Вибрация относится к наиболее распространенным вредным производственным факторам в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте; она может оказывать отрицательное влияние на здоровье и работоспособность человека, а в определенных условиях приводить к развитию вибрационной болезни.
Вибрация — это сложные механические колебательные движения инструмента, пола, сидения и др., передаваемые телу человека или отдельным его частям при непосредственном контакте.
Вибрация характеризуется спектром частот (в Гц) и такими ее кинематическими параметрами, как виброскорость (в м/с) или виб- роускорение (в м/с2). Кроме абсолютных значений этих параметров, используют также их логарифмические уровни (в дБ).
Вибрации, встречающиеся в производственных условиях, различают по способу передачи и направлению воздействия на человека, а также физическим свойствам (частотному составу, распределению энергии во времени). Представленная в табл. 6.1 классификация вибрации является условной, но, будучи в определенной мере связанной со степенью и характером развивающихся в организме изменений, имеет гигиеническое значение и учитывается при регламентировании и оценке вибрации.
Гигиеническая оценка вибрации проводится при экспертизе нормативно-технической документации на новые технологические про- цессы, оборудование и ручные машины, при контроле за серийным выпуском новых и модернизируемых ручных машин, а также закупаемых за рубежом, при надзоре за условиями труда виброопасных профессий, при аттестации рабочих мест, расследовании случаев вибрационной болезни.
Методы оценки вибрации. В соответствии с санитарными нормами «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» (СН 2.2.4/2.1.8.566-96) гигиеническая оценка вибраций должна проводиться следующими методами: частотным анализом нормируемого параметра (виброскорости или виброуско-
Таблица 6.1. Классификация вибраций
Окончание табл. 6.1
рения), интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра, интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия. Показатели, характеризующие вибрацию при использовании этих методов измерения и оценки, представлены в табл. 6.2.
Таблица 6.2. Методы измерения и оценки вибрации
Примечание.
1 Усредненное значение за время измерения в соответствии с постоянной времени прибора.
2 Частотно-взвешенная величина (с помощью корректирующих фильтров или специальных расчетов).
3 Усредненное значение по правилу «равной энергии» с учетом времени действия вибрации.
Основным методом, характеризующим вибрационное воздействие на работающих, является частотный анализ. Измерения проводятся для локальной вибрации в октавах (среднегеометрические частоты 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500 и 1000 Гц) и для общей вибрации в третьоктавных полосах и октавах (среднегеометрические частоты 1, 2, 4, 8, 16, 31,5 и 63 Гц). Этот метод позволяет получить наиболее полную гигиеническую характеристику вибрации, т.е. не только интенсивность вибрации, но и характер спектра вибрации (низко-, средне- и высокочастотный), определяющий специфику влияния вибрации на организм человека. Метод частотного (спектрального) анализа,
кроме того, позволяет при проведении соответствующих расчетов перейти к интегральной и далее к дозной оценке вибрации с учетом времени воздействия.
Рис. 6.1. Варианты направления условных координатных осей при локальной вибрации
Рис. 6.2. Направление условных координатных осей при общей вибрации: а — в положении стоя; б — в положении сидя
Метод интегральной оценки по частоте нормируемых параметров предполагает измерение одночислового показателя — корректиро- ванного уровня вибрации, определяемого как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом октавных поправок. Этот метод измерения менее трудоемкий, чем метод частотного анализа вибрации, однако и менее информативный.
Метод дозной оценки используется для непостоянных вибраций с учетом времени воздействия вибрации в течение смены. Этот метод связан с методом интегральной оценки по частоте и позволяет полу- чить одночисловую характеристику следующими способами:
1) расчетом эквивалентного корректированного уровня по измеренному (или рассчитанному) корректированному значению и данным хронометража;
2) инструментальным измерением эквивалентного корректированного значения.
Эквивалентный корректированный уровень изменяющейся во времени вибрации соответствует корректированному уровню пос- тоянной во времени и равной по энергии вибрации, действующей 8 ч.
Еслиработающиеподвергаютсядействиювибрации(локальнойили общей) в течение смены (8 ч), и вибрация является постоянной по временной характеристике (виброскорость меняется не более чем на 6 дБ за время наблюдения), то для гигиенической оценки используются методы интегральной оценки по частоте и спектральный (более точный). Если же работающие подвергаются действию непостоянной во времени вибрации, а именно в течение 8 ч обслуживают оборудование, генерирующее вибрацию, параметры которой изменяются >6 дБ, или же оборудование, генерирующее постоянную вибрацию, но только часть смены, то для характеристики вибрационного воздействия используется метод дозной оценки или интегральной оценки с учетом времени, так как ПДУ установлены в расчете на 8-часовое воздействие вибрации.
Например, если вибрационными характеристиками ручного инструмента являются корректированные уровни вибрации (виброско- рость и виброускорение в дБ) и уровни тех же нормируемых параметров в октавных полосах частот, то характеристикой вибрационного воздействия на оператора будет эквивалентный корректированный уровень вибрации (виброскорость, виброускорение в дБ), так как время работы с этим инструментом может быть различным в зависимости от технологии. Поскольку наиболее часто рабочие подвергаются действию непостоянных вибраций, то при оценке условий труда почти всегда необходимо измерять (или рассчитывать) эквивалентные корректированные уровни вибрации.
Методика измерения вибрации. Выпускаемая в настоящее время виброизмерительная аппаратура позволяет измерить как уровни виброускорения (виброскорости) в пределах нормируемых частот третьоктавных и/или октавных полос, так и корректированные и эквивалентные корректированные уровни виброускорения (вибро- скорости). Основные характеристики некоторых приборов указаны в табл. 5.1.
Для унификации измерений вибраций введены государственные стандарты, устанавливающие требования к приборам, методам изме- рения и обработки результатов — ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность. Общие требования» и др.
При проведении измерений следует руководствоваться общими правилами, изложенными в утвержденных Минздравом СССР «Методических указаниях по проведению измерений и гигиенической оценке производственных вибраций» ? 3911-85.
Машины или оборудование должны работать в паспортном или типовом технологическом режиме по скорости, нагрузке, выполняе- мой операции, обрабатываемому объекту и т.д. При контроле общей вибрации должны быть включены все источники, передающие вибрацию на рабочее место.
Точки измерения, т.е. места установки вибродатчиков, должны располагаться на вибрирующей поверхности в местах, предназначенных для контакта с телом оператора:
1) на сиденье, рабочей площадке, полу рабочей зоны оператора и обслуживающего персонала;
2) в местах контакта рук работающего с рукоятками, рычагами управления и т.п.
Вибродатчик должен крепиться способом, указанным в заводской инструкции. При измерении общей вибрации на площадках с твердым покрытием (асфальт, бетон, металлические плиты и т.п.) или сиденьях без упругих облицовок вибродатчик должен крепиться непосредственно к этим поверхностям на резьбе, магните, мастиках и т.п. Кроме того, вибродатчик может крепиться на резьбе (или с помощью магнита) к жесткому стальному диску (диаметром 200 мм и толщиной 4 мм), который размещается между полом и ногами стоящего человека или сиденьем и корпусом сидящего человека. При измерении локальной вибрации предпочтительно укреплять датчик в точках контроля на резьбе, хотя допускается крепление и с помощью металлического элемента в виде зажима, хомута и т.п.
В каждой точке контроля вибродатчик устанавливают на ровной, гладкой площадке последовательно по трем взаимноперпендикулярным направлениям (оси Z, X, Y). Допускаются измерения в направлении максимальной вибрации (превышение по сравнению с измерениями по другим осям >12 дБ), если установлены одинаковые допустимые уровни по всем осям.
После установки вибродатчика в выбранной точке контроля включают виброметр и проводят необходимые замеры, последова- тельно выполняя манипуляции согласно инструкции.
Общее количество отсчетов должно быть не менее 3 для локальной вибрации; 6 — для общей технологической вибрации; 30 — для
общей транспортной и транспортно-технологической (во время движения) вибрации с последующей обработкой.
После проведения необходимого количества замеров в точке измерения в качестве определяющего значения уровня вибрации берут средние величины, рассчитанные так же, как и для шума (см. табл. 5.2 и 5.3).
Гигиеническая регламентация. Результаты исследований постоянных вибраций, полученных одним из указанных методов (спектральным или интегральным), сопоставляют с предельно допустимыми значениями санитарных норм «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» СН 2.2.4/2.1.8.566-96 (табл. 6.3; 6.4 и 6.5). В последних двух таблицах представлены допустимые значения общей вибрации (рабочих мест) только в октавных полосах частот, опущены значения в третьоктавных полосах частот.
Предельно допустимые уровни вибрации установлены для длительности вибрационного воздействия 8 ч.
Для непостоянных вибраций, колеблющихся во времени, прерывистых, когда контакт с вибрацией занимает часть смены, оценку, согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96, проводят по эквивалентному корректированному уровню виброскорости или виброускорения, которое рассчитывают на основании следующих величин:
1) измеренных, как показано ранее, уровней вибрации в пределах октавных полос или корректированных уровней;
2) времени действия вибрации, определенного хронометражными исследованиями.
Для расчета эквивалентного уровня используются значения поправок к корректированному уровню на время действия вибрации аналогично шуму (табл. 5.4).
Предельно допустимый уровень (ПДУ) вибрации — это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 ч в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ вибрации не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных лиц.
Таблица 6.3. Предельно допустимые значения параметров локальной вибрации по осям Ζ, Χ, Υ
Таблица 6.4. Предельно допустимые значения транспортной вибрации в октавных полосах частот
Пример расчета. При измерении виброскорости спектральным методом на рукоятке рубильного молотка во время обработки чугунного литья были проведены три отсчета (по оси Z). Далее рассчитаны средние уровни виброскорости в октавных полосах частот, которые приведены в табл. 6.8. Так как ось Z — направление максимальной вибрации, результаты измерения по другим осям не приводятся. Время работы с молотком в течение смены — 5 ч.
Для перехода к расчету дозы вибрации необходимо сначала определить корректированный уровень виброскорости (интегральный показатель). Для этого с помощью весовых коэффициентов для октавных полос частот (табл. 6.6 или 6.7) нужно определить корректированные октавные уровни виброскорости, а затем провести попарно энергетическое суммирование их уровней с учетом поправок (см. табл. 5.2). В нашем случае корректированный уровень виброскорости равен 122,6 и 123 дБ (табл. 6.8).
Так как работа с молотком занимает 5 ч в смену, то с учетом поправки на время (см. табл. 5.4), равной -2, эквивалентное корректированное значение уровня виброскорости составит 121 дБ. Эту величину сравниваем с допустимым эквивалентным корректированным уровнем виброскорости (см. табл. 6.3), равным 112 дБ.
Результаты измерений оформляют протоколом установленной формы. В заключении дается анализ вибрационного фактора с ука- занием величины превышения ПДУ, а также условий, определяющих повышенные уровни вибрации. Кроме этого, отмечаются факторы условий труда, усугубляющие неблагоприятное влияние вибрации: большие динамические и статические нагрузки (для ручных машин оценивается масса, приходящаяся на руки, усилие нажатия), длительная работа в вынужденной позе, общее или местное охлаждение и др.
Так, в соответствии с СанПиН 2.2.2.540-96 «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ» масса ручного инструмента в сборе (включая массу вставного инструмента, присоединяемых рукояток, шлангов и т.п.) не должна превышать 5 кг для инструмента, используемого для работы при различной ориентации в пространстве, и 10 кг для инструмента, используемого при выполнении работ вертикально вниз и горизонтально. Усилия нажатия не должны превышать для одноручной машины 100 Н, для двуручной — 150 Н.
Таблица 6.5. Предельно допустимые значения вибрации рабочих мест по осям Ζ, Χ, Υ в октавных полосах частот
Продолжение табл. 6.5
Таблица 6.6. Значение весовых коэффициентов (дБ) для локальной вибрации
Примечание. **При оценке транспортно-технологической и технологической вибрации значения весовых коэффициентов для направлений Χ, Υ принимаются равными значениям для направлений Ζ.
Таблица 6.8. Этапы расчета корректированного уровня виброскорости
Температура поверхности рукояток ручного инструмента должна быть выше 21 ?С, оптимальным является диапазон от 25 до 32 ?С. При этом температура воздуха при любых видах работ по тяжести и сезонам года (для закрытых отапливаемых помещений) не должна быть менее 16 ?С, влажность — не более 40-60\%, скорость движения воздуха — не более 0,3 м/с.
При работе на открытом воздухе в холодное время года необходима организация специального отапливаемого помещения для периодического обогрева и отдыха работающего, температура в котором в холодный период года должна быть в пределах 22-24 ?С, скорость движения воздуха — не более 0,2 м/с.