Вибрация под контролем: есть экспресс-метод оценки

Работники промышленных предприятий, занятые управлением различных транспортно-технологических средств, подвергаются воздействию вибрации, передающейся через кузов и элементы рулевого управления, что может оказывать вредное влияние на здоровье человека. Для оценки вибрационной опасности рабочего места на производствах применяются органолептические (попросту – на слух и на ощупь) и инструментальные методы контроля. Органолептическая оценка заведомо субъективна и требует перепроверок, а инструментальные методы, регламентируемые нормативными документами, связаны с применением сложного дорогостоящего измерительного оборудования, к тому же процесс исследования довольно длителен. Методики исследования вибрации транспортно-технологических средств являются трудоёмкими, к тому же для них необходимы квалифицированные специалисты в области виброакустики. А нормативные документы устанавливают периодичность проверки вибрационного состояния рабочего места раз в год, что не всегда является оптимальным сроком.

Однако разработанная доцентом института инженерной и экологической безопасности ТГУ Игорем Дерябиным экспресс-оценка позволяет оперативно определять вибрационно-дефектные транспортные средства.

– Метод заключается в оперативном инструментальном контроле уровней виброускорений на салазке сидения водителя, – объясняет Игорь Дерябин. – Для этого используется двухосевой акселерометр, закрепляемый на салазке сидения, и двухканальный виброанализатор.

Методика предварительно проверена на АО «АВТОВАЗ»: для исследования были отобраны 15 грузовых автомобилей ВИС 2346 (бортовой автомобиль с грузоподъемностью 500 кг) с пробегом от 2000 км до 75000 км, участвующих в транспортно-складских операциях в различных производствах автогиганта. При этом два автомобиля имели уже выявленный повышенный уровень вибрации. Основной рабочий режим движения автомобилей – на второй и третьей передаче коробки переключения передач при скорости 30-40 км/ч (такая рабочая скорость установлена на территории предприятия). В качестве оценочного параметра вибрации на рабочем месте принималось эквивалентное корректированное среднеквадратичное ускорение за период измерений, составляющий 120 с, в частотном диапазоне 5-1000 Гц. Полученные в исследовании параметры вибрации характеризуют влияние на вибронагруженность рабочего места работника элементов двигателя и трансмиссии транспортного средства. В качестве акселерометра использовался трехкомпонентный датчик виброускорений тип 356А02, фирмы «PCB». Для регистрации сигнала и последующего выполнения спектрального анализа применялись система сбора сигналов SCADAS Mobile, тип SCM2Е05, фирмы SIEMENS и ноутбук, поддерживающий работу пакета программ LMS Test.Lab.

– По результатам измерений выявлено, что основной вклад в общий уровень вибрации вносят составляющие виброускорений по вертикальной оси кресла Z и поперечной оси Y, – объясняет Игорь Дерябин. – Измеренные значения находятся в диапазоне 0,6 - 1,2 м/с2. При этом зарегистрированные значения уровней виброускорений автомобилей с ощущаемой работниками повышенной вибрацией не отличаются от уровней виброускорений других исследуемых автомобилей, в которых вибрация субъективно не отмечена.

Для возможности выявления таких автомобилей был выполнен узкополосный спектральный анализ максимальных среднеквадратичных значений виброускорений по направлениям Z и Y в диапазоне частот 5 – 200 Гц. По результатам анализа полученных данных измерений отмечены повышенные значения уровня виброускорений в машинах, уже ранее отмеченных экспертами, как имеющие повышенную вибрацию.

Вывод – для оценки вибрационного состояния рабочего места работника, управляющего транспортно-технологическим средством, в качестве измерительных средств достаточно применения двухосевого датчика ускорения и виброанализатора с двумя измерительными каналами. Тест осуществляют на ровном, прямолинейном, безопасном для движения участке дороги. В процессе тестовых исследований посредством виброанализатора регистрируют определённые акселерометром максимальные уровни виброускорений в частотном диапазоне 5 - 200 Гц, после завершения тестового заезда выполняют сравнение зарегистрированных значений c реперными данными (величиной предельно допустимого уровня виброускорений, выявленной в процессе заблаговременно проведённых испытаний доверительной выборки «вибрационно исправных» транспортных средств). Если в испытуемом автомобиле уровень не больше, его классифицируют как имеющий допустимый уровень вибрации, если условие не выполнено – надо проводить полноценную оценку вибрационной безопасности рабочего места.

– Уже проведены исследования уровней общей и локальной вибрации на рабочих местах водителей грузовых автомобилей на дорогах общего пользования (акселерометры монтировались на полу, сидении, рулевом колесе и рукоятке коробки переключения передач), – рассказывает Игорь Дерябин. – По результатам исследования выявлены повышенные уровни вибрационных параметров. Также по результатам аттестации рабочих мест работников лесной промышленности, обеспечивающих вывозку леса, отмечено превышение общей вибрации предельно допустимых значений и установлен класс условий труда 3.2. Исследовалась и вибрационная нагрузка сидения водителя автомобиля КамАЗ-43255 (регистрировались виброускорения в точке измерений по трем координатным осям, на различных скоростях движения автомобиля). Анализ результатов показал зависимость уровней вибрации от скорости автомобиля, зарегистрировано превышение нормируемых значений в диапазоне частот 3,15-4 Гц на всех исследуемых скоростях. Повышенная вибрация в данном частотном диапазоне указывает на недостаточную способность системы подрессоривания автомобиля гасить колебания, передаваемые от дорожных неровностей.

Предложенный метод исследования вибрационной безопасности применим не только к рабочим местам работников промышленных предприятий, занятых управлением транспортно-технологических средств, но и при оценке условий труда трактористов, комбайнеров, водителей. Экспресс-оценка вибрационной безопасности позволит заблаговременно определять рабочие места с повышенной вибрацией, своевременно принимать соответствующие технические меры по устранению неисправностей, что приведет к улучшению условий труда работников.

Работа проведена в рамках реализации федеральной программы государственной поддержки и развития университетов «Приоритет 2030» национального проекта «Молодежь и дети».

Статья Игоря Дерябина «Экспресс-оценка вибрационной безопасности труда работников промышленных предприятий, занятых управлением транспортно-технологических средств» будет опубликована в 10-м номере журнала «Безопасность труда в промышленности» (включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, сформированный ВАК Минобрнауки России).