1646

Таблица 9 Категории вибрации от источника возникновения

По временной характеристике различают: постоянную вибрацию, для которой контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза (6 дБ); непостоянную вибрацию, изменяющуюся по контролируемым параметрам более чем в 2 раза.

По частотному составу вибрация бывает низкочастотная, среднечастотная и высокочастотная.

Воздействие вибрации

Согласно современным представлениям вибрация воспринимается многочисленными механорецепторами, заложенными в коже, мышцах человека. Пороги вибрационной чувствительности повышаются при охлаждении, ишемии и динамической нагрузке; повышается порог чувствительности и с возрастом. С увеличением стажа работы увеличиваются как абсолютные величины порогов вибрационной чувствительности, так и число лиц с нарушениями виброощущения. Постоянные сдвиги порогов вибрационной чувствительности у работников со стажем работы 10 лет численно приблизительно равны временным сдвигам порогов практически здоровых лиц со стажем до года при определении к концу рабочего дня.

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Выраженность ответных реакций обусловливается главным образом силой энергетического воздействия и биомеханическими свой-

102

ствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность колебательного процесса в зоне контакта являются главными параметрами, определяющими развитие вибрационных патологий, структура которых зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий.

Между ответными реакциями организма и уровнем воздействующей вибрации нет линейной зависимости. Причину этого явления видят в резонансном эффекте. При повышении частот колебаний более 0,7 Гц возможны резонансные колебания в органах человека. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20…30 Гц, при горизонтальных – 1,5…2 Гц.

Особое значение резонанс приобретает по отношению к органу зрения. Расстройство зрительных восприятий проявляется в частотном диапазоне между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок. Для органов, расположенных в грудной клетке и брюшной полости, резонансными являются частоты 3…3,5 Гц. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4…6 Гц.

Вибрационная патология стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний. Рассматривая нарушения состояния здоровья при вибрационном воздействии, следует отметить, что частота заболеваний определяется величиной дозы, а особенности клинических проявлений формируются под влиянием спектра вибраций. Выделяют три вида вибрационной патологии от воздействия общей, локальной и толчкообразной вибраций.

При действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный. Вибрация является специфическим раздражителем для вестибулярного анализатора, причем линейные ускорения – для отолитового аппарата, расположенного в мешочках преддверия, а угловые ускорения – для полукружных каналов внутреннего уха.

У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания, вестибуловегетативная неустойчивость. Нарушение зрительной функции проявляется сужением и выпадением отдельных участков полей зрения, снижение остроты зрения, иногда до 40 %, субъективно – потемнением в глазах. Под влиянием общих вибраций отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибра-

103

ция, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими реактивными изменениями. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияния на обменные процессы, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.

Вибрационная болезнь от воздействия и толчков регистрируется у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, на заводах железобетонных изделий. Для водителей машин, трактористов, бульдозеристов, машинистов экскаваторов, подвергающихся воздействию низкочастотной и толчкообразной вибраций, характерны изменения в пояснично-крестцовом отделе позвоночника. Рабочие часто жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, на отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость. Картина воздействия общей вибрации выражается вегетативными расстройствами с периферическими нарушениями, преимущественно в конечностях, снижением чувствительности.

Бич современного производства, – локальная вибрация. Локальной вибрации подвергаются главном образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а высоких частот – спазм сосудов.

Сроки развития периферических расстройств зависят в основном от дозы (эквивалентного уровня) вибрации в течении рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, бурильщиков, при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8…10 лет работы. Обслуживание инструмента ударного действия, генерирующим вибрацию среднечастотного диапазона (30…125 Гц), приводит к развитию сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений через 12…15 лет. При локальном воздействии низкочастотной вибрации, особенно при значительном физическом напряжении, рабочие жалуются на ноющие, ломящие, тянущие боли в верхних конечностях, часто по ночам. Одним из постоянных симптомов локального и общего воздействия является расстройство чувствительности. Наиболее резко страдает вибрационная, болевая и температурная чувствительность.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная

104

температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта в результате его суммации, а возможно, и потенцирования.

Усугубляющее влияние сопутствующих факторов учитывается при расчете показателей вероятности вибрационной болезни.

Длительное систематическое воздействие вибрации приводит к развитию вибрационной болезни (ВБ), которая включена в список профессиональных заболеваний. Эта болезнь диагностируется, как правило, у работающих на производстве; в условиях населенных мест ВБ не регистрируется, несмотря на наличие многих источников вибрации (наземный и подземный транспорт, промышленные источники и др.). Лица, подвергающиеся воздействию вибрации окружающей среды, чаще болеют сердечно-сосудистыми и нервными заболеваниями (табл. 10).

Гигиеническое нормирование вибраций регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием, ГОСТ 12.1.012 – 04 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования», Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.566 – 96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Документы устанавливают: классификацию вибраций, методы гигиенической оценки, нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий, подвергающихся воздействию локальной вибрации, требования к обеспечению вибробезопасности и к вибрационным характеристикам машин (табл. 11).

При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости v (и их логарифмические уровни Lv) или виброускорения для локальных вибраций в октавных полосах частот (диапазон частот 8-1000 Гц), а для общей вибрации – в октавных или третьоктавных полосах (диапазон частот 0,8-80 Гц).

105

Таблица 1 1

Гигиенические нормы вибраций по ГОСТ 12.1.012-2004 (извлечение)

106

Обычно вибрация включает как горизонтальную, так и вертикальную составляющие, поэтому при ее нормировании учитывают направления действия вибрации. При этом обозначают: Z – вертикальная ось, X и Y – горизонтальные оси.

Допускается интегральная оценка вибрации во всем частотном диапазоне нормируемого параметра, в том числе по дозе вибрации D с учетом времени воздействия. Допустимые значения Lv представлены в табл. 11.

Защита от вибрации. Основной путь борьбы с вредным влиянием вибрации на организм человека следует искать в конструировании нового, более совершенного оборудования с дистанционным управлением, а также в устранении источника вибрации следующими способами.

Статистическая и динамическая балансировка – устранение дисбаланса вращающихся деталей оборудования.

Виброизоляция – снижение уровня вибрации путем уменьшения передачи колебаний от источника возбуждении к объекту при помощи введения в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибрации от машины – источника колебаний – к основанию или смежным элементам конструкции. Эта упругая связь может также использоваться для ослабления передачи вибраций от основания на человека либо на защищаемый агрегат.

Критерием эффективности виброизоляции является коэффициент передачи, который показывает, какая доля динамической силы, возбуждаемой источником колебаний, передается через амортизаторы на основание:

Fосн ,

Fмаш

где Fосн – передаваемая через основание сила; Fмаш – возмущающая сила машины.

Чем это отношение меньше, тем лучше виброизоляция. Хорошая виброизоляция достигается при = 1/8 5-1/15. Коэффициент передачи может быть рассчитан по формуле

где f – частота вынужденных колебаний; f0 – частота собственных

необходимая для их деформации на единицу длины; т – масса агрегата). При f = f0 наступает резонанс!

107

Амортизаторы бывают следующих типов: резиновые, пружинные,

газовые, гидравлические, комбинированные и др.

Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей силой чаще всего используются виброизолирующие опоры типа упругих прокладок или пружин (рис. 6) или их сочетания (комбинированные виброизоляторы).

Рис. 6. Виброизолирующие опоры:

а – пружинные; б – резиновые виброизоляторы

Пружинные виброизоляторы по сравнению с прокладками имеют ряд преимуществ. Они могут применяться для изоляции колебаний как низких, так и высоких частот (обеспечивают любую деформацию), дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию массы и температуры, относительно малогабаритны, однако могут пропускать колебания высоких частот.

Для повышения виброзащитных свойств резиновых прокладок (избежание деформации в горизонтальной плоскости) их изготовляют в виде ребристых или дырчатых плит либо разбивают на ряд параллельно устанавливаемых виброизоляторов.

Вибропоглощение – нанесение на вибрационную поверхность упруговязких демпфирующих материалов, обладающих большим внутренним трением (резина, мастика, пластики).

Виброгашение – создание добавочной колеблющейся системы с динамической частотой, равной частоте возмущающей силы, но с реакциями, противоположными ей.

Для снижения вибрации возможно применение ударных виброгасителей маятникового, пружинного и плавающего типов, а также камерных виброгасителей. Ориентировочно маятниковые ударные виброгасители

108

используют для гашения колебаний с частотой 0,4–2 Гц, пружинные – 2–10 Гц, плавающие – выше 10 Гц.

Виброгасители камерного типа по конструкции аналогичны камерным глушителям шума и устанавливаются на всасывающей и выхлопной стороне компрессоров и трубопроводов.

Динамическое виброгашение осуществляется также при установке агрегата на массивном фундаменте.

В качестве средств индивидуальной защиты работающих используют специальную обувь на массивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготовляют из упругодемпфирующих материалов.

Важным для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека является правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебнопрофилактические мероприятия, такие как гидропроцедуры (теплые ванночки для рук и ног) массаж рук и ног, витаминизация и др.

Акустические колебания

Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16 Гц…209 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми, с частотой менее 16 Гц – инфразвуковыми, выше 20 кГц – ультразвуковыми.

Шум определяют как совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. При гигиенической оценке по шумом понимают любые неприятный или нежелательный звуки (совокупность звуков) вне зависимости от его характера и природы возникновения, мешающие труду или отдыху и создающие акустический дискомфорт.

Источниками шума могут быть колебания, возникающие при соударении, трении, скольжении твердых тел, истечении жидкостей и газов. Степень вредности шума характеризуется его частотой, и интенсивностью звука и звуковым давлением.

За единицу уровня звукового давления принят 1Б (бел) – наименьшая интенсивность звука, воспринимаемая нормальным слухом человека (порог слышимости). На практике уровень звукового давления выражается в децибелах (дБ).

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя – порог слышимости, верхняя – порог болевого ощущения. Самые низкие ощущения порогов лежат в диапазоне 1…5 кГц. Болевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м2.

109

Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).

Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь – 50…60 дБА, автосирена – 100 дБА,

–громкая музыка – 70 дБА, шум в квартире – 30…40 дБА.

–шум двигателя легкового автомобиля – 80 дБА.

При ориентировочном определении уровня шума, возникающего при работе различных машин, станков, оборудования, имеющихся в дорожных организациях, можно пользоваться следующими данными: компрессорная станция – 110 дБА; котельная форсунка – 100 дБА; испытательные стенды для двигателей – 107-117 дБА; грохот для камней – 121 дБА; камнедробилка – 110 дБА; сверлильный станок – 114 дБА; токарный или заточный станок – 93-96 дБА; кузнечный цех – 98 дБА.

Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания

иувеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакций, сбор информации и аналитические процессы, из-за шума снижается производительность труда

иухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчиков, мостовых кранов и т.п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Вбиологическом отношении шум является заметным стрессовым фактором, способным вызвать срыв приспособительных реакций. Акустический стресс может приводить к разным проявлениям: от функциональных нарушений регуляции ЦНС до морфологически обозначенных дегенеративных процессов в разных органов и тканях. Степень шумовой патологии зависит от интенсивности и продолжительности воздействия, функционального состояния ЦНС от индивидуальной чувствительности организма к акустическому раздражителю. Считают, что повышенная чувствительность к шуму присуща 11 % населения. Особенно чувствителен к шуму женский организм. Высокая индивидуальная чувствительность может быть одной из причин повышенной утомляемости и развития различных неврозов.

Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосу- дистых заболеваний, гипертонической болезни, может приводить к профессиональным заболеваниям.

Шум с уровнем звукового давления до 30…35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40…70 дБ в условиях среды обитания вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может быть причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха – профессиональной тугоухости. При

110