2.4.6. Гігієнічне нормування та заходи і засоби захисту від вібрації

З фізичної точки зору між шумом і вібрацією принципової різниці не існує. Різниця є у сприйнятті: вібрація сприймається вестибулярним апаратом і органами дотику, а шум – органом слуху.

Причиною появи вібрації є неврівноважені сили та ударні процеси в діючих механізмах.

Дія вібрації визначається інтенсивністю коливань, їх спектральним скла­дом, тривалістю впливу та напрямком дії. Показниками інтенсивності є середньоквадратичні або амплітудні значення віброприскорення а, м;  віброшвидкості V, м/с; віброзміщення х, м/с2, . Параметри x, V, a– взаємозалежні, і для синусоїдальних вібрацій величина кожного з них може бути обчислена за значеннями іншого зі співвідношення:

де 2πf – кругова частота вібрації, с-1. Крім того вібрація характеризується таким параметром, як частота, f, Гц,.

На практиці під час проведення віброакустичних досліджень використовують відносні рівні віброшвидкості LV та віброприскорення Lа, які вимірюють в децибелах і визначають за формулами:

Віброшвидкість швидкість 10-4м/с людина сприймає як порогову, а при швидкості понад 1м/с виникають больові відчуття.

За способом передачі на тіло людини розрізняють загальну та локальну (місцеву) вібрацію. Загальна вібрація та, що викликає коливання всього організму, а місцева (локальна) – втягує в коливальні рухи лише окремі частини тіла (руки, ноги).

Місцеву вібрацію створюють ручні машини та механізми ударної, ударно – обертової, обертової дії (відбійні молотки, дрилі, електропили тощо).

В залежності від джерела виникнення, загальну вібрацію поділяють на категорії:

І – транспортна вібрація передається людині, яка знаходиться на транспортному засобі, що рухається впливає на машиністів і операторів пересувних машин та транспортних засобів під час руху (трактори, бульдозери, тепловози, електровози, самоскиди, автомобілі);

II – транспортно-технологічна вібрація передається оператору машини з обмеженим переміщенням (екскаватори, бурові верстати, вантажопідіймальні крани, земснаряди тощо);

III – технологічна вібрація передається від стаціонарних машин на робочі місця (компресори, металорізальні, деревообробні верстати, ковальсько-пресове обладнання тощо).

Причиною вібрації може стати нерівномірне зношування деталей, нерівновага, незбіг центра маси тіла з віссю обертання, незадовільний стан з’єднання муфт, підшипників тощо.

Загальну технологічну вібрацію за місцем дії поділяють на такі типи:

– на постійних робочих місцях виробничих приміщень підприємств;

– на робочих місцях складів, їдалень, побутових, чергових та інших виробничих приміщень, де немає джерел вібрації;

– на робочих місцях заводоуправлінь, конструкторських бюро, лабораторій, учбових пунктів, обчислювальних центрів, медпунктів, конторських приміщень, робочих кімнат та інших приміщень для працівників розумової праці.

За джерелом виникнення локальну вібрацію поділяють на таку, що передається від:

– ручних машин або ручного механізованого інструменту, органів керування машинами та устаткуванням;

– ручних інструментів без двигунів (наприклад, рихтувальні молотки) та деталей, які оброблюються.

За напрямком дії загальну та локальну вібрації характеризують з урахуванням осей ортогональної системи координат X, X Z.

За часовими характеристиками загальні та локальні вібрації поділяють на:

– постійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкості змінюється менше ніж у 2 рази (менше 6 дБ) за робочу зміну;

– непостійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкості змінюється не менше ніж у 2 рази (6 дБ і більше) за робочу зміну.

Дія вібрації на людину

Вплив вібрації на людину залежить від її спектрального складу, напрямку дії, прикладення, тривалості впливу, а також від індивідуальних особливостей людини.

При оцінці вібраційного впливу потрібно враховувати, що коливальні процеси притаманні живому організму. В основі серцевої діяльності і кровообігу та біострумів мозку лежать ритмічні коливання. Внутрішні органи людини можна розглядати як коливальні системи з пружними зв'язками. Частоти їх власних коливань лежать у діапазоні 3...6 Гц. Частоти власних коливань плечового пояса, стегон і голови щодо опорної поверхні (положення стоячи) складають 4...6 Гц, голови щодо пліч (положення сидячи) 25...30 Гц.

У випадку впливу на людину зовнішніх коливань (хитавиці, струсів, вібрації) відбувається їхня взаємодія з внутрішніми хвильовими процесами, виникнення резонансних явищ. Так, зовнішні коливання частотою менш 0,7 Гц утворюють хитавицю і порушують у людини нормальну діяльність вестибулярного апарата. Інфразвукові коливання (менш 16 Гц), впливаючи на людину, пригнічують центральну нервову систему, викликаючи почуття тривоги, страху. За певної інтенсивності на частоті 6... 7 Гц інфразвукові коливання, втягуючи у резонанс внутрішні органи і систему кровообігу, здатні викликати травми, розриви артерій, тощо.

Вібрація, що діє на людину, має широкий діапазон – від десятих часток до декількох тисяч Гц. Характерними рисами шкідливого впливу вібрації на людину є можливі зміни у функціональному стані: підвищена втома, збільшення часу моторної реакції, порушення вестибулярної реакції. Медичними дослідженнями встановлено, що вібрація є подразником периферійних нервових закінчень, розташованих на ділянках тіла людини, що сприймають зовнішні коливання. Адекватним фізичним критерієм оцінки її впливу на організм людини є коливальна енергія, що виникає на поверхні контакту, а також енергія, поглинена тканинами і передана опорно-руховому апарату й іншим органам. У результаті впливу вібрації виникають нервово-судинні розлади, ураження кістково-суглобної й інших систем організму. Відзначаються, наприклад, зміни функції щитовидної залози, сечостатевої системи, шлунково-кишкового тракту. Так, медичні дослідження показали , що у працюючих в умовах вібрації відбуваються значні зміни кістково-суглобної системи, які виражаються у функціональній перебудові кісткової тканини, регіональному остеопорозі, кистоподібних утвореннях у кістках, хронічних переломах. Відзначається, що терміни виникнень змін у кістках у працівників вібраційних професій коливається в межах від 6-8 місяців до 2-5 років.

Шкідливість вібрації збільшується при одночасному впливі на людину таких факторів, як знижена температура, підвищені рівні шуму, запиленість повітря, тривала статична напруга м'язів і т. ін. Сучасна медицина розглядає виробничу вібрацію як значний стрес-фактор, що має негативний вплив на психомоторну працездатність, емоційну сферу і розумову діяльність людини, що підвищує ймовірність виникнення різних захворювань і нещасних випадків. Особливо небезпечний тривалий вплив вібрації для жіночого організму. Цей широкий комплекс патологічних відхилень, викликаний впливом вібрації на організм людини, кваліфікується як віброзахворювання.

Дослідження показали, що вібраційна хвороба може тривалий час протікати компенсовано, коли хворі зберігають працездатність, не звертаються за лікарською допомогою. З часом систематичний вплив вібрації зумовлює загострення хвороби, яка може мати три стадії (ступеня) тяжкості. Відзначається, що ефективне лікування віброзахворювання можливе лише на ранніх стадіях. Відновлення порушених функцій протікає дуже повільно, а в окремих випадках настають необоротні зміни, що приводять до інвалідності. Таким чином, вібра­ція має значний вплив як на працездатність людини, так і на стан її здоров'я. Серед професійних патологій вібраційна хвороба займає одне з перших місць.

За певних умов вібрація сприятливо діє на організм людини і використовується в медицині для нормалізації стану нервової системи, прискорення загоєння ран, покращення кровообігу, лікування радикулітів тощо.

Методи гігієнічної оцінки та нормативні параметри виробничої вібрації

Гігієнічна оцінка вібрації, яка діє на людину у виробничих умовах, здійснюється за допомогою таких методів: частотного (спектрального) аналізу її параметрів; інтегральної оцінки за спектром частот параметрів, що нормуються; дози вібрації.

Згідно із основним нормативним документом ГОСТ 12. 1. 012-90 “ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности” та ДСН 3.3.6.039-99 нормованими величинами є середньоквадратичні значення віброшвидкості (V) та віброприскорення (а) або їх логарифмічні рівні Lv, La у дБ в діапазоні октавних смуг із середньогеометричними частотами:

– для локальної вібрації: 8,0; 16,0; 31,5; 63,0; 125,0; 250,0; 500,0; 1000,0 Гц;

– для загальної вібрації: 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0; 31,5; 63,0 Гц, або в діапазоні 1/3 октавних смуг 0,8; 1,0; 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.

Параметром, що нормується, у випадку інтегральної оцінки за спектром частот є кореговане значення віброшвидкості або віброприскорення, або їх логарифмічні рівні, які вимірюються за допомогою коригуючих фільтрів або обчислюються.

У разі дії непостійної вібрації (крім імпульсної) параметром, що нормується, є вібраційне навантаження (еквівалентний корегований рівень, доза вібрації, D), одержане робітником протягом зміни та зафіксоване спеціальним приладом або обчислене для кожного напрямку дії вібрації (X, Y, Z) за формулою.

Еквівалентний корегований рівень віброшвидкості або віброприскорення розраховується шляхом енергетичного додавання рівнів з урахуванням тривалості дії кожного з них.

У разі дії імпульсної вібрації з піковим рівнем віброприскорення від 120 до 160 дБ, параметром, що нормується, є кількість вібраційних імпульсів за зміну (годину), в залежності від тривалості імпульсу.

Нормативні значення вібрації встановлені згідно з ДСН 3.3.6.039-99 за її дії протягом робочого часу 480 хвилин (8 год).

Методи захисту від вібрації

Заходи, щодо захисту від дії вібрації поділяють на технічні, організаційні та лікувально-профілактичні. Також вони можуть бути розподілені як колективні та індивідуальні.

До технічних заходів відносять:

– зменшення вібрації в джерелі її виникнення полягає у виборі таких кінематичних і технологічних схем, при яких процеси, що викликані ударами, різкими прискореннями виключаються (заміна кулачкових і кривошипних механізмів гідроприводами, штампування – пресуванням тощо);

– вібродемпфування зводиться до перетворення механічної коливальної енергії в теплову. Досягається за рахунок використання конструкційних матеріалів з великим внутрішнім тертям (пластмаси, гума), нанесенням на вібруючі поверхні шару пружнов’язких матеріалів (мастики, пінопласт, пластикат тощо);

– віброгасіння – вібруюче обладнання встановлюється на масивні фундаменти. Масу фундаменту підбирають таким чином, щоб амплітуда коливань підошви фундаменту не перевищувала 0,1...0,2 мм, а для особливо точного обладнання – 0,005 мм;

– віброізоляція полягає в зменшенні передачі коливань від джерела вібрації до об’єкту, що захищається. Це досягається введенням в систему пружного елемента (віброізолятори, амортизатори, пружні каретки тощо).

Пружні елементи, що вводяться в коливальну систему можуть бути: пружинними; гумово-металевими; гумовими з ребристої або дірчастої гуми.

Ефективність віброізоляції визначається коефіцієнтом передачі (КП), який розраховується за формулою:

Фізичний зміст коефіцієнта передачі – відношення амплітуди зміщення  об’єкту, що захищається, до амплітуди джерела:

звичайно f/f0 = 3…4, що відповідає оптимальному КП = 1/8…1/15; чим менше значення КП, тим вище віброізоляція.

Ефективність віброізоляції ΔL, дБ, визначають із виразу:

До організаційних заходів відносять:

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

– організаційно- режимні (режим праці та відпочинку, заборону залучення до вібраційних робіт осіб молодших 18 років, тощо); 

Для профілактики віброзахворювання необхідний раціональний режим праці і відпочинку. Загальний час контакту з вібруючими машинами не повинен перевищувати 2/3 тривалості робочого дня, включаючи перерви на 10 – 15 хв. на кожні 60 хв роботи. До робіт з вібруючими машинами та механізмами допускаються особи що досягли 18 років і пройшли медичне обстеження.

До лікувально-профілактичних заходів відносяться:

– медичний огляд (періодичний – 1 раз на рік);

– лікувальні процедури (фізіологічні процедури, вітаміно- та фітотерапія).

Протягом робочого дня рекомендується проведення виробничої гімнастики та масажу, рекомендується також ультрафіолетове випромінювання та вітамінізація.

Найбільш важливим напрямком захисту від вібрації є конструктивні методи зниження віброактивності машин та механізмів – зменшення діючих змінних сил у конструкції та зміна її параметрів (жорсткості, приведеної маси, сили тертя демпферного пристрою).

У випадках, коли технічними засобами не вдається зменшити рівень вібрацій до норми, передбачають забезпечення працівників засобами індивідуального захисту. Засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) можуть застосовуватися як для всього тіла людини, так і окремо для ніг та рук.

У якості таких засобів використовують віброізолювальні рукавиці із пружно-демпфуючих матеріалів; для захисту ніг – чоботи або черевики, в яких підошва виготовлена із пружно-демпфуючих матеріалів (гумова устілка товщиною 30 мм з пружинами), для захисту тіла оператора – нагрудні паси та спеціальні костюми, виготовлені із пружних матеріалів. Ефективність таких рукавиць та взуття не дуже висока, тому що товщина вказаних прокладок не може бути дуже великою. Через це вони не дають помітного зменшення вібрацій на низьких частотах, а на високих (більш 100 Гц ) їх ефективність зменшується за рахунок хвильових властивостей тканин людського тіла. Засоби індивідуального захисту (взуття, рукавиці і т. ін.) від шкідливого впливу загальної та локальної вібрації 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 ручки керування (з елементами пружності, які згинаються, стискуються або скручуються, з телескопічними або шарнірними елементами).

Рівні вібрації під час виконання робіт з ПК у виробничих приміщеннях не повинні перевищувати допустимих значень, визначених в Державних санітарних нормах виробничої загальної та локальної вібрації ДСН 3.3.6.039-99 та ДСанПіН 3.3.2-007-98 (таблиця 2.17)

Таблиця 2.17 – Гранично допустимі рівні вібрації на робочому місці, дБ