Opracowanie wymagań do prawidłowego doboru rękawic antywibracyjnych

Kierownik projektu: dr inż. Piotr Kowalski

Streszczenie projektu:

Głównym celem zrealizowanego zadania było opracowanie wymagań do prawidłowego doboru rękawic antywibracyjnych do narzędzi wykorzystywanych na stanowisku pracy. Zakres prac obejmował rozpoznanie dostępności na polskim rynku rękawic antywibracyjnych. W oparciu o deklarowane przez producentów certyfikaty badania typu UE (wymagania Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/425 z dnia 9 marca 2016), zostało wybranych 17 typów dostępnych rękawic antywibracyjnych.

Na potrzeby zaplanowanych badań została zaadaptowana znormalizowana metodyka badań rękawic antywibracyjnych oparta na wyznaczaniu współczynników przenoszenia drgań wyznaczanych w dwóch zakresach częstotliwości  na podstawie pomiarów przyspieszeń drgań w pasmach tercjowych.  Do celów doboru rękawic do narzędzi rozszerzono ją o równoległe wąskopasmowe pomiary przyspieszeń drgań. Przyjętą metodyką przeprowadzono badania wybranych 17 typów rękawic (Fot. 1a).

Fot. 1. Przykładowa rękawica antywibracyjna podczas badań:   a) na laboratoryjnym stanowisku pomiarowym   b) w warunkach     rzeczywistych.

Wyniki badań w postaci charakterystyk tercjowych i wąskopasmowych przenoszenia drgań jak również współczynników przenoszenia drgań zostały poddane analizie. Otrzymane wartości współczynników przenoszenia drgań uzyskane na podstawie charakterystyk tercjowych i wąskopasmowych nie różniły się więcej niż 2% ; stwierdzono, że mogą być stosowane zamiennie. Wyznaczany dodatkowy współczynnik przenoszenia drgań   może być wykorzystywany do orientacyjnej oceny właściwości antywibracyjnych rękawic. Na podstawie wyznaczonych wartości współczynników przenoszenia drgań stwierdzono, że mimo posiadanych certyfikatów przez wszystkie badane rękawice (17 typów), aż 6 typów nie spełnia minimalnych wymagań dla rękawic antywibracyjnych, a 2 typy osiągają właściwości na granicy spełnienia tych wymagań.

W ramach realizacji pracy zostało opracowane stanowisko do sterowania systemem generacji drgań w oparciu o Vibration Control System firmy m+p international, składające się ze sterownika VibPilot  wraz z kontrolerem PC i dedykowanym oprogramowaniem  VibControl w wersji 2.15. Opracowane stanowisko, zastąpiło układ sterowania wykorzystywany od 2002 r. Uzyskane wyniki testów pozwoliły na pozytywną weryfikację działania stanowiska.

Przeprowadzono badania weryfikacyjne prawidłowości doboru rękawic antywibracyjnych do wytypowanych  narzędzi. Na  podstawie wartości współczynników przenoszenia drgań  i do badań weryfikacyjnych zakwalifikowano 11 typów rękawic.  W badaniach z udziałem 3 operatorów wykorzystano 3 popularne narzędzia ręczne: szlifierkę kątową (Fot. 1b), wiertarkę oraz  młotek wibracyjny. Analizie poddano 1188 przebiegów przyspieszeń drgań. Wyznaczono wąskopasmowe charakterystyki przenoszenia drgań przez 11 zbadanych rękawic podczas pracy kolejno trzech operatorów (Wykres 1) oraz współczynniki przenoszenia drgań:  T_Vt , T_WVt, T_fr, T_Wfr. Na podstawie przeprowadzonej analizy przedstawiono spostrzeżenia i obserwacje oraz sformułowano wnioski. Stwierdzono m.in., że uzyskiwane charakterystyki przenoszenia drgań różnią się znacznie w zależności od typu testowanej rękawicy oraz w zależności od testującego ją operatora. Zaobserwowano podobne własności  antywibracyjne wszystkich badanych rękawic w zakresie niskich częstotliwości (tj. 20 – 100 Hz). Największe różnice pomiędzy porównywanymi charakterystykami wystąpiły podczas obsługi szlifierki kątowej. W przypadku drgań o charakterze szerokopasmowym testowane rękawice wykazują duże zróżnicowanie we właściwościach antywibracyjnych w zakresie wyższych częstotliwości tj. 150 – 1600 Hz.

Wykres 1. Przykładowe uśrednione wąskopasmowe charakterystyki przenoszenia drgań przez 11 testowanych rękawic podczas pracy Operatora 2 szlifierką kątową (uchwyt przedni)

Wyznaczone wartości współczynników przenoszenia drgań: T_Vt , T_WVt, T_fr, T_Wfr  przez 11 typów rękawic pokazały, że w przypadku pracy szlifierką na uchwycie przednim, żadna z testowanych rękawic nie spełniła minimalnych wymagań dla ochrony operatora przed drganiami. Wszystkie testowane rękawice tłumiły natomiast drgania na uchwycie tylnym szlifierki o co najmniej 19 %.  W przypadku wiertarki wszystkie testowane rękawice tłumiły drgania na uchwycie o co najmniej 13 %, a na uchwycie młotka wibracyjnego o co najmniej 19% . 

Przeprowadzono badania dodatkowych cech rękawic antywibracyjnych: grubości, giętkości palców rękawic, siły zginania palców rękawic. Stwierdzono, że wszystkie dodatkowo badane cechy rękawic powinny być uwzględniane podczas ich doboru do narzędzia wykorzystywanego przez danego operatora w konkretnych warunkach pracy.

Dobór rękawic antywibracyjnych do narzędzi wykorzystanych w badaniach przeprowadzony w oparciu o obliczenia z wykorzystaniem charakterystyk rękawic wyznaczonych metodą laboratoryjną został zweryfikowany negatywnie. Większość wyników doboru przeprowadzonego w ten sposób, nie została potwierdzona wynikami doboru przeprowadzonego na bazie wyników pomiarów w warunkach rzeczywistych. Oznacza to, że do przeprowadzenia prawidłowego doboru rękawic antywibracyjnych do narzędzia w warunkach użytkowania danego pracownika (operatora), konieczne jest wykonanie badań przenoszenia drgań przez rękawice w warunkach rzeczywistych. Wyniki badań laboratoryjnych mogą być wykorzystane w celach porównawczych podczas wstępnego wyboru rękawic. 

Na podstawie uzyskanych wyników przeprowadzonych badań opracowano wymagania do prawidłowego doboru rękawic antywibracyjnych do narzędzi ręcznych.  Uwzględniają one właściwości antywibracyjne rękawic w warunkach rzeczywistych oraz dodatkowe cechy wpływające na bezpieczeństwo i komfort ich użytkowania. Informacje opracowane w ramach realizacji niniejszego zadania mogą zostać wykorzystane przez uzytkowników rękawic i narzędzi ręcznych oraz przez służby BHP jako narzedzie do prawidłowego doboru rękawic  antywibracyjnych do narzędzi ręcznych. Zastosowanie opracowanych wymagań pozwoli uniknąć sytuacji, w których rękawice wzmacniają drgania zwiększając narażenie pracownika.       

W ramach upowszechnienia wyników zadania zostały opracowane materiały informacyjne przeznaczone do zamieszczenia na stronach internetowych Instytutu oraz materiały szkoleniowe. Zostało także przeprowadzone szkolenie pilotażowe. Opracowano 2 publikacje:

• Requirements for the correct selection of anti-vibration gloves for hand tools, publikacja przygotowana do złożenia w czasopiśmie: Archives of Civil and Me-chanical Engineering
• Badania wybranych rękawic antywibracyjnych dostępnych na polskim rynku, publikacja przygotowana do złożenia w czasopiśmie: Bezpieczeństwo Pracy. Nauka i Praktyka

oraz 2 referaty na konferencje:

• Badania wybranych rękawic antywibracyjnych dostępnych na polskim rynku,na XXI Sympozjum PTHP, Łódź, 22- 24 września 2021,

• Tests of selected anti-vibration gloves available on the Polish market,na 54th International JVE Conference, Shanghai, China, 5. 02. 2022 r.

Jednostka: Pracownia Drgań Mechanicznych

Okres realizacji: 01.01.2020 – 31.12.2021