10.2. Гигиенические характеристики и нормы вибрации
Повышенные уровни вибрации оказывают вредное воздействие на здоровье и работоспособность человека.
Колебания с частотой 3...30 Гц приводят к возникновению в организме человека неприятных и вредных резонансных колебаний различных частей тела и отдельных органов, собственные частоты колебаний которых находятся в интервале частот 3...6, 6...12, 25...30 Гц. Например, в положении стоя резонансные колебания головы относительно плеч возникают при частоте колебаний 25...30 Гц. Большинство внутренних органов входит в резонансные колебания в диапазоне частот 6...9 Гц. Длительное воздействие вибраций может вызвать стойкие изменения физиологических функций человека.
При оценке воздействия вибрации необходимо различать общие вибрации, вызывающие сотрясения всего организма, и локальные воздействия на руки человека. Действие локальных вибраций не ограничивается органами, находящимися в соприкосновении с вибрирующими деталями машин, они оказывают влияние на центральную нервную систему и через нее рефлекторно воздействуют на другие органы человека. Под влиянием вибрации наибольшие изменения происходят в нервной и сердечно-сосудистой системах. Объективно неблагоприятное действие вибраций выражается в виде утомления, головной боли, болей в суставах кистей рук и пальцев, повышенной раздражительности. Общая вибрация вызывает в организме более выраженные и стойкие изменения, чем аналогичная локальная. При длительной работе на вибрационном оборудовании у рабочего может развиться вибрационная болезнь, характеризующаяся нарушением функций различных органов и прежде всего периферической и центральной нервной системы.
Эффективное лечение виброболезни возможно только на ранних стадиях, причем восстановление нарушенных функций происходит медленно. В тяжелых случаях в организме происходят необратимые органические изменения, приводящие к инвалидности.
На современном уровне развития техники не всегда удается снизить вибрации до абсолютно безвредного уровня. Поэтому при нормировании исходят из того, что работа возможна не в наилучших, а в приемлемых условиях, т. е. когда вредное воздействие вибрации не проявляется или проявляется незначительно, не приводя к профессиональным заболеваниям.
В настоящее время классификацию, гигиенические нормы вибрации, требования к вибрационным характеристикам производственного оборудования, включая и транспортные средства (кроме железнодорожного и авиационного), определяют ГОСТ 12.1.012—90 «Вибрационная безопасность.
В практике нормирования и измерения вибрации определение параметров вибрации производят не для каждого значения частоты, а для некоторой полосы частот. Интервал частоты, в котором верхняя граничная частота fв вдвое больше нижней граничной частоты fн, называется октавой, т. е. для любой октавной полосы, на которые разбивается весь частотный диапазон, должно выполняться условие fв / fн = 2, для третьоктавных полос fв / fн = 1,26. В целом каждую октавную полосу (или третьоктавную) характеризует значение среднегеометрической частоты
.
Применяемые в СССР октавные полосы соответствуют Международным стандартам и составляют следующий ряд: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц. При измерениях определяют уровни вибрации в октавных полосах и сопоставляют с допускаемы по действующим нормам.
В связи с очень широким диапазоном изменения абсолютных параметров вибрации в практике виброакустических измерений применяются относительные логарифмические уровни параметров.
Уровень параметра представляет собой десятичный логарифм отношения абсолютного значения параметра к его начальному (пороговому) значению. В качестве порогового значения параметра принимается стандартная величина, равная 5-10~8 м/с. Уровни параметров вибрации выражаются в децибелах (дБ).
Логарифмические уровни виброскорости Lv (дБ) определяют по формуле
Lv = 20 lg Vср.кв/(5·10-8),
где Vср.кв ‑ среднеквадратичное значение виброскорости, м/с.
Логарифмические уровни виброускорения La (дБ) определяют по формуле
где а ‑ среднее квадратическое значение виброускорения, м/с2.
Гигиеническими характеристиками вибрации, определяющими ее воздействие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости или ее логарифмические уровни.
Общая вибрация нормируется по следующим октавным полосам частот: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц. Локальная вибрация нормируется по октавным полосам частот: 8; 16; 31,5; 63...1000 Гц. Общая вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой октавной полосе по вертикальному направлению (ось Z) или горизонтальному направлению (оси X, Y). Выбор нормирования определяется в зависимости от интенсивности вибрации, т. е. нормирование производится по более интенсивному действию вибрации (или по оси Z, или совместно по осям X и Y).