Вибрация ручных машин

В настоящее время одним из основных направлением развития сельского хозяйства является решение современных соцально-экономических проблем. Для этого требуется создание нового парка высокоэффективных машин и оборудования, отвечающих требованиям безопасности.

Ручные машины – самые востребованные и используемые.

Борьба с вибрацией при их эксплуатации - это межотраслевая проблема, решение которой на современном этапе развития сельского хозяйства и производства актуально.

Уровень работоспособности человека, производительность труда, наличие производственного травматизма и профессионального заболевания находятся в прямой зависимости от состояния условий труда на производстве. В современных условиях развития производства, в том числе сельского хозяйства и негосударственного сектора, широко используются средства малой механизации. Наибольшее применение нашли ручные машины ударного действия. Для обеспечения безопасности труда при их использовании и эксплуатации проводятся мероприятия по улучшению условий труда, снижению уровня вибрации, так как все ручные машины основаны на использовании вибрации.

Считается, что до 85% ручных машин остаются виброопасными, следовательно, опасны и условия труда, высок показатель профессионального заболевания в виде вибрационной болезни, которую чаще всего вызывает локальная вибрация. Анализ рабочих мест по условиям труда показал, что ручной механизированный инструмент ударного и вращательного действия имеет наибольшие уровни вибрации.

К механизированному ручному инструменту относятся клепальные, рубильные, отбойные молотки, перфораторы, бетоноломы, трамбовки, гайковерты, поверхностные и глубинные ручные вибраторы, шлифовальные машины, горные сверла, бензомоторные пилы, электропилы и др.

Для работающих в условиях вибрации характерно наличие других неблагоприятных факторов производственной среды (шума, температуры, вредных веществ, излучения и др.). Также важным фактором является сила нажатия руками работающего в процессе работы с ручной машиной.

Анализ условий труда показал, что для снижения воздействия вибрации на работающего необходимо изучать изменения работоспособности, отражающей степень неблагоприятного воздействия всех факторов условий труда, влияющих на организм человека и повышающих степень воздействия вибрации.

Вероятность возникновения вибрационной болезни зависит от вышеперечисленных факторов условий труда, которые являются детерминированными и вероятностными, и для совершенствования условий труда необходим их анализ. Системный подход позволяет выявить основные взаимосвязи между компонентами системы «человек - машина - внешняя среда», т.е. всеми факторами, определяющими условия труда, а также выявить роль и значение каждого из них в общей системе и дать оценку безопасности труда.

Целью работы является мониторинг и анализ уровней локальной вибрации при использовании различных ручных машин как ударного действия, так и вращательного.

Результаты исследования и их обсуждение

Проведенные производственно-гигиенические исследования условий труда при использовании ручных машин показали, что на рабочих местах имеются вредные и опасные факторы производственного процесса, при этом были охвачены технологические операции, сопровождающиеся воздействием агрессивной локальной вибрации и сопутствующими вредными производственными факторами. Как показывает проведенный мониторинг условий труда, уровни вибрации у используемых машин в октавных полосах частот значительно превышают допустимые нормы.

Исследования показали, что наибольшие уровни вибрации имеют поверхностные вибраторы. Виброскорость превышает допустимые санитарные нормы в 3,5 - 4,5 раз и более.

Ручные машины генерируют вибрацию, уровни колебательной скорости которой значительно превышают допустимые нормы в области низких и средних частот. Трамбовки, гайковерты, горные сверла создают вибрацию с высокими уровнями в области низких (8-32 Гц) частот (рис. 1).

Рисунок 1 - Уровень виброскорости: 1 - горного сверла; 2 - трамбовки; 3, 4 – гайковертов

Для ручных машин с пневматическим источником питания, таких как ручные отбойные молотки, клепальные молотки, перфораторы, высокие уровни виброскорости находятся в области низких и средних частот. Наибольшие колебательные процессы происходят в диапазоне частот от 8 до 500 Гц.

У ручных машин с пневматическим и электрическим приводом, рубильных и клепальных молотков с тем же числом ударов в минуту максимальные значения виброскорости зарегистрированы на средних и высоких частотах.

На рисунке 2 показаны уровни виброскорости пневматических и электрических рубильных, клепальных молотков (без виброзащиты) и виброзащищенных рубильных, клепальных молотков.

Рисунок 2 - Уровни виброскорости: 1 - рубильных молотков; 2 – клепальных молотков;

3, 4 – виброзащищенных клепальных и рубильных молотков

Шлифовальные машины имеют наибольшие уровни виброскорости, расположенные в октавных полосах частот 125, 250, 500, 1000 Гц, т.е. в средних и высоких частотах.

Уровни вибрации данных машин характеризуются скачкообразным изменением интенсивностей как на низких октавных частотах (8-63 Гц), так и на средних и высоких октавных частотах. На рисунке 3 показаны уровни виброскорости в зависимости от типа шлифовальной машины.

16       63      250      1000 f Го

Рисунок 3 - Уровни вибрации шлифовальных машин

При исследовании уровней вибрации характерным для рассматриваемых машин является индивидуальное распределение уровня вибрации по октавным полосам частот для каждой шлифовальной машины.

Виброскорость в октавных полосах среднегеометрических частот имеет большую вариабельность.

Органы человека имеют резонансные частоты от 0 до 32 Гц [1]. Экспериментальные исследования вибрации ручных машин показали высокий уровень вибрации в области низких частот (8-32 Гц). Низкочастотная вибрация наиболее опасна для возникновения и развития виброзаболеваемости [1].

Уровни виброскорости ручных машин, измеренные в стандартных октавных полосах частот, превышают допустимые нормы вибрации на 18-25 дБ, корректированный уровень вибрации - в 1,5-3,4 раза [1].

На рисунке 3 показано, что наибольшие значения виброскорости расположены в широком спектре и для различных типов ручных машин различны.

Изменения уровня виброскорости расположены в области низких и средних частот и составляют 112-130 дБ.

Эквивалентно-корректированные значения виброскорости ручных машин имеют значения 128-134 дБ при нормативной величине 112 дБ.

Уровни виброскорости пневматических трамбовок изменяются в пределах 112-125 дБ и расположены в областях частот от 8 до 1000 Гц, при этом корректированный уровень вибрации превышает нормативное значение, так же как и у всех ручных машин, на 18-25 дБ (в 1,53,4 раза).

На уровень виброскорости влияют свойства обрабатываемого материала, усилие нажатия на рукоятку ручной машины, давление сжатого воздуха в магистрали, неудобная рабочая поза, износ инструмента, несоосность деталей, параметры микроклимата производственного помещения и т.д. Также величина вибрации возрастает при неисправности машин, отсутствии средств виброзащиты.

Повышение интенсивности работы ручной машины приводит к увеличению уровня виброскорости, в результате чего появляется вероятность возникновения и развития профессионального заболевания в виде вибрационной болезни.

Неблагоприятным, с гигиенической точки зрения, является близость основных частот ряда ручных машин к собственным частотам колебаний тела человека.

Заключение

Проведенные исследования условий труда рабочих при эксплуатации ручных машин показали, что применяемые ручные машины создают вибрацию и относятся к виброоопасной технике.

Результаты исследования уровня вибрации на различных октавных полосах частот использованы для разработки основных элементов виброзащиты ручных машин. Виброзащита обеспечивается упругими элементами в виде амортизирующих устройств. Как показали исследования, уровни вибрации превышают нормативные значения на низких и высоких частотах, соответственно, упругие элементы в виде резиновых и пружинных амортизаторов обеспечивают снижение вибрации на низких и высоких частотах.

Виброзащищенный ручной инструмент используется при ремонте сельхозтехники, клепке конструкций ферм, сверлении отверстий, при монтаже трубопроводов и вентиляционных систем и т.д.