Вибрационные воздействия

Вибрация — это совокупность механических колебаний.

Как и звук, вибрационное воздействие характеризуется амп­литудой и частотой колебаний, а также их вибрационной ско­ростью, или виброскоростью (V_B), и вибрационным ускорением, или виброускорением (А_В). Возможность изменения параметров виб­рационных колебаний в весьма широких пределах заставляет использовать, как и в случае со звуковыми воздействиями, лога­рифмические характеристики сравнения реально действующих значений величин с пороговыми значениями их ощущения. Для вибрационной скорости такая характеристика обо­значается как уровень виброскорости (L_ВС) и измеряется в децибелах (дБ):

где V_в0 — пороговое значение ощущения человеком вибраци­онной скорости, принятое международным стандартом как 5 10^-8м/с.

Аналогично подсчитывается и уровень виброускорений (L_ВУ), дБ:

где А_в0 — пороговое значение ощущения человеком вибраци­онного ускорения, принятое международным стандартом как 3 10^-4м/с².

Важной особенностью восприятия вибрации человеком является то, что сам человек с механической точки зрения представляет собой многозвенную упруго-колебательную систему с большим числом резонансных частот, что при внеш­них вибрационных воздействиях приводит к собственным негативным соматическим последствиям. В результате виб­рационные патологии стоят на втором месте по частоте их возникновения в списке профессиональных заболеваний (после пылевых легочных болезней).

Вибрационные воздействия разделяют, на общие, т.е. действующие на весь организм человека сразу, и локаль­ные, которые воздействуют на конечности или отдельные части тела.

Негативное восприятие вибрации человеком начинается уже с частоты около 0,7 Гц и достигает своего общего максимума при частоте примерно 5 Гц. Органы, расположенные в брюшной полости и грудной клетке человека, резонируют при частотах 3—8 Гц. Еще один общий резонанс организма при вертикальных вибрациях наблюдается на частоте 15—20 Гц. Расстройство зрительного восприятия человека наступает при резонансе органов зрения в двух диапазонах частот: 25—40 и 60—90 Гц. Стремясь избежать явно болезненных и неприятных ощущений от действия вибрации, но, будучи не в силах полностью исключить ее воздействие в процессе выполнения трудовой деятельности, человек выбирает менее ощутимые для него рабочие частоты механизмов и машин, располагающиеся вне указанного выше резонансного диапазона, т.е. менее 0,7 Гц или более 90 Гц. Но действие как очень низких, так и высо­ких частот вибрации даже при их незаметности, а часто и при­вычности, оказывается для человека весьма вредным.

Наиболее тяжелые последствия длительного воздействия вибрации на человеческий организм проявляются в виде рас­пространенного профессионального заболевания — вибра­ционной болезни. Характерными и самыми критическими для развития данной болезни являются вибрационные часто­ты в диапазоне 30—250 Гц. В процессе заболевания отмеча­ются изменения сосудов и костно-суставного аппарата ко­нечностей, повышенная чувствительность их к холоду и ноющие боли. Спазмы сосудов, вызванные локальной виб­рацией, распространяются от кистей рук на предплечья и мо­гут отражаться даже на сосудах сердца.

Основными методами защиты от вибрации являются:

- снижение вибрации в источнике ее возникновения;

- уменьшение параметров вибрации по пути ее распростране­ния от источника.

Чтобы снизить вибрацию в источнике ее возникновения, не­обходимо уменьшить действующие в системе переменные силы.

Это не допустит возникновения резонанса, т.е. резкого увеличения амплитуды колебаний (виброперемещения) устройства, результатом чего может быть его по­ломка или разрушение. Исключить резонансные режимы работы оборудования можно либо путем изменения массы и жесткости вибрирующей системы, либо установлением нового режима рабо­ты агрегата.

Для защиты от вибрации используют метод вибродемпфирова­ния (вибропоглощение), под которым понимают превращение энергии механических колебаний системы в тепловую.

Виброгашение, или динамическое гашение колебаний, дости­гается установкой вибрирующих машин и механизмов на проч­ные, массивные фундаменты.

Достаточно эффективным способом защиты является вибро­изоляция, которая заключается в уменьшении передачи колеба­ния от вибрирующего устройства к защищаемому объекту поме­щением между ними упругих устройств (виброизоляторов).

Рассмотренные методы защиты от вибрации относятся к коллек­тивным методам защиты. Средствами индивидуальной защиты от вибраций являются специальные рукавицы, перчатки и прокладки. Для защиты ног используют виброзащитную обувь, снабженную прокладками из упругодемпфирующих материалов (пластмассы, ре­зины или войлока). С целью профилактики вибрационной болезни персонала, работающего с вибрирующим оборудованием, необхо­димо строго соблюдать режимы труда и отдыха, чередуя при этом рабочие операции, связанные с воздействием вибрации, и без нее.