مقدمه
به طور کلی تمام وسایل ماشینی که در صنعت ، کشاورزی و حمل و نقل بکار میروند انسان را در معرض ارتعاش قرار می دهند، ارتعاشات ایجاد شده میتوانند مختل آسایش و راحتی و موجب تقلیل کار موثر شوند و روی سلامتی و ایمنی افراد اثر بگذارند. و همچنین از عوامل مشترکی که در صنعت تولید سروصدا میکنند همین ماشینهای مرتعش میباشند.
ارتعاش یک حرکت نوسانی حول نقطه تعادل است. نظریه ارتعاش حرکت نوسانی اجسام، نیروهای مربوط و اثرات ناشی از انتقال آن را به بدن انسان بررسی می کند. کلیه اجسامی که دارای جرم و خاصیت کشانی می باشند، قادر به ارتعاش هستند. بنابراین بیشتر ماشین آلات و ابزارهای گوناگون به نسبت های متفاوتی تحت تاثیر ارتعاش قرار می گیرند.
ارتعاش ممکن است دوره ای یا غیر دوره ای باشد. ارتعاش دوره ای خود ممکن است ساده یا مختلط باشد. ارتعاش دوره ای ساده، هنگامی بوجود می آید که جسم نوسان کننده حرکات منظم و پی در پی نوسانی حول نقطه تعادل انجام دهد و معادله حرکت آن یک معادله ساده سینوسی است. ارتعاش مختلط دوره ای شکل سینوسی ساده نداشته ولی بطور منظم تکرار می شود.
ارتعاش های دوره ای ساده و مختلط، ارتعاش هم آهنگ را تشکیل می دهند. ارتعاش های غیر دوره ای، نوساناتی است که آهنگ مشخصی ندارد. بسیاری از ارتعاشهای مکانیکی مهم در ردیف بسامد ۲۰۰۰-۱ هرتز قرار می گیرند. ارتعاشات تولید شده در صنایع بیشتر به صورت غیر دورهای هستند.
با توجه به اینکه ارتعاش نیز جزء عوامل زیانآور و بیماری زای محیط کار محسوب میشود، لذا پایش های محیطی و زیستی در مورد ارتعاش از سوی مواد قانونی ۸۵، ۹۲ و ۹۵ قانون کار و مواد ۸۸ و ۹۰ قانون تأمین اجتماعی حمایت میشود.
مروری بر پژوهشهای انجام شده
در طول ۳۰ سال گذشته تحقیقات متعددی در مورد تأثیرات تماس با ارتعاش انجام شده است و معلوم شده که بیماریهای مهرهای کمری با از بین رفتن دیسکشان، از اثرات پاتولوژیکی متداول ارتعاش است.
در اوایل سال ۱۹۸۰ میلادی کارشناسان سازمان بینالمللی کار ارتباط بین بیماری مهرههای کمری منتج شده از ارتعاش با فرکانس پائین را برای اپراتورهایی که با ماشینها و تراکتورها کار میکردند، شناسایی کردند.
طبق ارقام اعلام شده در امریکا بیش از ۷ میلیون نفر کارگر در معرض ارتعاش تمام بدن و یک میلیون نفر در معرض ارتعاش دست و بازو قرار دارند. در کشور ما نیز تعداد بسیار زیادی از کارگران در معادن و صنایع مختلف با این معضل مواجه هستند.
برامر در سال ۱۹۸۶ پیدایش عارضه Vibrotactile و درک لمس سهبعدی یا فضایی را در کارگرانی که با ابزارهای ارتعاش کننده دستی کار میکردند بررسی نمود و به این نتیجه رسید که علایم و نشانههای نورولوژیکی کارگرانی که تماس مزمن با ارتعاش دست ـ بازو را داشتهاند، فیبرهای عصبی محیطی و گیرندههای مکانیکی، هر دو را تحت تأثیر قرار میدهد.
گزارشهایی از تغییرات تخریب کننده در استخوانهای انگشتان و مچ کارگران استفاده کننده از ابزارهای ارتعاش کننده در دست است. براین اساس کوملین در سال ۱۹۷۳ دریافت که ۷ نفر از ۳۵ نفر چوببرهای مورد مطالعهاش وجود کیستها و واکیولس را در استخوانهای متاکارپال و یا فالانژها و یا در هر دو به صورت رادیولوژیکی نشان دادهاند.
خطرات ناشی از ارتعاش
عوارض ناشی از ارتعاش از دو جنبه مورد بررسی قرار می گیرند. یکی جنبه تاثیرگذاری کوتاه مدت ارتعاش که آن را جنبه ایمنی نام می نهند و دیگری جنبه بلند مدت که تحت عنوان جنبه بهداشتی از آن نام می برند.
الف) جنبه ایمنی: ارتعاشات به خصوص در طیف فرکانسی ۱ تا ۳۰ هرتز باعث ایجاد نوسانات جزیی بین فرد با نقطه دید یا محل تماس فیزیکی وی با کار می گردد. به هم خوردگی آنی تعادل بدن، افزایش نوسان بدن و لرزش دست از جمله عوارض دیگری است که به دنبال مواجهه با ارتعاش تمام بدن یا ارتعاش عضلات یا تاندونهای آنها باعث افزایش انقباض یا گرفتگی در آنها می گردد که در نهایت می تواند سبب تداخل در وضعیت اعضاء کاری گردد. احساس ضعف و دیگر تغییرات در بازو و ساق پا نیز ایجاد می شود.
از جمله اثرات زیانبار دیگر ارتعاشات آن است که در گستره ۲۵-۱۰ هرتز سبب کاهش تیزبینی می شوند و می توانند سطح عملکرد حرکتی و کنترلی وظایف دیداری کار را کاهش دهند. ضمن اینکه بر عملکرد حرکت و کنترل ماهیچه ای اثری نامطلوب دارند و باعث میشوند هنگام کار، خطاهای کاری افزایش یابد. با توجه به مطالب فوق می توان به اهمیت ارتعاش در کاهش تسلط فرد بر ابزار کار و نحوه انجام کار پی برد. به دنبال کاهش تسلط کارگر و پایین آمدن سطح عملکرد انسانی، زمینه وقوع حوادث پدیدار می گردد. بنابراین باید روی جنبه ایمنی ارتعاش بررسی و تامل صورت گیرد.
ب) جنبه بهداشتی: انتقال انرژی مکانیکی از یک منبع مرتعش میتواند باعث اختلال در راحتی یا آسایش، اختلال در اعمال فیزیولوژیک بدن و نیز ضایعات اسکلتی و ناراحتیهای دستگاه گوارش شود.
یکی از انواع بیماریهای ناشی از ارتعاش بیماری حرکت میباشد که در دریا به بیماری دریا گرفتگی معروف است. بیماریهای ناشی از تکان، در اثر تکانهای آهنگین یا نامنظم در جهتهای گوناگون ایجاد میشود. جذب انرژی ارتعاش با بسامد ۳۰ تا ۳۰۰ هرتز توسط نسوج دست به پدیده سپید انگشت منجر میشود. سپید انگشت شایعترین عارضه ناشی از ارتعاش میباشد و بیشتر در انگشتان دستها دیده میشود و علت آن کمخونی موضعی انگشتان دست در اثر ارتعاش و فشار وارده از گرفتن ابزار میباشد.
تماس با ارتعاش سبب بروز واکنشهای فیزیولوژیک میشود. مهمترین واکنش فیزیولوژیک در برابر ارتعاش با شدت متوسط، افزایش ضربان قلب است (۱۰ تا ۱۵ ضربه در ده دقیقه، بیشتر از وضعیت استراحت). برخی مطالعات افزایش میزان تنفس و مصرف اکسیژن را نیز گزارش کردهاند. بروز این تغییرات فیزیولوژیک ممکن است با افزایش فعالیت ماهیچهای ناشی از انتقال انرژی ارتعاشی، رابطه داشته باشد.
اهداف اندازه گیری ارتعاش
الف) عیب یابی و بازرسی فنی ماشینآلات.
ب) کنترل ارتعاش.
برای ارزیابی و بررسی ارتعاش در ماشینآلات، اساس بر اندازهگیری سرعت گذارده میشود. برای اندازهگیری سرعت ماشینآلات از Vibrometer استفاده میشود. این دستگاه قادر است شتاب و سرعت، تراز شتاب و تراز سرعت را اندازه گیری نماید. در واقع سرعت سنج این دستگاه مبدلی است که سرعت حرکت ارتعاش را اندازه گیری میکند و از یک سیم پیچ تشکیل شده است که در محور مغناطیسی یک آهنربا قرار دارد.
هنگامی که سیم پیچ در نتیجه ارتعاش دریافت شده به حرکت در میآید، سبب القاء ولتاژی مناسب با سرعت دریافتی میشود. از معایب این دستگاه نسبت به شتاب سنجها این است که میدان های مغناطیسی موجود در محیط کاربر صحت اندازه گیری آن تأثیر میگذارند. معادله سینوسی سرعت ارتعاش به صورت زیر است که نسبت به مساحت به اندازه تقدم فاز دارد.
اندازه گیری و ارزیابی ارتعاش:
برای اندازه گیری و ارزیابی ارتعاش، شناخت کامل نسبت به روش های اندازه گیری خصوصیت محیط کار و چگونگی مواجهه کارگر اهمیت دارد. مهترین نکاتی که باید قبل از اقدام به اندازه گیری و ارزیابی در نظر گرفته شود شامل موارد زیر است:
الف) هدف اندازه گیری: هدف اندازهگیری شامل ارزیابی ارتعاش دستگاهی می باشد.
ب) وسیله اندازه گیری: اندازهگیری ارتعاش دستگاهی توسط ارتعاش سنج B&K مدل ۲۵۱۳ انجام گرفت .
ج) کالیبراسیون: سادهترین روش کالیبراسیون برای ارتعاش سنج B&K صفر کردن دستگاه در مکانی است که هیچ گونه ارتعاش ندارد ، صفر کنیم.
د) گردآوری اطلاعات دقیق از کارگاه: بدلیل وجود پرسهای اتوماتیک و نیم اتوماتیک که منبع تولید ارتعاش در این شرکت میباشند اندازهگیری درکارگاه پرس انجام میگیرد.
اجزای دستگاه ارتعاش سنج
H/A : برای اندازه گیری ارتعاش دست و بازو
Sev : برای اندازه گیری شت ارتعاش ماشین
Lin : برای تجزیه ارتعاش درفرکانس های مختلف
Acc :برای اندازه گیری شتاب ارتعاش
Vel : برای اندازه گیری سرعت ارتعاش
کلید چند زمانه سمت راست مقادیرزیر را نشان می دهد .، RMS[SUB]max[/SUB] ، RMS[SUB]1[/SUB][SUB]s[/SUB] Peak[SUB]leq[/SUB] ،Peak[SUB]1[/SUB][SUB]s[/SUB]
برای چک باتری دکمه باتری را فشار می دهیم اگر نشانگر در محدوده تعریف شده بود باتری شارژ کافی برای اندازه گیری را دارد .
برای اندازه گیری آهنربای سنسور را روی بدنه مرتعش دستگاه قرار می دهیم و بعد از انتخاب شدت ارتعاش و رنج اندازه گیری اعداد را در حالات مختلف می خوانیم .
به طور کلی تمام وسایل ماشینی که در صنعت ، کشاورزی و حمل و نقل بکار میروند انسان را در معرض ارتعاش قرار می دهند، ارتعاشات ایجاد شده میتوانند مختل آسایش و راحتی و موجب تقلیل کار موثر شوند و روی سلامتی و ایمنی افراد اثر بگذارند. و همچنین از عوامل مشترکی که در صنعت تولید سروصدا میکنند همین ماشینهای مرتعش میباشند.
ارتعاش یک حرکت نوسانی حول نقطه تعادل است. نظریه ارتعاش حرکت نوسانی اجسام، نیروهای مربوط و اثرات ناشی از انتقال آن را به بدن انسان بررسی می کند. کلیه اجسامی که دارای جرم و خاصیت کشانی می باشند، قادر به ارتعاش هستند. بنابراین بیشتر ماشین آلات و ابزارهای گوناگون به نسبت های متفاوتی تحت تاثیر ارتعاش قرار می گیرند.
ارتعاش ممکن است دوره ای یا غیر دوره ای باشد. ارتعاش دوره ای خود ممکن است ساده یا مختلط باشد. ارتعاش دوره ای ساده، هنگامی بوجود می آید که جسم نوسان کننده حرکات منظم و پی در پی نوسانی حول نقطه تعادل انجام دهد و معادله حرکت آن یک معادله ساده سینوسی است. ارتعاش مختلط دوره ای شکل سینوسی ساده نداشته ولی بطور منظم تکرار می شود.
ارتعاش های دوره ای ساده و مختلط، ارتعاش هم آهنگ را تشکیل می دهند. ارتعاش های غیر دوره ای، نوساناتی است که آهنگ مشخصی ندارد. بسیاری از ارتعاشهای مکانیکی مهم در ردیف بسامد ۲۰۰۰-۱ هرتز قرار می گیرند. ارتعاشات تولید شده در صنایع بیشتر به صورت غیر دورهای هستند.
با توجه به اینکه ارتعاش نیز جزء عوامل زیانآور و بیماری زای محیط کار محسوب میشود، لذا پایش های محیطی و زیستی در مورد ارتعاش از سوی مواد قانونی ۸۵، ۹۲ و ۹۵ قانون کار و مواد ۸۸ و ۹۰ قانون تأمین اجتماعی حمایت میشود.
مروری بر پژوهشهای انجام شده
در طول ۳۰ سال گذشته تحقیقات متعددی در مورد تأثیرات تماس با ارتعاش انجام شده است و معلوم شده که بیماریهای مهرهای کمری با از بین رفتن دیسکشان، از اثرات پاتولوژیکی متداول ارتعاش است.
در اوایل سال ۱۹۸۰ میلادی کارشناسان سازمان بینالمللی کار ارتباط بین بیماری مهرههای کمری منتج شده از ارتعاش با فرکانس پائین را برای اپراتورهایی که با ماشینها و تراکتورها کار میکردند، شناسایی کردند.
طبق ارقام اعلام شده در امریکا بیش از ۷ میلیون نفر کارگر در معرض ارتعاش تمام بدن و یک میلیون نفر در معرض ارتعاش دست و بازو قرار دارند. در کشور ما نیز تعداد بسیار زیادی از کارگران در معادن و صنایع مختلف با این معضل مواجه هستند.
برامر در سال ۱۹۸۶ پیدایش عارضه Vibrotactile و درک لمس سهبعدی یا فضایی را در کارگرانی که با ابزارهای ارتعاش کننده دستی کار میکردند بررسی نمود و به این نتیجه رسید که علایم و نشانههای نورولوژیکی کارگرانی که تماس مزمن با ارتعاش دست ـ بازو را داشتهاند، فیبرهای عصبی محیطی و گیرندههای مکانیکی، هر دو را تحت تأثیر قرار میدهد.
گزارشهایی از تغییرات تخریب کننده در استخوانهای انگشتان و مچ کارگران استفاده کننده از ابزارهای ارتعاش کننده در دست است. براین اساس کوملین در سال ۱۹۷۳ دریافت که ۷ نفر از ۳۵ نفر چوببرهای مورد مطالعهاش وجود کیستها و واکیولس را در استخوانهای متاکارپال و یا فالانژها و یا در هر دو به صورت رادیولوژیکی نشان دادهاند.
خطرات ناشی از ارتعاش
عوارض ناشی از ارتعاش از دو جنبه مورد بررسی قرار می گیرند. یکی جنبه تاثیرگذاری کوتاه مدت ارتعاش که آن را جنبه ایمنی نام می نهند و دیگری جنبه بلند مدت که تحت عنوان جنبه بهداشتی از آن نام می برند.
الف) جنبه ایمنی: ارتعاشات به خصوص در طیف فرکانسی ۱ تا ۳۰ هرتز باعث ایجاد نوسانات جزیی بین فرد با نقطه دید یا محل تماس فیزیکی وی با کار می گردد. به هم خوردگی آنی تعادل بدن، افزایش نوسان بدن و لرزش دست از جمله عوارض دیگری است که به دنبال مواجهه با ارتعاش تمام بدن یا ارتعاش عضلات یا تاندونهای آنها باعث افزایش انقباض یا گرفتگی در آنها می گردد که در نهایت می تواند سبب تداخل در وضعیت اعضاء کاری گردد. احساس ضعف و دیگر تغییرات در بازو و ساق پا نیز ایجاد می شود.
از جمله اثرات زیانبار دیگر ارتعاشات آن است که در گستره ۲۵-۱۰ هرتز سبب کاهش تیزبینی می شوند و می توانند سطح عملکرد حرکتی و کنترلی وظایف دیداری کار را کاهش دهند. ضمن اینکه بر عملکرد حرکت و کنترل ماهیچه ای اثری نامطلوب دارند و باعث میشوند هنگام کار، خطاهای کاری افزایش یابد. با توجه به مطالب فوق می توان به اهمیت ارتعاش در کاهش تسلط فرد بر ابزار کار و نحوه انجام کار پی برد. به دنبال کاهش تسلط کارگر و پایین آمدن سطح عملکرد انسانی، زمینه وقوع حوادث پدیدار می گردد. بنابراین باید روی جنبه ایمنی ارتعاش بررسی و تامل صورت گیرد.
ب) جنبه بهداشتی: انتقال انرژی مکانیکی از یک منبع مرتعش میتواند باعث اختلال در راحتی یا آسایش، اختلال در اعمال فیزیولوژیک بدن و نیز ضایعات اسکلتی و ناراحتیهای دستگاه گوارش شود.
یکی از انواع بیماریهای ناشی از ارتعاش بیماری حرکت میباشد که در دریا به بیماری دریا گرفتگی معروف است. بیماریهای ناشی از تکان، در اثر تکانهای آهنگین یا نامنظم در جهتهای گوناگون ایجاد میشود. جذب انرژی ارتعاش با بسامد ۳۰ تا ۳۰۰ هرتز توسط نسوج دست به پدیده سپید انگشت منجر میشود. سپید انگشت شایعترین عارضه ناشی از ارتعاش میباشد و بیشتر در انگشتان دستها دیده میشود و علت آن کمخونی موضعی انگشتان دست در اثر ارتعاش و فشار وارده از گرفتن ابزار میباشد.
تماس با ارتعاش سبب بروز واکنشهای فیزیولوژیک میشود. مهمترین واکنش فیزیولوژیک در برابر ارتعاش با شدت متوسط، افزایش ضربان قلب است (۱۰ تا ۱۵ ضربه در ده دقیقه، بیشتر از وضعیت استراحت). برخی مطالعات افزایش میزان تنفس و مصرف اکسیژن را نیز گزارش کردهاند. بروز این تغییرات فیزیولوژیک ممکن است با افزایش فعالیت ماهیچهای ناشی از انتقال انرژی ارتعاشی، رابطه داشته باشد.
اهداف اندازه گیری ارتعاش
الف) عیب یابی و بازرسی فنی ماشینآلات.
ب) کنترل ارتعاش.
برای ارزیابی و بررسی ارتعاش در ماشینآلات، اساس بر اندازهگیری سرعت گذارده میشود. برای اندازهگیری سرعت ماشینآلات از Vibrometer استفاده میشود. این دستگاه قادر است شتاب و سرعت، تراز شتاب و تراز سرعت را اندازه گیری نماید. در واقع سرعت سنج این دستگاه مبدلی است که سرعت حرکت ارتعاش را اندازه گیری میکند و از یک سیم پیچ تشکیل شده است که در محور مغناطیسی یک آهنربا قرار دارد.
هنگامی که سیم پیچ در نتیجه ارتعاش دریافت شده به حرکت در میآید، سبب القاء ولتاژی مناسب با سرعت دریافتی میشود. از معایب این دستگاه نسبت به شتاب سنجها این است که میدان های مغناطیسی موجود در محیط کاربر صحت اندازه گیری آن تأثیر میگذارند. معادله سینوسی سرعت ارتعاش به صورت زیر است که نسبت به مساحت به اندازه تقدم فاز دارد.
اندازه گیری و ارزیابی ارتعاش:
برای اندازه گیری و ارزیابی ارتعاش، شناخت کامل نسبت به روش های اندازه گیری خصوصیت محیط کار و چگونگی مواجهه کارگر اهمیت دارد. مهترین نکاتی که باید قبل از اقدام به اندازه گیری و ارزیابی در نظر گرفته شود شامل موارد زیر است:
الف) هدف اندازه گیری: هدف اندازهگیری شامل ارزیابی ارتعاش دستگاهی می باشد.
ب) وسیله اندازه گیری: اندازهگیری ارتعاش دستگاهی توسط ارتعاش سنج B&K مدل ۲۵۱۳ انجام گرفت .
ج) کالیبراسیون: سادهترین روش کالیبراسیون برای ارتعاش سنج B&K صفر کردن دستگاه در مکانی است که هیچ گونه ارتعاش ندارد ، صفر کنیم.
د) گردآوری اطلاعات دقیق از کارگاه: بدلیل وجود پرسهای اتوماتیک و نیم اتوماتیک که منبع تولید ارتعاش در این شرکت میباشند اندازهگیری درکارگاه پرس انجام میگیرد.
اجزای دستگاه ارتعاش سنج
H/A : برای اندازه گیری ارتعاش دست و بازو
Sev : برای اندازه گیری شت ارتعاش ماشین
Lin : برای تجزیه ارتعاش درفرکانس های مختلف
Acc :برای اندازه گیری شتاب ارتعاش
Vel : برای اندازه گیری سرعت ارتعاش
کلید چند زمانه سمت راست مقادیرزیر را نشان می دهد .، RMS[SUB]max[/SUB] ، RMS[SUB]1[/SUB][SUB]s[/SUB] Peak[SUB]leq[/SUB] ،Peak[SUB]1[/SUB][SUB]s[/SUB]
برای چک باتری دکمه باتری را فشار می دهیم اگر نشانگر در محدوده تعریف شده بود باتری شارژ کافی برای اندازه گیری را دارد .
برای اندازه گیری آهنربای سنسور را روی بدنه مرتعش دستگاه قرار می دهیم و بعد از انتخاب شدت ارتعاش و رنج اندازه گیری اعداد را در حالات مختلف می خوانیم .