1: eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1:...
TRANSCRIPT
![Page 1: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/1.jpg)
1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner
med slående mekanismer
2: Brister i vibrationsstandarden ISO 5349 och vilka
följder detta får
Handöverförda
vibrationer 2016-09-08
Hans Lindell [email protected] ???
![Page 2: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/2.jpg)
Projektet: Vibrationer i Stenindustrin
![Page 3: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/3.jpg)
Mejselmaskin med
ATVA-dämpare (AutoTuning Vibration Absorber)
![Page 4: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/4.jpg)
Mejselmaskin
- Halverad vikt, 6,5 kg mot tidigare 17 kg.
- Vibrationer < 2,5 m/s2, (18 m/s2 befintlig)
- Lägre matningskraft
- Lägre mejselförbrukning
- Effektivare dammutsug
- Bättre ergonomi
- Nollserie 5 st, komponenter klara i sept.
![Page 5: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/5.jpg)
Noll Vibrationsskador (Vinnova UDI)
• Projekttid: 2015-05-15 - 2017-08-31
![Page 6: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/6.jpg)
Projektmål:
Maskiner behöver inte vibrera och
skada människor!!!!!
![Page 7: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/7.jpg)
Angreppssätt
1. Konstruera om roterande och translaterande maskiner så att de
vibrerar under 2,5 m/s2 hand-armvägd acceleration.
2. Uppmärksamma risken med transienta vibrationer och åtgärda
dessa på maskinerna.
![Page 8: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/8.jpg)
Problemet
Orsakerna till vibrationer European Risk Observatory Report
(2008)
![Page 9: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/9.jpg)
Problemet
Orsakerna till vibrationer European Risk Observatory Report
(2008)
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
R
R
R
R+M
R+M
![Page 10: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/10.jpg)
Roterande maskiner - Balansring eliminerar obalanser
![Page 11: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/11.jpg)
Motordrivna maskiner m fl - Exempel gräsklippare
System 1
System 2
Vibrations isolatorer
![Page 12: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/12.jpg)
Projektets struktur
![Page 13: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/13.jpg)
Maskinkandidater för ombyggnad
![Page 14: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/14.jpg)
Vibrationsstandarden ISO 5349,
missar den något?
14
![Page 15: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/15.jpg)
Transienta vibrationer
Var kommer dom från?
European Risk
Observatory
Report (2008)
T
T
T
T
T
T
T
![Page 16: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/16.jpg)
ISO 5349-1:2001
16
![Page 17: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/17.jpg)
Hur ser “transienta” och “normala” vibrationer ut
över 1250 Hz?
Hur hanterar ISO 5349 dessa?
17
![Page 18: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/18.jpg)
Vibrationsmätning vid höga frekvenser
- Nya MEMS givare öppnar möjligheter
Accelerometer: PCB 3501A2060KG
Max acc: 600 000 m/s2
Vikt: 0.15 gram (0.04 gram)
Res. Frekvens: 150 kHz
2 dB Frekvens: 50 kHz
Fastsättning: ”Vax eller häftmassa fungerar up till 50 kHz
Samplingshast: 1 MHz
Alias filter: 4:th order LP Bessel 200 kHz
Digital filtering: 6:th order LP Bessel 50 kHz
18
![Page 19: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Mutterdragare - Med och utan ISO 5349 filtrering
![Page 20: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Slipmaskin - Med och utan ISO 5349 filtrering
![Page 21: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/21.jpg)
Jämförelse Mutterdragare mot Slipmaskin
Grinder=5 m/s2haw
Impact wrench=5 m/s2haw
21
![Page 22: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/22.jpg)
Påverkar högfrekventa vibrationer >1250 Hz
fingret?
- Modellering av finger med skinn
- Simulering av tryckvågspropagering
22
![Page 23: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/23.jpg)
a
b bc c
Modellering av fingeravtryckets geometri
Epoxyavgjutning, 5 N tryck Confocal mikroskop
Analyserad yta
Utsida
Insida
Fingeravtryckets parametrar
a = 0.22 mm ± 0.04 mm
b = 0.06 mm ± 0.02 mm
c = 0.06 mm ± 0.01 mm
d = 133° ± 12°
e = 132 ° ± 14 °
23
![Page 24: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/24.jpg)
Skinnets dimensioner och materialparametrar
Marks (2004).
Stratum corneum
24
![Page 25: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Transient ickelinjär explicit FEM-simulering
• 2D plain strain simulation
• Isotropic viscoelastic material
• Density 1g/cm3
Material data + geometric data sources:
• M. Gerling: A literature review of the mechanical behavior of the stratum corneum, the living
epidermis and the subcutaneous fat tissue. Technical note PR-TN 2006/00450, Philips
Research Europe, 2006
• F. M. Hendriks: Mechanical Behavior of Human Skin in Vivo. A Literature Review. Report
2001/820, Philips Electronics, 2001
• M. F. Leyva-Mendvil, A. Page, N.W. Bressloff , G. Limbert: A mechanistic insight into the
mechanical role of the stratum corneum during stretching and compression of the skin. J. of
the Mech. Behavior of biomedical materials. 49 (2015), 197-219.
• M. Gerling: In vitro mechanical characterization of human skin layers: stratum corneum,
epidermis and hypodermis, Dissertation, Technical University Eindhoven, 2006
• Stephanie Marchesseau, T. Heimann, S. Chatelin, R. Willinger, Herve Delingette. Fast
porous visco-hyperelastic soft tissue model for surgery simulation: Application to liver
surgery. Progress in Biophysics and Molecular Biology, Elsevier, 2010, 103 (2-3), pp.185-
196.
80 μm
20 μm
Material Shear Modulus Bulk Modulus
Soft Tissue Finger 0.0017 MPa - 0.017 MPa 2190 MPa
Epidermis 0.021 MPa – 0.2 MPa 2190 MPa
Stratum Corneum 0.600 MPa – 10 MPa 2190 MPa
![Page 26: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/26.jpg)
Variant 002k-1b:
• Accelerationpuls (Period: 0.01 ms (100 kHz); Amplitude: 10 000 m/s2)
• Simulation time: 0.1 ms
0.01 ms: max. pressure 0.1 bar
0.02 ms: min. pressure 0.22 bar 0.05 ms: max pressure 0.03 bar
0.06 ms: min pressure -0.05 bar
0.09 ms: max pressure 0.08 bar
[m/s
2]
Pressure [MPa]
Pre
ssu
re [M
Pa
]
Pressure development versus time
![Page 27: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/27.jpg)
Variant 002k-1d:
![Page 28: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/28.jpg)
Är transienta vibrationer ett problem?
28
![Page 29: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/29.jpg)
Studie 1: Transient vibration from impact wrenches: Vibration negative effect on blood
cells and standards for measurement Lindell H, Lönnroth I, Ottertun H., 8:th Int. Conference on Hand-Arm Vibration, 1998, Umeå, Sweden
Test case Peak vibration
amplitude, (m/s2 )
Measured ISO5349
vibration, (m/s2)
Lysis (%) after
15 min exposure
Impact wrench handle 15 000 2.2 0.4
Impact wrench socket > 30 000 10 100
Grinder handle while grinding 1 000 7.1 0.1
29
![Page 30: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/30.jpg)
Studie 2: Effect of impulsive vibration on red blood cells
in vitro Scand J Work Environ Health 2005;31(4):286-90. Hideo Ando, MD, Kalevi Nieminen, Esko Toppila, PhD, Jukka Starck, PhD, Tatsuya Ishitake, MD
30
![Page 31: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/31.jpg)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
50 100 150 200 250 300
Peak acceleration (k m /s2)
Dam
age to red
blood
cell (%)
*
**
Effect of impulsive vibration on red
blood cells in vitro (Scand J Work Environ Health 2005;31(4):286-90.
Hideo Ando, MD, Kalevi Nieminen, Esko Toppila, PhD, Jukka Starck, PhD, Tatsuya
Ishitake, MD
Blood before exposure
Blood after vibration exposure
31
![Page 32: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/32.jpg)
Studie 3: Dandanell, Engström (1986) Vibration from riveting tools in the frequency range 6 Hz-10MHz and Raynaud's phenomenon
Scand J Work Environ Health
Subject 288 riveters
>10 year of work exposure
1 min/day on average
10 m/s2haw Rivet hammer
11 m/s2haw bucking bar
50 % Raynaud’s phenomenon
32
![Page 33: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/33.jpg)
Studie 4: L Barregard, L Ehrenström,
K Marcus (2003) Hand-arm vibration syndrome in Swedish car
mechanics Occup Environ Med
- Mainly Impact Wrenches approx. 3.5 m/s2
- 10 min/day
Conclusion: “HAVS is common among Swedish car
mechanics in spite of short daily exposure times. This
underlines the need for preventive measures.”
33
![Page 34: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/34.jpg)
Studie 5: Govinda R. Reiley D. et al. (2011)
Vibration from a riveting hammer causes severe nerve damage in the rat tail
model, Muscle&Nerve, Volume 44, Issue 5, p. 795–804
Summary: Severe nerve damages in rat tail
Studie 6: Bernesjö S. (2015)
Vibration screening at Mechanical Industry in assembly line (Impact
wrenches)
Summary: 33% HAVS prevalence from mainly impact wrenches
34
![Page 35: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/35.jpg)
Om transienta vibrationer är ett problem,
kan vi då bli av med dem?
JA!
35
![Page 36: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/36.jpg)
Vibrationsisolerad
mothållsnyckel Transient reduktion: 8 000 => 150 m/s2
ISO 5348 reduktion: 13 => 6 m/s2
36
![Page 37: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/37.jpg)
Mutterdragare: CP-734
37
![Page 38: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/38.jpg)
Hur får vi det att hända något om vi vill det?
Forskning Standard Incitament Förändring
Användarkrav
38
![Page 39: 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående … · 2016-09-08 · 1: Eliminering av skadliga vibrationer från maskiner med slående mekanismer 2: Brister i](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042102/5e7f014f1876016f327668f1/html5/thumbnails/39.jpg)
Sammanfattning
- HögFrekventa Vibrationer (HFV) propagerar in i fingrets vävnad och
skapar en tryckvåg
- Fingrets skinn har en relativt liten dämpning av tryckvågen
- HFV kan sannolikt orsaka skador på fingrets vävnad
- ISO 5349 kan inte användas för bedömning av HFV vilket den heller
aldrig varit avsedd för
- Det finns ett behov av ett tillägg till ISO 5349 för HFV för att skapa
incitament för åtgärder hos tillverkare och användare
39