книги / Методы и средства защиты человека от опасных и вредных производственных факторов

Так, например, уровни виброскорости и виброускорения определяются соответственно как

LV = 20 lg (V V0–1) и LA = 20 lg (a a0–1),

где V, а – оцениваемые значения соответственно виброскорости и виброускорения;

V0 и а0 – исходные (пороговые) значения виброскорости и виброускорения. Согласно международному соглашению V0 = 5 10 –8 м/с, а0 = 3 10–4 м/с2.

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

В общем случае физическая величина, характеризующая вибрацию (например, виброскорость), является некоторой функцией времени: V = V(t). Математическая теория показывает, что такой процесс можно представить в виде суммы бесконечно долго длящихся гармонических (синусоидальных) колебаний с различными амплитудами и периодами. В случае периодических колебаний частоты этих составляющих кратны основной частоте колебаний (процесса):

fn = n f1,

где n = 1, 2, 3,...;

f1 – основная частота колебаний.

Основной характеристикой в производственной безопасности или охране труда является спектр вибрации, под которым понимается совокупность соответствующих гармоническим составляющим значений величины, характеризующей колебания (вибрации), в которой указанные значения располагаются в порядке возрастания частот гармонических составляющих. Периодическим и почти периодическим колебаниям соответствует дискретный спектр, непериодическим – непрерывный спектр. Если колебания представляют собой наложение периодических и случайных колебаний, то спектр имеет смешанный характер.

Интенсивность вибрационных воздействий на человека, приборы и другие объекты зависит от частоты. Поэтому весь диапазон частот колебаний принято 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 октавную полосу принято обозначать среднегеометрическим значением ее граничных частот, определяемым по формулам

fc = (fmax fmin) 0,5 = 2 0,5 fmin 1,41 fmin,

где fmin – нижняя граничная частота;

fmax – верхняя граничная частота, Гц, причем fmax = 2 fmin.

При необходимости октавные полосы делят на третьоктавные, для которых fmax = 21/3fmin 1,26 fmin. Например, первая октавная полоса имеет граничные частоты 0,7 и 1,4 Гц, а ее среднегеометрическая частота fc = 1 Гц; следующая, соответствен-

но, 1,4–2,8 и 2 Гц и т. д.

231

12.2.КЛАССИФИКАЦИЯ ВИБРАЦИЙ

Всоответствии с СН 2.2.4/2.1.8.566–96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» вибрация, воздействующая на человека, классифицируется следующим образом.

По способу передачи:

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

го или стоящего человека;

• локальная вибрация, передающаяся через руки человека, на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов.

Характерные случаи передачи вибрации телу человека с указанием опорных поверхностей приведены на рис. 12.1.

Рис. 12.1. Характерные случаи передачи вибрации телу человека

По источнику возникновения:

•Общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях:

–от внешних источников (городского рельсового транспорта и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных установок);

–от внутренних источников (инженерно-технологического оборудования зданий) и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, холодильники и т.д.); встроенных предприятий торговли и др.

•Общая вибрация на производстве:

–1-я категория – 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 строительстве). К

источникам транспортной вибрации относят: тракторы сельскохозяйственные и промышленные, самоходные сельскохозяйственные и промышленные машины, автомобили грузовые, снегоочистители;

232

–2-я категория – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок. К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы, краны промышленные и строительные, напольный производственный транспорт;

–3-я категория – технологическая вибрация, воздействующая на человека

на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: станки металло- и деревообрабатывающие, электрические машины, насосные агрегаты и вентиляторы, оборудование для бурения скважин и др.

Общая вибрация 3-й категории по месту действия подразделяется на следующие типы:

а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий; б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других

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 вибрация на производстве:

–локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;

–локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей).

По характеру спектра:

• узкополосная, у которой контролируемые параметры в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних третьоктавных

полосах (рис. 12.2);

• широкополосная — с непрерывным спектром более одной октавы (рис. 12.3).

Рис. 12.2. Узкополосная вибрация

233

Рис. 12.3. Широкополосная вибрация

По направлению действия: в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат (X, Y, Z) (рис. 12.4, 12.5).

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: а – при охвате цилиндрических, торцовых и близких к ним поверхностей; б – при охвате сферических поверхностей

234

По частотному составу (рис. 12.6):

•низкочастотная (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1–4 Гц для общих вибраций, 8–16 Гц — для локальных вибраций).

•среднечастотная (8–16 Гц – для общих вибраций, 31,5–63 Гц – для локальных вибраций);

•высокочастотная (31,5–63 Гц – для общих вибраций, 125–1000 Гц – для локальных вибраций).

Рис.12.6. Характеристика вибрации по частотному диапазону

По временным характеристикам (рис. 12.7):

•постоянная вибрация, для которой величина нормируемых параметров изменяется не более чем на 6 дБ за время наблюдения;

•непостоянная – величина нормируемых параметров изменяется не менее чем на 6 дБ за время наблюдения не менее 10 мин, в том числе:

Рис. 12.7. Временная характеристика вибрации

235

а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;

б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с источником вибрации прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;

в) импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.

12.3. НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИИ

Нормирование производственной вибрации осуществляется на основании СН 2.2.4/2.1.8.566–96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации в соответствии

суказанным нормативным документом может производиться тремя методами:

1)частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;

2)интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

3)интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.

Локальная вибрация нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц; общая вибрация –

воктавных или 1/3-октавных полосах со среднегеометрическими частотами 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами вибра-

ции являются измеряемые в октавных или 1/3-октавных полосах частот средние квадратические значения виброскорости и виброускорения или их логарифмиче-

ские уровни (Lv, La).

При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение виброскорости или виброускорения (U) или их логарифмические уровни (LU), измеряемые с помощью корректирующих фильтров или вычисляемые по формулам:

n

U = ∑(Ui Ki )2 ,

i=1

n

LU =10lg∑100,1(LUi +LKi ) ,

i=1

где Ui, LUi – средние квадратические значения виброскорости или виброускорения или их логарифмические уровни в i-й частотной полосе;

п – число октавных полос в нормируемом частотном диапазоне;

Κi, LΚi – весовые коэффициенты для i-й частотной полосы соответственно для абсолютных значений или их логарифмических уровней. Значения весовых ко-

236

эффициентов приведены для локальной и общей вибраций с учетом направления действия (Z0, X0, Y0) в СН 2.2.4/2.1.8.566–96.

При интегральной оценке вибрации с учетом времени ее воздействия по экви-

валентному (по энергии) уровню нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения (Uэкв) или их логарифмический уровень (Lэкв), измеренное или рассчитанное по формулам:

где Ui — корректированные по частоте значения контролируемых параметров виброскорости (υ, Lυ),м/с, или виброускорения (a, La),м/с2, действующих в течение вре-

мени ti;

ti – время действия вибрации в i-м интервале, ч; п – общее число интервалов действия вибрации;

n

T = ∑ti – общее время действия вибрации, ч.

i=1

ВСН 2.2.4/2.1.8.566–96 установлены предельно допустимые величины нормируемых параметров локальной и общей вибрации категорий 1, 2 и 3 (а, б, в)

при длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч). В качестве примера в табл. 12.1 и 12.2 приведены предельно допустимые величины параметров локальной и технологической вибрации (категории 3а).

12.4. ДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Вибрационная патология в настоящее время стоит на 2-м месте среди профессиональных заболеваний.

Клиническая картина вибрационной болезни, обусловленная общей или локальной вибрацией, складывается из нейрососудистых нарушений; поражений нервно-мышечной системы; опорно-двигательного аппарата; изменений обмена веществ.

238

У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания, вегетативная неустойчивость, нарушения зрительной функции, снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности и другие отклонения в состоянии здоровья.

Частота и особенности клинических проявлений заболеваний, вызванных воздействием вибрации, зависят главным образом:

•от спектрального состава вибрации;

•продолжительности воздействия;

•индивидуальных особенностей человека;

•направления вибрационного воздействия;

•места приложения;

•явлений резонанса;

•условий воздействия вибрации (факторов производственной среды, усугубляющих вредное воздействие вибрации на организм человека).

Выраженность воздействия вибрации определяется, прежде всего, частотным спектром и его распределением в пределах максимальных уровней энергии.

Так, воздействие низкочастотной общей вибрации приводит к поражению преимущественно нервно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарата. Такая форма вибрационной патологии встречается, например, у формовщиков, бурильщиков и др. Средне- и высокочастотная вибрация вызывает, в первую очередь, различные по степени тяжести сосудистые и костно-суставные нарушения. Например, серьезные сосудистые нарушения наблюдаются при работе со шлифовальными машинами, являющимися источниками высокочастотной вибрации.

Колебания высоких частот вызывают спазм сосудов. В некоторых случаях сосудистые нарушения при вибрационной болезни могут привести к постепенному развитию хронической недостаточности мозгового кровообращения.

Патология со стороны опорно-двигательного аппарата объясняется тем, что общая вибрация приводит к прямому микротравмирующему действию на позвоночник (особенно толчкообразная вибрация) вследствие нагрузок на межпозвоночные диски, которые ведут себя как фильтры низких частот. Подобное воздействие приводит к развитию дегенеративно-дистрофических нарушений позвоночника (остеохондрозу).

Влияние общей вибрации на обменные процессы в организме человека проявляется в изменении углеводного обмена, биохимических показателей крови, характеризующих нарушения белкового, ферментативного, а также витаминного и холестеринового обмена. Наблюдаются также нарушения окислительно- восстанови-тельных процессов, изменения показателей азотистого обмена и др.

Низкочастотная вибрация ведет также к изменению морфологического состава крови: лейкоцитозу, эритроцитопении; к снижению уровня гемоглобина.

Воздействию локальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью, что способствует развитию профессионального заболевания (например, синдрома, свя-

занного с побелением пальцев рук). Кроме сосудистой патологии, возникают и невротические расстройства, а воздействие локальной вибрации на мышечные

239

и костные ткани приводит к снижению кожной чувствительности, отложению солей в суставах пальцев, деформации и уменьшению подвижности суставов.

Между ответными реакциями организма и уровнем воздействующей вибрации нет линейной зависимости. Это объясняется явлением резонанса человеческого тела, отдельных органов, возникающего при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил.

Резонансные колебания в органах человека могут возникнуть при повышении частоты колебаний более 0,7 Гц. Резонансные частоты человека в положении сидя при вертикальных вибрациях приведены в табл. 12.3.

Усугубляющими вредное воздействие вибрации являются факторы производственной среды, такие как чрезмерные мышечные и нервно-эмоциональные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, шум высокой интенсивности. В частности, охлаждение рук приводит к усилению сосудистых реакций и, как следствие, к более интенсивному развитию вибрационной болезни. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта в результате его суммации, а возможно, и потенцирования. Сопутствующие факторы могут увеличить риск вибрационной болезни в 5–10 раз.

Таблица 12.4

Данные по заболеваемости вибрационной болезнью

Показатели заболеваемости вибрационной болезнью среди основных виброопасных профессий за последние годы и средние значения латентного (скрытого) периода представлены в табл. 12.4.

240