1

Ergonomia – wykład 5
Materialne warunki pracy
- drgania mechaniczne

dr Katarzyna Lis

www.katarzynalis.pl

DRGANIA MECHANICZNE – POJ

Ę

CIA PODSTAWOWE

W aspekcie ochrony i bezpiecze

ń

stwa człowieka w

ś

rodowisku pracy, rozpatrywane s

ą

jedynie drgania

mechaniczne (wibracje), które rozprzestrzeniaj

ą

si

ę

w

o

ś

rodkach stałych

.

Drgania mechaniczne

to ruch cz

ą

stek o

ś

rodka

spr

ęż

ystego wzgl

ę

dem ich poło

ż

enia równowagi

.

Podstawowe parametry charakteryzuj

ą

ce drgania to:

amplituda

cz

ę

stotliwo

ść

2

SYGNAŁ DRGANIOWY W FUNKCJI CZASU

Miar

ą

amplitudy drga

ń

na stanowiskach pracy jest:

warto

ść

skuteczna przyspieszenia drga

ń

a

RMS

•

drgania ustalone

•

drgania nieustalone

•

drgania ci

ą

głe

•

drgania przerywane

•

drgania sporadyczne

ZE WZGL

Ę

DU NA CHARAKTER NARA

ś

ENIA:

ZE WZGL

Ę

DU NA ZMIENNO

ŚĆ

W CZASIE:

•

drgania o działaniu ogólnym (ogólne) przenoszone do organizmu
człowieka przez: stopy, miednic

ę

(po

ś

ladki), plecy, boki.

•

drgania działaj

ą

ce na organizm człowieka przez ko

ń

czyny górne

(miejscowe).

ZE WZGL

Ę

DU NA MIEJSCE WNIKANIA DO ORGANIZMU

PODZIAŁ DRGA

Ń

3

Ź

RÓDŁA DRGA

Ń

MECHANICZNYCH



stropy i podłogi hal fabrycznych i
innych budynków oraz podesty,
pomosty itp. wprawione w drgania
przez eksploatowane w nich (lub poza
nimi) maszyny i urz

ą

dzenia lub te

ż

przez ruch uliczny czy kolejowy



platformy drgaj

ą

ce



siedziska i podłogi

ś

rodków transportu

(samochodów, ci

ą

gników, autobusów,

tramwajów, trolejbusów oraz pojazdów
kolejowych, statków i samolotów )



siedziska i podłogi maszyn
budowlanych (np. do robót ziemnych,
fundamentowania, zag

ę

szczania

gruntów )



r

ę

czne narz

ę

dzia uderzeniowe o

nap

ę

dzie pneumatycznym ,

hydraulicznym, spalinowym lub
elektrycznym (np. młoty, ubijaki,
nitowniki, klucze udarowe),



r

ę

czne narz

ę

dzia obrotowe o nap

ę

dzie

elektrycznym pneumatycznym, lub
spalinowym (np. wiertarki, szlifierki,
piły ła

ń

cuchowe),



d

ź

wignie steruj

ą

ce maszyn i pojazdów

obsługiwane r

ę

kami



ź

ródła technologiczne (np. obrabiane

elementy trzymane w dłoniach lub
prowadzone r

ę

k

ą

przy szlifowaniu,

gładzeniu, polerowaniu itp.).

O DZIA

O DZIA

Ł

Ł

ANIU OG

ANIU OG

Ó

Ó

LNYM

LNYM

DZIA

DZIA

Ł

Ł

AJ

AJ

Ą

Ą

CYCH PRZEZ KO

CYCH PRZEZ KO

Ń

Ń

CZYNY G

CZYNY G

Ó

Ó

RNE

RNE

REAKCJA ORGANIZMU CZŁOWIEKA NA DZIAŁANIE
DRGA

Ń

MECHANICZNYCH ZALE

ś

Y OD:



miejsca wnikania drga

ń

do organizmu



kierunku rozchodzenia si

ę

drga

ń

w organizmie



wielko

ś

ci charakteryzuj

ą

cych drgania :

•

amplitudy (np. przyspieszenia drga

ń

)

•

cz

ę

stotliwo

ś

ci (widma drga

ń

)



czasu nara

ż

enia na drgania



sposobu obsługi maszyn czy narz

ę

dzi (utrzymywana postawa,

siły nacisku i zacisku wywierane na narz

ę

dzie)



warunków klimatycznych otoczenia (wilgotno

ś

ci i temperatury)



wła

ś

ciwo

ś

ci osobniczych danego człowieka (cech dziedzicznych,

stanu zdrowia, przyjmowanych leków, palenia tytoniu itp.)

4

MODEL MECHANICZNY CIAŁA CZŁOWIEKA

Ka

ż

da cz

ęść

ciała jest

reprezentowana przez swoj

ą

mas

ę

, spr

ęż

ysto

ść

i tłumienie; posiada tak

ż

e

swoj

ą

charakterystyczn

ą

cz

ę

stotliwo

ść

drga

ń

własnych.

gałki oczne

20 - 90 Hz

pas barkowy

4 - 5 Hz

narz

ą

dy jamy

brzusznej

4 - 8 Hz

ko

ń

czyna górna

16 - 30 Hz

kr

ę

gosłup

pas biodrowy

5 - 9 Hz

pozycja stoj

ą

ca

narz

ą

dy klatki

pozycja siedz

ą

ca

ko

ń

czyna dolna

głowa

5 - 30 Hz

piersiowej

5 - 9 Hz

przedrami

ę

5 - 10 Hz

dło

ń

30 - 50 Hz

2 - 20 Hz

10 - 12 Hz

Reakcja organizmu człowieka
zale

ż

y silnie od cz

ę

stotliwo

ś

ci

działaj

ą

cych na niego drga

ń

.

Zró

ż

nicowana wra

ż

liwo

ść

człowieka na drgania o
ró

ż

nych cz

ę

stotliwo

ś

ciach jest

uwzgl

ę

dniana poprzez

odpowiedni

ą

korekcj

ę

mierzonych przyspiesze

ń

drga

ń

. Uzyskiwana jest wtedy

:

skorygowana skuteczna
warto

ść

przyspieszenia drga

ń

a

w,RMS

[m/s

2

]

SKUTKI SZKODLIWEGO ODDZIAŁYWANIA DRGA

Ń

NA ORGANIZM CZŁOWIEKA

I ekonomiczne

FUNKCJONALNE

FIZJOLOGICZNE

ZAKŁÓCENIA KOORDYNACJI RUCHÓW

ZABURZENIA CZYNNO

Ś

CI NARZ

Ą

DÓW

WEWN

Ę

TRZNYCH

ZMIANY W UKŁADZIE NERWOWYM

SCHORZENIA NACZY

Ń

KRWIONO

Ś

NYCH

ZMIANY W UKŁADZIE KOSTNO

STAWOWYM

ZABURZENIA CZYNNO

Ś

CI MI

ĘŚ

NI I

Ś

CI

Ę

GIEN

WYDŁU

ś

ENIE CZASU REAKCJI

WZROKOWEJ

OBNI

ś

ENIE JAKO

Ś

CI WYKONYWANEJ PRACY

NADMIERNE ZM

Ę

CZENIE

WYDŁU

ś

ENIE CZASU REAKCJI

RUCHOWEJ

ROZWÓJ ZMIAN CHOROBOWYCH

SKUTKI SPOŁECZNE I EKONOMICZNE

5

ZABURZENIA WYWOŁYWANE DZIAŁANIEM
DRGA

Ń

OGÓLNYCH

Zespó

ł

bólowy kr

ę

gos

ł

upa

,

b

ę

d

ą

cy nast

ę

pstwem zmian

chorobowych, zosta

ł

uznany w niektórych krajach (np. w

Belgii i Niemczech) za chorob

ę

zawodow

ą

.

Zaburzenia w czynno

ś

ciach narz

ą

dów wewn

ę

trznych

s

ą

głównie wynikiem pobudzenia poszczególnych narz

ą

dów

do drga

ń

rezonansowych. Najcz

ęś

ciej zmiany te wp

ł

ywaj

ą

na upo

ś

ledzenie czynno

ś

ci uk

ł

adu pokarmowego (g

ł

ównie

ż

o

łą

dka i prze

ł

yku).

Negatywne dzia

ł

anie drga

ń

obejmuje tak

ż

e

zaburzenia w

narz

ą

dach

rozrodczych, narz

ą

dach klatki piersiowej,

narz

ą

dzie przedsionkowo-

ś

limakowym i narz

ą

dach jamy

nosowo-gard

ł

owej.

ZESPÓŁ WIBRACYJNY UKŁADU R

Ę

KA - RAMI

Ę

(HAVS - Hand-Arm Vibration Syndrome)



posta

ć

naczyniowa lub naczyniowo-nerwowa,



posta

ć

kostna lub kostno - stawowa ,



posta

ć

mieszana

.

POSTA

Ć

NACZYNIOWA „choroba białych palców”



mechaniczne uszkodzenia

ś

cian naczy

ń

krwiono

ś

nych,



zaburzenia w przepływie krwi,



nieprawidłowa dystrybucja przepływu krwi
mi

ę

dzy przepływ od

ż

ywczy oraz przepływ

termoregulacyjny,



napadowe skurcze naczy

ń

krwiono

ś

nych

powodowane zaburzeniami w tej
dystrybucji

6

ZAKRES CZ

ZAKRES CZ

Ę

Ę

STOTLIWO

STOTLIWO

Ś

Ś

CI

CI

Analizowany zakres cz

ę

stotliwo

ś

ci dla drga

ń

o działaniu

ogólnym (ogólnych) wynosi

:

od 0,9 Hz do 90 Hz.

W tym zakresie znajduj

ą

si

ę

cz

ę

stotliwo

ś

ci drga

ń

własnych poszczególnych

narz

ą

dów człowieka jak te

ż

cz

ę

stotliwo

ść

drga

ń

własnych całego ciała

człowieka (4 - 5 Hz).

Analizowany zakres cz

ę

stotliwo

ś

ci dla drga

ń

działaj

ą

cych

przez ko

ń

czyny górne (miejscowych) wynosi

:

od 5,6 Hz

do 1400 Hz.

WIELKO

Ś

CI ZWI

Ą

ZANE Z OCEN

Ą

NARA

ś

ENIA

NA DRGANIA NA STANOWISKACH PRACY

•

skorygowane skuteczne warto

ś

ci przyspieszenia drga

ń

miejscowych w kierunkach

x, y, z

:

a

a

a

a

hwxi

,

a

a

a

a

hwyi

,

a

a

a

a

hwzi

•

skorygowane skuteczne warto

ś

ci przyspieszenia drga

ń

ogólnych w kierunkach

x, y, z

:

a

a

a

a

wxi

,

a

a

a

a

wyi

,

a

a

a

a

wzi

•

czas nara

ż

enia

T

i



dzienna ekspozycja na drgania A(8)

(

równowa

ż

na dla 8 godzin suma

wektorowa wa

ż

onych cz

ę

stotliwo

ś

ciowo przyspiesze

ń

drga

ń

miejscowych lub

równowa

ż

na dla 8 godzin składowa



maksymalna suma wektorowa

skorygowanych cz

ę

stotliwo

ś

ciowo przyspiesze

ń

drga

ń

miejscowych

a

hv(30 min)max

lub

kierunkowa składowa dominuj

ą

ca

przyspieszenia drga

ń

ogólnych

a

w(30 min)max

Mierzone:

Wyznaczane:

7

DZIENNA EKSPOZYCJA NA DRGANIA OGÓLNE

∑

=

⋅

=

n

i

i

wli

l

l

T

a

T

k

A

1

2

0

1

)

8

(

a

a

a

a

wli

----

skorygowana cz

ę

stotliwo

ś

ciowo skuteczna warto

ść

przyspieszenia drga

ń

okre

ś

lona dla przedziału czasu

T

i

l

–

kierunek x, lub y lub z

k

x

= k

y

= 1,4

dla kierunków

x

i

y

;

k

z

= 1

dla kierunku

z

T

0

----

czas odniesienia równy 8h (480 min = 28800 s)

DZIENNA EKSPOZYCJA NA DRGANIA MIEJSCOWE

a

a

a

a

hvi

----

skorygowana cz

ę

stotliwo

ś

ciowo skuteczna warto

ść

sumy

wektorowej przyspieszenia drga

ń

okre

ś

lona dla przedziału

czasu

T

i

a

a

a

a

hwxi

,

a

a

a

a

hwyi

,

a

a

a

a

hwzi

- skorygowane cz

ę

stotliwo

ś

ciowo, skuteczne

warto

ś

ci

przyspieszenia drga

ń

w kierunkach

x , y, z,

okre

ś

lone dla przedziału czasu

T

i

T

0

----

czas odniesienia równy 8h (480 min = 28800 s)

∑

=

⋅

=

=

n

i

i

hvi

h

eq

hv

T

a

T

A

a

1

2

0

)

8

,

(

1

)

8

(

2

2

2

hwzi

hwyi

hwxi

hvi

a

a

a

a

+

+

=

8

WARTO

ŚĆ

MAKSYMALNA SKUTECZNYCH,

SKORYGOWANYCH PRZYSPIESZE

Ń

DRGA

Ń

-

suma wektorowa skutecznych, skorygowanych cz

ę

stotliwo

ś

ciowo przyspiesze

ń

drga

ń

miejscowych, wyznaczona dla

i

-tej czynno

ś

ci wykonywanej w nara

ż

eniu na drgania, m/s

2

- liczba czynno

ś

ci w ci

ą

gu dnia pracy, których czas trwania jest równy lub krótszy ni

ż

30 min

hvi

a

n

{ } {

}

hvn

hv

hv

hvi

hv

a

a

a

a

a

....

,

max

max

2

1

max

,

=

=

{ }

{

}

n

wl

wl

wl

wli

w

a

a

a

a

a

....

,

max

max

2

1

max

=

=

wli

a

-

składowa dominuj

ą

ca (x, y, z), wybrana spo

ś

ród skorygowanych cz

ę

stotliwo

ś

ciowo

przyspiesze

ń

drga

ń

ogólnych, wyznaczona dla

i

-tej czynno

ś

ci wykonywanej w nara

ż

eniu

na drgania, m/s

2

- liczba czynno

ś

ci w ci

ą

gu dnia pracy, których czas trwania jest równy lub krótszy ni

ż

30 min

n

WARTO

Ś

CI DOPUSZCZALNE I PROGOWE DRGA

Ń

MECHANICZNYCH
WG ROZP. MPIPS I WG DYREKTYWY 2002/44/WE

Rodzaj drga

ń

Warto

ś

ci

dopuszczalne

dla drga

ń

mechanicznych (NDN)

i ich struktura

wg rozp. MPIPS

Warto

ś

ci

progowe

dla drga

ń

mechanicznych

i ich struktura

wg Dyrektywy 2002/44/WE

Drgania działaj

ą

ce

przez ko

ń

czyny

górne

( )

2

8

,

2

8

s

m

A

dop

=

2

min,

30

,

2

,

11

s

m

a

dop

hv

=

( )

2

5

8

s

m

A

gr

=

( )

2

5

,

2

8

s

m

A

dzialanie

=

Drgania o

działaniu ogólnym

( )

2

8

0

8

s

m

A

dop

,

=

2

min,

30

,

2

,

3

s

m

a

dop

w

=

(w odniesieniu do dominuj

ą

cej

składowej drga

ń

)

( )

2

15

1

8

s

m

A

gr

,

=

( )

2

5

,

0

8

s

m

A

dzialanie

=

(w odniesieniu do dominuj

ą

cej

składowej drga

ń

)

9

- maksymalna suma wektorowa skutecznych, skorygowanych cz

ę

stotliwo

ś

ciowo przyspiesze

ń

drga

ń

,

w m/s

2

, wybrana na danym stanowisku pracy z

i

sum wektorowych charakteryzuj

ą

cych drgania

miejscowe przy czynno

ś

ciach trwaj

ą

cych

≤≤≤≤

30 min

- składowa dominuj

ą

ca skorygowanego przyspieszenia drga

ń

, w m/s

2

, wybrana na danym stanowisku

pracy z 3

i

składowych charakteryzuj

ą

cych drgania ogólne przy czynno

ś

ciach trwaj

ą

cych

≤≤≤≤

30 min

- maksymalna dopuszczalna suma wektorowa, w m/s

2

,

NDN dla drga

ń

miejscowych trwaj

ą

cych

≤≤≤≤

30 min

- maksymalna dopuszczalna suma wektorowa, w m/s

2

,

NDN dla drga

ń

ogólnych trwaj

ą

cych

≤≤≤≤

30 min

OKRE

Ś

LANIE WIELKO

Ś

CI RYZYKA ZAWODOWEGO

-

wyznaczona dzienna ekspozycja na drgania

- warto

ść

NDN dla dziennej ekspozycji na drgania

dop

A

A

A

)

8

(

)

8

(

kr

)

8

(

=

)

8

(

A

dop

A )

8

(

min

30

,

,

max

h

max,

kr

dop

hv

hv

a

a

=

max

,

hv

a

min

30

,

,dop

hv

a

min

30

,

,

max

max

kr

dop

w

w

a

a

=

max

,

w

a

min

30

,

,dop

w

a

METODY OGRANICZANIA ZAGRO

ś

E

Ń

DRGANIAMI

MECHANICZNYMI

•

minimalizowanie drga

ń

u

ź

ródła

ich powstawania (zmniejszanie
wibroaktywno

ś

ci

ź

ródeł)

Metody techniczne:

•

metody aktywne redukcji drga

ń

•

automatyzacja procesów
technologicznych i zdalne
sterowanie

ź

ródłami drga

ń

•

minimalizowanie drga

ń

na drodze

ich propagacji

10

METODY OGRANICZANIA ZAGRO

ś

E

Ń

DRGANIAMI

MECHANICZNYMI

•

skracanie czasu nara

ż

enia na drgania w ci

ą

gu

zmiany roboczej,

Metody organizacyjno - administracyjne:

•

szkolenia pracowników z zakresu wyst

ę

puj

ą

cych

zagro

ż

e

ń

powodowanych ekspozycj

ą

na drgania oraz

w zakresie bezpiecznej obsługi maszyn i narz

ę

dzi.

•

przesuwanie do pracy na innych stanowiskach osób
szczególnie wra

ż

liwych na działanie drga

ń

,

•

wydzielanie specjalnych pomieszcze

ń

do odpoczynku

,

METODY OGRANICZANIA ZAGRO

ś

E

Ń

DRGANIAMI

MECHANICZNYMI

Profilaktyka medyczna

•

Ze wzgl

ę

du na du

ż

e zró

ż

nicowanie wra

ż

liwo

ś

ci ludzi na drgania

mechaniczne, przy podejmowaniu pracy zwi

ą

zanej z nara

ż

eniem na

drgania konieczne jest przeprowadzenie bada

ń

lekarskich (w tym

palestezjometrycznych). Osoby szczególnie wra

ż

liwe nie powinny

pracowa

ć

np. jako drwale piłami

ł

a

ń

cuchowymi, jako operatorzy m

ł

otów

wibracyjnych itp.

•

Okresowe kontrole lekarskie odgrywaj

ą

wa

ż

n

ą

rol

ę

w wykrywaniu

wczesnych etapów zespo

ł

u wibracyjnego i mog

ą

przyczyni

ć

si

ę

do

zatrzymania jego dalszego rozwoju.

11

Dzi

ę

kuj

ę

za uwag

ę

!