Лекция №3 Механические и акустические колебания

3.1. Виды и источники вибрационных нагрузок

3.2.Действие вибрации на организм человека

3.3.Нормирование вибраций

3.4.Методы и средства защиты от вибрации

3.5. Физиологические и физические характеристики звука и шума

3.6. Влияние шума на организм человека

3.7. Нормирование шума. Меры борьбы с шумом,

3.1. Виды и источники вибрационных нагрузок

Вибрация — это малые отклонения отдельных точек упругого тела, возникающие в результате воздействия на него возмущающей силы. При этом само упругое тело может совершать поступательные или вращательные перемещения не изменяя своей формы. Источниками вибрации могут служить швейные, трикотажные машины, транспортные средства (наземные, водные и воздушные).

В зависимости от способа воздействия на тело возмущающей силы механические колебания могут быть свободными или вынужденными.

В общем случае вибрировать может как все твердое тело, так и отдельные его частицы. В первом случае, все тело перемещается в пространстве как единое целое, не изменяя своей формы, и может совершать при этом поступательное или вращательное движение. Во втором случае колеблются лишь отдельные частицы тела, при этом и деформации возникают только в отдельных его участках.

Следует отметить, что в твердых телах возможны как продольные, так и поперечные колебания. Направление продольных колебаний совпадает с направлением действия возмущающей силы, поперечные колебания распространяются в перпендикулярном направлении действия возмущающей силы.

В связи с этим вибрации, возникающие в результате такого сложного движения возмущающей силы, могут порождать в нем сложные деформации: сжатие, растяжение, кручение, изгиб и т.д., что позволило создавать различные вибрационные машины с моно и полигармоническими колебаниями; безударные, ударно-вибрационные и др.

К основным параметрам синусоидальной вибрации относятся:

частота f, (Гц); амплитуда перемещения А_m, (м); виброскорость v_m,(м/с); виброускорение а_m, (м/с²), период Т,(с) (время в течение которого совершается одно полное колебание). Все эти параметры связаны между собой следующими зависимостями:

v_m=ω*А_m; (1)

a_m=ω*v_m=²A_m;(2)

ω=2*f;(3)

f=1/Т.(4)

3.2. Действие вибрации на организм человека

По действию вибрации делятся на общие (сотрясающие весь организм) и локальные (воздействующие на отдельные части тела- руки, ноги). Воздействию общей вибрации подвергаются операторы камнеобрабатывающих машин, деревообрабатывающих станков, прессов, машин химчистки. Примером локальной вибрации является работа с пневматическим ручным механизированным инструментом (ремонт металлоизделий, ручная шлифовка, работа на вязальном станке или швейной машине).

Длительное воздействие вибрации может привести к появлению вибрационной болезни — стойкому нарушению некоторых физиологических процессов в организме человека, что сопровождается ухудшением работы сердечно-сосудистой системы, расстройством нервной системы, появляются боли в различных частях тела. Иногда возникает ощущение тряски внутренних органов, учащенное сердцебиение, тошнота и т.д. Кроме того, вибрации могут негативно влиять на костно-суставный аппарат, мышцы, периферийное кровоснабжение, зрение, слух, а в особо тяжелых случаях, может наблюдаться и атрофация мышц, поражение мозга, и вестибулярного аппарата.

Общие вибрации особенно вредны с частотами, близкими к собственным частотам организма человека или отдельных его органов. Собственная частота колебания большинства внутренних органов лежат в диапазоне 6-9 Гц и в случае совпадения этих частот с частотой возмущающей силы возникают резонансные явления, которые могут служить причиной разрушения внутренних органов. Многочисленными исследованиями установлено, что у рабочих, имеющих дело с вибрирующим инструментом, вначале возникают боли в руках, и их онемение, а затем появляется раздражительность, бессонница, головная боль. Например, у пилотов, которые работаю на вертолетах, часто наблюдается потеря остроты зрения.

К снижению остроты зрения, приводит вибрация, вызванная при движении транспорта по грунтовым дорогам, и вследствие несовершенства самого наземного транспорта. В связи с этим при частотах около 15 Гц водители транспортных средств перестают видеть встречные движущие объекты.

Действие на организм локальных вибраций отличается от действия общих как в количественном, так и в качественном отношениях. Местные вибрации могут вызывать спазмы сосудов, которые зарождаются в фалангах пальцев, а затем распространяются на всю кисть, далее на предплечье, охватывая сосуды сердца, вызывая тем самым соответствующие патологические изменения, аналогичные изменениям, вызванным общей вибрацией. Следует отметить, что вибрация оказывает разрушительные действие и на оборудование контрольно-измерительную аппаратуру и строительные конструкции и т.д.