Modul 3-3 1 von 21 V1.2-2011

Mechanische Schwingungen Übersicht

Begriffsbestimmung

Einteilung nach der Einwirkung

Einteilung nach der Schwingungsart

Kenngrößen

Wirkung von Schwingungen

Schädigung durch Schwingungen

Grenzwerte

Technische Lösungen zum

Schwingungsschutz

Modul 3-3 2 von 21 V1.2-2011

Begriffsbestimmung

Mechanische Schwingungen entstehen vor allem beim

Gebrauch mechanischer Werkzeuge und beim Betrieb von

Fahrzeugen (Emissionen).

Sie sind häufig mit Lärm verkoppelt. Das resultiert aus den

in vielen Fällen gleichen physikalischen Ursachen wie z.B.

unausgeglichenen Massenkräften, Stoßvorgängen,

Wechselwirkung von Werkzeug und Werkstück.

Modul 3-3 3 von 21 V1.2-2011

Einteilung nach Einwirkung

Ganzkörpervibrationen Hand-Arm-Vibrationen

Stationäre Maschinen

Pressen

Motoren/Generatoren

Turbinen

Anlagen

Transportmaschinen

Erdbaumaschinen

Züge

Schiffe

Flugzeuge

handgeführte Maschinen

Schlagbohrmaschinen

Kettensägen

Balkenmäher

Presslufthämmer

Emissionen durch

führen zu Immissionen

Modul 3-3 4 von 21 V1.2-2011

Einteilung nach der Schwingungsart

Periodische Schwingungen

z.B. Motoren, Generatoren, Pressen

Stochastische Schwingungen

z.B. Fahrzeuge

Modul 3-3 5 von 21 V1.2-2011

Beispiele Schwingungsemission

Beispiele für Maschinen, die mechanische Schwingungen emittieren

Wendelförderer

(emittierte Schwingungen wirken auf

den ganzen Körper)

Bohrhammer

(verursacht Hand-Arm-Vibrationen)

Modul 3-3 6 von 21 V1.2-2011

Kenngrößen

Einflussgrößen auf die Schwingungsbeschleunigung

Frequenzbewertete Beschleunigung (GKV)

Schwingungsgesamtwert (HAV)

Frequenz der

Schwingung

Beschleunigungs-

amplitude

(Intensität) der

Schwingung

Schwingungsart (Ganzkörperschwingung,

Hand-Arm-Schwingung)

Schwingungsrichtung (entsprechend dem

körperbezogenen

Koordinatensystem)

Modul 3-3 7 von 21 V1.2-2011

Koordinatensysteme Schwingungen

Physiologische Koordinatensysteme für Schwingungen

(nach VDI-Richtlinie 2057)

Handgriff-Stellung

Flache Handflächen-Auflage

Modul 3-3 8 von 21 V1.2-2011

Wirkung auf Menschen

Die Wirkung von Schwingungen ist abhängig von Amplitude und Frequenz.

Auf die Organsysteme des Menschen schädigend wirken insbesondere

Schwingungen mit niedriger Frequenz, da in diesem Bereich deren

Resonanzfrequenzen liegen.

Schwingungen mit großen Amplituden und niedriger Frequenz schädigen

vor allem den Bewegungsapparat.

Schwingungen mit hohen Frequenzen (z.B. bei handgeführten Maschinen)

können zu Durchblutungsstörungen der Finger führen.

Schwingungen beeinträchtigen darüber hinaus auch die Reaktion und

Geschicklichkeit und können damit zu einer erhöhten Unfallgefahr führen.

Modul 3-3 9 von 21 V1.2-2011

Resonanzfrequenzen Mensch

Körperteil Körperstellung Frequenzbereich (Hz)

Ganzkörper Liegen 1-2

Wirbelsäule Sitzen 3-6

Magen Sitzen 4-7

Magen Liegen 4-8

Brustkorb Sitzen 4-6

Brustkorb Liegen 6-12

Hand-Arm-System Horizontaler Unterarm 8-20

Augäpfel Kopf aufrecht 20-25

Schädelknochen Liegen 50-70

Modul 3-3 10 von 21 V1.2-2011

Reaktionen auf starke Schwingungen

Quelle: Schnauber, H.; Herterich, J.: Auswirkung mechanischer

Schwingungen auf den Menschen: Haufe Verlag 1989

Atemnot

Erschwertes Atmen

Pressatmung

Schmerzen im Brustkorb

Willkürl. Muskelkontraktion

Kieferresonanz

Schmerzen im Unterleib

Muskelspannung

Rückenschmerzen

Kopfschmerzen

Beschwerden im Rachen

Sprachbeeinflussung

Rektale Reizung

Blasenreizung

Allgemeines Unbehagen

Modul 3-3 11 von 21 V1.2-2011

Vaskuläre Störungen

Störungen durch zeitweilige

Durchblutungsstörungen bei

Hand-Arm-Schwingungen, z.B.

BK 2104 „Weißfingerkrankheit“

Neurologische Erkrankungen

Kribbeln und Taubheitsgefühl in den

Fingern, z. B. durch Quetschung von

Nerven wie beim Karpaltunnel-

syndrom

Skelettale Erkrankungen

Degenerative Veränderungen

von Knochen und Gelenken des

Hand-Arm-Systems ausgelöst

durch Erschütterungen,

z.B. BK 2103

Muskuläre Erkrankungen

Muskelschwäche, Schmerzen in den

Händen und Armen durch

mechanische Verletzung oder die

Schädigung von Nerven

nach DIN EN ISO 5349-1:2001

Schädigungen

Modul 3-3 12 von 21 V1.2-2011

Morbus Raynaud = umgangssprachlich „ Weißfingerkrankheit“

Beispiel Weißfingerkrankheit

Modul 3-3 13 von 21 V1.2-2011

Grenzwerte

Lärm- und Vibrations-

Arbeitsschutzverordnung

Auslösewerte

HAV

GKV

2,5 m/s²

0,5 m/s²

Expositions-

grenzwerte

HAV

GKV

5,0 m/s²

z-Achse 0,8 m/s²

x-y-Achse 1,15 m/s²

Sofortmaßnahmen ergreifen und

Überschreiten vermeiden

Regelmäßige Vorsorge-

untersuchungen veranlassen

Beschäftigte informieren und über

Gefahren unterweisen

Vibrationsminderungsprogramm

aufstellen und durchführen

Beschäftigten Vorsorge-

untersuchungen anbieten

Modul 3-3 14 von 21 V1.2-2011

Drehende statt oszillierende Maschinenteile

Riementrieb statt Kettentrieb

Bohren statt Stanzen oder Hämmern

Gießen statt Schmieden

Drücken statt Schlagen

Elektroantrieb statt Verbrennungsmotor

Optimale Drehzahlen und Geschwindigkeiten

Unwuchten der drehenden Maschinenteile vermeiden

Zusatzmassen zur Senkung der Eigenfrequenzen

Geringe Fertigungstoleranzen realisieren

Technische Lösungen zum Schwingungsschutz

Modul 3-3 15 von 21 V1.2-2011

Beispiel Technische Lösung zum Schwingungsschutz

Erregersystem

(Schmiedehammer)

Zu schützendes Objekt

(PC-Arbeitsplatz)

Quellnahe Isolierung Quellferne Isolierung

Prinzip der

“quellnahen Isolierung”

Isolierung des

Schwingungserregers

Prinzip der

“quellfernen Isolierung”

Abschirmen des zu

schützenden Arbeitsplatzes

Modul 3-3 16 von 21 V1.2-2011

Beispiel Technische Lösung zum Schwingungsschutz

Schlagschrauber

Technische Lösung

durch spezielle vibrationsdämpfende

Griffgestaltung und Abstützung des

Reaktionsmoments

Quelle: ITH GmbH, www.ith.de

Modul 3-3 17 von 21 V1.2-2011

Beispiele Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA)

Gabelstapler (pptx)

Handgeführte Maschinen (pptx)

Modul 3-3 18 von 21 V1.2-2011

Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung, 2007

Vibrationsrichtlinie 2002/44/EG vom 25.06.2002

Normenausschuss Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik

(NALS) im DIN und VDI www.nals.din.de

www.nora.kan.de (Normenrecherche Arbeitsschutz)

VDI 2057:2002, Blatt 1: Einwirkungen mechanischer Schwingungen auf den

Menschen - Ganzkörperschwingungen

VDI 2057:2006, Blatt 2: -Hand-Arm-Schwingungen

VDI 2057:2006, Blatt 3: - Ganzkörperschwingungen an Arbeitsplätzen in

Gebäuden

VDI 3831:2006 Schutzmaßnahmen gegen die Einwirkung mechanischer

Schwingungen auf den Menschen

DIN EN ISO 8041:2008 Schwingungseinwirkung auf den Menschen -

Messeinrichtungen

DIN EN ISO 5349-1:2001 Mechanische Schwingungen - Messung und

Bewertung der Einwirkung von Schwingungen auf das Hand-Arm-System des

Menschen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen

Wichtige Literatur zu Modul 3-3

Modul 3-3 19 von 21 V1.2-2011

DIN EN ISO 5349-2:2001 - Praxisgerechte Anleitung zur Messung am

Arbeitsplatz

DIN EN 14253:2008 Mechanische Schwingungen – Messung und rechnerische

Ermittlung der Einwirkung von Ganzkörperschwingungen auf den Menschen

BGIA-Report 6/2006 – Vibrationseinwirkung an Arbeitsplätzen – Kennwerte der

Hand-Arm und Ganzkörper-Schwingungsbelastung: Sankt Augustin,

Hauptverband der Berufsgenossenschaften 2006

CEN Report CR 12349 Mechanische Schwingungen - Leitfaden über die

Wirkung von Schwingungen auf die Gesundheit des Menschen: Berlin, Beuth

1996

DRESIG, H.: Schwingungen und mechanische Antriebssysteme: Berlin

Heidelberg, Springer Verlag 2006

DUPUIS, H.; HARTUNG, E.; SCHÄFER, N.: Schwingungsminderung am

Arbeitsplatz (Forschungsbericht Nr.305): Dortmund. Bundesanstalt für

Arbeitsschutz und Unfallforschung 1982

Wichtige Literatur zu Modul 3-3

Modul 3-3 20 von 21 V1.2-2011

KAULBARS, U.: Messung, Bewertung und Beurteilung der Hand-Arm-

Schwingungsbelastung an Arbeitsplätzen. In: BGIA-Handbuch Sicherheit und

Gesundheit am Arbeitsplatz. 48. Hrsg.: Berufsgenossenschaftliches Institut für

Arbeitsschutz – BGIA, Sankt Augustin. Berlin: Erich Schmidt – Losebl.-Ausg.

2. Aufl. 2003 www.bgia-handbuchdigital.de/210520

RIEDEL, S.; KINNE, J.: Prüfung von schwingungsisolierten Fahrzeugsitzen mit

mechanischen Mensch-Modellen - Laborversuche: Dortmund, GfA-Press 2002

SCHNAUBER, H.; HERTERICH, J.: Auswirkung mechanischer Schwingungen

auf den Menschen. Haufe Verlag 1989

Wichtige Literatur zu Modul 3-3

Modul 3-3 21 von 21 V1.2-2011

http://www.dguv.de/bgia/de/pra/softwa/kennwertrechner/index.jsp

http://bb.osha.de/de/gfx/good_practice/gefaehrdungskategorien.php

Ganzkörper-Schwingungsbelastungs-Rechner u. a.

Europäische Agentur für Sicherheit und Gesundheitsschutz am

Arbeitsplatz

Kennwertrechner für Hand-Arm-Vibrationsbelastungen

Wichtige Literatur zu Modul 3-3