Мищенко, Тищенко - БЖД

221

сяцев, после начала ее воздействия.

При вибрационной болезни, связанной с воздействием общей вибрации, появляются головные боли, ощущение шума и тяжести в голове, головокружение и слабость, быстрая утомляемость, раздражительность и плохой сон, потеря аппетита и тошнота, склонность к обморочным состояниям. Возможны так же повышение температуры тела, вестибулярные нарушения, расстройство центральной нервной системы, резкая потеря веса. Могут иметь место микросимптомы очагового поражения больших полушарий мозга, спинного мозга, изменения со стороны нервной периферической системы и опорно-двигательного аппарата [4].

6.2. Классификация, нормирование и контроль параметров вибрации

Вибрация, воздействующая на человека, классифицируется СН

2.2.4/2.1.8.556-96 [7]:

1.По источнику возникновения: транспортная, возникающая при движении машин; транспортно-технологическая – при работе машин, выполняющих технологические операции в стационарном положении и при их перемещении по специально подготовленной части производственного помещения, промышленной площадке; технологическая – создаваемая стационарным оборудованием (тип «а») или передаваемая на рабочие места, не имеющие источников генерации вибрации(тип «б»), а также на рабочих местах работников умственного труда (тип «в»).

2.По временным характеристикам – постоянная и непостоянная

вибрация:

–постоянная – за период наблюдения(не менее 1 мин) величина

нормируемых параметров изменяется не более чем 2в раза (уровни Lv и

La не более чем на 6 дБ);

– непостоянная – величина нормируемых параметров изменяется более чем в 2 раза за время наблюдения не менее 1 мин (уровни Lv и La более чем на6 дБ), которая в свою очередь подразделяется: прерывистую

(контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с)

и импульсную – состоящую из одного или нескольких воздействий (колебаний) каждый из которых длительностью не менее 1 с.

3.По воздействию на работающегоразличают общую вибрацию,

предаваемую через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека, и локальную вибрацию, предаваемую главным образом через руки.

4.По направлению: вертикальная – колебания вдоль осиZ0 ; гори-

зонтальная – вдоль оси X 0 , направленной перпендикулярно спине или груди, а также оси Y0 , направленной от плеча к плечу; пространственная

–одновременно изменяются три координаты.

5.По характеру спектра выделяют: узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в одной из третьоктавных полос более

222

чем на 15 дБ превышают значения в соседних третьоктавных частотных полосах; широкополосные – спектр которых шире одной октавы.

6.По спектру частот – низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные:

–низкочастотные – с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1-4 Гц для общей и 8-16 Гц – локальной вибрации;

–среднечастотные – максимальные уровни колебаний преобладают в октавных полосах 8-16 Гц для общей и 31,5-63 Гц для локальной вибрации;

–высокочастотные – максимальные уровни колебаний преобладают в октавных полосах 31,5-63 Гц для общей и 125-1000 Гц для локальных вибраций.

7.По наличию в оборудовании или инструменте источника виб-

рации: активная (первичная) и пассивная (вторичная).

В реальных условиях часто имеет место сочетание всех вышеперечисленных видов вибрации.

Нормирование вибрации осуществляется поСН 2.2.4/2.1.8.556–96

[7]согласно данного норматива устанавливают параметры и уровни производственной вибрации. Общие требования к обеспечению вибрационной безопасности на производстве, транспорте, в строительстве, горных и других работах, связанных с неблагоприятным воздействием вибрации на человека установлены ГОСТ 12.1.012–2004 [1].

Гигиеническая оценка осуществляется: частотным (спектральным)

анализом нормируемого параметра, интегральными оценками по частоте нормируемого параметра и учету времени вибрационного воздей-

ствия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра. При нормировании параметров вибрации учитываются следующие факторы:

1) вид вибрации (общая, локальная, вертикальная или горизонтальная);

2)категория общей вибрации(транспортная, транспортно-техно- логическая, технологическая 3а, 3б, 3в);

3)временная характеристика вибрации (постоянная или непостоян-

ная). При непостоянной вибрации нормой вибрационной нагрузки на оператора является одночисловые эквивалентные корректированные значения контролируемых параметров;

4)нормируемый диапазон частот:

–для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеомет-

рическими частотами – 8,0; 16,0; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

–общей вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами – 1,0; 2,0; 4,0; 5,0; 8,0; 12,5; 16,0; 31,5; 63,0 Гц.

–общей вибрации в виде третьоктавных полос со среднегеометрическими частотами от 0,8 до 80 Гц;

5) длительность действия вибрации: при длительности действия вибрации менее 8 ч (480 мин) допустимые значения виброускорения и

223

виброскорости определяются по формулам:

где a480 , v480 – допустимые значения виброускорения и виброскорости при длительности воздействия в течение8 ч (по [7]); T – фактическое время воздействия вибрации, мин.

Допустимые значения уровней виброускорения и виброскорости с учетом длительности воздействия определяются по формулам:

Вибрацию измеряют в соответствии с требованиями ГОСТ313192006 [3]. В настоящее время для измерения вибрации используют отечественные приборы: шумомер ВШВ 003-М2 – для измерения и частотного анализа параметров шума и вибрации, шумовиброинтегратор ШВИЛ-01 – для измерений эквивалентных уровней непостоянного шума и локальной вибрации, вибромер ВВМ-201 – для измерения параметров вибрации, ШВИЛ-01-ДМ – для измерения инфразвука, общей, транспортной, технологической и коммунальной вибрации, а также импортные приборы – виброметр М-1300, снабженный октавными и третьоктавными фильтрами (фирма Robotron) и шумомер 2231 модель 4322 в комплекте с подушкой для измерения общей вибрации (фирма Брюль и Кьер).

6.3.Причины возникновения вибрации и мероприятия по обеспечению вибробезопасности

К причинам возникновения вибраций относятся [6]:

–неуравновешенные силовые воздействия, источниками которых могут быть детали или узлы оборудования, имеющие возвратнопоступательное движение;

–соударение деталей в процессе работы оборудования(зубчатые соединения, подшипниковые узлы);

–взаимодействие рабочих органов оборудования с обрабатываемым материалом;

–кинематическое возбуждение вибрации при движении машин и механизмов по неровной опорной поверхности (автомобили, трактора);

–гидроаэродинамические воздействия, возникающие при работе оборудования (гидроприводы, пневмоприводы);

–износ оборудования, некачественная сборка узлов, монтаж оборудования.

Вибробезопасные условия труда обеспечиваютсяиндивидуаль-

ными (виброизолирующие рукоятки, рукавицы и спецобувь), коллектив-

ными, гигиеническими и лечебно-профилактическими мероприятиями

224

(специальные комплексы производственной гимнастики, витаминная профилактику, спецпитание, внедрение рационального режима труда и отдыха, регламентированные перерывы, ограничение времени контакта с вибрационным оборудованием, периодические медосмотры).

Коллективные методы защиты

А. Основные методы уменьшения параметров вибрации в источнике

еевозбуждения [5]:

–изменение конструктивных элементов источника возбуждения, обеспечивающее их безударное взаимодействие(замена прямозубых ше-

стерен на косозубые, шевронные и т. п.), а также характера возбуждаю-

щих воздействий;

–выбор режима работы оборудования(изменение частоты колеба-

ний);

- замена возвратно-поступательных движений на вращательные и подшипников качения на подшипники скольжения;

–отстройка от режима резонанса изменением массы и жесткости оборудования или установление нового режима работы;

–контроль за качеством изготовления деталей, сборки узлов и оборудования, его монтажом и состоянием в процессе эксплуатации.

Б. К основным методам защиты от вибрации напутях ее распро-

странения относятся:

1. Виброизоляция – уменьшение передачи колебаний от источника возбуждения к защищаемому объекту (основанию рабочего места, строительной конструкции) при помощи устройств, помещаемых между ними

(виброизоляторы, пружины, упругие прокладки) [2].

Эффективность виброизоляции определяется коэффициентом передачи K П (коэффициентом амортизации К А ), т. е. отношением амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к амплитуде той же величины источника возбуждения при гармонической вибрации.

Следовательно, чем ниже собственная частота по сравнению с часто-

становится меньше единицы, т. к. система оказывает вынуждающей силе все большее инерциальное сопротивление, вследствие этого передача вибраций через виброизоляцию уменьшается.

Обычно эффективность виброизоляции определяется в децибелах по

225

Из приведенных формул видно, что эффективность виброзащиты увеличивается с увеличением массы виброизолятора и частоты вибрации, что на практике может привести к удорожанию установки или к большей подвижности по отдельным степеням свободы. Для выработки компромисса между экономическими и техническими требованиями к виброизоляции приняли оптимальным соотношение между частотой возбуждения и соб-

ственной частотой колебаний системы, равное f = 3 ¸ 4 . f0

2.Вибродемпферирование (вибропоглощение) – это процесс уменьше-

ния уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний в другие виды энергии(тепловую, электрическую, электромагнитную). Это реализуется в тех случаях, когда конструкция выполнена из материалов с большими внутренними потерями– на вибрирующую поверхность наносятся вибропоглощающие материалы или используется контактное трение двух материалов или конструкции соединяются через сердечники электромагнитов с замкнутой обмоткой и .т п. Применение этих материалов способствует снижению вибраций оснований фундаментов оборудования по виброскорости в широкой полосе средних и высоких частот на

8-10 дБ.

3.Динамическое виброгашение является одним из способов увеличения реактивного сопротивления колебательных систем, осуществляемое путем установки оборудования на фундамент с определенной массой или применением динамических виброгасителей. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему, собственная частота которой f0 настроена на основную частоту f колебаний оборудо-

вания, вибрация которого снижается. Подбором массы и жесткости виброгасителя достигается выполнение условия f = f0 . Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем оборудовании, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями оборудования. Их недостатком является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебания.

4. Антифазная синхронизация – это исключение резонансных режимов работы, т. е. отстройка собственных частот агрегатов и их отдельных узлов и деталей от частоты вынужденной силы. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняются либо изменением характеристик системы (массы или жесткости), либо установлением нового рабочего режима (отстройка от резонансного значения угловой частоты вынужденной силы). Так же уменьшение параметров вибрации может до-

стигаться использованием в качестве конструкционных материалов с

226

большим внутренним трением (сплавы на основе меди, никеля, кобальта, марганца с содержанием15-20 % меди и магниевые сплавы, твердые пластмассы, прессованная древесина, твердая резина), а также поверхностным трением (колебания изгиба двух скрепленных и плотно прилегающих друг к другу пластин).

В. При кинематическом возбуждении вибрации применяется:

–изменение конструкции элементов оборудования;

–уменьшение неровностей пути перемещения самоходных и транспортных машин;

–повышение амортизирующей способности опорных элементов самоходных и транспортных машин.

Вопросы для самопроверки

1.Что такое вибрация?

2.Какое действие на организм человека оказывает вибрационное воздействие?

3.Что значит постоянная и непостоянная вибрация?

4.Какими параметрами оценивается вибрация?

5.Назовите средства индивидуальной защиты человека от действия вибрации.

6.Как классифицируется вибрация по источнику образования?

7.Какое воздействие оказывает локальная вибрация? Приведите примеры.

8.Какие факторы учитываются при нормировании параметров вибрации?

9.Перечислите мероприятия направленные на снижение общей вибрации.

10.Охарактеризуйте вред наносимый локальной вибрацией.

11.Укажите причины возникновения вибрации.

12.Укажите основные методы защиты от вибрации на путях ее распространения.

13.Что такое вибродемпфирование?

14.Где применяется антифазная синхронизация?

15.Какие вы знаете средства индивидуальной защиты от вибрации?

Библиографические ссылки

1.ГОСТ 12.1.012-2004. Вибрация. Общие требования безопасности [Электронный ресурс]. – Доступ из справ.-поисковой системы «Техэксперт».

2.ГОСТ 27242-87. Вибрация. Виброизоляторы. Общие требования [Электронный ресурс]. – Доступ из справ.-поисковой системы «Техэксперт».

3.ГОСТ 31319-2006. Вибрация. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Требования к проведению измерений на рабочих местах[Электронный ресурс]. – Доступ из справ.-поисковой системы «Техэксперт».

4.Девисилов В. А. Охрана труда : учебник. – М. : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2005. – 448 с.

5.Исследование вибрации : методические указания к лабораторной работе для

студентов всех специальностей / сост. Т. В. Тупицына, В. П. Тищенко, Н. Г. Изместьева, М. Ю. Филатова. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2008. –36 с.

6.Мищенко О. А. Безопасность жизнедеятельности : учеб. пособие. – Хабаровск. : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2007. – 166 с.

7.СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. – М. : Минздрав России, 1997. – 30 с.

227

7. ШУМОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА

7.1. Источники шума и его воздействие на человека

Шум относится к числу вредных для человека загрязнителей окружающей среды. Представление о шуме включает всякие неприятные или нежелательные звуковые воздействия, которых мешают восприятию полезных сигналов, нарушают тишину, оказывают вредное или раздражающее влияние на организм человека, снижают его работоспособность. В процессе жизнедеятельности человек научился издавать разнообразные звуки: от сигнала опасности до любовного зова, т. е. сумел в полной мере воспользоваться свойствами окружающей среды как носителя звука.

Бурное развитие техносферы усиливает воздействия человека на окружающую среду, которое за редким исключением (создание музыкальных инструментов) нарушает ее стационарное состояние и сопровождается усилением шума и вибрации. Внедрение техники в сферу жизнедеятельности человека способствует ежегодному увеличению шума на1-3 дБ и является причиной превышения допустимых норм уровня шума на многих рабочих местах.

Шум как физическое явление – это совокупность непериодических, случайных колебательных процессов в упругой(газовой, жидкой и твердой) среде, инициируемых какой-либо возмущающей силой и сопровождающихся переносом энергии в пространстве.

Как физиологическое явление – это субъективное ощущение(звук), возникающее в слуховом анализаторе человека в результате изменения давления частиц упругой среды.

Как гигиенический фактор – это воспринимаемая слуховым анализатором человека энергия звуковых волн различной частоты и интенсивности, стрессовый фактор, нарушающий приспособительные реакции и речевую связь, прием и обработку информации, зрительную и акустическую ориентацию человека в окружающей среде.

Воздействие шума на человека определяется уровнем(интенсивностью) и высотой звуков, составляющих шум, а также продолжительностью его действия.

Интенсивность акустических колебаний звука измеряется по логарифмической шкале в децибелах (дБА) и отражает величину давления, которое оказывают звуковые волны на барабанную перепонку человеческого уха. Шум в 0 дБА создает зимний лес в безветренную погоду. Шум в 1 дБА еле уловим человеком с исключительным слухом. Шум от нормального дыхания человека оценивается в10 дБА, и такой уровень шума принимают за порог слышимости для большинства людей с нормальным слухом. Шепот издает шум в20 дБА. Отдых и сон считается полноценными, когда шум не превышает25-30 дБА. В учреждениях и на предприятиях шум достигает 40-60 дБА. На шумных предприятиях некоторые категории

228

людей работают при шуме до70 дБА. Кратковременно допустим шум в 80 дБА. Более сильный шум для здоровья вреден. Болевой порог лежит в пределах 130-140 дБА, за которым возможно непосредственное повреждение слухового аппарата.

Всоответствии с санитарными нормами уровень шума около зданий

вдневное время не должен превышать55 дБА, а ночью (с 23 ч вечера до 7 ч утра) – 45 дБА, в квартирах – соответственно 40 и 30 дБА.

По данным австралийских исследователей, шумовое загрязнение, характерное сейчас для большинства городов, сокращает продолжительность жизни их жителей на 10-12 лет.

Сточки зрения физики принципиальной разницы между шумом и вибрацией нет, поскольку эти явления обусловлены возникновением волнового процесса в твердой, жидкой или воздушной среде. Основными источниками возникновения шума и вибрации являются различные виды транспорта, машин и механизмов, технологических установок, аппаратов и трубопроводов, используемые человеком в процессе жизнедеятельности.

Среди основных причин возникновения шума и вибрации следует отметить [1,2]:

·колебательные и вращательные процессы, возникающие в рабочих

и отдельных узлах машин, оборудования и инструментов, при их взаимодействии с обрабатываемыми поверхностями и материалами;

·недостаточная динамическая балансировка вращающихся деталей;

·нарушение правил эксплуатации и сроков технического обслуживания оборудования;

·отсутствие или неправильное проектирование вибро- и шумоизолирующих и поглощающих устройств.

Шумовое воздействие транспорта также имеет негативную оценку, суммарный шум от большинства транспортных потоков достигает высокого уровня (90-95 дБА) на магистралях почти круглосуточно. От транспортного шума страдают прежде всего жители городов, а также поселков и станций, находящихся вблизи крупных автомагистралей, железнодорожных путей и станций, морских речных портов, аэродромов, автопредприятий. В негативном воздействии шумов выделяют следующие взаимосвязанные аспекты.

Медицинский аспект связан не только с акустическим раздражением слухового анализатора. Это снижение рефлекторной деятельности и концентрации внимания, увеличение числа ошибок, а также угнетение нервной системы и репродуктивной функции человека, увеличение общей заболеваемости на 10-15 % и развитие психических заболеваний.

Социальный аспект связан с тем, что шумовому воздействию подвержены большие группы населения, свыше 60 % населения крупных городов проживает в условиях чрезмерного шума.

Экономический аспект заключается в том, что шум влияет на произ-

229

водительность труда, а ликвидация последствий болезней требует значительных социальных выплат.

Аккумулирующий характер незримого и незаметного шумового воз-

действия вызывает специфические (временное смещение порога слышимости, развитие неврита слуховых нервов и необратимая потеря слуха) и

неспецифические сдвиги в функционировании сердечнососудистой, центральной и вегетативной нервной (даже при уровнях звука 40-70 дБА) системы, проявляющиеся зачастую раньше, чем нарушение слуховой чувствительности человека.

Исследования акустических характеристик шума и объективных патологических изменений в слуховом анализаторе и центральной нервной системе свидетельствуют, что его общебиологическое действие характеризует эквивалентный (по энергии) уровень звука, величина которого достаточно точно соответствует потере акустического комфорта, легко измеряема и прогнозируема в любой точке вблизи автомагистрали.

По эквивалентному уровню звука– средневзвешенной величине частотных характеристик звукового давления, измеряемой по шкале "А" шу-

момера, (учитывает особенности восприятия слуховым анализатором че-

ловека звуков различных частот) выделяют пять ступеней воздействия. Первая – уровень звукового давления ниже порога слышимости

(полная тишина), человек ощущает психологический дискомфорт и -не вольно прислушивается к шуму своего дыхания и процессу пищеварения.

Вторая – привычный для нормальной жизнедеятельности человека шумовой фон интенсивностью до 60 дБА. В зависимости от индивидуальных особенностей организма с увеличением частоты и уменьшением диапазона частот шум интенсивностью более40 дБА может создавать повышенную нагрузку на нервную систему, особенно при умственной работе.

Третья – шум инженерного и санитарно-технического оборудования зданий, громкий разговор и музыка интенсивностью60-80 дБА, не мешая восприятию полезной информации и не изменяя функций слуха, оказывает психологическое воздействие. Его длительное воздействие увеличивает нагрузку на нервную систему, вследствие чего появляется раздражительность и повышенная утомляемость, ослабляется внимание и замедляются психические реакции, снижается производительность и качество труда.

При импульсных и нерегулярных шумах степень воздействия повышается, возможно, развитие неврозов, гипертонической и язвенной болезни, расстройств деятельности желез внутренней секреции и дыхательных путей.

Четвертая (область неблагоприятного физиологического воздей-

ствия) производственные и транспортные шумы с уровнями звукового давления 80-110 дБА (уровень городского шума достигает80-90 дБА).

Под воздействием шума интенсивностью выше 80 дБА изменения в функциональном состоянии центральной нервной и других органов наступают

230

значительно раньше, чем в слуховом анализаторе.

Совокупность этих изменений характеризуется как шумовая болезнь, объективными симптомами которой являются: снижение слуховой актив-

ности (снижение слуха на 20 дБА серьезно мешает человеку), изменение функции пищеварения (понижение кислотности) и состава крови, сердечнососудистая недостаточность и нейроэндокринные расстройства.

Установлено, что при работах, требующих повышенного внимания, с увеличением уровня звука от 70 до 90 дБА производительность труда снижается на 20 %, а общая заболеваемость на шумных производствах увели-

чивается на 15-20 % (люди чаще болеют гипертонией, неврозами и язвенной болезнью, желудочно-кишечными и кожными заболеваниями).

Пятая ступень имеет место при действии постоянного шума интенсивностью более 120 дБА и импульсного выше140-150 дБА в течение 100 мс, а при длительности воздействия 5 мс постоянного шума интенсивностью 160 дБА и более, кроме появления болевых ощущений возможны акустические травмы (разрыв барабанных перепонок, контузия) и смерть.

В табл. 7.1 даны уровни шума различных транспортных средств.

Систематическое воздействие повышенных уровней шума и вибрации не только создают предпосылки для возникновения профессиональных заболеваний, но и в значительной степени увеличивают общую заболеваемость. Кроме этого вибрация является причиной усиления динамических нагрузок на строительные и инженерные конструкции, машины и оборудование, т. е. является источником механического шума и требует проведения дополнительных проверочных расчетов конструкций и оборудования на прочность.

Для современной молодежи опасность представляют плееры и дискотеки. Скандинавские ученые пришли к выводу, что каждый пятый подросток плохо слышит, хотя и не всегда об этом догадывается. Причиной являются злоупотребление переносными плеерами и шумы на дискотеках. Обычный уровень шума на дискотеке составляет от80 до 100 дБА, что сравнимо с уровнем интенсивности уличного движения или стартующего в