Вредность вибрации

Глава 6. вибрация

Параметры вибрации

Вибрацией называются механические колебания упругих тел: частей аппаратов, инструмента, машин, оборудования, сооружений.

Вибрация характеризуется следующими основными величинами:

- частотой колебаний f (числом полных колебаний в с), Гц;

- амплитудой колебаний А (максимальным смещением колеблющейся точки относительно положения равновесия), мм;

- виброскоростью V (максимальной скоростью колебательного движения точки в конце полупериода колебания, когда смещение равно 0), см/сек,

v= 2nfA, см/с

- ускорением колебательных движений, см/с².

Вибрацию, как и звук, выражают в логарифмических единицах (дБ) и нормируют для определенных среднегеометрических значений частот в октавных полосах. Логарифмические уровни виброскорости Lv в дБ определяются по формуле:

Lv = lg V/V_o,дБ, (6.1)

где V - среднеквадратическое значение виброскорости, м/с;

V _о = 5×10^-8 м/с - условный порог виброскорости.

Вредность вибрации

Вибрация упругих тел с частотой ниже 20 Гц воспринимается организмом как сотрясение, а вибрация с частотой выше 20 Гц воспринимается одновременно и как сотрясение, и как звук (звуковые вибрации).

Вибрация вызывает в организме человека многочисленные реакции, которые являются причиной функциональных расстройств различных органов. Под воздействием вибрации происходят изменения в периферической и центральной нервной системах, сердечно-сосудистой системе, опорно-двигательном аппарате. Вредное воздействие вибрации выражается в виде повышенного утомления, головной боли, болях в суставах костей и пальцах рук, повышенной раздражительности, нарушении координации движения. В отдельных случаях длительное воздействие интенсивных вибраций приводит к развитию «вибрационной болезни», ведущей к частичной или полной потере трудоспособности.

Вибрации, воздействующие на человека, классифицируются по:

- способу передачи на человека;

- источнику возникновения;

- направлению действия;

- характеру спектра;

- частотному составу;

- временным характеристикам.

Действие вибрации в зависимости от места приложения (от типа контакта работника с вибрирующим оборудованием) подразделяют на общую вибрацию и локальную (рис. 6.1).

Общая вибрация (вибрация рабочих мест) через опорные поверхности передается на тело сидящего или стоящего человека и воздействует на весь организм. Так вибрация локомотива передается на тело машиниста, в основном, через сидение кресла. В области низких частот интенсивность колебаний кресла машиниста превышает значения ПДУ в 1,5...2 раза. На объектах железнодорожного транспорта общая вибрация имеет место там, где применяются вибраторы для зачистки полувагонов от слежавшихся и смерзшихся грузов, на виброплощадках, на всех транспортных средствах (от дизелей тепловозов до строительных и путевых машин), в литейных и кузнечно-прессовых цехах ремонтных предприятий.

При действии на организм общей вибрации в первую очередь страдает опорно-двигательный аппарат, нервная система и такие анализаторы, как вестибулярный, зрительный, тактильный. У рабочих, профессия которых связана с вибрацией, отмечаются головокружения, расстройства координации движений, симптомы укачивания. Под влиянием общей вибрации отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности.

Рис. 6.1. Направление координатных осей при действии

вибрации:

а – общей (положение стоя и сидя);

б – локальной (охват цилиндрических и сферических поверхностей)

Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравматизацию различных тканей с последующим их изменением. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние па обменные процессы в организме, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обмена, а также биохимических показателей состава крови. Воздействие общей вибрации в резонансной зоне весьма опасно, так как оно может стать причиной механических повреждений внутренних органов человека.

Локальная вибрация - передается через руки или участки тела человека, контактирующие с вибрирующими поверхностями. Она воздействует на отдельные части организма человека при работе с виброинструментом, присутствует на рычагах управления транспортными средствами и пр. Проблема производственной локальной вибрации особенно актуальна для горно-добывающих отраслей в связи с использованием большого количества пневматических и электрических горных машин и инструментов. Для большинства пневматических инструментов уровни виброскорости значительно превышают допустимые, достигая 112 дБ пли 2 м/с² (выше всего на пневматических перфораторах - 124...145 дБ). Среди цехов машиностроительных производств по этому показателю выделяются кузнечно-штамповочные цеха - 115 дБА и полировочные цеха - 115...118 дБА.

Локальной вибрации подвергаются, главным образом, лица, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью, и при длительном воздействии, вызывает хроническое профессиональное заболевание - вибрационную болезнь. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя суставы и уменьшая их подвижность. Возникают ноющие, ломящие, тянущие боли рук. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а колебания высоких частот - спазм сосудов. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов фаланг пальцев, затем распространяется на всю кисть, предплечье и сосуды сердца. При локальной вибрации также нарушается деятельность центральной нервной системы.

У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8...10 лет работы. При работе с инструментом ударного действия (клепка, обрубка) виброболезнь проявляется через 12…15 лет работы.

В зависимости от направления оси вибрационного воздействия вибрация подразделяется на: вертикальную, горизонтальную от спины к груди и горизонтальную от правого плеча к левому.

Различные ткани организма по-разному воспринимают воздействие вибрации. Тело человека может рассматриваться как сочетание масс с упругими демпфирующими свойствами, имеющими собственные резонансные частоты. Например, для плечевого пояса, бедер и головы в положении стоя они составляют 4...6 Гц. Для большинства внутренних органов этичастоты лежат в диапазоне 6…9 Гц.

Действие вибрации в зависимости от частоты колебаний. Общая вибрация с частотой ниже 0,7 Гц (качка) приводит к морской болезни, вызываемой нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата. Вибрация с частотой 6...9 Гц, близкой к частоте собственного механического резонанса внутренних органов, может привести к разрыву тканей и внутренним кровоизлияниям. Реакция человеческого организма на вибрацию пропорциональна значениям виброускорения и виброскорости, которые зависят от частоты. Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к возникновению вибрационной болезни.

Действие вибрации в зависимости от явлений резонанса. Резонанс отдельных органов человеческого тела наступает при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. Уже при превышении частот колебаний 0,7 Гц такие резонансные колебания становятся возможными. Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях находится в диапазоне между 20...30 Гц, при горизонтальных - 1,5...2 Гц. Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует частоте колебаний глазных яблок. Для органов, расположенных в грудной клетке и брюшной полости (грудь, диафрагма, живот), резонансными являются частоты 3...3,5 Гц. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4...6 Гц.

Поиск по сайту: