Вибрации и акустические колебания.

Малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, называют вибрацией.

Воздействие вибрации на человека классифицируют: по способу передачи, по направлению действия вибрации, по временной характеристике.

В зависимости от способа передачи колебаний человеку вибрацию подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека. Вибрация, воздействующая на ноги сидящего человека, на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, также относится к локальной.

По направлению действия вибрацию подразделяют на: вертикальную, распространяющуюся по оси х, перпендикулярной к опорной поверхности; горизонтальную, распространяющуюся по оси у, от спины к груди; горизонтальную, распространяющуюся по оси з, от правого плеча к левому.

По временной характеристике различают: постоянную вибрацию, для которой контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза (6 дБ); непостоянную вибрацию, изменяющуюся по контролируемым параметрам более чем в 2 раза.

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Выраженность ответных реакций обусловливается главным образом силой энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время этого контакта являются главными параметрами, определяющими развитие вибрационных патологий, структура которых зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения, направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и т.д.

Между ответными реакциями организма и уровнем воздействующей вибрации нет линейной зависимости. Причину этого явления видят в резонансном эффекте. При повышении частот колебаний более 0,7 Гц возможны резонансные колебания в органах человека. Резонанс человеческого тела, отдельные его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20-30 Гц, при горизонтальных 1,5-2 Гц. Особое значение резонанс приобретает по отношению к органу зрения. Расстройство зрительных восприятий проявляется в частотном диапазоне между 60-90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок. Для органов, расположенных в грудной клетке и брюшной полости, резонансными являются частоты 3-3,5 Гц. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4-6 Гц.

Вибрационная патология стоит на втором месте после пылевых профессиональных заболеваний. Выделяют три вида вибрационной патологии от воздействия общей, локальной и толчкообразной вибрации.

При действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный. Вибрация является специфическим раздражителем для вестибулярного аппарата.

У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, вестибулярная неустойчивость. Нарушение зрительной функции проявляется сужением и выпадением отдельных участков из поля зрения, снижением остроты зрения, потемнением в глазах. Под влиянием общей вибрации отмечается снижение болевой, тактильной, вибрационной чувствительности. Особенно опасна точкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими изменениями.

Вибрационная болезнь от воздействия общей вибрации и толчков регистрируется у водителей транспорта, на заводах железобетонных изделий. Рабочие часто жалуются на боли в области поясницы, желудка, на отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность и т.д. в целом изменения выражаются нарушениями в конечностях, снижением сосудистого тонуса и чувствительности.

Бич современного производства, особенно машиностроения – локальная вибрация. Локальная вибрация подвергается главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушение снабжения конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев ит.д.

Сроки развития периферических расстройств зависят от дозы (эквивалентного уровня вибрации) в течении рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У бурильщиков, заточников, рихтовщиков вибрационное заболевание развивается за 8-10 лет. Обслуживание инстумента ударного действия (клепка), генерирующим вибрацию среднечастотного диапазона (30-125 Гц), приводит к развитию сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных нарушений через 12-15 лет.

       К факторам производственной среды, усугубляющим вредное действие вибрации на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций.

Усугубляющее влияние сопутствующих факторов учитывается при расчете показателей вероятности вибрационной болезни. В таблице приведены значения расчетных коэффициентов К повышения риска вибрационной болезни в зависимости от уровня сопутствующих факторов. Изменения для шума и температуры находятся в линейной зависимости от значения изменяемого фактора

Длительное систематическое воздействие вибрации приводит к развитию вибрационной болезни (ВБ), которая включена в список профессиональных заболеваний. ВБ не регистрируется, несмотря на наличие многих источников вибрации (наземный и подземный транспорт, промышленные источники). Лица подвергшиеся воздействию вибрации ОС, чаще болеют СС заболеваниями.

Гигиеническое нормирование вибрации регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием, ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования.», Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.556-96 «производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Документы устанавливают: классификацию вибрации, методы гигиенической оценки, нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда и отдыха, требования к обеспечению вибробезопасности и вибрационным характеристикам машин.

При гигиенической оценке вибрации нормируемыми параметрами являются средние квадратические значения виброскорости v и их логарифмические уровни Lv, или виброускорения для локальных вибраций в октавных полосах частот, а для общей вибрации - в октавных или треть октавных полосах.

Для общей и локальной вибрации зависимость допустимого значения виброскорости vt (м/с) от времени фактического воздействия вибрации, не превышающего 480 мин, определяется по формуле:

V_t=v₄₈₀ .

Где v₄₈₀ – допустимые значения виброскорости для длительности воздействия 480 мин, м/с.

Максимальное значение V_t для локальной вибрации не должно превышать значений, определяемых для Т=30 мин, а для общей вибрации при Т=10 мин.

Допустимые уровни вибрации в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентируются Санитарными нормами СН 2.2.4/2.18.566-96. основными нормируемыми параметрами вибрации являются квадратические величины уровней виброскорости и виброускорения в октавных полосах частот.