Allgemeine industrielle Schwingungen: Klassifikation, Typen und ihre Wechselwirkung

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Produktionsvibrationen stellen eine Gefahr sowohl für die menschliche Gesundheit als auch für Gebäudestrukturen und Prozessanlagen dar. Unter dem Einfluss mechanischer Vibrationen wird der Verschleiß von Maschinen beschleunigt, die Zeit zwischen ihren Reparaturen verkürzt und die Genauigkeit von Messinstrumenten und Kontrollgeräten verringert. Vibrationen werden durch solide Fundamente übertragen und wirken sich auch auf andere, nicht zur Produktion gehörende Räumlichkeiten und das Wartungspersonal aus. Die Bewertung schädlicher Schwankungen ist im System der sanitären und hygienischen Bewertung der Arbeitsbedingungen enth alten.

Gesamtkonzept

Produktionsschwingungen entstehen durch die mechanische Schwingung von Arbeitsmaschinen, die Bewegung von Flüssigkeiten und andere unausgeglichene Einflüsse. Ein erhöhtes Vibrationsniveau wirkt sich negativ auf die menschliche Gesundheit aus, verringert seine Leistungsfähigkeit und verursacht bei längerer Exposition Berufskrankheiten. Daher sind die Themen der Bekämpfung mechanischer Schwingungen in der Sanitärtechnik von besonderer Bedeutung.

Vibrationen können sowohl direkt durch Kontakt mit Geräten oder Werkzeugen auf eine Person übertragen werden,und indirekt - durch die Elemente von Industriegebäuden. Die Anforderungen zur Kontrolle dieses ungünstigen Faktors und seiner maximal zulässigen Werte sind in einer Reihe von Regulierungsdokumenten festgelegt (SN 2.2.4-2.1.8.566-96, SP 1102-73, GOST 12.1.012-2004, SanPiN 2.2. 4.3359-16 und andere).

Aufrufe

Die Klassifizierung industrieller Schwingungen erfolgt nach mehreren Kriterien:

1. Nach Lokalisierung:

• Allgemein. Solche Vibrationen wirken sich auf das Nervensystem, den Bewegungsapparat, das Herz-Kreislauf-System und den Magen-Darm-Trakt aus (Schmerzen im Magen oder in der unteren Magengegend). Bei längerer Exposition kann eine Vibrationskrankheit auftreten - eine unheilbare Pathologie.
• Local (lokal), übertragen auf die Gliedmaßen einer Person, wenn sie auf einer vibrierenden Oberfläche ruht.

2. Nach Herkunft:

• Für lokale Schwankungen: von handbetriebenen oder nicht angetriebenen Werkzeugen.
• Für allgemeine Vibrationen: Kategorie I, II und III (unten beschrieben).

3. Richtung im Raum: X-, Y-, Z-Schwingungen. Am gefährlichsten sind diejenigen, die entlang der Körperachse gerichtet sind.

4. Spektrum:

• Schmalbandig (der zu kontrollierende Schwingungspegel einer Terz ist um 15 dB höher als in benachbarten Abschnitten gleicher Breite).
• Breitband (ihr Spektrum ist kontinuierlich für mehr als 1 Oktave).

5. Häufigkeit:

• Niederfrequenz (<4 und <16 Hz für allgemeine bzw. lokale Schwingungen).
• Mittelfrequenz(<16 und <63 Hz); o Hochfrequenz (<63 bzw. <1000 Hz).

6. Nach Dauer:

• Permanent.
• Periodisch (schwankend, intermittierend, impulsiv).

Arten allgemeiner industrieller Schwingungen

Allgemeine Vibrationen nach Quelle werden in 3 Typen unterteilt:

1. Transport (Maschinen wie Traktoren, Minentransporter, Mähdrescher, Lastwagen, Schneepflüge sind am anfälligsten dafür);
2. Transport und Technologie (beim Bewegen entlang der Oberfläche von Industrieanlagen - Bagger, Kräne, Bodenfüllmaschinen zum Laden von Charge in den Ofen, Schienenfahrzeuge für den Bau und die Reparatur der Eisenbahn, Betonpflaster und andere Ausrüstung).
3. Technologisch, entstehend aus stationären Anlagen (Maschinen, Pressen, Pumpen, Ventilatoren, Bohranlagen, chemische und petrochemische Anlagen und andere).

Funktionen

Die wichtigsten Indikatoren, die verschiedene Arten industrieller Vibrationen beschreiben, sind die folgenden:

• Kreisfrequenz (Anzahl Schwingungen pro Sekunde). Bei der Messung von Vibrationen wird das Vibrationsspektrum in Frequenzbänder unterteilt, für die jeweils die Intensität geschätzt wird. Dazu werden Oktavfilter verwendet, deren Nennbandbreite gleich einer Oktave ist.
• Amplitude (maximale Abweichung) der Vibrationsbewegung.
• Der höchste oder Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit und -beschleunigung.

Quellen

Produktionsquellen von Vibrationen, je nach Art der allgemeinen Vibrationen, umfassen:

• Schmalband - Baufahrzeuge, Straßenbahnen, Traktoren, Erntemaschinen, Straßenbahnen, Waggons und Lokomotiven;
• polyharmonisch (wechselnd nach periodischem Gesetz) - Metall- und Holzbearbeitungsmaschinen, Verbrennungsmotoren, hydraulische Turbinen und Generatoren, Kompressoren, Textilmaschinen, Vibrationsförderer;
• zufällig und polyharmonisch – Bohrmaschinen, Kräne, Presslufthämmer und Gesteinsbohrer, Erd- und Kohlebergbaumaschinen.

Lokale Schwingungen werden durch Instrumente erzeugt wie:

• rotierende (Schleif- und Poliermaschinen, Kettensägen);
• Drehschlagschrauber;
• perkussiv (Meißelhämmer, Nietmaschinen);
• Impact Rotary (Mechanisierte Bergbauwerkzeuge, Locher);
• Pressen (Schere mit mehr als 500 Hüben pro Minute).

Metallzerspaner, Nieter, Holzfäller, Schleifer und andere Arbeiter sind diesen Vibrationen ausgesetzt.

Gründe

Die Ursache von Vibrationen sind unausgeglichene Krafteinwirkungen - hin- und hergehend oder rotierend; Stoßwechselwirkungen in Zahnrädern, Wälzlagern, Motor- und Kompressorventilen, Kurbeltrieben. Auch in Roboteranlagen und -linien können mechanische Schwingungen auftreten.

Als Design- und Technologiefaktorenerschütterungsverursachende Betriebsstätten sind zu unterscheiden:

• falsche Anordnung von Sockeln und Gerätefundamenten;
• übermäßige Steifigkeit von Strukturen (Befestigung von Arbeitsplattformen, Sitzen, Bedienelementen und anderen Elementen);
• Konstruktionsmerkmale der Ausstattung;
• technologische Fehler bei der Herstellung von Komponenten (Unwucht rotierender Schwungräder, Wellen, Fehler bei der Herstellung von Teilen);
• schlechte Installation der Ausrüstung vor Ort;
• erhöhte Belastung oder Drehzahl während des Betriebs;
• Unzeitig geplante vorbeugende Wartung von Geräten.

Wirkung auf den menschlichen Körper

Die Auswirkungen industrieller Vibrationen auf die menschliche Gesundheit sind komplex:

• Knochen- und Gelenkerkrankungen - dystrophische Läsionen der Wirbelsäule (Osteochondrose, Spondylose), verminderte Knochendichte (Osteoporose);
• Verschlechterung der zellulären und humoralen Immunität;
• Herz-Kreislauf-Erkrankungen (Angiospasmus - Verengung der Blutgefäße, gestörte Durchblutung und Gewebeernährung, Entwicklung einer venösen Stauung);
• Mikrotraumatisierung von Geweben;
• verringerte Aktivität antioxidativer Abwehrenzyme;
• Neuropathie.

Bei längerer lokaler Vibration ist ein Taubheitsgefühl in den Fingern zu spüren, es entwickeln sich Erkrankungen der Gelenke und Neurosen der Extremitäten. Allgemeine Vibrationen wirken sich auch auf den Vestibularapparat, den Magen-Darm-Trakt und die Organe ausSinne (Verringerung der Sehschärfe und des Hörvermögens) und anderer Systeme. Die schädlichsten Vibrationen sind diejenigen, deren Frequenz im Bereich von 3 bis 30 Hz liegt, da ihre Werte nahe an den natürlichen Vibrationen menschlicher Organe liegen (es gibt ein Resonanzphänomen). Vibrationen mit einer Frequenz von 6-9 Hz können zum Platzen innerer Organe führen.

Die Stärke des Einflusses mechanischer Schwingungen hängt von folgenden Faktoren ab:

• spektrale Zusammensetzung;
• Richtung;
• Einschlagstelle;
• Dauer.

Vibrationskrankheit

Der systematische Einfluss industrieller Vibrationen trägt zur Entstehung von Vibrationskrankheiten bei. Es ist nur in den frühen Stadien heilbar. Wenn später irreversible Veränderungen in den inneren Organen auftreten, ist es unmöglich, sie loszuwerden.

Als subjektives Zeichen manifestiert sich diese Pathologie in Form der folgenden Symptome:

• Schwindel, Kopfschmerzen, aufblitzende "Fliegen" in den Augen;
• berstender Schmerz in den Armen, nachts schlimmer;
• Taubheit, Frösteln, Weiße, Schwellung der Finger; Brennen, Kribbeln darin;
• böser Traum;
• sich schlechter fühlen;
• Leistungsabfall.

Auch andere Zeichen sind charakteristisch:

• Hypotonie;
• multiples Organversagen durch unzureichende Blutversorgung (im Stadium der Dekompensation);
• verringerte Herzfrequenz;
• Stoffwechselstörungen (Hypothyreose und andere Pathologien);
• verringernEmpfindlichkeit;
• Angiodystonie;
• Erkrankungen des Bewegungsapparates (Myofibrose, Arthrose) und andere.

Rationierung

Die Rationierung der Produktionsschwingungen wird durchgeführt, um die Möglichkeit einer Schwingungskrankheit bei Arbeitern und Angestellten auszuschließen. Kontrollierte Parameter werden von GOST 12.1.012-90 geregelt, das Tabellen mit einschränkenden Werten der Hauptindikatoren enthält.

Hygienenormen industrieller Schwingungen allgemeiner und lokaler Art werden in Abhängigkeit von den geometrischen Mittelwerten der Schwingungsfrequenz normiert. Es gibt mehrere Gefahrenklassen, bei denen das Auftreten von Vibrationskrankheiten möglich ist. Die erste entspricht dem minimalsten Niveau (optimale Arbeitsbedingungen), bei dem es keinen Kontakt mit allgemeinen und lokalen Vibrationen gibt.

Gesundheits- und Hygienemaßnahmen zur Vermeidung negativer Folgen mechanischer Vibrationen umfassen die Zertifizierung von Arbeitsplätzen, vorläufige und laufende Hygieneüberwachung, Kontrolle über die Verwendung persönlicher Schutzausrüstung (vibrationsdämpfende Handschuhe, Schuhe).

Methoden

Es gibt mehrere Methoden zur Bewertung industrieller Schwingungen:

• Frequenz - das Vibrationsspektrum wird gemessen (die mittleren quadratischen Werte der Vibrationsgeschwindigkeit und -beschleunigung werden in vollen Frequenzbändern oder 1/3 des Bereichs berechnet);
• gesamte (integrale) Schätzung nach Frequenz (angepasster Wert der Schwinggeschwindigkeit und -beschleunigung oder ihre logarithmischen Indikatoren);

integral, wobei die Dauer der Vibrationseinwirkung um den Gegenwert berücksichtigt wird

Gewichtungsfaktoren werden nach den Empfehlungen von CH 2.2.4/2.1.8.566-96 gewählt.

Instrumente

Messungen mechanischer Schwingungen unter Arbeitsbedingungen werden mit folgenden Instrumenten durchgeführt:

• Vibrometer (IShV-1, Assistant, VShV-003, Modelle von Brüel & Kjær und andere);
• Gewichts- und Bandpassfilter;
• Vibrationssensoren (Serie DN hergestellt von Vibropribor, Brüel & Kjær und anderen);
• Schallpegelmesser (um äquivalente Pegel in gemeinsamen Frequenzbändern zu erkennen);
• Pegelschreiber;
• Magnetographen zur Aufzeichnung von Schwingungen, um Frequenzanalysen durchzuführen, den äquivalenten Pegel zu berechnen.

Messpunkte werden auf Oberflächen ausgewählt, die mit dem menschlichen Körper in Berührung kommen. Wenn der Arbeitsplatz nicht dauerhaft ist, wird die Kontrolle mindestens an 3 Punkten mit maximaler Vibration durchgeführt. Um allgemeine Vibrationen zu messen, werden Instrumente mit einer höheren Empfindlichkeit gewählt. Vibrationssensoren sind in drei zueinander senkrechten Ebenen eingebaut.