6. Вибрационное воздействие

Энергия виброакустических полей распространяется на расстояния в десятки раз большие, чем другие вредные факторы и воздействует на мил- лиарды людей на улице, работе и дома.

1. Влияние вибрации на организм человека

Вибрация – механические колебания материальных точек или тел, т. е. сложный колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести материального тела или механической системы от положения равновесия, при котором происходит поочередное возраста- ние, и убывание значений хотя бы одной из координат во времени или пе- риодическое изменении формы тела, которую оно имело в статическом со- стоянии.

Простейшим вибрационным движением является гармоническое сину- соидальное колебание, основными параметрами которого является амплитуда (А) в метрах и частота перемещения ( f ) в герцах. Синусоидальный закон

0

определяется формулой X  F sin( wt   ) . Величина А, равная максималь-

ному абсолютному значению Х, называется амплитудой колебания. Выраже-

0

ние wt    определяет значение Х в момент времени t и называется фазой

0

колебания, где  – начальная фаза. Величина w называется циклической или

^{круговой частотой:} w  ^2

T

 2  f ^{, где Т=1/f – период колебания, с.}

Процесс распространения любого вида возмущения называют вол-

нами, т. е. изменением состояния. Скорость перемещения возмущения в пространстве называется скоростью волны. При распространении механи- ческих волн материальные частицы среды совершают колебательные дви- жения относительно некоторых положений, являющихся положением рав- новесия. Скорость колебательного движения материальных частиц среды называется колебательной скоростью или виброскоростью ( v , м·с^-1),

определяемой по формуле

v  wA  2  f  A ^{. Виброускорение ( a , м·с-2), со-}

ответственно равно:

a  w² A  2  f 2 A ^.

Учитывая, что абсолютные значения виброскорости и виброускоре- ния изменяются в очень широких пределах, в практике виброакустических

исследований используют их логарифметические уровни L_v

и L_a

(дБ):

^ v ^

^ a ^

a

L  20  lg

v

L_v  20  lg_^



_^ , _a

0 

^_{ }^ , (6.1)

 0 

где v – среднеквадратическое значение виброскорости, м·с^-1;

v₀ – пороговое значение виброскорости, равное

5 10^8

м·с

^-1; a – среднее

квадратическое значение виброускорения, м·с^-2; a – пороговое значение

0

виброускорения, равное 10^6

м·с^-2.

Действие вибрации на организм человека определяется уровнями

виброскорости и виброускорения, частотным спектром и физиологи- ческими свойствами организма человека.

Местная вибрация малой интенсивности оказывает благоприятное воздействие на организм человека: может восстанавливать трофические изменения, улучшать функциональное состояние центральной нервной си- стемы, ускорять заживление ран. Но с увеличением интенсивности коле- баний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие к развитию профессиональной патологии – вибрационной болезни.

Вибрационная болезнь – профессиональное заболевание, вызванное длительным воздействием на организм вибрации, имеет три стадии (I – начальная, II – умеренно-выраженная, III – выраженная). Формы вибраци- онной болезни показаны на рис. 6.1 [6].

Рис. 6.1. Формы вибрационной болезни

Тело человека представляет собой сочетание масс с упругими эле- ментами, имеющими собственные частоты колебаний – для плечевого поя- са, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение «стоя») составляют 4-6 Гц, желудка – 8 Гц, головы относительно плеч (положение

«сидя») – 25-30 Гц. Поэтому при совпадении частоты вынужденных коле- баний с частотой собственных колебаний органов человека может возник- нуть резонансное явление, приводящее к механическому повреждению не- которых органов. Частотный диапазон 60-90 Гц соответствует резонансу глазных яблок и вызывает расстройство зрительных восприятий. При ча- стоте колебаний от 1 до 10 Гц предельные ускорения, равные 10 мм/с², яв- ляются неощутимыми, 40 мм/с² – слабо ощутимыми, 400 мм/с² – сильно ощутимыми, 1000 мм/с² – вредными, а низкочастотные колебания с уско- рением 4000 мм/с² – непереносимыми.

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, начинающиеся с концевых фаланг пальцев и распространяющиеся на всю кисть, предпле- чье, захватывая сосуды сердца, что вызывает ухудшение снабжения конеч- ностей кровью. При этом наблюдается воздействие на нервные окончания, мышечные и костные ткани, снижается болевая и вибрационная, темпера- турная и тактильная чувствительность кожи, происходит окостенение су- хожилий мышц и отложение солей в суставах кистей рук и пальцев, что является причиной их деформации и уменьшения подвижности суставов, появления болей. При неблагоприятных условиях локальная вибрация мо- жет привести к развитию вибрационной болезни в течение несколько ме-

сяцев, после начала ее воздействия.

При вибрационной болезни, связанной с воздействием общей вибра- ции, появляются головные боли, ощущение шума и тяжести в голове, го- ловокружение и слабость, быстрая утомляемость, раздражительность и плохой сон, потеря аппетита и тошнота, склонность к обморочным состоя- ниям. Возможны так же повышение температуры тела, вестибулярные нарушения, расстройство центральной нервной системы, резкая потеря ве- са. Могут иметь место микросимптомы очагового поражения больших по- лушарий мозга, спинного мозга, изменения со стороны нервной перифери- ческой системы и опорно-двигательного аппарата [4].