Вибрация, её действие на организм человека и гигиеническое нормирование

В последние десятилетия в связи с внедрением вибрационной техники в различные отрасли народного хозяйства значительно увеличился контингент работников, подвергающихся в процес­се труда воздействию вибрации.

Вибрация — это сложный колебательный процесс, возникаю­щий при периодическом смещении центра тяжести какого-либо тела от положения равновесия, а также при периодическом из-

Анализ производственной вибрации представляет большие трудности, так как колебания машин и другого оборудования не являются простыми гармоническими колебаниями; им свой­ственна апериодичность или квазипериодичность, часто они но­сят импульсный или толчкообразный характер.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, действующую по синусоидальному закону, являются: амплитуда смещения — наибольшее отклонение колеблющейся точки от положения равновесия А,м; колебательная скорость — макси­мальное из значении скорости колеблющейся точки V, м/с; ко­лебательное ускорение — максимальное из значений ускорений колеблющейся точки Q,м/с²; частота f, Гц.

При частоте больше 16...20 Гц вибрация сопровождается шумом.

Человек начинает ощущать вибрацию при колебательной скорости примерно равной 1·10^-4 м/с, а при скорости 1 м/с возникают болевые ощущения.

В зависимости от способа передачи вибрации телу человека различают локальную (местную) вибрацию, передающуюся че­рез руки человека, и общую, передающуюся на тело сидящего или стоящего человека через опорные поверхности тела. В ре­альных условиях часто имеет место сочетание этих вибраций.

Влияние вибрации на человека зависит и от направления ее действия. Поэтому вибрация подразделяется на действующую вдоль осей ортогональной системы координат X, Y, Z (для об­щей вибрации), где Z — вертикальная ось, а X и Y — горизон­тальные оси (рис. 18, а, б); действующую вдоль осей ортого­нальной системы координат Х_р, Y_Р, Z_p (для локальной вибрации), где ось Х_р совпадает с осью мест охвата источника вибрации, а ось Z_p лежит в плоскости, образованной осью Х_р и направлением подачи или приложения силы, или осью пред­плечья (рис. 19, а, б).

Общая вибрация в зависимости от источника ее возникнове­ния может быть трех категорий:

1 — транспортная вибрация, воздействующая на операторов (водителей) подвижных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве);

2 — транспортно-технологическая вибрация, воздействую­щая на операторов машин с ограниченным перемещением только по специально подготовленным поверхностям про­изводственных помещений, промышленных площадок и горных выработок (экскаваторов, грузоподъемных кранов, горных машин, путевых машин, бетоноукладчиков и др.);

3 — технологическая вибрация, воздействующая на операто­ров стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации (станки, электрические ма­шины, насосы, вентиляторы, буровые установки и т. п.). В зависимости от характеристики рабочих мест эта категория ­ под­разделяется на группы

3а, 3б, 3в, 3г. Степень и характер воздействия вибрации на организм человека зависят от вида вибрации, её параметров и направления воздействия.

Рис. 18. Направление ко­ординатных осей при действии общей вибра­ции:

а — положение стоя, б — по­ложение сидя; ось Z — вер­тикальная, перпендикулярная опорной поверхности; ось X — горизонтальная от спи­ны к груди; ось Y - гори­зонтальная от правого плеча к левому

Рис.19. Направление координатных осей при действии локальной вибрации:

а - при охвате цилиндрических (и торцовых) поверхностей; б – при охвате сферических поверхностей

Тело человека можно рассматривать как сочета­ние масс с упругими элементами. Весьма опасными являются колебания рабочих мест, имеющие частоту, резонансную с ко­лебаниями отдельных органов или частей тела человека. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в области 6...9 Гц. Для стоящего на вибрирующей поверхно­сти человека имеется два резонансных пика на частотах 5... 12 и 17...25 Гц, для сидящего — на частотах 4...6 Гц.

В определенных условиях вибрация оказывает благоприят­ное действие на организм человека и применяется в медицине для улучшения функционального состояния нервной системы, ускорения заживления ран, улучшения кровообращения, лече­ния радикулитов и т. п. Однако в производственных условиях длительное воздействие вибрации приводит к различным нару­шениям здоровья человека и в конечном счете — к «вибрацион­ной болезни».

Наиболее распространены заболевания, вызванные ло­кальной вибрацией. При работе с ручными машинами, вибра­ция которых наиболее интенсивна в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц), возникают в основном сосудистые рас­стройства, сопровождающиеся спазмом периферических сосу­дов. Локальная вибрация, имеющая широкий частотный спектр, часто с наличием ударов (клепка, срубка, бурение), вы­зывает различную степень сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений.

Общая вибрация оказывает неблагоприятное воздействие на нервную систему, наступают изменения в сердечно-сосудистой системе, вестибулярном аппарате, нарушается обмен веществ. При совместном воздействии общей и местной вибрации (у во­дителей тяжелых машин, экскаваторщиков, бульдозеристов и др.) к поражению нервной системы присоединяются вегетативно-сосудистые, вестибулярные и другие расстройства.

Таким образом, вибрационная болезнь связана в основном с нарушением деятельности различных отделов нервной си­стемы. Способствуют возникновению заболевания такие сопут­ствующие факторы, как охлаждение, большие статические мы­шечные усилия, пониженное атмосферное давление, производ­ственный шум.

Стандарт рекомендует гигиеническую оценку вибрации, воздей­ствующей на человека в производственных условиях, произво­дить одним из следующих методов:

частотным (спектральным) анализом нормируемого пара­метра;

интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

дозой вибрации.

В зависимости от принятого метода оценки стандарт регла­ментирует разные параметры вибрации.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми па­раметрами являются средние квадратичные значения виброско­рости V (и их логарифмические уровни L_v) или виброускорения а для локальной вибрации в октавных полосах частот, а для общей вибрации в октавных или ¹/₃ полосах час­тот.

Логарифмические уровни виброскорости L_v (дБ) опреде­ляются по выражению

где v — среднее квадратичное значение виброскорости, м/с.

При использовании метода интегральной оценки вибрации
по частоте нормируемым параметром является корректирован­ное значение контролируемого параметра Ũ (виброскорости или виброускорения), измеряемое с помощью специальных фильтров или вычисляемое по формулам.

Вибрацию, воздействующую на человека, нормируют отдельно для каждого установленного направления, учитывая, кроме того, при общей вибрации — ее категорию, а при ло­кальной — время фактического воздействия.