Физические характеристики вибрации.
Вибрация- это периодические отклонение твердого тела от точки своего равновесия.
Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются частота колебаний и виброскорость. Частота колебаний измеряется в герцах (Гц), виброскорость — в метрах в секунду (м/с). Сила воздействия вибрации на организм зависит от количества поглощенной энергии, наиболее адекватным выражением которой является виброскорость. Производное виброскорости во времени — виброускорение (м/с2). В производственных условиях вибрация представляет собой колебательный процесс с широким диапазоном частот, поэтому, и оценка её производится в 8-10 октавах. Вибрация с частотой 8-16 Гц относится к низкочастотной, 31,5 и 63 Гц — к среднечастотной, от 125 до 1000 Гц — к высокочастотной. Наибольшая опасность развития вибрационной болезни при вибрации с частотой 16-200 Гц.
В отличие от звука вибрация воспринимается разными органами и частицами тела. Так, при низкочастотных (до 15 Гц) колебаниях поступательная вибрация воспринимается отолитовым, а вращательная - вестибулярным аппаратом внутреннего уха. При контакте с твердым вибрирующим телом вибрация воспринимается нервными окончаниями кожи.
Сила восприятия механических колебаний зависит от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой в определенной мере механическую колебательную систему, обладающую собственным резонансом и резонансом отдельных органов, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации. Так, у человека в положении сидя резонанс тела, который обусловливается влиянием вибрации и проявляется неприятными субъективными ощущениями, наступает на частотах 4-6 Гц, у человека в положении стоя - на частотах 5-12 Гц.
Человек ощущает вибрацию частотой от долей герца до 800 Гц, вибрация большой частоты воспринимается подобно ультразвуковым колебаниям, вызывая ощущение тепла.
Человек ощущает колебательные скорости, отличающиеся в 10 000 раз. Поэтому по аналогии с шумом интенсивность вибрации часто оценивают, как уровень колебательной скорости (виброскорости), определяя его в децибелах.
За пороговую колебательную скорость принята величина 5 х10"8 м/с, что отвечает пороговому звуковому давлению 2 х 1 0 ~ 5 Н/м2.
По способу передачи механических колебаний на человека различают:
Общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидячего или стоящего человека;
Локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.
По источнику возникновения вибраций различают:
Локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механического инструмента, органов ручного управления машинами и оборудованием;
Локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента или самих обрабатываемых деталей;
Общую вибрацию 1-й категории – транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных машин при движении по местности;
Общую вибрацию 2-й категории – транспортно-технологическую, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок;
Общую вибрацию 3-й категории – технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.
Неблагоприятные воздействия вибрации.
При контакте человека с сотрясающимися объектами организм включается в общую систему сотрясений. Костная система, нервные структуры, вся сосудистая система являются хорошими проводниками и резонаторами вибрации. Степень чувствительности организма в целок к этому фактору зависит от функционального состояния коры больших полушарий.
Работая с вибрирующими механизмами, инструментами, рабочие подвергаются воздействию не только вибрации, но еще высокочастотного шума высокой интенсивности, что ускоряет и усугубляет развитие и поли симптоматичность вибрационной болезни. Значительное влияние вибрация оказывает на вестибулярный аппарат.
Сила неблагоприятного воздействия вибрации зависит от взаимодействия человека с вибрирующим предметом. Для характеристики силы повреждающего действия большое значение имеет сила обратного удара. Чем больше амплитуда, чем тяжелее инструмент, тем сильнее ответный удар, тем выраженнее травматизация.
Неблагоприятное воздействие вибрации на организм в значительной степени зависит от внешних условий. Отрицательное значение оказывает низкая температура внешней среды и высокая влажность.
Работа с вибрирующими приборами, аппаратами, как правило, связана с довольно большим напряжением мышц – длительное статическое напряжение, что приводит к резкой анимезации всех тканей. Возникающие колебательные движения в тканях приводят к перемещению тканей относительно друг друга, что является мощным раздражителем для воспринимающих рецепторов.
Анемизация, смещение тканей, травматизация, действующие на периферические нервы, вызывают сильное раздражение, передающееся в ЦНС, что приводит к сильному возбуждению вегетативных центров. Постоянный поток раздражений, идущий с периферии, вызывает изменения в функциональном состоянии не только периферических нервных рецепторов, но и центров спинного и головного мозга.