Охрана труда




страница9/32
Дата26.02.2016
Размер7.72 Mb.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   32
Глава 1 ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ФИЗИЧЕСКИХ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ
Защита человека от физических негативных факторов осуществляется тремя основными методами: ограничением времени пребывания в зоне действия физического поля, удалением от источника поля и применением средств защиты, из которых наиболее распространены экраны, снижающие уровень физического поля.

Эффективность экранирования принято выражать в децибелах:



где П0 и П — соответственно какой-либо параметр физического поля до и после экрана.


    1. Защита от вибрации

Амплитуда скорости вибрации (виброскорости) может быть определена по формуле


(3/1)
где Fm — амплитуда возмущающей вибросилы, Н;

μ — коэффициент сопротивления, Н∙с/м;

f — частота вибрации, Гц;

m — масса системы, кг;

с — коэффициент жесткости системы, Н/м.

На основе анализа формулы (3.1) можно сделать следующие выводы: для уменьшения виброскорости необходимо снижать силу Fm (снижать виброактивность машины) и увеличивать знаменатель, а именно — повышать сопротивление системы μ и не допускать, чтобы 2πfm = c/2πf При равенстве этих членов наступает явление резонанса и уровень вибрации резко возрастает.



Таким образом, для защиты от вибрации необходимо применять следующие методы:

  • снижение виброактивности машин (уменьшение силы Fm)\

  • отстройка от резонансных частот (2πfm с/2πf);

  • вибродемпфирование (увеличение μ);

  • виброгашение (увеличение m) — для высоких и средних частот;

  • повышение жесткости системы (увеличение с) — для низ­ких и средних частот;

  • виброизоляция;

  • применение индивидуальных средств защиты.

Снижение виброактивности машин (уменьшение силы Fm) достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, резкими ускорениями и т. п. были бы исключены или предельно снижены (например, замена клепки сваркой); хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаи­модействующих поверхностей; применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности (например, использование шевронных и косозубых зубчатых колес вместо прямозубых); заменой подшипников качения на подшипники скольжения; применением конструкционных материалов с повышенным внутренним трением.
Отстройка от резонансных частот (2πfm с/2πf) заключается в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы с (например, установка ребер жесткости) или изменения массы m системы (на­пример, закрепление на машине дополнительных масс).

Собственная частота f0 вибрирующей системы определяется по формуле

Вибродемпфирование (увеличение ) — это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, — мягких покрытий (резина, покрытие «Агат», пенопласт ПХВ-9, мастики ВД17-59, «Антивибрит») и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия); применением поверхностного трения (например, использование прилегающих друг к другу пластин, как у рессор), установкой специальных демпферов. Примером таких демпферов могут являться амортизаторы автомобилей, которые подавляют раскачку машины.

Виброгашение (увеличение m) осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 Установка агрегатов на виброгасящем основании:

а — на фундаменте и грунте; б — на перекрытии
Как видно из формулы (3.1) виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.).

Одним из способов подавления вибраций является установка динамических виброгасителей, представляющих собой дополнительную колебательную систему с массой и жесткостью собственная частота которой где f — частота вибрации, уровень которой необходимо снизить.

Схема динамического виброгасителя показана на рис. 3.3.

Рисунок 3.3 Схема динамического виброгасителя
Динамический виброгаситель крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостатком динамического виброгасителя является то, что он подавляет колебания только определенной частоты, соответствующей его собственной. Такие виброгасители применяют в агрегатах, например турбогенераторах, имеющих характерный, постоянный во времени дискретный спектр вибрации. На рис. 3.4 изображен динамический виброгаситель с двумя степенями свободы и схема установки виброгасителя на турбогенераторе. Грузики перемещаются по резьбе и фиксируются гайками. Это позволяет менять жесткость виброгасителя, а следовательно, его собственную частоту и частоту подавляемых вибраций. Такие виброгасители удобно настраивать на заданную частоту.


Рисунок 3.4 а — динамический гаситель с двумя степенями свободы для дизель-генератора; б — схема турбоагрегата с динамическим виброгасителем
Повышение жесткости системы (увеличение с), например путем установки ребер жесткости. Как видно из формулы (3.1) этот способ эффективен только при низких частотах и в ряде случаев средних.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. На рис. 3.5 изображены типовые конструкции пружинных и резиновых виброизоляторов.

Рисунок 3.5 Виброизолирующие опоры: а — пружинные; б — резиновые виброизоляторы
Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации:

Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция. Для виброизолированных систем, в которых можно принебречь трением:
(3/2)
где f — частота вынужденных колебаний; f0 — собственная частота виброизолированной системы.

Как видно из приведенной формулы, только при КП < 1, т. е. снижает передачу вибрации на защищаемый объект. По конструктивным и эконмическим соображениям существует оптимальное значение = 3...4, что соответствует КП = 1/8... 1/15.

Собственная частота виброизолированной системы Умножив числитель и знаменатель подкоренного выражения на g — ускорение свободного падения, получим . Так как mg — сила тяжести машины, а — статическая осадка виброизоляторов под действием силы тяжести машины, то
…………………………………...(3.3)
Т. е. чем больше статическая осадка виброизоляторов под действием веса машины, тем меньше , а значит меньше КП и лучше виброизоляция.

Эффективность виброизоляции в дБ можно определить по формуле
……………………………..(3.4)
Схема расчета виброизоляторов:

  1. Определяют требуемый уровень снижения вибрации:



где L — уровень вибрации без виброизоляции, дБ; — допустимый по нормативам уровень вибрации.

2. Из формулы (3.4) находим требуемое отношение частот и требуемое значение собственной частоты виброизолированной системы:





3. Из формулы (3.3) находим требуемую статическую осадку виброизолятора:

4. Далее выбирается материал и определяются параметры виброизолятора. Расчет определяется типом виброизолятора — пружинный или упругие (резиновые) прокладки. Например, для упругих прокладок определяют требуемую толщину и площадь одной прокладки:


где Е (Н/м2), (Н/м2) — соответственно модуль упругости и допустимое удельное напряжение (определяются свойствами материала прокладки), m (кг) — масса вибрирующего агрегата, N число прокладок.

Если в результате расчета получается более 4, расчет ведут для этой величины, но в этом случае не обеспечивается требуемое снижение уровня вибрации и необходимо применять другие мероприятия для ее снижения.

Виброизолироваться может источник вибрации или рабочее место обслуживающего установку персонала. На рис. 3.6 и 3.7 показаны примеры виброизоляции рабочего места и источника вибрации — вентиляционной установки.


Рисунок 3.6 Устройство виброизоляции рабочего места


Рис. 3.7. Устройство виброизоляции вентиляционной установки: 1 — опорная плита; 2 — виброизоляторы; 3 — крышка корпуса; 4 — подвижная часть корпуса; 5 — пружина; 6 — неподвижная часть корпуса; 7 — виброизолирующая прокладка.
Для защиты от вибрации человека-оператора применяются разнообразные средства. На рис. 3.8 представлена схема размещения средств виброзащиты оператора, а на рис. 3.9 дана классификация средств защиты оператора.

Рисунок 3.8 Схема размещения средств виброзащиты

Рисунок 3.9 Средства виброзащиты операторов
Средства коллективной защиты (СКЗ) располагаются между источником вибрации и оператором. К СКЗ оператора относятся подставки, сидения, кабины, рукоятки.

Виброзащитные подставки — наиболее приемлемые средства защиты от общей вибрации при работе стоя. Основной частью подставки является опорная плита, на которой стоит и выполняет работу оператор. Средства виброизоляции могут размещаться сверху плиты, снизу плиты или с обеих сторон одновременно. В зависимости от принятой схемы их взаимного расположения виброзащитные подставки изготавливают с опорными, встроенными, накладными или комбинированными виброизоляторами (рис. 3.10).

Рисунок 3.10 Схемы виброзащитных подставок для виброизоляторов:

а — опорного; б — встроенного; в — накладного; г — комбинированного

На практике применяются различные конструктивные схемы подставок: с резиновыми и пневмобаллонными виброизоляторами (рис. 3.11), с пружинными виброизоляторами (рис. 3.12).



Рисунок 3.11 Виброзащитные подставки с резиновыми и пневмобаллонными виброизоляторами: а — губчатая резина; б — перфорированная резина; в — резиновые бруски; г — цилиндрические пневмобаллоны; д — кольцевой пневмобаллон

Рисунок 3.12 Виброзащитные подставки с пружинными виброизоляторами:

а — пружины сжатия и сыпучий балласт; б — пружины сжатия и шаровые пневмобаллоны; в — пружинно-тросовая система с опорными роликами; г — пружинная подвеска; д — спаренные рессоры
Виброзащитные сидения применяют, если оператор выполняет работу сидя. Подвижные рабочие места, расположенные на транспортных машинах и перемещающихся технологических агрегатах, оснащают сидениями со встроенными средствами виброизоляции. Отдельные конструктивные варианты виброзащит- ных сидений представлены на рис. 3.13.

Рисунок 3.13 Виброзащитные сиденья с виброизоляторами:

а — упругая накладка; 6 упругие опоры; в — пружины, встроенные в опору; г упругие подвески
Виброзащитные кабины используют в тех случаях, когда на человека-оператора воздействует не только вибрация, но другие негативные факторы: шум, излучения, химические вещества и т. д. Виброзащитная кабина в отличии от обычных кабин, защищающих человека от вредных факторов, устанавливается на виброизолирующих опорах. В зависимости от действующих одновременно с вибрацией вредных факторов виброзащитные кабины могут быть шумовиброзащитными, пылевиброзащитными и т. п. На рис. 3.14 представлена одна из таких кабин.

Рисунок 3.14 Шумовиброзаицитная кабина для оператора компрессорной станции: 1 — пневматические виброизоляторы; 2 — основание кабины; 3 — корпус кабины; 4 — стол оператора; 5 — кондиционер; 6 — вешалка для одежды
Виброзащитные рукоятки предназначаются для защиты от локальной вибрации рук оператора. Конструктивные схемы виброзащитных рукояток представлены на рис. 3.15.

Рисунок 3.15 Классификация виброзащитных рукояток:

а —- рукоятки с промежуточными виброизоляторами; б — рукоятки со встроенными виброизоляторами; в — рукоятки с накладными виброизоляторами; г — рукоятки с комбинированными виброизоляторами
По месту расположения виброизоляторов рукоятки классифицируются на:

  • рукоятки с промежуточными виброизоляторами, в которых виброизоляторы расположены между корпусом ручной машины и рукояткой, охватываемой рукой оператора (рис. 3.15, а);

  • рукоятки со встроенными виброизоляторами, размещенными непосредственно в теле рукоятки (рис. 3.15, б);

  • рукоятки с накладными виброизоляторами, в которых упругие полимерные накладки и облицовки размещены на наружной поверхности рукоятки и контактируют с руками оператора (рис. 3.15, в);

  • рукоятки с комбинированными виброизоляторами, предусматривающие различные сочетания промежуточных, встроенных и накладных виброизоляторов (рис. 3.15, г).

В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации используются: для рук — виброизолирующие рукавицы, перчатки, нкладыши и прокладки; для ног — виброизолирующая обувь, стельки, подметки.

Виброзащитные рукавицы отличаются от обычных рукавиц тем, что на их ладонной части или в накладке закреплен упруго-демпфирующий элемент. Этот элемент выполняется из поролона, однако более эффективно использование пенопласта, губчатой резины. Применяются рукавицы с эластично-трубчатыми элементами (рис. 3.16).



Рисунок 3.16 Виброзащитная рукавица с эластично-трубчатыми элементами: 1 — поверхность рукавицы; 2 — трубчатые элементы; 3 — накладки

На рукавице имеются трубчатые элементы, закрепленные накладками и расположенные вертикальными рядами параллельно друг другу и перпендикулярно оси рукавицы. Также рукавицы могут выполняться с накладным карманом, в который вставляется накладка с эластично-трубчатыми элементами (рис. 3.17).



Т\






Рисунок 3.17 Рукавица с накладным карманом:

1 — накладной карман; 2 — накладка; 3 — эластично-трубчатый элемент
Виброзащитная обувь изготовляется в виде сапог, полусапог, полуботинок как мужских, так и женских, и отличается от обычной обуви наличием подошвы или вкладыша из упругодемпфирующего материала (рис. 3.18).

Рисунок 3.18 Виброзащитная обувь:

а — на упругой подошве; б — со съемными упругими каблуками и подметкой; в — с упругой стелькой
1.2 Защита от шума, инфра- и ультразвука
В зависимости от того, где находится источник звука — на открытом пространстве или в помещении, — для расчета уровня шума в расчетной точке (РТ) применяют различные формулы.

На открытом пространстве (рис. 3.19) уровень звука в расчетной точке можно определить по формуле

Здесь:

уровень звуковой мощности источника звука, дБ. Это характеристика источника, определяемая по определенным методикам и обычно приводимая в его технических характеристиках;

G — показатель направленности источника, дБ. Это также техническая характеристика источника, показывающая на сколько дБ энергия звука, излучаемого в данном направлении больше или меньше энергии, которая бы излучалась источником с таким же уровнем звуковой мощности во всех направлениях одинаково. Значение G отрицательно, если в данном направлении излучаемая энергия меньше энергии равномерно излучающего источника, и положительно, если больше;

Рисунок 3.19 Излучение звуковых волн на открытом пространстве
S — площадь поверхности, в которую излучается звук ( = 1 м2), м2. Например, если источник звука находится на полу, то звук распространяется в полусферу и , где г — расстояние от источника звука до расчетной точки;

снижение уровня шума на пути его распространения. Если на пути шума нет никаких препятствий и расстояние г не более 50 м, значение можно принимать нулевым.

Таким образом, если источник звука расположен на поверхности, т. е. излучает звук в полусферу, формула может быть представлена в следующем виде:
(3.5)
В помещении (рис. 3.20) уровень шума в расчетной точке складывается из прямых и отраженных от стен, пола и потолка звуковых волн, и его можно определить по следующей формуле:
(3.6)
где Ф — фактор направленности, аналогичный G и равный ;

В — так называемая постоянная помещения, м2.

Рисунок 3.20 Излучение звуковых волн в помещении

Постоянная помещения определяется по формуле

где — средний коэффициент звукопоглащения внутренних поверхностей помещения площадью , для производственных помещений он редко превышает 0,3...0,4, но может быть увеличен специальной обработкой поверхностей.

Анализ формул (3.5) и (3.6) показывает, что для защиты от акустических колебаний (шума, инфра- и ультразвука) можно использовать следующие методы:



  • снижение звуковой мощности источника звука (уменьшение );

  • размещение рабочих мест с учетом направленности излучения звуковой энергии (уменьшение G)\

  • удаление рабочих мест от источника звука (увеличение г);

  • акустическая обработка помещений (увеличение В):

  • звукоизоляция (увеличение ):

  • применение глушителей (увеличение );

  • применение средств индивидуальной защиты.

Снижение звуковой мощности источника звука (уменьшение ). Для снижения шума механизмов и машин применяют методы, аналогичные методам, снижающим вибрацию машин, т. к. вибрация является источником механического шума.

Аэродинамический шум, вызываемый движением потоков воздуха и газа и обтеканием им элементов механизмов и машин, — наиболее мощный источник шума, снижение которого в источнике наиболее сложно. Для уменьшения интенсивности генерации шума улучшают аэродинамическую форму элементов машин, обтекаемых газовым потоком, и снижают скорость движения газа.

Изменение направленности излучения шума (уменьшение G). При размещении установок с направленным излучением необходима соответствующая ориентация этих установок по отношению к рабочим и населенным местам, поскольку величина направленности может достигать 10...15 дБ. Например, отверстие воздухозаборной шахты вентиляционной установки или устье трубы сброса сжатого газа необходимо располагать так, чтобы максимум излучаемого шума был направлен в противоположную сторону от рабочего места.

Удаление рабочих мест от источника звука (увеличение г). Как видно из формулы (3.5) увеличение расстояния от источника звука в 2 раза приводит к уменьшению уровня звука на 6 дБ.

Акустическая обработка помещения — это мероприятие, снижающее интенсивность отраженного от поверхностей помещения (стен, потолка, пола) звука. Для этого применяют звукопоглощающие облицовки поверхностей помещения (рис. 3.21, а) и штучные (объемные) поглотители различных конструкций (рис. 3.21, б), подвешиваемые к потолку помещения.

Рисунок 3.21 Акустическая обработка помещений:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   32


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница