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