepcja ogólna

Wibracje produkcyjne powstają w wyniku drgań mechanicznych pracujących maszyn, ruchu płynów i innych niezrównoważonych wpływów. Podwyższony poziom wibracji ma negatywny wpływ na zdrowie człowieka, obniżając jego wydajność, a przy dłuższym narażeniu powoduje choroby zawodowe. Dlatego szczególnie ważne są zagadnienia zwalczania drgań mechanicznych w warunkach sanitarnych.

Wibracje mogą być przenoszone na osobę zarówno bezpośrednio poprzez kontakt ze sprzętem, jak i narzędziami,oraz pośrednio - poprzez elementy pomieszczeń przemysłowych. Wymagania dotyczące kontrolowania tego niekorzystnego czynnika i jego maksymalnych dopuszczalnych wartości są określone w wielu dokumentach regulacyjnych (SN 2.2.4-2.1.8.566-96, SP 1102-73, GOST 12.1.012-2004, SanPiN 2.2. 4.3359-16 i inne).

Wyświetlenia

Klasyfikacja wibracji przemysłowych odbywa się według kilku kryteriów:

1. Według lokalizacji:

• Ogólne. Wibracje takie oddziałują na układ nerwowy, mięśniowo-szkieletowy, sercowo-naczyniowy, przewód pokarmowy (ból w żołądku lub w dolnym odcinku nadbrzusza). Przy dłuższej ekspozycji może wystąpić choroba wibracyjna - nieuleczalna patologia.
• Lokalny (lokalny), przenoszony na kończyny osoby podczas odpoczynku na wibrującej powierzchni.

2. Według pochodzenia:

• W przypadku lokalnych wahań: z narzędzi napędzanych ręcznie lub bez zasilania.
• Dla drgań ogólnych: Kategoria I, II i III (opisane poniżej).

3. Kierunek w przestrzeni: X, Y, Z-oscylacje. Najbardziej niebezpieczne są te, które są skierowane wzdłuż osi ciała.

4. Widmo:

• Wąskopasmowe (poziom wibracji jednej trzeciej oktawy, który ma być kontrolowany, jest o 15 dB wyższy niż w sąsiednich sekcjach o tej samej szerokości).
• Szerokopasmowe (ich widmo jest ciągłe przez ponad 1 oktawę).

5. Częstotliwość:

• Niska częstotliwość (<4 i <16 Hz odpowiednio dla drgań ogólnych i lokalnych).
• Średnia częstotliwość(<16 i <63 Hz); o wysokiej częstotliwości (odpowiednio <63 i <1000 Hz).

6. Według czasu trwania:

• Na stałe.
• Okresowo (zmienne, przerywane, impulsywne).

Rodzaje ogólnych wibracji przemysłowych

Ogólne wibracje według źródła dzielą się na 3 typy:

1. Transport (maszyny takie jak traktory, transport kopalniany, kombajny, ciężarówki, pługi śnieżne są na nie najbardziej podatne);
2. Transportowo-technologiczne (występujące podczas poruszania się po powierzchni obiektów przemysłowych - koparki, dźwigi, maszyny do podłóg do załadunku wsadu do pieca, tabor do budowy i remontu linii kolejowych, układarki betonu i inne urządzenia).
3. Technologiczne, wynikające z urządzeń stacjonarnych (maszyny, prasy, pompy, wentylatory, wiercenia, instalacje chemiczne, petrochemiczne i inne).

Funkcje

Główne wskaźniki opisujące różne rodzaje wibracji przemysłowych są następujące:

• Częstotliwość kołowa (liczba drgań na sekundę). Podczas pomiaru drgań widmo drgań dzielone jest na pasma częstotliwości, dla których szacowana jest intensywność. W tym celu stosuje się filtry oktawowe, których nominalna szerokość pasma jest równa jednej oktawie.
• Amplituda (maksymalne odchylenie) ruchu drgań.
• Najwyższa lub skuteczna wartość prędkości i przyspieszenia drgań.

Źródła

Źródła drgań produkcyjnych, w zależności od rodzaju drgań ogólnych, obejmują:

• wąskopasmowe - pojazdy budowlane, tramwaje, traktory, kombajny, tramwaje, wagony i lokomotywy;
• poliharmoniczne (zmieniające się zgodnie z okresowym prawem) - maszyny do obróbki metalu i drewna, silniki spalinowe, turbiny i generatory hydrauliczne, sprężarki, maszyny włókiennicze, przenośniki wibracyjne;
• losowe i poliharmoniczne – wiertarki, dźwigi, młoty pneumatyczne i wiertarki do skał, maszyny do wydobycia ziemi i węgla.

Wibracje lokalne są generowane przez instrumenty takie jak:

• obrotowe (szlifierki i polerki, piły łańcuchowe);
• obrotowe klucze udarowe;
• udarowe (młotki kujące, nitownice);
• udarowe obrotowe (górnicze narzędzia mechaniczne, dziurkacze);
• nacisk (nożyczki z ponad 500 ruchami na minutę).

Rębaki, nitownice, ścinacze, szlifierki i inni pracownicy są narażeni na te wibracje.

Powody

Przyczyną wibracji są efekty niezrównoważonej siły - ruch posuwisto-zwrotny lub obrotowy; oddziaływania udarowe w przekładniach, łożyskach tocznych, zaworach silnika i sprężarki, mechanizmach korbowych. Drgania mechaniczne mogą również występować w zrobotyzowanych zakładach i liniach.

Jako czynniki projektowe i technologiczne,Pomieszczenia przemysłowe wywołujące drgania można wyróżnić:

• nieprawidłowe rozmieszczenie podstaw i fundamentów sprzętu;
• nadmierna sztywność konstrukcji (mocowanie platform roboczych, siedzeń, sterów i innych elementów);
• cechy konstrukcyjne sprzętu;
• błędy technologiczne w produkcji komponentów (niewyważenie wirujących kół zamachowych, wałów, błędy w produkcji części);
• zła instalacja sprzętu na miejscu;
• zwiększone obciążenie lub prędkość podczas pracy;
• Nieterminowa konserwacja zapobiegawcza sprzętu.

Wpływ na ludzkie ciało

Wpływ wibracji przemysłowych na zdrowie ludzi jest złożony:

• zaburzenia kości i stawów - zmiany dystroficzne kręgosłupa (osteochondroza, spondyloza), zmniejszenie gęstości kości (osteoporoza);
• pogorszenie odporności komórkowej i humoralnej;
• choroby sercowo-naczyniowe (skurcz naczyń krwionośnych - zwężenie naczyń krwionośnych, upośledzenie krążenia krwi i odżywianie tkanek, rozwój zastoju żylnego);
• mikrotraumatyzacja tkanek;
• zmniejszona aktywność enzymów obrony antyoksydacyjnej;
• neuropatia.

Przy długotrwałych wibracjach miejscowych odczuwalne jest drętwienie palców, rozwijają się choroby stawów i nerwice kończyn. Wibracje ogólne wpływają również na aparat przedsionkowy, przewód pokarmowy, narządyzmysły (pogorszenie ostrości wzroku i słuchu) i inne układy. Najbardziej szkodliwe drgania to te, których częstotliwość mieści się w zakresie 3-30 Hz, ponieważ ich wartości są zbliżone do drgań naturalnych narządów ludzkich (występuje zjawisko rezonansu). Wibracje o częstotliwości 6-9 Hz mogą spowodować pęknięcie narządów wewnętrznych.

Dotkliwość wpływu drgań mechanicznych zależy od następujących czynników:

• skład spektralny;
• kierunek;
• witryna wpływu;
• czas trwania.

Choroba wibracyjna

Systematyczny wpływ wibracji przemysłowych przyczynia się do pojawienia się choroby wibracyjnej. Jest uleczalny tylko we wczesnych stadiach. Następnie, jeśli w narządach wewnętrznych wystąpią nieodwracalne zmiany, nie można się ich pozbyć.

Jako subiektywne objawy, ta patologia objawia się w postaci następujących objawów:

• zawroty głowy, bóle głowy, migające "muchy" w oczach;
• przeszywający ból w ramionach, gorszy w nocy;
• drętwienie, chłód, biel, obrzęk palców; pieczenie, mrowienie w nich;
• zły sen;
• czuję się gorzej;
• spadek wydajności.

Inne znaki są również charakterystyczne:

• niedociśnienie;
• niewydolność wielonarządowa spowodowana niedostatecznym ukrwieniem (na etapie dekompensacji);
• zmniejszone tętno;
• zaburzenia metaboliczne (niedoczynność tarczycy i inne patologie);
• zmniejszenieczułość;
• angiodystonia;
• patologie układu mięśniowo-szkieletowego (miofibroza, artroza) i inne.

Reglamentacja

Racjonowanie wibracji produkcyjnych przeprowadza się w celu wykluczenia możliwości wystąpienia choroby wibracyjnej u pracowników i pracowników. Kontrolowane parametry są regulowane przez GOST 12.1.012-90, który zawiera tabele z restrykcyjnymi wartościami głównych wskaźników.

Normy sanitarne wibracji przemysłowych typu ogólnego i lokalnego są znormalizowane w zależności od średnich geometrycznych wartości częstotliwości drgań. Istnieje kilka klas zagrożeń, w których możliwe jest wystąpienie choroby wibracyjnej. Pierwszy odpowiada najbardziej minimalnemu poziomowi (optymalnym warunkom pracy), przy którym nie ma kontaktu z drganiami ogólnymi i lokalnymi.

Środki sanitarne i higieniczne zapobiegające negatywnym skutkom drgań mechanicznych obejmują certyfikacje stanowisk pracy, wstępny i bieżący nadzór sanitarny, kontrolę stosowania środków ochrony osobistej (rękawice tłumiące drgania, buty).

Metody

Istnieje kilka metod oceny wibracji przemysłowych:

• częstotliwość - mierzone jest widmo drgań (średnie kwadratowe wartości prędkości drgań i przyspieszenia są obliczane w pełnych pasmach częstotliwości lub 1/3 zakresu);
• całkowite (całkowe) oszacowanie według częstotliwości (skorygowana wartość prędkości i przyspieszenia drgań lub ich wskaźników logarytmicznych);

całka, biorąc pod uwagę czas trwania efektu wibracji o równoważną wartość

Współczynniki wagowe są wybierane zgodnie z zaleceniami CH 2.2.4/2.1.8.56-96.

Instrumenty

Pomiar drgań mechanicznych w warunkach pracy jest wykonywany za pomocą następujących przyrządów:

• wibrometry (IShV-1, Assistant, VShV-003, modele Brüel & Kjær i inne);
• filtry wagowe i pasmowoprzepustowe;
• czujniki drgań (seria DN produkowane przez Vibropribor, Brüel & Kjær i inne);
• mierniki poziomu dźwięku (do wykrywania równoważnych poziomów w popularnych pasmach częstotliwości);
• rejestratory poziomu;
• magnetografy do rejestracji drgań w celu przeprowadzenia analizy częstotliwości, oblicz poziom równoważny.

Punkty pomiarowe są wybierane na powierzchniach stykających się z ludzkim ciałem. Jeżeli miejsce pracy nie jest stałe, kontrola jest przeprowadzana co najmniej w 3 punktach z maksymalnymi wibracjami. Do pomiaru drgań ogólnych wybiera się instrumenty o wyższej czułości. Czujniki drgań są instalowane w trzech wzajemnie prostopadłych płaszczyznach.