Средства индивидуальной защиты рук

Средства индивидуальной защиты рук от локальной импульсной вибрации, обзор существующих моделей и предложения по конструированию

Ижевский государственный технический университет:

• Тюрин  А. П., доцент
• Парахин  Д. В., студент
• Севастьянов  Б. В., доктор технических наук, профессор

Одним из видов локальной вибрации является импульсная, состоящая из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов или их серий), каждый длительностью менее 1 с при частоте следования менее 5,6 Гц. Такую вибрацию генерируют ручные машины одно- и редкоударного действия, кузнечно-прессовое оборудование, немеханизированный ручной инструмент ударного действия, а также обрабатываемые ими детали и приспособления для удержания этих деталей.

Степень выраженности вредного воздействия вибрации зависит от характеристик вибраций, стажа работы и времени занятости в смену в контакте с вибрацией, а также статического усилия, возраста, индивидуальных особенностей организма, факторов трудового процесса, перенесенных заболеваний, травм головного мозга и других. Одним из эффективных методов защиты от вибрации являются различные средства индивидуальной защиты (СИЗ).

Существуют средства индивидуальной защиты рук от вибрации как отечественного, так и зарубежного производства. СИЗ зарубежного производства при достаточно высокой стоимости обладают высоким уровнем защиты. Они представляют собой вид перчаток, что не позволяет использовать их при работах, требующих активного участия пальцев рук. Такая форма вызывает неудобство их использования. Перчатки отечественного производства имеют низкую стоимость, но неэффективно гасят вибрацию, недолговечны и неудобны в эксплуатации. Именно поэтому проблема совершенствования СИЗ от вибрации, которое могло бы снижать высокие уровни виброскорости и было удобным в использовании, так актуальна. Для этого необходимо решить ряд задач: исследовать особенности вибрации, в частности, локальной импульсной; провести анализ рынка средств индивидуальной защиты от вибрации как отечественного, так и зарубежного производства; исследовать возможные виды материалов, по свойствам пригодных для изготовления данного средства; провести экономическую оценку проекта.

Существующие средства защиты рук от вибрации типа «перчатка» при условии повышенной температуры в рабочей зоне и больших энергетических затратах организма могут вызывать неудобство их использования. В современном мире существуют следующие средства индивидуальной защиты от вибрации: рукавицы виброзащитные ВИБРОТОН, перчатки виброзащитные Вибростат, перчатки виброзащитные ВИБРА ГЭД, перчатки ВИБРАГАРД, либо перчатки, рекомендуемые ГОСТ 12.4.002-97 ССБТ. Средства защиты рук от вибраций. Технические требования и методы испытаний. Кроме указанных, в отечественной промышленности используется также средство, известное как «наладонник». Оно представляет собой выкройку из кожи толщиной примерно 2 мм, имеющую вырез для большого пальца руки и две тесемки для закрепления на запястье. Большей частью такое СИЗ служит для предотвращения травм и мозолей во время выполнения работ. Работы с такими последствиями могут выполняться, например, испытателями вооружения или людьми, использующими садово-огородные инструменты.

Иное конструктивное решение поставленной проблемы предлагают члены канадского общества «Impacto Protective Products» (Средства производственной защиты), изготовившие и проведшие испытания антивибрационных перчаток. Их перчатка имеет мини-помпу, которая, будучи встроена в верхнюю часть перчатки, обеспечивает надувание той ее части, которая контактирует с ладонью. Антивибрационный эффект за счет такой воздушной подушки оказался очень ощутимым, по крайней мере при повышенных частотах (выше 150 Гц). В английском варианте эти перчатки получили название «Air gloves» — воздушные перчатки. Их изготовляют из эластичной вискозы, и стоят они примерно 50 евро за пару.

Последний тип перчаток очень удобен для использования в работах, где основная вибронагрузка приходится на ладонь, пальцы при этом остаются свободными.

Модели средств защиты рук, указанные выше, не способны в полной мере защитить руки от локальной импульсной вибрации (например, отдачи при выстреле из огнестрельного оружия), так как под ее воздействием их внутренняя часть, будь то вибродемпфирующая прокладка или виброгасящий пакет «Айргель», не перемещаются (находятся в замкнутом объеме), а значит, практически в полной мере передают удар на руку. Кроме того, их конструкция типа «перчатка» (кроме «воздушных» перчаток) вызывает неудобство в использовании для некоторых видов работ. В «воздушных» перчатках рабочей средой является воздух, что влияет на условие обеспечения герметичности рабочей полости, а сам воздух гасит колебания лишь в определенном диапазоне частот.

Поэтому приоритетной задачей становится разработка средства индивидуальной защиты в виде наладонника с перетекающей жидкостью в пустые полости при восприятии ударной нагрузки, а затем возвращающейся в исходное состояние. Рабочей средой такого средства может стать жидкость, по свойствам близкая к гелю. Дополнительно конструкция наладонника должна защищать внутреннюю часть ладони, при этом оставляя пальцы открытыми.

Анализ спектров вибрации от различного инструмента позволил установить, что особенно сильно колебания выражены на частотах 16-1000 Гц, что необходимо учитывать при выборе материала для наладонника.

Для изготовления внешней части возможно использование латекса, так как он имеет особенные преимущества. Для изготовления внутренней части необходимы две составляющие — губчатая структура (например, поролон) и воздухо-гелевый состав. В условиях производства можно изготовить поролон с любыми физико-механическими свойствами.

Достоинствами вышеперечисленных материалов является то, что их можно изготавливать с заданными значениями физико-механических свойств. Это, в свою очередь, позволит изготовить виброгасящий наладонник, эффективно снижающий уровни виброскорости с определенными параметрами. Кафедрой «Безопасность жизнедеятельности» разработана патентоспособная конструкция виброгасящего наладонника, патент RU А41D13/08 № 60317, 2006.

Виброгасящий наладонник (рис.) работает следующим образом. Перед началом работы с источником локальной импульсной вибрации виброгасящий наладонник надевается на кисть руки 9 нижней пластиной 1 к ладони. Под действием импульса вибрации (например, удара рихтовочного молотка) воздухо-гелевый состав 4 из губчатой структуры 3 резервуара нижней пластины 1 стремится заполнить полые эластичные карманы 5, 6 через мерные отверстия 7, 8, при этом гасится энергия импульсной вибрации (удар, отдача). После этого воздух из воздухо-гелевого состава 4 заполняет губчатую структуру 3 резервуара нижней пластины 1, приводя его в исходное состояние, одновременно опоражниваемые боковые эластичные карманы 5, 6 сжимаются и также принимают исходную форму. Воздухо-гелевый состав 4 заполняет губчатую структуру 3 резервуара нижней пластины 1, после этого виброгасящий наладонник готов к повторному использованию.

Данное средство индивидуальной защиты по стоимости значительно ниже его аналогов (цена виброзащитных перчаток Вибростат — 3398,84 руб., Вибра Гэд — 1886,82 руб.) и составляет примерно 170 рублей.

Виброгасящий наладонник

1 — нижняя пластина

2 — верхняя пластина

3 — губчатая структура

4 — воздухо-гелевый состав

5, 6 — полые карманы

7, 8 — мерные отверстия

9 — кисть руки