Виброскорость и виброускорение

  Вибрация  представляет собой механические колебательные  движения, непосредственно передаваемые телу человека. Основными физическими  характеристиками вибрации являются амплитуда  и частота колебаний. Амплитуда вибросмещения измеряется в м или см, а частота колебаний – в герцах.

  Учитывая, что  при любом колебательном движении непрерывно изменяется скорость и ускорение (наибольшие на осевой линии колебания  и наименьшие в крайних позициях), вибрацию оценивают по скорости и  ускорению.

  Для вибрации отсчет децибел ведется от условной опорной виброскорости, равной 5∙108 м/с, виброускорения – 3∙104 м/с2.

  Виброскорость и виброускорение выражаются в дБ относительно их нулевых порогов. При  этом порог восприятия вибрации составляет около 70 дБ.

  Виброскорость и виброускорение оцениваются в  пределах стандартных октав со среднегеометрическими  частотами – 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250 Гц и выше. Вибрация с частотой до 32 Гц относится к низкочастотной, а  более 32 Гц – к высокочастотной.

  Преимущества  одночисловых интегральных показателей, таких, как доза или эквивалентный  уровень, определили интерес исследователей к дозовой оценке вибрации. Если для шума этот подход достаточно обоснован, что нашло отражение в стандарте  ИСО R-1999 (1971 г.), то в отношении вибрации имеются лишь единичные работы экспериментального плана.

  Необходимо  отметить, что действующий ГОСТ 12.1.012-78 регламентирует ПДУ вибрации по кинематическому  параметру виброскорости, а доза – параметр энергетический, учитывающий  уровень вибрации и время ее действия.

  Источниками вибрации являются широко применяемые  в промышленности, строительстве, транспорте, сельском хозяйстве и в быту пневматические и электрические ручные механизированные инструменты, различные машины и  оборудование, станки, транспортные средства. Вибрацию широко применяют не только в технике, но и в медицине для лечения некоторых нервных и мышечных заболеваний (вибротерапия, вибромассаж).

  Вибрация  относится к факторам, обладающим большой биологической активностью. Характер, глубина и направленность физиологических сдвигов различных  систем организма определяются уровнями, спектральным составом вибрации, а также физиологическими свойствами тела человека. В генезисе этих реакций важную роль играют анализаторы – вестибулярный, двигательный, зрительный, кожный и др.

  Следует отметить важную роль биохимических свойств  человеческого тела в субъективном восприятии вибрации. Действие вибрации на организм опосредуется следующими явлениями: физическим воздействием на поверхность контакта, распрос-транением  колебаний по тканям, непосредственной реакцией на воздействия в органах  и тканях, а также раздражением механорецепторов, вызывающим нейрорецепторные и субъективные реакции.

  В настоящее  время накоплен экспериментальный  и клинический материал, под-черкивающий  роль рефлекторных регуляторных влияний  ЦНС в возникновении функциональных сдвигов в нервно-мышечном аппарате у лиц, подвергающихся воздействию  вибрации. Эти исследования показывают, что расстройства двигательной функции, возникающие под воздействием вибрации, обусловлены как нарушениями  регуляторных воздействий ЦНС, так  и непосредственным поражением мышц. При этом преобладание диффузных  сдвигов может быть объяснено  преимущественно изменениями в  деятельности суперспинальных структур, тогда как большая выраженность локальных изменений в мышцах может быть связана с их непосредственной травматизацией.

  Особенно  чувствительными к действию локальной  вибрации являются отделы симпатической  нервной системы, регулирующие тонус  периферических сосудов, а также  отделы периферической нервной системы, связанные с вибрационной и тактильной чувствительностью.

  Доказано, что  направленность сосудистых нарушений  определяется, в первую очередь, параметрами  воздействующей вибрации. Спастические явления в капиллярах происходят при вибрации выше 35 Гц, а ниже наблюдается  преимущественно картина атонии капилляров или спастико-атоническое  их состояние. Область частот 35-250 Гц наиболее опасна в отношении развития спазма сосудов.

  Вибрация  может прямым путем мешать выполнению рабочих операций или косвенно отрицательно влиять на работоспособность человека. Ряд авторов рассматривают вибрацию как сильный стресс-фактор, оказывающий  отрицательное влияние на психомоторную  работоспособность, эмоциональную  сферу и умственную деятельность человека и повышающий вероятность возникновения несчастных случаев.

  За последние  годы установлено, что вибрация, как  и шум, действует на организм человека энергетически, поэтому ее стали  характеризовать спектром по колебательной  скорости, измеряемой в сантиметрах  в секунду или как и шум, в децибелах; за пороговую величину вибрации условно принята скорость в 5∙106 см/сек. Вибрация воспринимается (ощущается) лишь при непосредственном соприкосновении с вибрирующим  телом или через другие твердые  тела, соприкасающиеся с ним. При  соприкосновении с источником колебаний, генерирующим (издающим) звуки наиболее низких частот (басовые), наряду со звуком воспринимается и сотрясение, то есть вибрация.

  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. 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  работающих. Всесторонний анализ этого  патологического процесса послужил основанием для выделения его  в качестве самостоятельной нозологической формы профессионального заболевания  – вибрационной болезни.

  Вибрационная  болезнь продолжает занимать одно из ведущих мест среди всех профессиональных заболеваний. Причиной этого является как использование ручных машин, не отвечающих требованиям санитарных норм, так и развивающаяся специализация труда, ведущая к увеличению времени воздействия на организм вибрации. Опасность развития вибрационной болезни возрастает с увеличением интенсивности и длительности действия вибрации; при этом существенное значение имеет индивидуальная чувствительность. Вредное действие вибрации усиливают шум, охлаждение, переутомление, значительное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др. Условно различают местную вибрацию, действующую преимущественно на руки работающих, и общую вибрацию, когда при колебании пола, сиденья (рабочего места) действию вибрации подвергается весь организм.

  В отличие  от местной при действии общей  вибрации возникают клинические  симптомы, связанные с расстройствами деятельности мозга. При этом особенно часто страдает вестибулярный аппарат, появляются головные боли, головокружения. По степени выраженности патологического процесса выделяют 4 стадии заболевания:

  I — начальная,

  II — умеренно выраженная,

  III — выраженная,

  IV — генерализованная (встречается крайне редко).

  Помимо стадий, отмечают наиболее типичные синдромы: ангиодистонический, ангиоспастический, вегетативного полиневрита, невротический, вегетомиофасцита, диэнцефальный и вестибулярный.

  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.

  У женщин, подвергающихся длительному воздействию общей  вибрации, отмечается повышенная частота  гинекологических заболеваний, самопроизвольных абортов, преждевременных родов. Низкочастотная вибрация вызывает у женщин нарушение  кровообращения органов малого таза.

  Ткани человека обладают различной способностью к  передаче вибрации. Наилучшим проводником  вибрации являются кости, мягкие ткани. Суставы же являются эффективными гасителями колебаний. С повышением частоты вибрации амплитуда колебаний частей тела по мере удаления от точки приложения уменьшается. Так, например, в диапазоне частот 50-70 Гц до головы доходит около 10% энергии передаваемой вибрации человеку, находящегося на виброплатформе. Вибрация частотой более 100 Гц практически не передается по телу человека и является большей частью местной.

  Органы, непосредственно  воспринимающие вибрации, делятся на две группы. К первой относятся  органы равновесия (вестибулярный аппарат), находящиеся во внутреннем ухе. Взаимодействуя с соответствующими связями в  мозгу, они работают как интегральный измеритель угловых и линейных ускорений. Информация, посылаемая в мозг органами равновесия, находящимися под влиянием вибраций, может оказаться искаженной, дезориентирующей, а в некоторых  случаях раздражающей и вызывающей у человека состояние болезни. Силы и перемещения, вызываемые вибрацией, улавливаются большим числом механорецепторов во всем организме. Некоторые из них, находящиеся в мышцах и сухожилиях, сигнализируют о положении тела и действующих на него нагрузках. Они взаимодействуют с отделом  центральной нервной системы, регулирующим положение тела и его движение. Эти рецепторы реагируют на любые  изменения, в том числе низкочастотные.

  Ко второй группе относятся рецепторы, расположенные  в коже и соединительных тканях. Они выполняют функции осязания, реагируя на более высокие частоты (около 30 Гц). Вибрации оказывают определенное влияние на организм также через  органы зрения и слуха.

  Характер  воздействий вибрации на человека зависит  от их длительности. Нарушения физиологических  функций организма, наступающие  под влиянием вибраций, имеют тенденцию  к усилению с увеличением длительности воздействия.

  Вибрация, высокий  вибрационный фон среды представляют опасность для здоровья не только рабочих, в условиях производства, но и для других групп населения. Источниками вибрации в жилых  зданиях являются: транспорт, промышленные установки, инженерно-технологическое оборудование зданий. По интенсивности колебаний наиболее воздействует на человека городской рельсовый транспорт: мелкого заложения и открытые радиусы метрополитена, железнодорожные магистрали. Вибрация, возникающая в зданиях от движения поездов, имеет регулярный прерывистый характер. По мере удаления от источника амплитуда колебаний снижается.

  При распространении  колебаний по высоте многоэтажного здания на верхних этажах наблюдается как ослабление, так и усиление вибрации, в зависимости от резонанса. Изученные типы конструкций зданий в условиях одинаковых грунтов не оказывают существенного влияния на уровни вибрации в жилых помещениях.

  В некоторых  случаях регистрируются высокие  уровни вибрации от инженерно-технологического оборудования самих зданий (лифты) и встроенных объектов.

  В основе профилактики вибрационной болезни лежит гигиенически обоснованное нормирование уровней вибрации. При этом учитываются направленность, продолжительность действия, характер вибрации. В Российской Федерации уровни вибрации на рабочих местах в производственных помещениях, на горных, сельско-хозяйственных, мелиоративных, строительно-дорожных машинах, железнодорожном и автомобильном транспорте, на судах регламентируются санитарным законодательством.

  Основными нормативными правовыми актами, регламентирующими  параметры производственных вибраций, являются: "Санитарные нормы и  правила при работе с машинами и оборудованием, создающими локальную  вибрацию, передающуюся на руки работающих" № 3041-84 и "Санитарные нормы вибрации рабочих мест" № 3044-84.

  В настоящее  время около 40 государственных стандартов регламентируют технические требования к вибрационным машинам и оборудованию, системам виброзащиты, методам измерения  и оценки параметров вибрации и другие условия. 

  Список литературы 

  Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. – М.: 2001.

  Гарин В.М. Экология для технических вузов. – Ростов на Дону: 2001.

  Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология. – М.: «Дрофа», 2004.