Drgania mechaniczne

Drgania mechaniczne

Definicja
Drgania mechaniczne (wibracje)  - niskoczęstotliwościowe drgania akustyczne rozprzestrzeniające się w ośrodkach stałych i przekazywane do organizmu pracownika przez określoną część jego ciała będącą w bezpośrednim kontakcie z drgającym ośrodkiem ( źródłem drgań).    

Charakterystyka czynnika
Drgania mechaniczne w wielu przypadkach są czynnikiem roboczym, celowo wprowadzanym przez konstruktorów do maszyn czy urządzeń jako niezbędny element do realizacji zadanych procesów technologicznych np. w maszynach i urządzeniach do wibrorozdrabniania, wibroseparacji, wibracyjnego zagęszczania materiałów, oczyszczania i mielenia wibracyjnego, a także do kruszenia materiałów, wiercenia, drążenia i szlifowania. Jednakże w procesie pracy, w sposób niezamierzony, są przenoszone drogą bezpośredniego kontaktu z drgającym źródłem do organizmu pracowników i mogą wywierać ujemny wpływ na ich zdrowie, doprowadzając niejednokrotnie do trwałych zmian chorobowych. Zatem z punktu widzenia ochrony i bezpieczeństwa człowieka w środowisku pracy, drgania mechaniczne są szkodliwym czynnikiem fizycznym, który należy eliminować lub przynajmniej ograniczać.

Rodzaj niekorzystnych zmian w organizmie będących następstwem zawodowej ekspozycji na drgania oraz szybkość powstawania tych zmian zależą w istotnym stopniu od miejsca ich wnikania do organizmu.

Mając powyższe na względzie, drgania mechaniczne występujące w środowisku pracy podzielono umownie na dwa rodzaje:

  • drgania o ogólnym działaniu, przekazywane do organizmu człowieka przez jego nogi, miednicę, plecy lub boki (drgania ogólne);
  • drgania działające na organizm człowieka przez kończyny górne (drgania miejscowe).

Źródła drgań

Uwzględniając wprowadzony podział drgań mechanicznych, źródła drgań w środowisku pracy można podzielić również na dwie grupy, tj.:

  • źródła drgań o działaniu ogólnym,
  • źródła drgań działających przez kończyny górne.

Przykłady źródeł drgań o działaniu ogólnym:

  • podłogi, podesty, pomosty w halach produkcyjnych i innych pomieszczeniach, na których zlokalizowane są stanowiska pracy. Oczywiście pierwotnymi źródłami drgań są w tym przypadku eksploatowane w pomieszczeniach lub poza nimi maszyny oraz urządzenia stacjonarne, przenośne lub przewoźne, które wprawiają w drgania podłoże, na którym stoi operator. Przyczyna drgań podłoża może też być ruch uliczny czy kolejowy,
  • platformy drgające,
  • siedziska i podłogi środków transportu (samochodów, ciągników, autobusów, tramwajów, trolejbusów oraz pojazdów kolejowych, statków, samolotów itp.),
  • siedziska i podłogi maszyn budowlanych (np. do robót ziemnych, fundamentowania, zagęszczania gruntów).

Na drgania mechaniczne o ogólnym działaniu na organizm są narażeni przede wszystkim kierowcy, motorniczy, maszyniści, operatorzy maszyn budowlanych i drogowych. W tych przypadkach drgania przenoszone są do organizmu z siedzisk pojazdów przez miednicę, plecy i boki. Należy jednak pamiętać, że zawodowa ekspozycja na drgania ogólne często dotyczy też pracowników obsługujących w pozycji stojącej maszyny i urządzenia stacjonarne eksploatowane w różnych pomieszczeniach pracy. Wówczas drgania przenikają do organizmu pracownika przez jego stopy z drgającego podłoża, na którym usytuowane jest stanowisko pracy, a skutki działania tych drgań są podobne jak drgań transmitowanych z siedzisk.

Przykłady źródeł drgań działających na organizm człowieka przez kończyny górne:

  • ręczne narzędzia uderzeniowe o napędzie pneumatycznym, hydraulicznym lub elektrycznym (młotki pneumatyczne, ubijaki mas formierskich i betonu, nitowniki, wiertarki udarowe, klucze udarowe itp.),
  • ręczne narzędzia obrotowe o napędzie elektrycznym lub spalinowym (wiertarki, szlifierki, piły łańcuchowe itp.),
  • dźwignie sterujące maszyn i pojazdów obsługiwane rękami,
  • źródła technologiczne (np. obrabiane elementy trzymane w dłoniach lub prowadzone ręką przy procesach szlifowania, gładzenia, polerowania itp.).

Na drgania mechaniczne działające na organizm człowieka przez kończyny górne narażeni są głównie operatorzy wszelkiego rodzaju ręcznych narzędzi wibracyjnych stosowanych powszechnie w przemyśle maszynowym, hutniczym, stoczniowym, przetwórczym a także w leśnictwie, rolnictwie, kamieniarstwie, górnictwie i budownictwie. Zatem obszar potencjalnego zagrożenia pracowników tym rodzajem drgań jest bardzo rozległy.

Skutki oddziaływania drgań mechanicznych na organizm ludzki

Negatywne skutki zawodowej ekspozycji na drgania o działaniu ogólnym dotyczą zwłaszcza:

  • układu kostnego,
  • narządów wewnętrznych człowieka.

W przypadku tego rodzaju drgań brak jest, jak dotąd, środków ochrony indywidualnej zabezpieczających przed ich szkodliwym działaniem.

Narażenie na drgania mechaniczne przenoszone do organizmu przez kończyny górne powoduje głównie zmiany chorobowe w układach:

  • krążenia krwi (naczyniowym),
  • nerwowym,
  • kostno-stawowym.

Zespół tych zmian, zwany „zespołem wibracyjnym” jest uznawany w wielu krajach, w tym również w Polsce, za chorobę zawodową.  

Najczęściej rejestrowaną postacią zespołu wibracyjnego jest tzw. postać naczyniowa, charakteryzująca się napadowymi zaburzeniami krążenia krwi w palcach rąk. Występujące wówczas napadowe skurcze naczyń krwionośnych objawiają się blednięciem opuszki jednego lub więcej palców i stąd pochodzi jedno z potocznych określeń tej postaci zespołu wibracyjnego jako "choroby białych palców".
Rejestrowane nieco rzadziej postacie zespołu wibracyjnego to postać nerwowa i postać kostno-stawowa, przy czym mogą wystąpić też inne postacie mieszane.
  Zmiany w układzie nerwowym powstałe na skutek działania drgań miejscowych to głównie zaburzenia czucia dotyku, czucia wibracji, temperatury, a także dolegliwości w postaci drętwienia czy mrowienia palców i dłoni a także całych kończyn górnych.
  Zmiany w układzie kostno-stawowym ręki powstają głównie na skutek drgań miejscowych o częstotliwościach mniejszych od 30 Hz. Obserwuje się m.in. zniekształcenia szpar stawowych, zwapnienia torebek stawowych, zmiany okostnej, zmiany w utkaniu kostnym.
  Jeżeli narażenie na drgania jest kontynuowane, zmiany pogłębiają się, prowadząc do obniżenia efektywności i jakości wykonywanej pracy, a czasami w ogóle ją uniemożliwiają.

Środki ochrony indywidualnej
W celu ochrony pracowników przed drganiami  mechanicznymi działającymi na ich organizm przez kończyny górne stosuje się rękawice antywibracyjne.

Właściwości tłumiąco – wibroizolacyjne rękawic przeznaczonych do ochrony przed drganiami są charakteryzowane przez dwa współczynniki liczbowe:

  • skorygowany współczynnik przenoszenia drgań TRM, wyznaczony w czasie badań rękawic dla przedziału częstotliwości 32 – 200 Hz

    oraz

  • skorygowany współczynnik przenoszenia drgań TRH wyznaczony w czasie badań rękawic dla przedziału częstotliwości 200 – 1250 Hz.

Wartości tych współczynników decydują, czy rękawice można uznać za antywibracyjne, czy też nie.

Nie można przypisywać właściwości antywibracyjnych rękawicom, które nie spełniają jednocześnie dwóch następujących warunków:

  • TRM < 1 (wartość średnia skorygowanego współczynnika przenoszenia drgań przez rękawicę w zakresie częstotliwości 32 – 200 Hz mniejsza od 1) oraz
  • TRH < 0,6 (wartość średnia skorygowanego współczynnika przenoszenia drgań przez rękawicę w zakresie częstotliwości 200 – 1250 Hz mniejsza od 0,6).

Oznacza to, że rękawice można uznać za antywibracyjne jeśli:

  • przynajmniej nie wzmacniają drgań przekazywanych z rękojeści na dłoń operatora w zakresie częstotliwości 32÷200 Hz,

    a jednocześnie

  • redukują drgania w zakresie częstotliwości 200÷1250 Hz do wartości mniejszych niż 60 % wartości drgań mierzonych na dłoni operatora, gdy pracuje bez rękawicy.

Oprócz wymienionych wyżej warunków podstawowych, rękawice antywibracyjne powinny spełniać inne, ustalone dla takich rękawic wymagania, dlatego też znajdują się one w wykazie środków ochrony indywidualnej podlegających obowiązkowej certyfikacji na znak bezpieczeństwa B. Tylko rękawice z certyfikatem powinny być rozpowszechniane wśród użytkowników.

Należy podkreślić, że stosowanie rękawic antywibracyjnych może nie tylko ograniczyć drgania transmitowane z narzędzi do rąk operatora, ale też zabezpiecza ręce przed niską temperaturą i wilgocią, które to czynniki potęgują skutki oddziaływania drgań, przyspieszając pojawienie się i rozwój choroby wibracyjnej.

 
Zobacz także

Środki ochrony skóry
- wymagania, dobór, stosowanie PORADNIK (pdf)

więcej