Методи та засоби захисту від вібрацій на робочих місцях

Основні заходи щодо захисту людини від шкідливої дії вібрації у виробничих умовах можна бути поділити на технічні, організаційні і лікувально-профілактичні, а також колективні та індивідуальні.

До технічних заходів належать:

зниження вібрації в джерелі її виникнення (вибір на стадії проектування кінематичних i технологічних схем, які знижують динамічні навантаження в устаткуванні та ін.);

зниження діючої вібрації на шляху розповсюдження від джерела виникнення (вібропоглинання, віброгасіння, віброізоляція).

До організаційних заходів належать:

організаційно-технічні (своєчасний ремонт та обслуговування обладнання за технологічним регламентом, контроль допустимих рівнів вібрації, дистанційне керування вібронебезпечним обладнанням);

організаційно-режимні (забезпечення відповідного режиму праці та відпочинку, заборону залучення до вібраційних робіт ociб молодших 18 років, тощо);

До лікувально-профілактичних заходів належать:

періодичні медичні огляди;

лікувальні процедури (фізіологічні процедури, вітамінно- та фітотерапія).

Найважливіший напрямом захисту від вібрації – застосування конструк­тивних методів зниження вібраційної активності машин та механізмів, наприклад, за рахунок зменшення діючих змінних сил у конструкції та зміні її параметрів (жорсткості, приведеної маси, сили тертя, використання демпферних пристроїв).

Проаналізуємо рівняння, яке описує коливання машин для спрощеного випадку, коли існує коливання системи з одним ступенем свободи за гармонійного закони діючої сили. Таке рівняння має вигляд:

m(dv/dt) + μ(dx/dt) + qx =Fsin(ωt), (2.45)

де m – маса системи, кг;

q – жорсткість пружини, Н/м;

х – коливальне зміщення пружини, м;

μ – коефіцієнт тертя, Нс/м;

F_m – діюча сили, Н;

ω – кругова частота діючої сили, рад/с;

dv/dt – поточне значення прискорення коливань, м/с²;

dx/dt – поточне значення швидкості коливань, м/с.

Розв'язання цього рівняння відносно амплітуди швидкості (v_m) коливан­ня дає:

v_m = , (2.46)

де v – амплітудне значення віброшвидкості, м/с.

Амплітуда коливання системи різко збільшується, якщо у рівнянні 2.46 виконується умова резонансу m = q/ . Резонансна частота визначається як: ₀ = .

Аналіз рівняння 46 виявити, що основними методами боротьби з вібрацією машин є:

• зниження вібрації у джерелі виникнення за рахунок зменшення діючих
змінних сил (F_m) (наприклад, за рахунок врівноваження мас, заміни ударних
технологій на безударні, використання спеціальних видів зчеплення у
приводах машин та ін.);

відстроювання від резонансних режимів за рахунок раціонального вибору приве­деної маси m (за > ₀) або жорсткості q (за < ₀) системи або зміна частоти збуджувальної сили ();

вібродемпфування – збільшення механічних втрат (μ) за коливаннь поблизу режимів резонансу, наприклад, за рахунок використання у конструкціях матеріалів з великим внутрішнім тертям - пластмас, сплавів марганцю та міді, нанесення на вібрувальні поверхні шару пружно в’язких матеріалів та iн.;

динамічне гасіння – введення в коливальну систему додаткових мас та зміна її жорсткості, що дає змогу кріплення на вібруючому об’єкті, додаткової коливальної системи, яка рухається в „протифазі” з коливаннями самого об’єкту.

Для зниження дії вібрації на обладнання та людину також широко використовують метод віброізоляції, який полягає у введенні в коливальну систему додаткового пружного зв’язку, який послаблює передавання вібрації об’єкта, що підлягає захисту. Для віброізоляції машин з вертикальною збуджувальною силою використовують віброізолювальні опори у вигляді пружин, пружних прокладок, наприклад гума, та їх комбінації (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Конструкції віброізоляторів для механічного устаткування

Зазвичай, основною частиною ізолятора (рис. 2.15, а) є пружина 3, що спирається на гумову прокладку 1. Пружину i прокладку розміщено у металевому стакані 2. Для запобігання ударам з дуже великою амплітудою коливань передбачено обмежувачі 4 i 5. Гумове кільце 4 зaпoбiгaє також ударам металу об метал у разі бокових вібрацій. Опорну конструкцію 7 використовують для кріплення віброізолятора до основи. Кріплення установки, що ізолюється, до ізолятора здійснюють за допомогою болта 6. Пружина 3 слугує для ізоляції від коливань низьких частот, а гумова прокладка 1 – для ізоляції від коливань високих частот.

Досить простим за конструкцією є віброізолятор (рис. 2.15, б), що становлять собою гумовий брусок 2, розміщений між металевими пластинами 1 та 3, які можуть бути приклеєні до цього бруска. Висоту Н вибирають за величиною потрібного статичного стиску з урахуванням забезпечення стійкості та міцності гумового бруска 2, а розмір металевої пластини 1 визначають виходячи з допустимого навантаження на один віброізолятор. За збільшення розміру пластини 1 порівняно з висотою бруска Н швидко зростає жорсткість віброізолятора і його робота стає малоефективною. Тому віброізолятори, які складаються з суцільних тонких гумових листів, малоефективні Замість них краще використовувати гумові килимки з гофрованої гуми, які випускає промисловістю.

На рис. 2.15 (в) зображено чашковий віброізолятор, який складається iз гумової втулки 1, закріпленої на металевому держаку 2. Зазвичай цей віброізолятор використовують у приладах.

Загалом гумові та гумово-металеві віброізолятори використовуються дуже широко і вони мають багато модифікацій. Перевагами гумових віброізоляторів є простота їх конструкції та невисока вартість, а вадами – швидке старіння гуми, можливість її руйнування нафтопродуктами, низька ефективність при захисту від низькочастотних вібрацій.

У низці випадків можуть застосуватися також і пневматичні або гідравлічні віброізолятори.

Ефективність віброізоляції залежить від відношення частоти збудження (f_З) та власної частоти (f₀) коливань системи. Віброізолятори можуть знижувати коефіцієнт пере­дачі динамічних сил на об’єкт, що захищається, тільки за умови (f₃/f₀) > .

Коефіцієнт передачі (КП), який вказує на співвідношення сили діючої на об’єкт у разі існування гнучкого зв’язку (віброізолятора) i без нього, за гармонійних коливань визначається виразом:

= , (2.47)

Оптимальні умови для вiбpoiзoляцiї досягають за КП=1/8...1/15.

Віброізоляцію людини можна забезпечити, наприклад, за допомогою віброзахисних крісел, віброізоляційних кабін та платформ. Одну з конструкцій віброзахисного крісла зображено на рис. 2.16.

Для захисту від низькочастотних вібрацій використовують пружини 4, які забезпечують необхідну величину статичного стискання та низьку власну резонансну частоту системи. Амортизатор 1 вносить тертя у коливальну систему i пом’якшує передачу поштовхів та ударів завдяки забезпеченню в ньому нелінійної залежності сили тертя від швидкості деформації. Для забезпечення комфорту та захисту людини від високочастотної вiбpaцiї застосовуютья м’яке сидіння 2 та спинку 3.

Ефективною додатковою мірою захисту, наприклад для трактористів, є віброізолятори, що встановлюються між кабіною та рамою, а також між органами керування та кабіною.

Насосний агрегат монтують на залізобетонній плиті завтовшки 100…250 мм, яка збільшує масу уста­новки, що, своє чергою, призводить до зниження її власної резонансної частоти, а отже, i до зменшення рівня вібрації самого агрегата. Плиту необхідно встановлювати на віброізолятори. Фун­дамент не є обов’язковим – невеликі агрегати можна встановлювати прямо на підлогу або перекриття. Гнучкі вставки використовують для зменшення передачі вібрацій комунікаціями (у цьому разі трубопро­водами), а також для роз’єднання в силовому відношенні насосної установки та приєднаних до неї трубопроводів. Гнучкі вставки є обов’язковим складником частиною віброізоляції уста­новки будь-якого розміру. В місцях прокладання трубопроводів через конструкції огородження будинків необхідно передбачати їх додаткову віброізоляцію від цих конструкцій. Також треба передбачати додаткову віброізоляцію трубопроводів від підвісок на стелі за допомогою пружних прокладок.

Якщо технічними засобами не вдається зменшити рівень вібрації до норми, передбачають забезпечення працівників засобами індивідуального захисту. Засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) можна застосовувати і для всього тіла людини, так i окремо для ніг і рук. Як такі засоби використовують віброізолювальні рукавиці і віброізолювальне взуття, які мають пружні прокладки, що захищають працівника від впливу високочастотної місцевої вібрації. Ефективність таких рукавиць і взуття не дуже висока, бо товщина таких прокладок не може бути дуже великою. Через це вони не дають відчутного зменшення вібрацій на низьких частотах, а на високих (більш 100 Гц) їх ефективність зменшується за рахунок хвильових властивостей тканин людського тіла. Засоби індивідуального захисту від шкідливого впливу загальної та локаль­ної вібрації (взуття, рукавиці та ін.) повинні відповідати вимогам ГОСТ 12.4.024–76. «ССТБ. Обувь специальная виброзащитная» та ГОСТ 12.4.002–74 «ССБТ Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие техничес­кие требования». Для зниження впливу локальної вібрації, що діє під час роботи з перфораторами та відбійними молотками, використову­ють спеціальні пристрої до органів керування. Це можуть бути пристрої з елементами пружності, які згинаються, стискуються або скручуються, або пристрої з телескопічними або шарнірними елементами.

Поиск по сайту: