Temel Titreşim Kavramları

Titreşim kaynaklı rahatsızlanma riski, ortalama günlük maruziyete bağlıdır. Riskin değerlendirilmesi, titreşimin yoğunluğunu ve sıklığını, maruz kalma süresini ve vücudun titreşim enerjisini alan kısmını dikkate almaktadır.

Büyüklük

Titreşimin büyüklüğü ivme, hız veya yer değiştirme olarak ifade edilebilir. İnsan vücudu, hareketin frekansına bağlı olarak bunlardan herhangi birine tepki verdiğinden, üç faktör de anlamlıdır.

Frekans alanındaki ivme, yer değiştirme ve hız Hz biriminden ifade edilir. İnsan titreşiminin ölçümüyle ilgili uluslararası kabul görmüş birçok standartta, ivme, büyüklükleri ifade etmek için üzerinde anlaşmaya varılan büyüklüktür. Titreşim büyüklüğünün RMS değeri, titreşimlerin şok benzeri olmaktan ziyade sürekli veya aralıklı olduğu süreçleri temsil etmeye uygundur. Örneğin bir motosiklete binmek bu sürece örnek gösterilebilir.

Frekans

Titreşen bir nesne, sabit konumundan ileri geri hareket eder. Nesne bir uç (peak) konumdan diğer uç (peak) konuma hareket ettiğinde ve sonra tekrar geri döndüğünde tam bir titreşim döngüsü meydana gelir.

Titreşen bir cismin bir saniyede tamamladığı döngü sayısına frekans denir. Frekansın ifade birimi Hertz’dir (Hz). Bir hertz saniyede bir döngüye eşittir.

Genlik

Titreşimin yoğunluğu genliğe bağlıdır. Titreşen bir nesne, sabit konumunun her iki tarafında belirli bir maksimum mesafeye hareket eder. Genlik, sabit konumdan her iki taraftaki en uç konuma olan mesafedir ve metre (m) olarak ölçülür.

İvme

İvme, hızın zamana bağlı olarak ne kadar hızlı değiştiğinin bir ölçüsüdür. Titreşen bir nesnenin hızı, her titreşim döngüsü sırasında sıfırdan maksimuma değişir. Doğal durağan konumundan olağandışı bir konuma geçerken en hızlı şekilde hareket eder.

Titreşen nesne, uç noktaya yaklaştıkça yavaşlar, burada durur ve sonra durağan konumdan diğer uca doğru zıt yönde hareket eder. Titreşim hızı, metre bölü saniye (m/s) veya metre bölü saniye kare (m/s2) cinsinden ifade edilir.

İnsan Vücudu Titreşimi (Human Body Vibration – HBV)

İnsan vücudu titreşimi testi, elektrikli aletler ve inşaat ekipmanları veya araçlar gibi farklı türde mekanik ekipman kullanıcıları tarafından maruz kalınan titreşim miktarını değerlendirmek için standart bir yöntemdir. Müşterilerimiz, son kullanıcı için standart operasyonel koşulların uygunluğunu onaylamak için genellikle bu çözümü kullanır.

Maruz kalma türüne bağlı olarak ,el-kol veya tüm vücut gibi farklı titreşim türlerini kapsayan farklı standartlar mevcuttur.

İnsan vücudu titreşimi, mekanik titreşimin insan vücudu üzerindeki etkisi olarak tanımlanır. Bu etki, bir bütün olarak vücut üzerinde, tüm vücut titreşimi veya vücudun bölümlerinden olan el-kol titreşimi, en önemli ve en sık etkilenen vücut bölümleri üzerinde olabilir. Çoğu durumda, tüm vücudun titreşimi, araç kullanımından, binalardaki titreşen zeminlerden, büyük iş makinelerinden veya operatörün içerisinde oturup kullandığı iş makinesinden kaynaklanır.

Tüm Vücut Titreşimi (Whole-Body Vibration – WBV)

Tüm vücut titreşimi, çoğunlukla damper, ekskavatör ve tarım traktörleri gibi arazide kullanılan araçların koltukları veya zeminleri aracılığıyla vücuda iletilir. Bununla birlikte, forkliftler veya motosikletler gibi asfalt yüzeylerde kullanılan bazı araçların sürücülerini de etkileyebilir.

Çoğunlukla bel ağrısı ile ilişkilidir ve bel rahatsızlıkları için en  etken  olan  risk  faktörlerinden  biridir. İşçiler, titreşen koltuklarda oturduğunda, ayak pedallarından iletilen titreşimde veya ayakta durduğunda ortaya çıkar. Yüksek tüm vücut titreşimi seviyelerine uzun süre maruz kalmak taşıt tutmasına, yorgunluğa ve baş ağrılarına neden olur.

El-Kol Titreşim (Hand-Arm Vibration – HAV)

Titreşim tüm vücudu etkilemediğinde, sadece vücudun bir organını, bölümünü veya “segmentini” etkilediğinde, buna ‘segmental titreşim’ denir. En yaygın segmental titreşime maruz kalma türü, elleri ve kolları etkileyen el-kol titreşimine maruz kalmadır.

El-kol titreşimi, asfalt kırıcılar veya parçalayıcılar gibi elle çalıştırılan elektrikli aletlerden veya bu durumda bir kıyıcı gidonun operatörünün ellerine ve kollarına iletilen titreşimdir.

El-kol titreşimi sinir sistemini, kan damarlarını, kasları ve ellerin ve kolların eklemlerini etkileyebilir, bu da parmaklarda karıncalanma ve uyuşma ile ağrılı ve engelleyici bir duruma yol açar, kavrama kuvvetinin ve dokunma hissinin azalması ve kan dolaşımını etkilemesi – titreşim kaynaklı beyaz parmak (VWF) hastalığına da sebep olmaktadır. Erken teşhis edilirse bu hastalık tedavi edilebilir. Aksi takdirde ellerin kullanımında kalıcı sakatlıklara neden olabilir.

Sorun ve Uygulama

Motosikletimize ve iş arkadaşlarımızın güvenliğine geri dönelim. Normal bir sürüş sırasında motosikletin ürettiği titreşimleri ve sürücü üzerindeki etkilerini ölçmek ve daha iyi bir fikir edinmek ve paylaşmak istenilmiştir.

Özellikle çalışma ortamında insanın titreşime aşırı maruz kalmasının etkisini değerlendirmek için araştırmalar ve çalışmalar yapılmıştır. İnsan vücudu titreşim testi, elektrikli el aletleri ve inşaat ekipmanları, araçlar veya diğer ulaşım araçları gibi farklı türdeki mekanik ekipmanların kullanıcısında meydana gelen titreşime maruz kalma durumunu değerlendirmek için standart yöntemdir.

Yönetmelikler

Çeşitli sektörlerdeki işverenlerin, titreşime maruz kalma seviyelerini doğru bir şekilde değerlendirmesi ve bunları yönetmeliklerde belirtilen sınırlara göre kontrol etmesi gerekir.

Avrupa Birliği’nde, Titreşim Yönergesi (2002/44/EC Yönergesi) hem işle alakalı el-kol hem de tüm vücut titreşiminden kaynaklanan riskleri kontrol etmek için minimum gereksinimleri belirler. Yönerge, titreşim doz değerlerini, işverenlerin titreşim risklerini kontrol etmesini gerektiren eylem değerlerini ve insanların maruz kalmaması gereken sınır değerleri belirtir.

Maruz kalma sınır değerleri ve eylem değerleri El-kol titreşimleri için bu değerler:

• 2,5 m/s2’lik bir günlük maruz kalma eylem değeri
• 5 m/s2’lik bir günlük maruz kalma sınır değeri Tüm vücut titreşimleri için bu değerler:
• 0,5 m/s2 günlük maruz kalma eylem değeri
• 1,15 m/s2’lik bir günlük maruz kalma sınır değeri

Standartlar

Ölçüm enstrümantasyonu dahil olmak üzere insanların titreşime maruz kalmasını ölçmek ve değerlendirmek için en iyi uygulamaları tanımlamak için uluslararası standartlar oluşturulmuştur. Farklı standartlar, el-kol titreşimi ve tüm vücut titreşimleri gibi maruz kalma türüne bağlı olarak farklı titreşim türlerini kapsar.

ISO 5349, insanın elle iletilen titreşime maruz kalmasının nasıl ölçüleceği konusunda kabul edilen standart iken, ISO 2631-1 ve ISO 2631-5 tüm vücut titreşimini kapsar. ISO 8041, titreşimi ölçmek için kullanılan ekipmanın karşılaması gereken standarttır.

DEWESoft, insan ve tüm vücut titreşimi çözümü, aşağıdakiler gibi ilgili tüm uluslararası standartlara göre tüm vücut ve el-kol titreşiminin ölçülmesini ve hesaplanmasını destekler:

• ISO 5349
• ISO 8041
• ISO 2631-1
• ISO 2631-5

Bu standart, aletlerin yanı sıra çoklu şoklar veya dolaşım sistemi rahatsızlığı riski gibi titreşim etkilerini ölçmek ve değerlendirmek için genel ve özel yöntemleri kapsar. Çözümümüz, müşteriler tarafından çoğunlukla işle ilgili durumlarda son kullanıcılar için standart operasyonel koşulların uygunluğunu onaylamak için kullanılır.

İş yeri makineleri ve araçlarıyla ilgili hem düzenlemeler hem de standartlar tanımlanmış olsa da özelleştirilmiş bir kıyıcı üzerinde keyifli bir yolculuğun titreşimsel etkisini değerlendirirken enstrümantasyon, yöntemler ve risk değerleri eşit derecede önemlidir.

Ölçüm Gereçleri

Motosikletin darbeleri ve titreşimleri yoğunluk  olarak  değişebildiğinden  DualCoreADC teknolojisine sahip SIRIUS-6xACC-2xSTG veri toplama sistemini kullanılmıştır.

Bu cihaz, hiçbir verinin kırpılmadığından veya kaçırılmadığından emin olarak 160 dB dinamik aralığı kapsar. Hem el-kol ölçümleri hem de tüm vücut ölçümleri üç eksenli ivmeölçerler ile yapılmıştır. Bu test sisteminde 50 g ölçüm aralığına sahip sensörler ve özel adaptörlerin kullanımı yaygındır.

Veri Toplama Sistemi

• 8 kanallı SIRIUS 6xACC 2xSTG veri toplama sistemi (veri kaydedici)
• 3 eksenli ivmeölçerli B&K seat-pad
• Dytran 3 eksenli ivmeölçer
• DS-IMU1 GNSS/IMU cihazı
• GNSS anteni
• Pil takımı (DS-BP2i)
• USB web kamerası kamera
• İnsan titreşim modülü dahil DewesoftX yazılımına sahip dizüstü bilgisayar

Ekipman Montajı

• Tüm vücut titreşimi için sürücü koltuğundaki koltuk minderi sensörü
• El-kol titreşimi için direksiyon simidi/gidon üzerindeki üç eksenli ivmeölçer
• Roll, pitch, jaw, speed değerleri için IMU, konum için GPS ve sürücünün arkasına monte edilmiş pil paketi ile SIRIUS veri kaydedici
• Dizüstü bilgisayar, DewesoftX’te veri almak için sürücünün sırt çantasına yerleştirilmiştir.

Motosiklet RPM sensörünü (24-2 dişli dişi) kullanılarak RPM verileri toplanmıştır ve mevcut motosiklet kablolarını kullanarak ve kayış oranı ve lastik çapını hesaba katan bir formül uygulayarak doğrudan vites kutusundan hızı elde edilmiştir.

Motosikletin GPS konumunu elde edebilmek ve bir roll-pitch-yaw elde edebilmek için DS-IMU1 cihazını da bağlanmıştır – bu şekilde farklı sürüş koşullarını – RPM, yanal hızlanma vb. – kolayca titreşim ile ilişkilendirilmiştir.

İvmeölçerler SIRIUS DAQ cihazına bağlanmıştır GPS anteni, güçlü bir GPS sinyali sağlamak için IMU cihazına bağlanmıştır. USB kamera, ölçümün görsel yönünü belgelemek için DEWESoftX yazılımı ile çalıştırıldı. Yoldaki tümsekler ve deliklerden kaynaklanan ani şokları kontrol etmek için kamera kullanılmıştır. SIRIUS, güç kaynağı için pil modülüne bağlanmıştır.

Eşlik eden bir araca, sürüş sırasında ölçümün izlenmesini sağlamak için bir uzak masaüstü bilgisayar da kurulmuştur.

Ölçümler

Testler halka açık yolda gerçekleştirilmiş olup, motosiklet şehirlerarası yolda 50km/s ve 100 km/s hızlarda kullanılmıştır. 1 saat veri toplanıp, test tamamlanmıştır. Genel olarak, yolun kalitesi iyi olmakla birlikte, yol yüzeyinde tümsek ve küçük delikler bulunan birkaç bölüm olduğu not edilmiştir.

El-kol Titreşim Ölçümü

Dewesoft İVT (HBV) yazılımını ve ölçüm kurulumunu kullanarak, ISO 5349’a göre el-kol titreşimi hesaplatılmıştır. Sonuçları, standardın tanımladığı maruz kalma yönergelerine göre değerlendirilmiştir.

Bir kişinin el-kol titreşim sendromu semptomları geliştirme olasılığı, bireyin duyarlılığına, önceden var olan hastalıklarına ve yaşına , titreşim yönü, bağlantı kuvveti gibi görevle ilgili, çevresel ve kişisel faktörlere bağlıdır.

ISO 5349’a göre, günlük titreşime maruz kalma seviyesi, 8 saatlik bir referans titreşim periyodu olan A(8) olarak hesaplanabilir; A(8), metre/saniye kare (m/s2) cinsinden 8 saatlik enerji eşdeğeri frekans ağırlıklı ivmedir.

Çalışmalar, el ile temas eden bir yüzeyde 2 m/s2’den daha az A(8) değerine, maruz kalan kişilerde el- kol titreşim sendromu semptomlarının nadir olduğunu ve A(8) değerlerinin 1 m/s2‘den daha düşük olduğu veriler raporlanmamaktadır.

Maruziyet hesaplamalarını yapmadan ve belirlenen limitlere göre değerlendirmeden önce, meydana gelen tepe değerler ve frekanslar için ölçülen titreşimin frekans içeriği gözlemlenmek istenmiştir.

El-kol verilerini analiz ederek, 63 Hz’de X ve Y yönündeki titreşimlerde belirgin tepe noktaları, artı 10 Hz’de bazı daha küçük titreşimler, ve 125 Hz’de Z yönündeki tepe titreşimleri ölçülmüştür. Bu verilerden, titreşimin büyük bir kısmı daha düşük frekans aralığında meydana geldiği görülmektedir.

Ölçülen verilerden maruz kalma seviyesini A(8) hesaplatmak ve formülü oluşturmak için DewesoftX’teki Matematik işlevi kullanılmıştır. Bu yöntem bize sürücünün 8 saat boyunca düz bir şekilde motosikleti sürmesi durumunda yaşayacağı titreşim seviyesi hakkında bilgi vermektedir.

El-kol maruziyet değeri = 0,813 m/s2’dir, 1m/s2 olan A(8) seviyesinin altında kaldığı görülmüştür. Alınan değerlere göre eğer motosiklet 8 saat aralıksız sürülür ise titreşimin sürücü için bir risk oluşturmayacağı sonucuna varılmıştır.

Ek olarak, bir iş günü için izin verilen titreşime maruz kalma seviyesi, Maruz Kalma Sınır Değeri (MKSD), birçok ülkede, ölçülen maruziyetin çok üzerinde olan, 5 m/s2 A(8) olarak ayarlanmış el-kol titreşimidir. Bu sebeple test sürüşümüzdeki motosikletin, profesyonel amaç doğrultusunda kullanılması halinde ve tüm çalışma günü için izin verilen maruz kalma sınır değerini geçmeyeceği sonucuna varabiliriz.

ISO 5349 standardının yanı sıra el-kol titreşimi, dolaşım sisteminde yaşanabilecek bozukluk riskinin değerlendirilmesine adanmış ISO 18570’e göre değerlendirilebilir. Bu standart, Wp ağırlıklı günlük titreşime maruz kalma Ap(8)’in elde edilebildiği hesaplatma türü ile elde edilmiştir.

ISO 18570 standardı, elleri titreşime maruz bırakırken maruz kalma seviyeleri ve titreşim beyaz parmak (VWF) semptomlarının başlangıcı için yönergeler belirler. Burada, Ap(8) ile ilişkisi bu formülde ifade edilen günlük maruziyet eşiği Ep,d olarak verilmiştir:

Burada T0, 8 saat (28 800 s) referans süresidir.

Brammer ve Pitts’in araştırma ve analizi, VWF semptomlarının ortaya çıkmasının beklenebileceği en düşük günlük titreşim maruziyetinin, Ep,d’nin tahmin edilmesini de olanak sağlayabilir. VWF’nin başlangıcı ve sürekli gelişimi için eşik Ep,d için 1150 m/s1,5 ila 1750 m/s1,5 aralığındadır.

Brammer ve Pitts’e göre eşik aralığına karşılık günlük maruziyeti değerlendirmek ve çıktı olarak Ap(8) verilerinden Ep,d’yi hesaplamak için Math’ı kullanılmıştır.

Elde edilen sonuçtan, 8 saat boyunca motosiklet kullanıldığında dahi, günlük maruz kalmanın önerilen maruz kalma eşiğinin çok altında olduğu sonucuna varabiliriz – ‘chopper’ sürmek, titreşimli beyaz parmak (VWF) sendromu semptomları geliştirmek için önemli bir risk oluşturmaz.

Tüm Vücut Ölçümü

Tüm vücut ölçümünün spektral verileriyle ilgili olarak, 63 Hz’de X, Y ve Z üç yönündeki tepe (peak) titreşimleri ve 10 Hz’de X ve Z yönündeki küçük titreşimler ölçülmüştür.

Sürüş sırasındaki konforu ISO 2631-1’e göre değerlendirmek istenilmiştir. Standart, bazı ortamlar için, temsili bir dönemin frekans ağırlıklı RMS hızlanma değerini kullanarak insan konforunu değerlendirmenin mümkün olduğunu belirtir. Z yönü için frekans ağırlığı Wk ile ağırlıklandırılmalıdır.

Dewesoft İnsan Vücudu Titreşim modülü, tüm vücut yöntemini seçerken hesaplamalarda ISO 2631-1’e göre ağırlıkları uygular. ISO 2631-1’de aw olarak tanımlanan genel titreşim değeri, Vektör Toplamı (Vector sum) çıktı seçeneğiyle birlikte bir çıktı olarak RMS seçilerek hesaplanır.

Titreşimin konfor ve his üzerindeki etkilerine ilişkin ISO 2631 a Kılavuzu Ek A. Bu, zaman ortalamalı, frekans ağırlıklı, tek eksenli titreşim ivmesi (aw) 0,315m/s2’den az olan bir TVT’nin rahat olacağını, 0,315m/s2 ile 2,5m/s2 arasındaki seviyelerin ise rahatsız edici olduğunu belirtir ve 2.5m/s2’den daha yüksek bir seviye son derece rahatsız edicidir.

Tüm vücut titreşimi için frekans ağırlıklı RMS ivmesini kullanarak 0,47 m/s2’lik bir aw değeri ölçülmüştür ve ölçülen değerin tanımlanan konfor seviyesinin hemen üzerinde bir değer olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, motosiklete binmek biraz rahatsız edici olarak kabul edilmiştir. Ancak yine de o kadar da kötü olmayan özel yapım bir ‘chopper’ denilebilir.

Tüm vücut titreşiminin olası sağlık risklerinin değerlendirilmesi için ISO 2631-1 standardı ile sağlık rehberliği uyarı bölgeleri oluşturulmuştur.

Bölgenin altındaki maruziyetler için sağlık etkileri belgelenmemiştir veya objektif olarak gözlemlenmemiştir. Bölge içinde, potansiyel sağlık risklerine karşı dikkatli olunmalıdır ve bölgenin üzerinde sağlık riskleri muhtemeldir. Bu öneri esas olarak 4 ila 8 saat aralığındaki maruziyetlere dayanmaktadır.

0,47m/s2 olarak ölçülen aw8 değerinden, 8 saat motosiklet sürmenin herhangi bir sağlık etkisinin meydana gelmesinin muhtemel olmadığı sonucuna varabileceğimiz uyarı bölgesi formunun altındadır.

Titreşime maruz kalma için konfor, his ve ISO 2631 sağlık kılavuzu uyarı bölgelerine ilişkin ölçülen sonuçları kontrol etmenin yanı sıra, verileri değerlendirirken belirlenmiş başka bir sınırı da hesaba katılmıştır: Maruz Kalma Sınır Değeri (MKSD), 8 saatlik bir iş günü için izin verilen titreşime maruz kalma seviyesidir. Çoğu ülkede, tüm vücut titreşimi için MKSD, 1,15 m/s2 A(8) olarak tanımlanır.

Ölçümümüz sırasında, yalnızca bir saatten biraz fazla veri elde ettiğimiz için, hesaplanan Genel Titreşim Değerinin 8 saati kapsayacak şekilde düzeltilmesi gerekmektedir. Bunu yapmak için, aw8’in hesaplanması için basit bir formül tanımlamak üzere Dewesoft Math kullanılmıştır.

Sonucumuz 0,639 m/s2’lik bir maksimum değerdir ve sınırın çok altındadır. Bu, özel motosikletimizin MKSD’yi aşma endişesi olmadan normal bir iş gününde kullanılabileceği anlamına gelir.

Bu nedenle, keyifli yolculuklar ve pizza almak için Dewesoft özel ‘chopper’ güvenli bir seçim olacaktır.

Çözüm

Motosikleti kullanım esnasındaki titreşim ölçümlerimiz, motosiklet sürmenin güvenli olduğunu göstermiştir, ancak yine de dikkatli olmanız ve aşırıya kaçmamanız gerekmektedir. Sürüş tarzı, titreşime maruz kalmayı büyük ölçüde etkiler, test sırasında her zaman sürüş kurallarına uyulmuş ve motosiklet çoğunlukla düz yollarda sürülmüştür.

El-kol titreşim maruziyetini ISO 5349’a göre değerlendirdiğimizde 8 saatlik elde edilen ortalama titreşim doz değeri limit değerinin altındadır. Maruz Kalma Sınır Değerine (MKSD) karşı ölçülen A(8) değeri de oldukça tatmin edicidir.

Elde edilen günlük maruz kalma Ep,d, titreşimli beyaz parmak sendromunun başlangıcı ve gelişimi için ISO 18570 tarafından belirlenen günlük maruz kalma eşiğinin oldukça altındaydı. Bu değerlere göre motosikleti 8 saat düz bir şekilde kullanmak, sürücünün elleri ve kolları için bir risk oluşturmamaktadır.

Sürüşün tüm vücut titreşimine gelince, ISO 2631 Ek A’ya göre genel titreşim değeri biraz rahatsız edici olarak kabul edilir. Bu mümkün olan en iyi sonuç değil, ancak motosikletin kendisinde gerçekleştirilen nispeten ağır modifikasyonları hesaba katarsak sonuç oldukça iyi.

ISO 2631-1’de belirlenen sağlık rehberliği uyarı bölgelerine karşı, motosikletle 8 saatlik bir sürüşün, sürücünün sağlığına herhangi bir tehdit oluşturması olası değildir. Çoğu ülkede 1,15 m/s2 A(8) olan iş günü sınırına karşın, motosiklet normal 8 saatlik iş günü için uygun bir ulaşım aracıdır.

Özel motosikletimizi günde 8 saat sürmek tamamen rahat olmayacak, ancak en önemlisi, ciddi bir sağlık riski oluşturması muhtemel değildir.