Методические рекомендации
по измерению импульсной локальной вибрации

(утв. Заместителем Главного государственного санитарного врача СССР 19 декабря
1983 г. № 2946-83)

Введение

Импульсная локальная вибрация широко распространена в промышленности, особенно в машиностроении при заготовительно-штамповочных и сборочных работах. Ее источниками являются одноударные или редкоударные ручные машины, оборудование и немеханизированные ручные инструменты (слесарные и медницкие молотки, зубила и т.п.), используемые при ковке, штамповке, рихтовке, правке, выколотке, доводке и др. операциях. Импульсная локальная вибрация возникает в результате кратковременного действия больших динамических сил, чаще всего в виде ударов, создаваемых машинами, оборудованием или инструментами и передаваемых рукам оператора через рукоятки, органы управления, обрабатываемые детали или приспособления для их удержания.

Возникающая при таких работах импульсная вибрация характеризуется малой продолжительностью (менее 1 с, обычно 1 - 10 мс) при высоких пиковых значениях уровней виброскорости и виброускорения (порядка 120 - 140 дБ, а иногда 160 дБ и выше). Такие вибрации вследствие их малой длительности охватывают широкий диапазон частот от единиц герц до десятков килогерц, зависящий от временных характеристик импульса. При этом, как правило, в случае крупногабаритного инструмента и обрабатываемых деталей длительность импульса больше, чем в случае легких инструментов и деталей, при этом в первом случае характерен низкочастотный спектр, а во втором - высокочастотный. Специфика импульсной локальной вибрации делает предпочтительной не спектральную, а временную ее оценку по одночисловым показателям.

Импульсная локальная вибрация оказывает влияние как в зоне контакта, так и на пути ее распространения в основном по тканям тела. При этом возможна микротравматизация тканей кисти, а также мышц, костей и суставов предплечья и плеча наряду с нейрорефлекторными влияниями, проявляющимися в нарушениях по типу вегетативного полиневрита рук с ангиоспастическими проявлениями с присоединением в последующем миофасцита.

Воздействие импульсной локальной вибрации обычно имеет место на фоне значительного мышечного напряжения, при этом возможно локальное охлаждение рук за счет контакта с металлическими поверхностями; их загрязнение маслами; все эти факторы способны усугубить неблагоприятное влияние вибрации. Импульсная локальная вибрация как правило сопровождается интенсивным импульсным шумом, излучаемым при такой вибрации.

1. Назначение и область применения

1.1. Настоящие Методические рекомендации предназначены для руководства при измерении импульсной локальной вибрации, воздействующей на оператора, при проведении любого вида работ.

1.2. Настоящие рекомендации имеют целью унификацию методики измерения импульсной локальной вибрации для накопления опыта ее измерения и сбора материалов по обоснованию санитарных норм и правил по ограничению неблагоприятного влияния этого вида вибрации на работающих.

1.3. Методические рекомендация предназначены для использования научно-исследовательскими организациями гигиенического профиля и проектно-конструкторскими организациями отраслей.

2. Определения, обозначения величин и единицы измерений

2.1. Импульсная локальная вибрация является разновидностью непостоянной локальной вибрации, уровень виброскорости которой изменяется более чем на 6 дБ (более чем в 2 раза) за время измерения не менее 1 мин.

2.2. Локальная вибрация является импульсной, если она состоит из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, одиночных ударов или их серии), каждый длительностью менее 1 с при частоте следования менее 5,6 Гц.

2.2.1. Квазистационарная (почти стационарная) импульсная вибрация - серия импульсов с амплитудами и интервалами между ними, различающимися не более чем в 2 раза.

2.3. Квазипиковое значение импульсной вибрации - значение, измеренное по временной характеристике «импульс» виброметра; определяется по максимальному показанию за время измерения.

Обозначение:

- для виброскорости - V₁, для логарифмического уровня виброскорости - L_V1;

- для виброускорения - а₁, для логарифмического уровня виброускорения - L_а1.

2.4. Пиковое значение импульсной вибрации - значение, измеренное по временной характеристике «пик» виброметра или по осциллограмме, определяется по максимальному показанию за время измерения. Обозначение:

- для виброскорости - V_p, для логарифмического уровня виброскорости - L_Vр;

- для виброускорения - a_p, для логарифмического уровня виброускорения - L_аp.

2.5. Среднеквадратическое значение импульсной вибрации - значение, измеренное по временной характеристике «медленно» виброметра или по приборам, измеряющим эквивалентное (по энергии) значение, определяется по среднему значению за время измерения. Обозначение:

- для виброскорости - V_e, для логарифмического уровня виброскорости - L_Ve;

- для виброускорения - а_e, для логарифмического уровня виброускорения - L_ae.

2.6. Значения виброскорости выражаются в м/с, а их логарифмические уровни - в дБ относительно 5,1^-8 м/с. Значения виброускорения выражаются в м/с² а их логарифмические уровни - в дБ относительно 3,10^-6 м/с².

2.7. Длительность T_0,1 - длительность импульса, измеренная по осциллограмме на высоте 0,1 пикового значения импульса, т.е. на уровне 10 % от его максимального значения; она выражается в мс.

2.8. Эквивалентный (по энергии) уровень импульсной вибрации - уровень постоянной вибрации, дающий за время измерения ту же дозу, что и данная импульсная вибрация.

2.9. Эквивалентный (по энергии) октавный спектр импульсной вибрации - спектр, уровни в октавных полосах которого выражены через эквивалентные (по энергии) уровни.

3. Измеряемые величины

3.1. В зависимости от вида импульсной локальной вибрации ее следует характеризовать следующими амплитудно-временными параметрами.

3.2. Для импульсной локальной вибрации всех видов измеряемой величиной является квазипиковое значение виброскорости V₁ или его логарифмический уровень L_V1.

Определяется общее число импульсов за рабочую смену подсчетом, хронометражом или по технической документации.

3.3. При значениях V₁ больше 5,1^-2 м/с (или L_V1 больше 120 дБ) определяют дополнительно:

- пиковое значение виброскорости V_p или его логарифмический уровень L_Vp, а также длительность T_0,1;

- пиковое значение виброускорения, a_p или его логарифмический уровень L_ap, а также длительность T_0,1a.

3.4. Для квазистационарной импульсной вибрации рекомендуется дополнительно определять эквивалентный спектр в октавах 8 - 1000 Гц.

3.5. Локальную вибрацию с частотой следования импульсов выше 5,6 Гц следует измерять в соответствии с ГОСТ 16519-78 (СТ СЭВ 716-77).

4. Измерительная аппаратура

4.1. Измерение импульсной локальной вибрации производится с использованием виброметров по ГОСТ 12.4.012-81 (допускается использование шумомеров по ГОСТ 17187-81, обеспечивающих измерение вибрации) и вспомогательных приборов: осциллографов, магнитографов, измерителей эквивалентного уровня и т.п.

Рекомендуемые виброизмерительные комплекты указаны в табл. 1, а технические характеристики приборов - в табл. 2 - 4.

4.2. Дополнительно к виброметрам могут использоваться:

- осциллографы (универсальные или запоминающие), характеристики некоторых типов которых приведены в табл. 4;

- магнитофоны, например, типа НО-36 для записи вибрации с целью последующего анализа или определения эквивалентного спектра;

- анализаторы уровня, например, типа 4426 фирмы «Брюль и Къер», Дания для определения эквивалентных спектров;

- самописцы уровня, например, типа Н-110 для регистрации эквивалентных спектров.

4.3. Для измерения пиковых значений кроме соответствующих виброметров, а также для регистрации длительности T_0,1 следует использовать осциллографы средней или высокой точности. Основные технические характеристики некоторых современных осциллографов приведены в табл. 4. Предпочтительно использовать запоминающие осциллографы, способные длительно воспроизводить изображение сигнала на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) после его исчезновения на входе прибора. В конструкции осциллографов обычно предусмотрена возможность фотографирования изображения с экрана ЭЛТ с помощью фототубуса фотоаппаратом типа «Зенит С» с объективом «Гелиос-44».

Таблица 1

Рекомендуемые комплекты для измерения импульсной локальной вибрации

Примечание:

1) По внешнему осциллографу.

2) По встроенному осциллографу.

3) Или интегрирующий шумомер 00026.

Таблица 2

Основные технические характеристики виброметров

________

* Заменяется новым прибором ВЩВ-003.

Примечание: диапазоны измеряемых уровней не указаны, т.к. они зависят от чувствительности выбранного вибродатчика; рекомендуется выбирать ударопрочные вибродатчики малой чувствительности.

Таблица 3

Основные технические характеристики вибродатчиков

Примечание: нижняя граничная частота определяется типом используемого виброметра.

Таблица 4

Основные технические характеристики универсальных и запоминающих
осциллографов

5. Подготовка к измерениям

5.1. Точки измерения, т.е. места установки вибродатчиков, должны располагаться в местах контакта рук оператора с рукояткой инструмента или обрабатываемой деталью.

5.2. При выборе вибродатчика рекомендуется использовать малогабаритные датчики, обладающие большой ударопрочностью во избежание выхода их из строя при измерениях ударов (см. табл. 3).

5.3. В точке измерения вибродатчик устанавливают последовательно по трем направлениям X_p, Y_p, Z_p ортогональной (прямоугольной) системы координат:

координатная ось X_p должна совпадать с геометрической осью охвата источника вибрации, а ось Y_p должна располагаться в плоскости, проходящей через ось X_p и ось предплечья (см. рис. Приложения 1).

Вибродатчик ориентируют направлением его максимальной чувствительности по выбранной оси измерения. Основным направлением измерения должно быть направление удара или приложения усилия.

В случае, если в одном из направлений измеряемый параметр вибрации превышает соответствующие в других направлениях не менее чем в 4 раза (на 12 дБ), допускается проведение измерений только в этом направлении.

5.4. Вибродатчик должен крепиться в точке измерения на шпильке или винте с пружинной шайбой, качество крепления должно периодически проверяться во время измерения.

Датчик крепят в точке измерения непосредственно или с помощью переходного металлического элемента (зажима, хомута, струбцины и т.п.) при этом их масса не должна превышать 10 % массы инструмента или обрабатываемой детали, а масса датчика не должна превышать 65 г.

5.5. Кабель вибродатчика следует закреплять на расстоянии 5 - 15 см от точки измерения во избежание его повреждения или генерирования помех.

5.6. В начале измерений следует убедиться, что величина измеряемой вибрации не превышает механической прочности вибродатчика и диапазона измерения виброметра, для чего рекомендуется постепенно увеличивать при возможности уровни измеряемой вибрации, особенно на обрабатываемых деталях.

5.7. Виброизмерительный тракт должен быть откалиброван в соответствии с заводскими инструкциями на входящие в него приборы. Дополнительно должна быть проведена вибрационная калибровка всего тракта, включая вибродатчик на калибровочном устройстве, создающем механические колебания известной частоты и амплитуды.

При использовании стрелочного прибора калибровку проводят по показанию стрелки и положению ступенчатых аттенюаторов виброметра, а при использовании осциллографа - по размаху изображения на его экране с учетом положения аттенюаторов виброметра. Следует учитывать, что на экране осциллографа регистрируется размах параметра вибрации, который с достаточной точностью можно считать равным удвоенному пиковому значению.

5.8. Градуировку экрана ЭЛТ осциллографа проводят следующим образом (см. также Приложение 3).

5.8.1. Коэффициент развертки по горизонтальной оси подбирают так, чтобы измеряемое значение T_0,1 составляло около половины длины развертки. Для точного его определения необходимо рассчитать масштаб, т.е. цену деления по горизонтали, что можно сделать как с помощью калибровочных сигналов осциллографа, так и по изображению сигнала при вибрационной калибровке. Например, при калибровке вибродатчика на вибростолике с частотой 50 Гц период одного колебания составляет 20 мс.

При наличии задержки развертки ее регулируют так, чтобы несколько сместить импульс по развертке от ее начала. Плавная регулировка развертки не рекомендуется во избежание изменения масштаба.

5.8.2. Коэффициент отклонения по вертикальной оси подбирают так, чтобы регистрируемый импульс занимал по высоте почти весь экран, что достигается подбором усиления виброметра и осциллографа. Для этого при вибрационной калибровке всего тракта ручкой плавной регулировки отклонения осциллографа подбирают желаемый масштаб, т.е. цену деления по вертикали, который (после фиксации плавной регулировки) изменяют ступенями 1,2, 5 и 10, т.е. на 0, 6, 14 и 20 дБ.

Например, в момент начала дребезжания шарика калибровочного вибростолика пиковое значение виброускорения равно 9,81 м/с² или 90 дБ относительно 3⋅10^-6 м/с², а пиковое значение виброскорости равно 3,2⋅10^-2 м/с или 116 дБ относительно 5 10^-8 м/ с, при этом по стрелочному прибору виброметра среднеквадратическое значение будет на 3 дБ ниже, т.е. 87 и 113 дБ для виброускорения и виброскорости соответственно.

5.9. При калибровке измерительного тракта следует обращать особое внимание на:

- выбор ударопрочного вибродатчика с малой чувствительностью во избежание перегрузки виброметра;

- установку минимальной чувствительности виброметра путем плавной регулировки усиления на входе также во избежание перегрузки.

5.10. Частотный диапазон виброметра рекомендуется ограничивать фильтрами верхних и нижних частот в пределах 5,6 - 1400 Гц.

6. Проведение измерений и представление результатов

6.1. Измерения следует проводить при выполнении типовой технологической операции, а в случае невозможности этого - при их имитации.

6.2. Время измерения должно обеспечивать получение надежных и представительных данных. Каждый отсчет должен производиться по наблюдению не менее 10 ударов, а по длительности быть не менее 1 мин.

6.3. Измерения начинают с определения параметра L_V1 и при его значениях более 120 дБ определяют параметры по п. 3.3.

6.4. При измерениях эквивалентного спектра требования п. 6.3 относятся к каждой октавной полосе.

6.5. Определение общего числа импульсов за рабочую смену должно проводиться за периоды типичной работы не менее 3 раз за интервалы времени не менее 5 мин, при этом рекомендуется их регистрировать на самописце уровня или счетчиком импульсов. Общий подсчет рекомендуется проводить с учетом

хронометражных данных.

6.6. Результаты измерений заносят в форму табл. 5 и 6.

6.7. В колонки табл. 5 вносятся следующие данные:

- колонка 2 - наименование технологического процесса или машины, обрабатываемая деталь (материал, конфигурация, вес и т.п.), масса молотка, оси измерения (X_p, Y_p, Z_p);

- колонка 3 - уровень квазипиковой виброскорости в дБ;

- колонки 4 - 5, а также 6 - 7 - пиковые значения параметров вибрации или их логарифмические уровни;

- колонки 8 - 9 - измеренные длительности T_0,1;

- колонка 10 - общее количество импульсов или ударов за смену;

- колонка 11 - особые условия работы оператора (равномерность загрузки в течение смены, режим труда и т.п.).

Пример заполнения 2 и 11:

- колонка 2 - рихтовочные работы, правка дюралевого профиля № 12073429-АК, масса 34 кг, молоток комбинированный массой 3 кг; ось Z_р;

- колонка 11 - до обеда 2 ч 40 мин, после обеда - 30 мин, обработано 24 детали с перерывами по 3 мин.

Таблица 5

Форма представления результатов измерения импульсной вибрации

6.8. В колонки табл. 6 вносятся данные:

- колонка 1 - порядковый номер замера согласно табл. 5;

- колонки 2 - 9 - измеренный эквивалентный спектр вибрации.

Таблица 6

Форма представления замеров эквивалентных спектров вибрации

Рис. П.1.1. Схема координатных осей измерения вибрации

Рис. П.2.1. Пример градуировки экрана ЭЛТ осциллографа и отсчета по нему
амплитудных и временных характеристик импульса /цена деления по горизонтали
1 мс, по вертикали 2⋅10^-8 м/с.

СОДЕРЖАНИЕ