CC BY
0И.Г. Тимофеева, д-р техн. наук, доц., e-mail: timofeeva1821@mail.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 658.001.25
ВИБРАЦИЯ РУЧНЫХ МАШИН
В статье рассматриваются вопросы безопасности труда при использовании средств малой механизации для сельского хозяйства и других отраслей производства, большинство из которых составляют ручные машины ударного и вращательного действия. Приводятся виды работ с использованием ручных машин, профессии, которые считаются виброопасными, а также результаты исследования наиболее значимого фактора, который влияет на возникновение и развитие профессионального заболевания и определяет условия труда.
Для снижения уровня виброзаболевания, улучшения условий труда лиц, работающих с ручными машинами, недостаточно исследовать только фактор вибрации, необходимо рассматривать все факторы в производственном процессе, которые входят в единую систему безопасности труда. Поэтому рассматривается классическая система безопасности труда, где компонентами являются «человек - машина - внешняя среда».
Ручные машины являются ручным механизированным инструментом, которые передают локальную вибрацию на оператора. Анализ статистических данных по условиям труда за 2017-2019 гг. показывает, что профессиональные заболевания от воздействия локальной вибрации занимают второе место в списке профессиональных заболеваний от воздействия вредных и опасных производственных факторов. Уровни вибрации данного механизированного инструмента в октавных полосах частот значительно превышают установленные нормы.
В статье приводится анализ уровней вибрации для различных ручных машин, который свидетельствует о том, что использование ручных машин и факторы, определяющие условия труда, создают условия повышенной опасности виброзаболеваемости.
Ключевые слова: безопасность труда, условия труда, вибрация, ручные машины, виброзаболеваемость.
I.G. Timofeeva, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof. VIBRATION OF HAND-HELD MACHINES
The article deals with the issues of labor safety when using small-scale mechanization tools used in agriculture and other industries. The largest number of which are hand-held percussion and rotary machines. Also, the article lists the types of work using hand-held machines, professions that are considered vibration-hazardous, and also provides the results of research, the most significant factor that affects the occurrence and development of an occupational disease and determines working conditions.
To reduce the level of vibration disease, improve working conditions for persons working with handheld machines, it is not enough to investigate only the vibration factor, it is necessary to consider all factors in the production process, which are a unified system of labor safety. Therefore, the classical system of occupational safety is considered, where the components are "man - machine - external environment".
Hand-held machines are hand-held power tools that transmit local vibration to the operator. Analysis of statistical data on working conditions, for the period from 2017 to 2019 shows that occupational diseases from exposure to local vibration rank second in the list of occupational diseases from exposure to harmful and hazardous industrial factors. The vibration levels of this power tool, in octave bands, are well above established limits.
The article provides an analysis ofvibration levels for various hand-held machines, which indicates that the use of hand-held machines and the factors that determine the working conditions create conditions for an increased risk of vibration morbidity.
Key words: labor safety, working conditions, vibration, hand-held machines, vibration morbidity.
Введение
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 интен-сивностей 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 64 2$0 1000 { Га
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.
Библиография
1. Вибрации в технике: справочник. В 6-ти т. / ред. совет; В.Н. Чаломея (пред.). Т. 6. Защита от вибрации и ударов / под ред. К.В. Фролова. - М.: Машиностроение, 1981. - 456 с.
2. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1990 - 271с.
3. Бутковская З.М. Борьба с вибрацией механизированных ручных инструментов // Машиностроитель. - 1967. - № 7.
4. Алексеев С.П., Казаков А.М., Колотилов Н.Н. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении.
- М.: Машиностроение, 1970. - 208 с.
Bibliography
1. Vibrations in the technique: Handbook. In 6 Vol. / Ed. Council: V.N. Chalomeya (Chairman). Vol. 6. Protection from vibration and shock / Ed. K.V. Frolov. - M.: Mechanical Engineering, 1981. - 456p.
2. Ivovich V.A., Onishchenko V.Ya. Vibration protection in mechanical engineering. - M.: Mechanical Engineering, 1990 - 271p.
3. Butkovskaya Z.M. Anti-vibration of mechanized hand tools // Mashinostroitel. - 1967. - N 7.
4. Alekseev S.P., Kazakov A.M., Kolotilov N.N. Fighting noise and vibration in mechanical engineering.
- M.: Publishing house "Mashinostroenie", 1970. - 208 p.
