Vibrations industrielles générales : classification, types et leur interaction

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Les vibrations de production présentent un danger à la fois pour la santé humaine et pour les structures des bâtiments, les équipements de traitement. Sous l'influence des vibrations mécaniques, l'usure des machines est accélérée, le délai entre leurs réparations est réduit et la précision des instruments de mesure et des équipements de contrôle est réduite. Transmises par des fondations solides, les vibrations affectent également d'autres locaux, hors production, et le personnel de maintenance. L'évaluation des fluctuations nuisibles est incluse dans le système d'évaluation sanitaire et hygiénique des conditions de travail.

Concept général

Les vibrations de production résultent des vibrations mécaniques des machines en fonctionnement, du mouvement des fluides et d'autres influences déséquilibrées. Un niveau accru de vibrations a un impact négatif sur la santé humaine, réduit ses performances et, en cas d'exposition prolongée, provoque des maladies professionnelles. Par conséquent, les enjeux de la lutte contre les vibrations mécaniques dans l'assainissement revêtent une importance particulière.

Les vibrations peuvent être transmises à une personne à la fois directement par contact avec des équipements ou des outils,et indirectement - à travers les éléments des locaux industriels. Les exigences pour contrôler ce facteur défavorable et ses valeurs maximales admissibles sont définies dans un certain nombre de documents réglementaires (SN 2.2.4-2.1.8.566-96, SP 1102-73, GOST 12.1.012-2004, SanPiN 2.2. 4.3359-16 et autres).

Vues

La classification des vibrations industrielles se fait selon plusieurs critères:

1. Par localisation:

• Général. De telles vibrations affectent le système nerveux, musculo-squelettique, cardiovasculaire, le tractus gastro-intestinal (douleur dans l'estomac ou dans la région épigastrique inférieure). Avec une exposition prolongée, une maladie des vibrations peut survenir - une pathologie incurable.
• Local (local), transmis aux membres d'une personne lorsqu'elle se repose sur une surface vibrante.

2. Par origine:

• Pour les fluctuations locales: à partir d'outils manuels ou non.
• Pour les vibrations générales: catégories I, II et III (décrites ci-dessous).

3. Direction dans l'espace: X, Y, Z-oscillations. Les plus dangereuses sont celles qui sont dirigées le long de l'axe du corps.

4. Spectre:

• Bande étroite (le niveau de vibrations d'un tiers d'octave à contrôler est supérieur de 15 dB à celui des sections voisines de même largeur).
• Broadband (leur spectre est continu sur plus d'une octave).

5. Fréquence:

• Basse fréquence (<4 et <16 Hz pour les vibrations générales et locales respectivement).
• Moyenne fréquence(<16 et <63Hz); o haute fréquence (respectivement <63 et <1000 Hz).

6. Par durée:

• Permanent.
• Périodique (fluctuant, intermittent, impulsif).

Types de vibrations industrielles générales

Les vibrations générales par source sont divisées en 3 types:

1. Transport (les machines telles que les tracteurs, le transport minier, les moissonneuses-batteuses, les camions, les chasse-neige y sont les plus sensibles);
2. Transport et technologique (survenant lors du déplacement le long de la surface de locaux industriels - excavatrices, grues, machines de remplissage de sol pour charger la charge dans le four, matériel roulant pour la construction et la réparation du chemin de fer, pavés en béton et autres équipements).
3. Technologique, découlant des équipements fixes (machines, presses, pompes, ventilateurs, forage, installations chimiques et pétrochimiques et autres).

Caractéristiques

Les principaux indicateurs décrivant les différents types de vibrations industrielles sont les suivants:

• Fréquence circulaire (nombre d'oscillations par seconde). Lors de la mesure des vibrations, le spectre des vibrations est divisé en bandes de fréquences, pour chacune desquelles l'intensité est estimée. Pour cela, on utilise des filtres d'octave dont la bande passante nominale est égale à une octave.
• Amplitude (déviation maximale) du mouvement de vibration.
• La valeur la plus élevée ou la valeur efficace de la vitesse de vibration et de l'accélération.

Sources

Les sources de production de vibrations, selon le type de vibrations générales, comprennent:

• bande étroite - véhicules de construction, tramways, tracteurs, moissonneuses, tramways, wagons et locomotives;
• polyharmonique (variant selon une loi périodique) - machines à métaux et à bois, moteurs à combustion interne, turbines et générateurs hydrauliques, compresseurs, machines textiles, vibroconvoyeurs;
• aléatoire et polyharmonique – perceuses, grues, marteaux-piqueurs et marteaux perforateurs, machines d'extraction de terre et de charbon.

Les vibrations locales sont générées par des instruments tels que:

• rotatif (meuleuses et polisseuses, tronçonneuses);
• clés à chocs rotatives;
• percutant (marteaux à piquer, riveteuses);
• impact rotatif (outils mécanisés miniers, perforateurs);
• pression (ciseaux avec plus de 500 coups par minute).

Les déchiqueteuses de métaux, les riveteuses, les abatteuses, les meuleuses et autres travailleurs sont exposés à ces vibrations.

Raisons

La cause des vibrations est un effet de force déséquilibré - alternatif ou rotatif; interactions de choc dans les engrenages, les roulements, les soupapes du moteur et du compresseur, les mécanismes de manivelle. Des vibrations mécaniques peuvent également se produire dans les installations et lignes robotisées.

En tant que facteurs de conception et de technologie,locaux industriels générateurs de vibrations, on distingue:

• disposition incorrecte des bases et des fondations de l'équipement;
• rigidité excessive des structures (fixation des plateformes de travail, sièges, commandes et autres éléments);
• caractéristiques de conception de l'équipement;
• erreurs technologiques dans la fabrication des composants (déséquilibre des volants d'inertie en rotation, arbres, erreurs dans la fabrication des pièces);
• mauvaise installation des équipements sur site;
• augmentation de la charge ou de la vitesse pendant le fonctionnement;
• Maintenance préventive programmée intempestive des équipements.

Effet sur le corps humain

L'impact des vibrations industrielles sur la santé humaine est complexe:

• troubles osseux et articulaires - lésions dystrophiques de la colonne vertébrale (ostéochondrose, spondylose), diminution de la densité osseuse (ostéoporose);
• détérioration de l'immunité cellulaire et humorale;
• maladies cardiovasculaires (angiospasme - rétrécissement des vaisseaux sanguins, troubles de la circulation sanguine et de la nutrition des tissus, développement d'une stase veineuse);
• microtraumatisation des tissus;
• diminution de l'activité des enzymes de défense antioxydantes;
• neuropathie.

Avec des vibrations locales prolongées, un engourdissement des doigts se fait sentir, des maladies des articulations et des névroses des extrémités se développent. Les vibrations générales affectent également l'appareil vestibulaire, le tractus gastro-intestinal, les organessens (diminution de l'acuité visuelle et de l'ouïe) et d'autres systèmes. Les vibrations les plus nocives sont celles dont la fréquence est comprise entre 3 et 30 Hz, car leurs valeurs sont proches des vibrations naturelles des organes humains (il existe un phénomène de résonance). Des vibrations d'une fréquence de 6 à 9 Hz peuvent provoquer la rupture d'organes internes.

La sévérité de l'influence des vibrations mécaniques dépend des facteurs suivants:

• composition spectrale;
• direction;
• site impacté;
• durée.

Maladie des vibrations

L'influence systématique des vibrations industrielles contribue à l'émergence des maladies vibratoires. Il n'est curable que dans les premiers stades. Par la suite, si des changements irréversibles se produisent dans les organes internes, il est impossible de s'en débarrasser.

En tant que signes subjectifs, cette pathologie se manifeste sous la forme des symptômes suivants:

• vertiges, maux de tête, "mouches" clignotantes dans les yeux;
• douleur éclatante dans les bras, pire la nuit;
• engourdissement, frissons, blancheur, gonflement des doigts; brûlant, picotant en eux;
• mauvais rêve;
• se sentir plus mal;
• diminution des performances.

D'autres signes sont également caractéristiques:

• hypotension;
• défaillance de plusieurs organes causée par un apport sanguin insuffisant (au stade de la décompensation);
• diminution de la fréquence cardiaque;
• troubles métaboliques (hypothyroïdie et autres pathologies);
• diminuersensibilité;
• angiodystonie;
• pathologies de l'appareil locomoteur (myofibrose, arthrose) et autres.

Rationnement

Le rationnement des vibrations de production est effectué afin d'exclure la possibilité d'une maladie des vibrations chez les travailleurs et les employés. Les paramètres contrôlés sont réglementés par GOST 12.1.012-90, qui contient des tableaux avec des valeurs restrictives des principaux indicateurs.

Les normes sanitaires de vibration industrielle de type général et local sont normalisées en fonction des valeurs moyennes géométriques de la fréquence d'oscillation. Il existe plusieurs classes de danger dans lesquelles l'apparition d'une maladie vibratoire est possible. Le premier correspond au niveau le plus minimal (conditions de travail optimales), auquel il n'y a pas de contact avec les vibrations générales et locales.

Les mesures sanitaires et hygiéniques pour prévenir les conséquences négatives des vibrations mécaniques comprennent la certification des postes de travail, la surveillance sanitaire préalable et actuelle, le contrôle de l'utilisation des équipements de protection individuelle (gants anti-vibrations, chaussures).

Méthodes

Il existe plusieurs méthodes pour évaluer les vibrations industrielles:

• fréquence - le spectre de vibration est mesuré (les valeurs moyennes au carré de la vitesse de vibration et de l'accélération sont calculées dans des bandes de fréquences complètes ou 1/3 de la plage);
• estimation totale (intégrale) par fréquence (valeur ajustée de la vitesse de vibration et de l'accélération ou de leurs indicateurs logarithmiques);

intégrale, prenant en compte la durée de l'effet de vibration par la valeur équivalente

Les facteurs de pondération sont choisis selon les recommandations du CH 2.2.4/2.1.8.566-96.

Instruments

La mesure des vibrations mécaniques dans les conditions de travail est effectuée à l'aide des instruments suivants:

• vibromètres (IShV-1, Assistant, VShV-003, modèles de Brüel & Kjær et autres);
• filtres de pondération et passe-bande;
• capteurs de vibrations (série DN fabriqués par Vibropribor, Brüel & Kjær et autres);
• sonomètres (pour détecter des niveaux équivalents dans des bandes de fréquences communes);
• enregistreurs de niveau;
• magnétographes pour enregistrer les vibrations afin d'effectuer une analyse de fréquence, calculer le niveau équivalent.

Les points de mesure sont sélectionnés sur des surfaces en contact avec le corps humain. Si le lieu de travail n'est pas permanent, le contrôle est effectué au moins en 3 points avec un maximum de vibrations. Pour mesurer les vibrations générales, des instruments avec une sensibilité plus élevée sont choisis. Les capteurs de vibrations sont installés dans trois plans mutuellement perpendiculaires.