вибрация параметры вибрации влияние на организм человека меры защиты
Воздействие вибрации на организм человека
Вибрацией принято считать механические колебания твердых тел. Они характеризуются определенной частотой и периодом, а также амплитудами виброскорости, виброперемещения и виброускорения и при контакте передаются человеку. Чаще всего это явление связано с работой машин и агрегатов на промышленных предприятиях, поэтому его рассматривают в рамках медико-санитарных норм условий труда. Больше всего с вибрационным воздействием сталкиваются работники горнодобывающей, металлообрабатывающей, металлургической, машиностроительной, строительной отраслей, а также транспорта и сельского хозяйства.
Какие бывают вибрации
По способу передачи людям колебательных движений в производственных условиях различают следующие виды вибрации:
В первом случае колебания передаются на тело сидящего или стоящего человека через опорные поверхности, во втором – через руки (кисти, предплечья) при контакте с вибрирующими поверхностями, в частности, при работе с ручным инструментом или машинами.
Воздействие вибраций на человека
Общая вибрация угнетает центральную нервную систему. Ее воздействие может привести к травмам межпозвоночных дисков, деформациям костной ткани, смещению органов брюшной полости, нарушениям моторики желудка и кишечника, координации движений, частым головным болям, головокружениям, проблемам с вестибулярным аппаратом, зрением, слухом. Отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности в целом, а низкочастотные колебания способны даже изменить протекание обменных процессов.
Локальная вибрация нередко приводит к спазмам сосудов рук, из-за чего нарушается кровоснабжение всех их тканей. Страдают нервные окончания, снижается кожная чувствительность, в суставах накапливаются солевые отложения, они деформируются, уменьшается их подвижность. Вот почему вибрация так опасна.
Вибрационная болезнь
Длительное и стабильное воздействие вибраций на промышленных предприятиях провоцирует развитие вибрационной болезни. По частоте случаев она стоит на втором месте среди всех профессиональных заболеваний. Чаще всего ее диагностируют у водителей транспорта, операторов специальных машин и агрегатов. Заболевание проявляется комплексом разных симптомов, но в целом отмечаются общие вегетативные расстройства, снижение тонуса сосудов и чувствительности тканей, нарушения различных функций конечностей.
Период, за который развивается заболевание, больше зависит от суммарной дозы вибраций, полученной в течение рабочей смены, чем от ее уровня. То есть имеет значение продолжительность непрерывного контакта и общее время воздействия за смену. Так, например, у бурильщиков, сталкивающихся со среднечастотным спектром колебаний, болезнь появляется в течение 8–10 лет, а у лиц, работающих с ударным инструментом, – через 12–15 лет.
Различают три формы вибрационной болезни:
Негативное воздействие вибрации на человека усиливают значительные мышечные нагрузки, интенсивный шум, отклонения от комфортного температурного режима. Уровень показателя на рабочих местах регулирует СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Для сохранения здоровья рабочих нужно строго придерживаться требований, указанных в этом документе, а измерение уровня вибраций и шума на разных объектах осуществляет аккредитованная лаборатория «Веста».
Читайте также
Одним из символов бывшей Страны Советов является докторская колбаса.
Качество воды напрямую связано со здоровьем людей, влияет на продолжительность жизни. От того, насколько чистую воду пьют люди, зависит их самочувствие, работоспособность.
Сероводород и сероуглерод попадают в атмосферу самостоятельно или с другими соединениями серы.
Защита от повышенного уровня вибрации
Вибрация – это механические колебательные движения системы с упругими связями. Вибрация характеризуется спектром частот и такими кинематическими параметрами, как виброскорость и виброускорение или их логарифмическими уровнями в децибелах (дБ).
Виды вибраций
Вибрацию классифицируют следующим образом:
1. По способу передачи человеку:
2. По частотному составу:
3. По направлению вибрационного воздействия – в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат:
4. По характеру спектра:
5. По временным.характеристикам:
Производственными источниками локальной вибрации являются машины ударного, ударно-вращательного и вращательного действия. Локальная вибрация имеет место при точильных, наждачных, шлифовальных, полировочных работах, выполняемых на стационарных станках с ручной подачей изделий, а также при работе ручными инструментами.
Общая вибрация по источнику возникновения бывает: 1) транспортной, 2) транспортно-технологической и 3) технологической.
Водители транспортных машин (тракторов, самоходной сельхозтехники, грузового автотранспорта, землеройных машин и др.), а также операторы транспортно-технологического оборудования (экскаваторов, подъемных кранов, горнодобывающих машин, бетоноукладчиков и др.) подвергаются воздействию общей и локальной вибрации. На рабочие места передается низкочастотная толчкообразная вибрация беспорядочного характера, возникающая в процессе передвижения машин по неровной поверхности или от работы подвижных частей механизмов. На рабочее место водителя, в том числе на органы управления передается вибрация, возникающая в результате работы двигателя.
К источникам технологических вибраций относится оборудование, действие которого основано на использовании вибрации и ударов (виброплатформы, вибростенды, молоты, штампы, прессы и пр.), а также мощные электрические установки (компрессоры, насосы, вентиляторы, некоторые металлообрабатывающие станки и др.).
Воздействие повышенного уровня вибрации на организм человека
Вибрация относится к факторам, обладающим значительной биологической активностью. Характер, глубина и направленность функциональных сдвигов со стороны различных систем организма определятся прежде всего уровнем, спектральным составом и продолжительностью воздействия вибрации.
Нарушения здоровья работающего, обусловленные локальной или общей вибрацией, складываются из поражении нейрососудистой, нервно-мышечной систем, опорно-двигательного аппарата, изменений обмена веществ и др. При всех видах вибрационной болезни нередко наблюдаются изменения со стороны центральной нервной системы, которые связаны с комбинированным действием вибрации и интенсивного шума, постоянно сопутствующего вибрационным процессам.
По статистическим данным, 1/4 выявленных профессиональных заболеваний связано с воздействием вибрации и шума. Наиболее высокая заболеваемость вибрационной болезнью регистрируется в тяжелом, энергетическом, транспортном машиностроении, угольной промышленности и цветной металлургии.
Профилактические мероприятия по снижению уровней вибрации
Комплекс профилактических мероприятий, снижающих уровни вибрации оборудования, сокращающих время контакта с ним и ограничивающим влияние неблагоприятных сопутствующих факторов производственной сферы включает гигиеническое нормирование, организационно-технические и лечебно-профилактические меры.
Основным документом, регламентирующим параметры производственных вибраций, являются СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах». Также имеется ряд государственных стандартов, которые регламентируют гигиенические параметры вибрации машин и оборудования.
Основные методы и средства защиты от вибрации
Основными методами и средствами защиты от вибрации являются:
Воздействие вибрации на организм человека
Вибрация относится к наиболее распространенным вредным производственным факторам в промышленности, сельском хо¬зяйстве, на транспорте; может оказывать отрицательное влияние на здоровье и работоспособность человека, а в определенных условиях приводить к развитию вибрационной болезни. Вибрация – это сложные механические колебательные движе¬ния инструмента, пола, сиденья и др., передаваемые телу человека или отдельным его частям при непосредственном контакте.
Вибрация характеризуется спектром частот (в герцах) и такими ее кинематическими параметрами, как виброскорость (в метрах за 1 с) или виброускорение (в метрах на 1 с2). Кроме абсолютных значений этих параметров, используют также их логарифмические уровни в децибелах. Вибрации, встречающиеся в производственных условиях, различаются по способу передачи и направлению воздействия на человека, а также физическим свойствам (частотному составу, распределению энергии во времени). Представленная ниже классификация вибрации является условной, но, будучи в определенной мере связанной со степенью и характером развивающихся в организме изменений, имеет гигиеническое значение и учитывается при регламентации и оценке вибраций.
Оценка состояния здоровья работающих, подвергающихся воздействию вибрации, проводится при обследовании с помощью физиологических и клинических методов исследований, а также при анализе профессиональной и непрофессиональной заболеваемости.
Из физиологических методов наибольшее значение имеют паллестезиометрия (измерение вибрационной чувствительности), альгезиметрия (измерение болевой чувствительности), стабилография (изучение вестибулярного анализатора), динамомет¬рия, электромиография, термометрия с Холодовой пробой, ка-пилляроскопия, реовазография, то есть методы, отражающие со¬стояние сенсорной системы, нервно-мышечного аппарата и пе¬риферического кровообращения, наиболее быстро вовлекаемых в патологический процесс при действии вибрации. Для исследо¬ваний рекомендуется отобрать группу рабочих виброопасных профессий со стажем не более 10 лет в возрасте до 30 лет.
При проведении предварительных и периодических медицин¬ских осмотров у работающих, подвергающихся действию локальной вибрации, обязательно проводится исследование вибрационной чувствительности и холодовая проба (по показаниям: РВГ периферических сосудов, рентгенография опорно-двигательного аппарата); у работающих, подвергающихся действию общей вибра¬ции, – вибрационная чувствительность (по показаниям РВГ периферических сосудов, исследование вестибулярного аппарата, аудиометрия, рентгенография опорно-двигательного аппарата, ЭМГ). Поскольку из перечисленных методов измерение вибрацион¬ной чувствительности и холодовая проба являются обязательными исследованиями при проведении предварительных и периодических медицинских осмотров работающих, подвергающихся воздействию вибрации, необходимо более подробно остановиться на их применении и оценке полученных данных.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИОННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Данный вид исследований может проводиться с помощью камертонов с числом колебаний 128 или 256 в 1 мин. Определяют длительность ощущения колебаний камертона после установки ножки вибрирующего ка-мертона на каком-либо участке кожи конечности. При измене¬нии чувствительности наблюдается ослабление или сокращение времени ощущения вибрации (гипестезия) или отсутствие ощущения вибрации (анестезия) камертона. Вибрационную чувствительность можно определить более точно с помощью паллестезиометров типа ВТ-1 или ИВЧ-02.
Средняя величина, полученная после 6 измерений (3 по восходящей, то есть от неощутимой вибрации к явно ощутимой, и 3 – по нисходящей), принимается за величину порога вибрационной чувствительности.
Для более точного измерения порога вибрационной чувстви¬тельности увеличение уровня вибрации можно осуществлять с дискретом 2,5 дБ (вместо 5 дБ), нажимая белую кнопку «2,5 дБ». При этом необходимо помнить, что в качестве физиологических нулевых уровней вибрационной чувствительности в этом приборе приняты среднестатистические значения вибрационной скорости, установленные для молодых, практически здоровых людей на частотах 63, 125, 250 Гц и равные соответственно 81, 70, 73 дБ. Результаты исследования заносят на бланк виброграммы. Оценка полученных результатов может быть проведена в со¬ответствии с таблицей, показанной ниже.
| Диапазон величин потери вибрацион¬ной чувствительности, дБ | Рекомендуемая оценка результатов из¬мерения |
|---|---|
| От (-12,5) до (-5) | Обостренная чувствительность |
| От (-5) до 10 | В пределах нормы |
| От 10 до 15 | Умеренно снижена |
| От 15 до 25 | Заметно снижена |
| Свыше 25 | Значительно снижена |
Для оценки вибрационной чувствительности используется также величина временного смещения порогов (ВСП), определяемая после работы с вибрационным оборудованием по сравнению с исходным показателем (до работы). Если после прекра¬щения действия вибрации величина порога постепенно возвращается к исходному уровню, то говорят о временном смещении порога. ВСП зависит от частоты и уровня вибрации. В норме при воздействии вибрации с максимальными значениями колебательной скорости в октавных полосах 63, 125, 250 Гц происходят сдвиги показателя вибрационной чувствительности в сторо¬ну повышения: на 63 Гц – до 5 дБ; на 125 Гц – до 7 дБ; на 250 Гц – до 10 дБ с восстановлением в течение 15 мин и менее. При воздействии вибрации с максимальным значением колебательной скорости в полосах 8 и 16 Гц ВСП вибрационной чувствительности на 125 Гц составляет в норме до 3 дБ, на 250 – до 5 дБ. Увеличение сдвигов вибрационной чувствительности более указанных величин является признаком утомления анализатора и возможности развития стойких нарушений.
Для оценки отдаленных последствий вибрационного воздействия используется величина постоянного смещения порога (ПСП), связанная с необратимыми изменениями вибрационной чувствительности. ПСП определяется у рабочих утром до работы по сравнению с базовой кривой вибрационной чувствительности, снимаемой при поступлении на работу. Величина ПСП за¬висит от частоты, интенсивности вибрации и стажа работы в контакте с ней. При оценке ПСП вибрационной чувствительности следует учитывать возрастные изменения этой функции, особенно выра¬женные у мужчин: в 40-49 лет наблюдается повышение порога на частотах 63, 125, 250 Гц соответственно на 1, 2 и 3 дБ; в 50 лет и более – соответственно на 6, 8 и 8 дБ.
ПСП (за вычетом возрастных поправок) на частотах 63, 125 и 250 Гц до 5, 7 и 10 дБ соответственно являются признаками неблагоприятного влияния фактора. Если сдвиги (увеличение) порогов превышают указанные значения, то этот факт свидетельствует о выраженном снижении чувствительности и появлении признаков вибрационного поражения.
ИССЛЕДОВАНИЕ БОЛЕВОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Острием булавки наносят уколы в симметричные области кожи туловища, конечностей. В норме человек чувствует каждый укол. При изменении чувствительности возможно отсутствие реакции на укол (анестезия), снижение (гипестезия) или усиление (гиперестезия) реакции. Более точную информацию о болевой чувствительности можно получить с помощью альгезиметра типа ВМ-60. Порог чувствительности определяется по едва заметному ощущению укола иглы, выступающей из поворотной головки прибора, ладонной и тыльной поверхности кисти руки. В норме границы диапазона физиологических колебаний показателя болевой чувствительности на тыльной поверхности кисти составляют 0,26–0,38 мм; на бороздках пальцев тыльной поверхности кисти – 0,76-0,86 мм; на ладонной поверхности пальцев кисти – 0,2-0,55 мм.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Берут одну пробирку с горячей (около 40°С), другую с холодной (18-22°С) водой и поочередно прикладывают к симметричным участкам туловища и конечностей. В норме человек хо¬рошо различает прикосновение холодной и горячей воды. Нарушения чувствительности возможны по типам анестезии, термогипестезии, реже термогиперестезии. Более точное исследование может быть проведено с помощью термоэстезиометров. Для изу¬чения функции температурного анализатора используется также методика определения скрытого времени реакции на темпера¬турные раздражения.
О степени выраженности изменений периферического крово¬обращения можно судить по показателям термометрии кожи с холодовой пробой. Производится измерение температуры кожи тыльной поверхности ногтевых фаланг II и III пальцев рук с последующим охлаждением кистей рук в течение 5 мин в холодной воде (8-10°С). После прекращения охлаждения вновь измеряют температуру кожи в тех же точках через каждую минуту до восстановления исходных величин. В норме температура кожи до охлаждения составляет 27-31°С, после охлаждения побеление отсутствует, время восстановления температуры – до 20 мин. Снижение температуры до 18-20 °С, появление отдельных белых пятен или сплошное побеление концевых фаланг или двух-трех фаланг хотя бы одного пальца свидетельствуют соответственно о слабоположительной, умеренно положительной или резкоположительной реакции. При этом время восстановления температуры кожи превышает 20 мин.
Данные физиологических исследований, проведенных при поступлении на работу, позволяют выявить лиц, имеющих индивидуальные особенности организма, способствующие более раннему развитию вибрационной болезни (группа риска).
Не рекомендуется прием на работу, связанную с воздействием вибрации, особенно в сочетании с выраженными локальными нагрузками на мышцы рук, лиц с высокими исходными порогами вибрационной чувствительности, более чем на 8-10 дБ превышающими физиологический ноль для частоты восприятия 125 Гц, а также низкой температурой кожи. Следует иметь в виду, что последний показатель может быть использован в качестве одного из критериев профессиональной пригодности при от¬боре на работу с оборудованием, создающим вибрацию с максимальными интенсивностями в октавных полосах 32-250 Гц, вызывающими ангиоспастические реакции.
Роспотребнадзор (стенд)
Роспотребнадзор (стенд)
Вибрация в производстве. Профилактические мероприятия
Вибрация в производстве. Профилактические мероприятия
Вибрация относится к факторам, обладающим значительной биологической активностью. Восприятие вибрации объективно зависит от индивидуальных физиологических реакций и биохимических свойств каждого человека, а также от степени распространения колебаний на тело человека, их частоты, амплитуды, площади участков тела, соприкасающихся с вибрирующим объектом, места приложения и других условий.
Вибрации по способу передачи на человека (в зависимости от характера контакта с источником вибрации) условно подразделяются на: местную (локальную) и общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека в положении сидя (ягодицы) или стоя (подошвы ног). В производственных условиях нередко имеет место сочетанное действие местной и общей вибрации.
В соответствии с действующими санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» производственные вибрации по своим физическим характеристикам классифицируется: по характеру спектра на: низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные. По временным характеристикам рассматривают вибрации как: постоянные и непостоянные. Непостоянные вибрации в свою очередь подразделяются на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные, состоящие из нескольких вибрационных воздействий (например, ударов).
Производственными источниками локальной вибрации являются ручные механизированные машины ударного, ударно-вращательного и вращательного действия с пневматическим или электрическим приводом.
Общая вибрация рабочих мест по источнику возникновения подразделяется на транспортную, транспортно- технологическую и технологическую. Водители транспортных машин (тракторов, самоходной сельскохозяйственной техники, грузового автотранспорта, землеройных машин и др.), а также операторы транспортно- технологического оборудования (экскаваторов, подъемных кранов, горнодобывающих машин, бетоноукладчиков и др.) подвергаются воздействию общей и локальной (местной) вибрации, кроме того, на рабочее место водителя, в том числе и на органы управления, передается вибрация, возникающая в результате работы двигателя и трансмиссии. Эта вибрация может превышать нормативные уровни.
Длительное влияние вибрации, сочетающееся с комплексом неблагоприятных производственных факторов, может приводить к стойким патологическим нарушениям в организме работающих, развитию вибрационной болезни. Наибольшее распространение имеет вибрационная болезнь, обусловленная воздействием локальной вибрации.
Одним из основных симптомов вибрационной болезни являются сосудистые расстройства. Больные жалуются на внезапно возникшие приступы побеления пальцев, которые чаще всего появляются при мытье рук холодной водой или при общем охлаждении организма, появляются ноющие, ломящие, тянущие боли в верхних конечностях, беспокоящими больше по ночам или во время отдыха. Боли сопровождаются повышенной зябкостью кистей. Появляется расстройство вибрационной, болевой и температурной чувствительности. Изменения со стороны костей появляются в виде дегенеративно-дистрофических изменений.
Одним из основных синдромов вибрационной болезни, вызванной воздействием общей вибрации и толчками, является вестибулопатия, которая проявляется головокружением, головными болями, гипергидрозом и т.д. Нередко возникают дисфункции пищеварительных желез, моторной, секреторной функции желудка и т.д. Происходят изменения и в позвоночнике в виде деформирующего остеоартроза пояснично-крестцового отдела или дискозов.
При всех видах вибрационной болезни нередко наблюдаются изменения со стороны центральной нервной системы. У рабочих виброопасных профессий с большим стажем возникают невриты слуховых нервов и даже понижение слуха.
Общая вибрация оказывает также отрицательное влияние на женскую половую сферу: отмечается обострение воспалительных процессов в половых органах, наблюдаются расстройства менструального цикла в виде дисменореи.
Основными профилактическими мероприятиями являются: технические способы ограничения и уменьшения вибрации, рациональные режимы труда и отдыха, лечебно-профилактические меры.
Наиболее действенным средством защиты человека от вибрации является устранение непосредственного его контакта с вибрирующим оборудованием. Замена и усовершенствование технологических операций, конструктивные усовершенствования, применение средств внешней виброзащиты упругодемпфирующими материалами и устройствами, которые размещаются между источником вибрации и руками человека, а также постоянный контроль за исправностью оборудования и своевременным планово-предупредительным его ремонтом, так как, в процессе его эксплуатации и износа, особенно для ручного механизированного оборудования, происходит выраженное усиление вибрации. В целях профилактики работающие должны использовать средства индивидуальной защиты: рукавицы или перчатки, спецобувь. Запрещается проведение сверхурочных работ с вибрирующим оборудованием.
Важную роль в профилактике развития профессиональных заболеваний от воздействия вибрации принадлежит гигиеническому нормированию (Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.566-96), регламентирующие нормируемые параметры, предельно допустимые значения производственной вибрации, допустимые значения вибраций в жилых и общественных зданиях. Санитарные нормы являются обязательными для всех организаций и юридических лиц на территории Российской Федерации, вне зависимости от форм собственности, подчинения и принадлежности и физических лиц, независимо от гражданства. Имеется ряд нормативов, регламентирующие параметры вибрации машин, оборудования, в виде ГОСТов, многие из которых относятся к стандартам системы безопасности труда. Так, например, ГОСТ 26568-85 «Вибрация. Методы и средства защиты. Классификация».
Юридические лица и индивидуальные предприниматели в соответствии с осуществляемой ими деятельностью обязаны выполнять требования санитарного законодательства (СП 1.1.1058-01 «Организация и проведение производственного контроля за соблюдением санитарных правил и выполнением санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий»), в т. ч.: разрабатывать и проводить санитарно-противоэпидемические (профилактические) мероприятия; обеспечивать безопасность для здоровья человека выполняемых работ и оказываемых услуг; осуществлять производственный контроль, в т. ч. посредством проведения лабораторных исследований и испытаний, за соблюдением санитарных правил и проведением санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий при выполнении работ и оказании услуг.
Одним из наиболее важных аспектов медико-биологической профилактики неблагоприятного воздействия вибрации являются обязательные предварительные и периодические медицинские осмотры.
Вибрация параметры вибрации влияние на организм человека меры защиты
Факультет: компьютерных информационных технологий и автоматики
Кафедра: горной электротехники и автоматики
Специальность: Автоматизированное управление технологическими процессами
Тема квалификационной работы магистра:
«Исследование и разработка системы вибродиагностики шахтной подъемной машины»
Научный руководитель: к.т.н., доцент кафедры ГЭА, Гавриленко Борис Владимирович
Вибрация и ее влиянее на человека. Вибрационная модель чеовека.
Вибрация представляет собой механические колебания, простейшим видом которых являются гармонические колебания.
Вибрация возникает при работе машин и механизмов, имеющих неуравновешенные и несбалансированные вращающиеся органы с движениями возвратно-поступательного и ударного характера. К такому оборудованию относятся металлообрабатывающие станки, ковочные и штамповочные молоты, электро- и пневмоперфораторы, механизированный инструмент, а также приводы, вентиляторы, насосные установки, компрессоры. С физической точки зрения между шумом и вибрацией принципиальных различий нет. Разница заключается в восприятии: вибрация воспринимается вестибулярным аппаратом и средствами осязания, а шум органами слуха. Колебания механических тел с частотой менее 20 Гц воспринимаются как вибрация, более 20Гц – как вибрация и звук.
2. Aмплитуда ускорения ;:
3. Период колебаний – время между двумя последовательными одинаковыми состояниями системы;
Вибрацию по способу передачи на человека (в зависимости от характера контакта с источниками вибрации) условно подразделяют на:
Под воздействием вибрации в организме человека наблюдается изменение сердечной деятельности, нервной системы, спазм сосудов, изменения в суставах, приводящие к ограничению их подвижности. Длительное воздействие вибраций приводит профессиональному заболеванию – вибрационной болезни. Она выражается в нарушении многих физиологических функций человека. Эффективное лечение возможно только на ранней стадии заболевания. Очень часто в организме наступают необратимые изменения, значительно влияющие на жизнь человека [1].
Воздействие вибрации на организм человека
Вибрация может прямым путем мешать выполнению рабочих операций или косвенно отрицательно влиять на работоспособность человека. Вибрацию рассматривается как сильный стресс-фактор, оказывающий отрицательное влияние на психомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и умственную деятельность человека и повышающий вероятность возникновения несчастных случаев. Вибрация, воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное практическое значение имеет частота вибраций. Частоты порядка 35–250 Гц наиболее характерные при работе с ручным инструментом, могут вызвать вибрационную болезнь со спазмой сосудов.
Частоты ниже 35 Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или близкие к частоте колебания человеческого организма или отдельных органов и равные 6–10 Гц (собственная частота колебаний рук и ног 2–8 Гц, живота 2–3 Гц, груди 1–12 Гц). Колебания с такой частотой влияют на психологическое состояние человека. Одной из причин гибели людей в Бермудском треугольнике может являться колебание водной среды в спокойную погоду, когда частота колебаний равна 6–10 Гц. Частота колебания небольших судов совпадает с частотой колебания среды и у людей появляется чувство опасности, страха. Моряки стремятся покинуть корабль. Длительная вибрация может привести к гибели людей. Вибрация оказывает опасное действие на отдельные органы тела и организм человека в целом, нарушая нормальное функционирование нервной системы и органов, связанных с обменом веществ. Вибрация может вызывать нарушения деятельности сердечно-сосудистых и дыхательных органов, заболевания рук и суставов. Особенно опасны вибрации с большой амплитудой, которые оказывают в основном неблагоприятное действие на костно-суставный аппарат. При малой интенсивности и кратковременном воздействии вибрация оказывает даже благоприятное влияние. При высокой интенсивности и продолжительном действии вибрация может привести к развитию профессиональной вибрационной болезни, которая при известных условиях может перейти в «церебральную» форму (поражение центральной нервной системы), практически неизлечимую.
В зависимости от того, на какие части тела человека распространяются механические колебания, различают местную и общую вибрацию. При местной вибрации сотрясению подвергается лишь та часть тела, которая непосредственно соприкасается с вибрирующей поверхностью, чаще всего руки (при работе с ручными вибрирующими инструментами или при удержании вибрирующего предмета, детали машины и т. п.). Иногда местная вибрация передается на части тела, сочлененные с подвергающимися непосредственно вибрации суставами. Однако амплитуда колебаний этих частей тела обычно ниже, так как по мере передачи колебаний по тканям, и тем более мягким, они постепенно затухают. Общая вибрация распространяется на все тело и происходит, как правило, от вибрации поверхности, на которой находится рабочий (пол, сиденье, виброплатформа и т. п.).
При воздействии вестибулярных раздражителей, к которым относится вибрация, нарушаются восприятие и оценка времени, снижается скорость переработки информации. Иногда, что низкочастотная вибрация вызывает нарушение координации движения, причем наиболее выраженные изменения отмечаются при частотах 4–11 Гц. Длительное влияние вибрации приводит к стойким патологическим нарушениям в организме человека. Всесторонний анализ этого патологического процесса послужил основанием для выделения его в качестве самостоятельной нозологической формы профессионального заболевания – вибрационной болезни.
Низкочастотная общая вибрация, особенно резонансного диапазона, вызывая длительную травматизацию межпозвоночных дисков и костной ткани, смещение органов брюшной полости, изменения моторики гладкой мускулатуры желудка и кишечника, может приводить к болевым ощущениям в области поясницы, возникновению и прогрессированию дегенеративных изменений позвоночника, заболеваний хроническим пояснично-крестцовым радикулитом, хроническим гастритом.
Несмотря на вредное воздействие вибрации, местная вибрация малой интенсивности может положительно воздействовать на организм человека, улучшать функциональное состояние ЦНС, ускорять заживление ран и т.п.Экспериментально установлено, что механическая вибрация возбуждает нервы, утратившие функции, и, наоборот, успокаивает слишком возбужденные. Кратковременное ежедневное применение вибрации способствует увеличению силы мышц, повышению их работоспособности, улучшению кровоснабжения работающих мышц. Степень воздействия аппаратной вибрации на организм зависит от частоты и амплитуды колебаний, а также от продолжительности воздействия.
Вибромассаж оказывает воздействие на сосудистую систему, он улучшает кровообращение, нормализует сердечнососудистую деятельность. Доказано, что низкие колебательные частоты (до 50 Гц) способны вызвать понижение артериального давления, а высокочастотные колебания (до 100 Гц), наоборот, поднимают артериальное давление, а также увеличивают число сердечных сокращений. Аппаратная вибрация улучшает работу органов дыхания, активизирует обменные процессы в организме. Вибромассаж улучшает окислительно-восстановительные процессы в мышечной ткани. Вибромассаж оказывает тонизирующее воздействие на массируемые ткани, а также противоспалительное и обезболивающее. Аппаратная вибрация применяется при лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата, последствий переломов и травм, бронхитов и бронхиальной астмы, радикулитов, остеохондрозов, заболеваний центральной нервной системы. Широко применяется аппаратная вибрация в спортивном массаже перед тренировками и после них. Воздействие аппаратной вибрации исправляет осанку, активизирует процесс кровообращения, улучшает цвет лица, обогащает ткани кислородом, стимулирует лимфо-дренаж и повышает эластичность тканей [1].
Борьба с вибрацией
Борьба с вибрацией в источнике её возникновения предполагает конструирование и проектирование таких машин и технологических процессов, в которых исключены или снижены неуравновешенные силы, отсутствует ударное взаимодействие деталей, вместо подшипников качения используются подшипники скольжения. Применение специальных видов зацепления и чистоты поверхности шестерен позволяют снизить уровень вибрации на 3 – 4 дБ. Устранение дисбаланса вращающихся масс достигается балансировкой.
Вибродемпфирование – это снижение вибрации объекта путем превращения ее энергии в другие виды (в конечном счете, в тепловую). Увеличения потерь энергии можно достичь разными приемами: использованием материалов с большим внутренним трением; использованием пластмасс, дерева, резины; нанесением слоя упруго вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (рубероид, фольга, мастики, пластические материалы и др.). Толщина покрытий берется равной 2 – 3 толщинам демпфируемого элемента конструкции. Хорошо демпфируют колебания смазочные масла.
Виброгашение – это способ снижения вибрации путем введения в систему дополнительных реактивных сопротивлений. Чаще всего для этого вибрирующие агрегаты устанавливают на массивные фундаменты. Одним из способов увеличения сопротивления является установка виброгасителей. Наибольшее распространение получили динамические гасители. Другим видом гасителей являются буферные емкости, служащие для превращения пульсирующего потока газа в равномерный. Возможно применение комбинированных защитных устройств. В этом случае говорят о динамических виброгасителях с трением.
Вибропоглощение – метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих виброэнергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция, и в местах соединения ее элементов (заклепочных, резьбовых, прессовых и др.). В настоящее время вибропоглощение осуществляется преимущественно путем применения конструкционных материалов с повышенным значением коэффициента потерь и вибропоглощающих покрытий. Перспективным в вибропоглощении является нанесение на колеблющиеся поверхности элементов конструкции высокоэффективных вибропоглощающих материалов. Они могут изготовляться на основе меди, свинца, олова, битума и других материалов. Большое распространение получила многокомпонентная система на основе полимера, способного рассеивать механическую энергию в большом количестве при основных деформациях: растяжении, изгибе, сдвиге. Из других компонентов полимерной системы главными являются пластификаторы и наполнители. Пластификаторы придают полимеру требуемое сочетание свойств эластичности и пластичности. Наполнители (сажа, графит, слюда и др.) сообщают материалу необходимые эксплуатационные свойства; они могут, например, повысить его прочность, облегчить обработку. Вибропоглощающий материал выпускается промышленностью в отвержденном виде листов и мастичных состояниях. Листовой приклеивается к вибрирующей поверхности; мастику наносят методом штапелирования или напыления.
При жестком наружном покрытии поверхность пластины накрывается слоем жесткого вибропоглащающего материала. Жесткое наружное покрытие с прокладкой имеет повышенный по сравнению с предыдущим коэффициент потерь, так как между слоем вибропоглащающего материала и пластиной расположен слой легкого жесткого полимера (например, пенопласта). Он удаляет вибропоглощающий материал от нейтральной плоскости (не испытывающей деформации при изгибе), при этом увеличивается его виброскорость, возрастает деформация растяжения и, следовательно, увеличиваются потери энергии в покрытии. С увеличением частоты покрытие эффективно работает до тех пор, пока в прокладке не возникнут деформации сдвига. Кроме жестких покрытий применяют также: армированные покрытия, когда на слой вибропоглащающего материала наносится тонкий слой другого материала, который упрочняет, усиливает или защищает вибропоглощающий слой; слоистые покрытия, когда толщина упрочняющего металлического слоя близка к толщине пластины; и мягкие наружные покрытия, которые представляют собой слой вибропоглащающего материала, легко сжимаемого по толщине и рассеивающего энергию изгибных колебаний в результате деформаций в поперечном направлении.
Виброизоляция – это способ уменьшения вибрации защищенного объекта посредством введения в систему упругой связи, препятствующей передаче вибрации от источника. Между источником вибрации и человеком, являющимся одновременно объектом защиты, устанавливают устройство – виброизолятор. В качестве виброизоляторов используют металлические пружины, резину, пробку, войлок. Выбор того или иного материала обычно определяется величиной требуемого прогиба и условиями, в которых виброизолятор будет работать. Резина имеет малую плотность, хорошо крепится к деталям, ей легко придать любую форму и она обычно используется для виброизоляции машин малой и средней массы. Металлические пружины применяют обычно тогда, когда рабочие условия делают невозможным применение резины. Конструктивно пружинные виброизоляторы можно выполнить для работы практически на любой частоте. Однако металлические пружины имеют тот недостаток, что, будучи спроектированы на низкую частоту, они пропускают более высокие частоты. Пробку используют при нагрузке 50–150 кПа, отвечающей рекомендованному диапазону упругости. Обычно установку сначала устанавливают на бетонные блоки и уже последние отделяют от фундамента с помощью нескольких слоев пробковой плитки толщиной 2–15см. Увеличение толщины будет понижать частоту, выше которой виброизоляция эффективна, но при большой толщине возникает проблема устойчивости. Поэтому пробку не применяют в области низких частот. С течением времени от нагрузки пробка сжимается.Войлок толщиной 1–2,5см, занимающий площадь 5% площади основания машины, – весьма распространенный изолирующий материал. Он имеет относительно большой коэффициент потерь и поэтому эффективен на резонансных частотах. Обычно войлок применяют в частотном диапазоне свыше 40 Гц.Примером виброзащиты могут служить гибкие вставки в воздуховодах, «плавающие полы», виброизолирующие опоры (для изоляции машин с вертикальной возмущающей силой) [1].
Колебательная модель человека
С точки зрения механики человек лишь механическая система, обладающая определенными собственными частотами. Колебательные системы лучше всего отвечают нашему представлению о живом человеке как механической системе. Человек не может постоянно находить неподвижно, он все время что-то делает, с ним что-то происходит, он меняет свое положение в пространстве. Колебательная система, с одной стороны сохраняет свое строение, с другой – способна к внутреннему движению. Это одна из особенностей живой природы в целом.
Биологи давно уже установили, что влияние механической энергии, вибрации, звука обусловлено в первую очередь смещением тканей. А смещение происходит в результате изменение положения какого-либо участка тела. Происходит колебательное движение собственной массы человека. Человек, вдыхая и выдыхая, изменяет положение собственного тела, возникают колебания.
Поскольку сопротивления, массы, упругие характеристики различны органов человека известны, то можно определить реакцию человека при возможных вибрационных возбуждениях, т.е. можем составить механическую колебательную модель человека. Если отвлечься от анализа биологически процессов, то тело человека можно представить в виде сложной динамической структуры состоящей из колебательных масс, звеньев и демпфирующих элементов.
При воздействии вибрации ниже 2 Гц, действующей на человека вдоль позвоночника, тело движется как единое целое, и при частоте 5 Гц вызывает максимальную динамическую реакцию веса всего тела. Все вибрации действующие на человека, в первую очередь влияют на брюшную полость и внутренние органы. Это объясняется низкой плотностью диафрагмы, наполнением легких воздухом и подвижностью брюшной стенки. Периодическое смещение внутренних органов, вызывающее неприятное ощущение, имеет резонанс, как сказано выше 3–3,5 Гц. Частотный диапазон от 4 до 8 Гц ограничивает устойчивость к вибрациям именно из-за вибрации внутренних органов. Если вибрация действует в горизонтальной плоскости по оси, перпендикулярной позвоночнику, то резонансная частота тела – около 1,5 Гц – обусловлена сгибанием позвоночника и жесткостью тазобедренных суставов. Область резонанса для головы сидячего человека по данной колебательной модели располагается в зоне 20–30 Гц. В этом диапазоне амплитуда виброскорости головы может втрое превышать амплитуду колебания плеч [3].
1. Вибрация благотворная и вибрация вредная [Электронный ресурс]. http://teachpro.ru/source/obz08/Html/der08171.htm
3. Дименберг Ф.М. Вибрация в технике и человек. / Ф.М. Дименберг, К.В. Фролов К.В. //Знание, М., 1987. – 160 с.