Механические колебания и их действие на организм человека

Если  вибрация действует в горизонтальной плоскости по оси, перпендикулярной позвоночнику, то резонансная частота  тела обусловлена сгибанием позвоночника и жесткостью тазобедренных суставов. Область резонанса для головы сидящего человека соответствует 20…30 Гц. В этом диапазоне амплитуда виброускорения головы может втрое превышать амплитуду колебаний плеч. Качество зрительного восприятия предметов значительно ухудшается при частоте 60…70 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

Исследователи Японии установили, что характер профессии  определяет некоторые особенности  действия вибрации. Например, у шоферов  грузовых машин широко распространены желудочные заболевания, у водителей  трелевочных тракторов на лесозаготовках - радикулиты, у пилотов, особенно работающих на вертолетах, наблюдается снижение остроты зрения. Нарушения нервной  и сердечнососудистой деятельности у летчиков возникают в 4 раза чаще, чем у представителей других профессий.

2.3 Нормирование вибраций

Нормирование. Цель нормирования вибраций - предотвращение функциональных расстройств и заболеваний, чрезмерного утомления и снижения работоспособности. В основе гигиенического нормирования лежат медицинские  показания. Нормированием устанавливают  допустимую суточную или недельную  дозы, предупреждающие в условиях трудовой деятельности функциональные расстройства или заболевания работающих.

Для нормирования воздействия вибрации установлены  четыре критерия: обеспечение комфорта, сохранение работоспособности, сохранение здоровья и обеспечение безопасности. В последнем случае используются предельно допустимые уровни для  рабочих мест.

Применительно к вибрациям существует техническое (распространяется на источник вибрации) и гигиеническое нормирование (определяет ПДУ вибрации на рабочих местах). Последнее ограничивает уровни вибрационной скорости и ускорения в октавных или третьоктавных полосах среднегеометрических частот.

При гигиенической  оценке вибраций нормируемыми параметрами  являются средние квадратичные значения виброскорости (и их логарифмические уровни) или виброускорения как в пределах отдельных октав, так и третьеоктавных полос. Для локальной вибрации нормы вводят ограничения только в пределах октавных полос. Например, когда устанавливают регулярные перерывы в течение рабочей смены при локальной вибрации, допустимые значения уровня виброскорости увеличивают.

При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение контролируемого  параметра вибрации, измеряемое при  помощи специальных фильтров. Локальную  вибрацию оценивают, используя среднее  за время воздействия корректированное значение.

Вибрацию, воздействующую на человека, нормируют  для каждого установленного направления. Гигиенические нормы вибрации при  частотном (спектральном) анализе установлены  для длительности воздействия 480 мин. Гигиенические нормы в логарифмических  уровнях среднеквадратических значений виброскорости для общей локальной вибрации в зависимости от категории (1,2, За, б, в, г) приведены в ГОСТ 12.1.012-78; там же указаны нормы при интегральной оценке по частоте нормируемого параметра. Эти значения положены в основу норм СН 245-71 и требований в рамках ССБТ.

Вибрацию  классифицируют по следующим признакам: по способу воздействия на человека - общая и локальная; по источнику возникновения - транспортная (при движении машин), транспортно-технологическая (при совмещении движения с технологическим процессом, например при косьбе или обмолоте самоходным комбайном, рытье траншей экскаватором и т. п.) и технологическая (при работе стационарных машин, например насосных агрегатов);

по частоте  колебаний - низкочастотная (менее 22,6 Гц), среднечастотная (22,6...90 Гц) и высокочастотная (более 90 Гц); характеру спектра - узко- и широкополосная; времени действия - постоянная и непостоянная; последнюю, в свою очередь, делят на колеблющуюся во времени, прерывистую и импульсную.

Нормы вибрации установлены для трех взаимно  перпендикулярных направлений вдоль  осей ортогональной системы координат. При измерении и оценке общей  вибрации необходимо помнить, что ось X расположена в направлении от спины к груди человека, ось Y- от правого плеча к левому, ось Z- вертикально вдоль туловища. При  измерении локальной вибрации следует  учитывать, что ось Z нaпpaвлeнa вдоль ручного инструмента, а оси Х Y- перпендикулярно к ней.

Стандартом  установлены нормы отдельно для  транспортной вибрации (категория 1), транспортно-технологической (категория 2) и технологической (категория 3); причем нормы для третьей категории  подразделены на подкатегории: За - для  вибрации, действующей на постоянных рабочих местах производственных помещений; 3б - на рабочих местах складов, бытовых, дежурных и подсобных помещений, в которых отсутствуют генерирующие вибрацию машины; Зв -в помещениях для работников умственного труда.

Средства  оценки. Вибрации измеряют виброметрами типов НВА-1 и ИШВ-1. Аппаратура НВА-1 в комплекте с пьезометрическими  датчиками Д-19, Д-22, Д-26 позволяет  определять низкочастотную виброскорость и виброускорения. Виброизмерительный комплекс представляет собой измерительный преобразователь (датчик), усилитель, полосовые фильтры и регистрирующий прибор. Контролируемые параметры - действующие значения виброскорости, ускорения или их уровней (дБ) в октавных полосах частот. Параметры вибрации определяют в том направлении, где колебательная скорость наибольшая.

2.4 Методы и средства защиты от вибрации

Для защиты от вибрации применяют следующие  методы: снижение виброактивности машин; отстройка от резонансных частот; вибродемпфирование; виброизоляция; виброгашение, а также индивидуальные средства защиты. Снижение виброактивности машин (уменьшение Fm) достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, ускорениями и т. п. были бы исключены или предельно снижены, например, заменой клепки сваркой; хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаимодействующих поверхностей; применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности, например, шевронных и косозубых зубчатых колес вместо прямозубых; заменой подшипников качения на подшипники скольжения; применением конструкционных материалов с повышенным внутренним трением.

Отстройка от резонансных частот заключается  в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей  вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы с например установкой ребер жесткости или изменения массы системы (например путем закрепления на машине дополнительных масс).

Вибродемпфирование - это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение,- мягких покрытий (резина, пенопласт ПХВ-9, мастика ВД17-59, мастика «Анти-вибрит») и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия); применением поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор); установкой специальных демпферов.

Виброгашение (увеличение массы системы) осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент. Виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.).

Повышение жесткости системы, например путем  установки ребер жесткости. Этот способ эффективен только при низких частотах вибрации.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника к защищаемому  объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи КП, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта, или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации. Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция.

Профилактические  меры по защите от вибраций заключаются  в уменьшении их в источнике образования  и на пути распространения, а также  в применении индивидуальных средств  защиты, проведении санитарных и организационных  мероприятий.

Уменьшения  вибрации в источнике возникновения  достигают изменением технологического процесса с изготовлением деталей  из капрона, резины, текстолита, своевременным  проведением профилактических мероприятий  и смазочных операций; центрированием и балансировкой деталей; уменьшением  зазоров в сочленениях. Передачу колебаний на основание агрегата или конструкцию здания ослабляют посредством экранирования, что является одновременно средством борьбы и с шумом.

В качестве вибропоглощающих покрытий обычно используют мастики № 579, 580, типа БД-17 и простейшие конструкции (слои рубероида, проклеенные битумом или синтетическим клеем). Если методы коллективной защиты не дают результата или их нерационально применять, то используют средства индивидуальной защиты. В качестве средств защиты от вибрации при работе с механизированным инструментом применяют антивибрационные рукавицы и специальную обувь. Антивибрационные полусапоги имеют многослойную резиновую подошву.

Длительность  работы с вибрирующим инструментом не должна превышать 2/3 рабочей смены. Операции распределяют между работниками  так, чтобы продолжительность непрерывного действия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15...20 мин. Рекомендуется делать перерывы на 20 мин через 1...2ч после начала смены и на 30 мин через 2 ч после обеда.

Во время  перерывов следует выполнять  специальный комплекс гимнастических упражнений и гидропроцедуры - ванночки при температуре воды 38 °С, а также самомассаж конечностей.

Если  вибрация машины превышает допустимое значение, то время контакта работающего  с этой машиной ограничивают.

Для повышения  защитных свойств организма, работоспособности  и трудовой активности следует использовать специальные комплексы производственной гимнастики, витаминную профилактику (два раза в год комплекс витаминов С, В, никотиновую кислоту), спецпитание.

ВЫВОДЫ

Влияние вибрации на человека и его организм в последние десятилетия стало  одной из актуальнейших проблем  во всех странах мира. Шум воздействует на человека на производстве (имеются  в виду промышленные предприятия  и  объекты), улице и в доме.

От неудовлетворительного  состояния дел с безопасностью  жизнедеятельности страна ежегодно несет большие человеческие, финансово-экономические, материальные и моральные потери. Обеспечение безопасности производства и охраны труда работников - одна из самых главных проблем национальной безопасности страны. На данный момент в нашей стране на многих предприятиях не соблюдается техника безопасности, а условия труда благоприятными не назовешь.

Под влиянием интенсивной вибрации наступают повышенная утомляемость и раздражительность, плохой сон, головная боль, ослабление памяти, внимания и остроты зрения, что ведет к снижению производительности труда (в среднем на 10-15 %) и часто является причиной травматизма. Вибрация и влияет на сердечнососудистую, эндокринную нервную системы, нарушают координацию движений. Адаптация человека к вибрации  невозможна.

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев С.В., Пивоваров Ю.П., Янушанец О.И. Экология человека: Учебник. - М.: Икар, 2002.

2. Гигиена и экология человека: Курс лекций/ Под ред. Ю.П. Пивоварова. - М.: ГОУ ВУНКЦ МЗ РФ, 2001.

3. Пивоваров Ю.П., Королик В.В., Зиневич Л.С. Гигиены и основы экологии человека: Учеб. пособие. - Ростов н/Д: Феникс, 2002.

4. Зотов Б.И., Курдюмов В.И. БЖД.- М.: КолосС, 2004.

5. Белов С.В. БЖД.- М.: Высшая школа, 2001.