Вибрация и её влияние на организм человека

Вибрация представляет собой процесс распространения механичес­ких колебаний в твёрдом теле. При воздействии вибрации на организм (рис. 15) важную роль играют анализаторы центральной нервной системы (ЦНС) – вестибулярный, кожный и другие аппараты.

Длительное воздействие вибрации приводит к развитию профессиональной вибрационной болезни. Вибрация, воздействуя на машинный компонент системы человек – машина, снижает производительность тех­нических установок (за исключением специальных случаев), и точность считываемых показаний приборов, вызывает знакопеременные напряже­ния, приводящие к усталостному разрушению в конструкции и т. д.

Рис. 15. Воздействие вибрации на организм человека

Длительное воздействие вибрации приводит к развитию профессиональной вибрационной болезни. Вибрация, воздействуя на машинный компонент системы человек – машина, снижает производительность тех­нических установок (за исключением специальных случаев), и точность считываемых показаний приборов, вызывает знакопеременные напряже­ния, приводящие к усталостному разрушению в конструкции и т. д.

Вибрации могут быть непреднамеренные (например, из-за плохой балансировки и центровки вращающихся частей машин и оборудования, пульсирующего движения жидкости, работы перфоратора и т.д.) и специально используемые в технологических процессах (вибропогружатели свай, вибрационное оборудование для производства железобетонных конст­рукций и укладки бетона, специальное оборудование для ускорения химических реакций и т. п.). Вибрации характеризуются частотой и ампли­тудой смещения, скоростью и ускорением.

Особенно вредны вибрации с вынужденной частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний тела человека или его отдельных органов (для тела человека 6...9 Гц, головы 6 Гц, желудка 8 Гц, других органов – в пре­делах 25 Гц). Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

При работе строительных машин и технологических процессов су­ществуют горизонтальные и вертикальные толчки и тряска, сопровож­дающиеся возникновением периодических импульсных ускорений. При частоте колебаний от 1 до 10 Гц предельные ускорения равны 10 мм/с и являются неощутимыми, 40 мм/с – слабоощутимыми, 400 мм/с – сильно- ощутимыми и 1000 мм/с – вредными. Низкочастотные колебания с уско­рением 4000 мм/с – непереносимые.

ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования» [15] распространяется: 1 - на разные аспекты профессиональной деятельности, когда вибрация оказывает непосредственное неблагоприятное воздействие на человека в результате его прямого контакта с вибрирующей поверхностью машины, через объекты обработки (например, обрабатываемое изделие) или через объекты, имеющие с источником вибрации механическую связь и (или) связь других видов; 2 - на вибрацию всех видов: периодическую, случайную, переходные процессы.

Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на всё тело человека) и локальную (воздействие на

отдельные части тела – руки или ноги).

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются

с концевых фаланг пальцев рук и распространяются на всю кисть, пред­плечье, захватывают сосуды сердца. Диапазон частот от 35 до 250 Гц яв­ляется наиболее критическим для развития вибрационной болезни.

Локальная вибрация по источнику возникновения подразделяется на:

– передающуюся от ручных машин (с двигателями), органов ручного управления машин и оборудования;

– передающуюся от ручных инструментов (без двигателей) и обра­батываемых деталей.

При гигиенической оценке двух видов вибрации следует иметь в виду, что санитарно-гигиенические требования и правила в первом случае включаются в техническую документацию на машины и оборудование, а во втором – в документацию на технологию проведения работ.

Вибрация рабочих мест водителей транспортных средств и операторов обору­дования чаще бывает низкочастотной с высокими уровнями в октавах от 1 до 8 Гц и зависит от технологической операции ско­рости передвижения, типа сиденья, виброзащиты, степени изношенности машины, профиля дорог и т. д. Характер спектров широкополосный, при этом максимум энергии лежит в диапазоне от 1 до 2 Гц, от 4 до 8 Гц. На операто­ров транспортных средств обычно воздействует переменная по уровням и спектрам вибрация, включающая микро- и макропаузы, причём опера­торы имеют возможность (в известных пределах) регулировать вибраци­онную экспозицию. Спектры вибраций рабочих мест технологического оборудования носят низко- и среднечастотный характер с максимумом энергии в октавах от 4 до 16 Гц.

Благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов и особенностей конфигурации, тело человека представляет собой сложную колебательную систему, первичная механическая реакция которой на вибрационное воздействие зависит от диапазона частот, предопределяя последующие физиологические эффекты.

Для санитарного нормирования и контроля вибраций используются среднеквадратичные значения виброускорения и виброскорости, а также их логарифмические уровни в децибелах [15]. Для изме­рения вибрации применяются виброметры и шумомеры с дополнительным приспособлением – предусилителем, устанавливаемым вместо микрофона. Широкое распространение получили приборы ВШВ-ЗМ2 – измерители шума и вибраций.

Воздействие вибрации на человека и средства для измерения вибрации подробно описаны в ГОСТ ИСО 8041-2006 «Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений» [16].

Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты рабо­тающих от вибрации используют различные методы. Борьба с вибрацией в источнике возникновения связана с установлением причин появления механических колебаний и их устранением, например, замена кривошипных механизмов равномерно вращающимися, тщательный подбор зубчатых передач, балансировка вращающихся масс и т. п.

Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования - превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. С этой целью в конструкции деталей, через которые передаётся вибра­ция, применяют материалы с большим внутренним трением: специаль­ные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия.