Воздействие вибрации на организм человека

Вибрации обладают выраженным биологическим действием, которое зависит от f, интенсивности, направления и времени воздействия. Каждое колебание воспринимается организмом как толчок в ответ на который развивается (практически сразу) компенсаторное напряжение мышц.

Соответственно наиболее опасны вибрации с f более 50 Гц. Для эффектов воздействия вибраций существенное значение имеют резонансные f: для тела 1-5 Гц, для головы и плеч 20-30 Гц, для глаз 60-80 Гц. Вибрации отрицательно сказываются на точности движений (особенно f=5 Гц), на остроте зрения (главным образом f =1-25 Гц).

Частоты 35-250 Гц наиболее характерны при работе с ручным инструментом и могут вызывать вибрационную болезнь со спазмой сосудов.

Частоты ниже 35 Гц – изменения в нервно-мышечной системе и костно-суставном аппарате

Частоты 6-10 Гц – влияют на психическое состояние человека (равные или близкие к частотам колебания человеческого организма или отдельных органов)

Главный эффект вибраций – развитие вибрационной болезни. В ее основе – нервные и гуморальные нарушения и микротравмы опорно-двигательного аппарата. При низкочастотной локальной вибрации эта болезнь развивается через 8-10 лет с основным поражением опорно-двигательного аппарата. Высокочастотная вибрация (f =125..250 Гц) – через 5 лет приводит к сосудистым расстройствам, побелению пальцев, ломящим и ноющим болям. При общей вибрации наблюдается головокружение, головные боли, поражение внутренних органов и позвоночника.

Влияние вибрации на человека зависит также от направления ее действия. В зависимости от этого она может быть действующей вдоль осей ортогональной системы координат (X Y Z).

Основные параметры: частота колебания (Гц); амплитуда смещения колеблющейся точки от положения равновесия А (мм); виброскорость V(м/с); виброускорение а (м/с); период колебаний Т.

Степень воздействия вибраций на физиологическое ощущение человека определяется величиной колебательного ускорения со скоростью колебаний, м/с и ускорением м²/с.

u = (2 p f) А;

w = (2 p f)²А;

где f – число колебаний в секунду, Гц; А – амплитуда колебаний, м.

Кроме абсолютных значений, широко применяются их логарифмические уровни в дБ (L_v, L_a). Смещение частот оценивают по уровню вибрации в логарифмических единицах – дБ.

L_v= 20 lg (V/V₀), дБ,

L_v= 20 lg v/5 10^-8;

где V – среднеквадратичная виброскорость, м/с; V₀ – пороговая виброскорость, равная 5 10^-8м/с.

Для виброускорения:

L_a = 20 lg a/a_0,дБ,

L_a = 20 lg a/3 10^-4.

где a – среднеквадратичная величина виброускорения, м/с²; а₀ – пороговая величина виброускорения, равное 3 10^-4м/с²

Для вибросмещения:

L_s = 20 lg S/S₀,

где S – среднеквадратичная величина вибросмещения, м; S₀ – пороговая величина вибросмещения, равная 8 10^-12 м.

Степень и характер воздействия вибрации зависит от:

- ее вида;

- параметров;

- направления воздействия.

Вибрация широко применяется во многих отраслях пищевой промышленности.

По способу передачи на человека вибрация подразделяется на общую ( на рабочих местах) – передается через опорные поверхности на тело (частота 2-63 Гц) и локальную - через руки при работе с ручными инструментами, машинами (частота 63-2000). В реальных условиях часто сочетаются оба эти виды.

Общая вибрация по источнику возникновения подразделяется на:

1) транспортную (категория I) – действует на водителей подвижных машин и транспортных средств (тракторы, автомобили);

2) транспортно-технологическую (категория II) – действует на операторов машин с ограниченным перемещением только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений (водитель автокары), вентиляторы, оборудование.

3) технологическая –действующая на операторов стационарных машин или передающаяся на рабочие места не имеющие источников вибрации (оператор тестомесильной машины укупорочного автомата) подразделяется на:

- тип а: на постоянных рабочих местах в цехах;

- тип б: на рабочих местах складов и т.д. где нет машин, генерирующих вибрацию;

- тип в: на рабочих местах в помещениях заводоуправления.

Локальная вибрация классифицируется по такому же принципу, но источники другие:

- ручные машины с двигателями (распиловка туш);

- ручные инструменты без двигателей.

Нормирование вибрации.

Основные нормируемые параметры – среднеквадратичные величины L_v (дБ) уровней виброскорости (виброускорения или вибросмещения) в октавных полосах со среднегеометрическим значением частот 2 4 8 16 31,5 и 63Гц.

Вибрацию, действующую на человека нормируют:

- по частоте;

- для каждого установленного направления;

- учитывают при общей вибрации ее категорию;

- учитывают при местной вибрации фактическое время действия.

В нормативные уровни вносят также поправки на время суток.

При этом для локальных вибраций:

нормируемая частота 63-1000 Гц

виброскорость 2,5-0,6 см/с

уровень виброскорости 114-102 дБ

для общих вибраций:

нормируемая частота 2-63 Гц

виброскорость 1,5-0,2 см/с

уровень виброскорости 108-92 дБ

Методы и средства защиты от вибраций.

Для исключения воздействия вибраций на окружающую среду необходимо принимать меры по их снижению прежде всего в источнике возникновения или на путях распространения.

Снижение вибрации проводится:

- уменьшением динамических процессов, вызываемых ударами, резкими колебаниями; совершенствование кинематической схемы;

- вибродемпфированием – превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии (например тепловую при нанесении на поверхность слоев упруго-вязких материалов;

- виброгашение, осуществляется в виде динамического гашения и вибропоглащения, в основу метода положено рассеивание энергии колебаний покрытиями с большим внутренним трением (резина, пластики, мастики), их наносят в местах максимальных амплитуд вибраций;

- виброизоляция, в качестве виброизоляторов используют металлические пружины, резину, пробку, войлок; В основу способа положено снижение передаваемой от машин и механизмов вибрации на основании путем размещения между ними других элементов или амортизаторов. При вертикальных колебаниях используют опорные или подвесные амортизаторы.

- выделение опасных с точки зрения вибрации участков ограждениями, надписями, предупреждающими знаками, окраской…

- рациональные режимы работы. Общее время работы с вибромашинами (при допустимых уровнях) не больше 2/3 рабочего дня, а непрерывная продолжительность (включая микропаузы) 15-20 минут.