12.3. Виробнича вібрація

Вібрація — механічні коливання, що генеруються ручним інстру­ментом, верстатами, машинами й механізмами і сприймаються ті­лом робітника під час безпосереднього стикання. Вібрація поділя­ється на загальну, яка передається на тіло людини, що сидить або стоїть, через опорні поверхні (сидіння, підлога, робоча площадка), і локальну, яка передається на руки при контакті з вібруючим ін­струментом або обладнанням.

Вібрація характеризується частотою (Гц), амплітудою (м) та її по­хідними за часом — віброшвидкістю (м/с) і віброприскоренням (м/с²). Критеріями для гігієнічної оцінки й нормування вібрації слу­жать віброшвидкість або віброприскорення, оскільки зміни в організ­мі під впливом вібрації залежать від кількості енергії коливань, що передається організмові; кількість енергії, у свою чергу, пропорційна квадратові коливальної швидкості або коливальному прискоренню.

Людина відчуває вібрацію в діапазоні від часток герца до 8000 Гц. Вібрація більш високої частоти сприймається як теплове випромі­нювання. За поріг сприйняття віброшвидкості прийнято вважати 10~⁶ м/с, а за поріг больового відчуття — 1 м/с.

Інтенсивність вібрації вимірюється не лише абсолютним значен­ням віброшвидкості або віброприскорення, але й, за аналогією із шу­мом, їх логарифмічним рівнем, який виражається в децибелах. При цьому за стандартну одиницю взято віброшвидкість 5-Ю'⁸ м/с або віброприскорення 3-10~⁴ м/с², що відповідають середньоквадратич-ній коливальній швидкості (прискоренню) при стандартному по­розі звукового тиску 2-10~⁵ Па.

Віброшвидкість, віброприскорення та їх логарифмічні рівні вимі­рюють в октавних або третинооктавних* смугах частот.

За джерелом виникнення загальна вібрація поділяється на тран­спортну (самохідні й причіпні машини, транспортні засоби), тран­спортно-технологічну (машини з обмеженою рухомістю, які перемі­щуються по спеціально підготовлених поверхнях, наприклад, екска­ватори, крани, автонавантажувачі) та технологічну (стаціонарні ма­шини, а також вібрація, яка передається на робочі місця, що не ма­ють власних джерел), локальна — на таку, що передається від руч­ного механізованого інструмента та органів ручного управління ма­шин і обладнання, а також від ручних інструментів без двигуна і оброблюваних деталей.

За характером спектра розрізняють вібрацію вузькосмугову, па­раметри якої в одній третинооктавній смузі частот більш ніж на 15 дБ перевищують значення сусідніх третинооктавних смуг, і широ­космугову, що не відповідає зазначеній вимозі.

За частотним складом загальна вібрація буває низькочастотною із переважанням максимальних рівнів в октавних смугах 1-4 Гц, середньочастотною (8-16 Гц) і високочастотною (31,5-63 Гц). Мак­симальний рівень низькочастотної локальної вібрації припадає на октавні смуги 8-16 Гц, середньочастотної — 31,5-63 Гц, високочас­тотної - 125-1000 Гц.

За часовими характеристиками вібрація поділяється на постій­ну (віброшвидкість змінюється не більше як на 6 дБ за 1 хв) і непо­стійну (зміни віброшвидкості не менше 6 дБ за 1 хв). До непостій­них вібрацій належать коливні у часі (рівень віброшвидкості безпе­рервно змінюється), імпульсні (один або кілька вібраційних впли­вів тривалістю менше 1 с), переривчасті (час вібраційної дії стано­вить більше 1 с).

Унаслідок тривалого впливу інтенсивної вібрації, особливо ло­кальної, розвивається вібраційна хвороба — специфічне професій­не захворювання з переважним порушенням тонусу капілярів до­лонної поверхні пальців, їх спазмуванням і атонією на тлі розладів вібраційної та інших видів чутливості під дією високочастотної ло­кальної вібрації або трофічними розладами та атрофією дрібних м'язів кисті та плеча, патологією кістково-суглобового апарату верх­ніх кінціаок і плечового пояса під дією низькочастотної локальної вібрації. Дія загальної високочастотної вібрації супроводиться ура­женням центральної та вегетативної^ нервової системи з явищами астеновегетативного синдрому, порушенням зорових функцій, спаз­мом вінцевих судин серця і розвитком кардіодистрофії, змінами пе­риферичних нервів і судин нижніх кінцівок. Під впливом загальної низькочастотної вібрації уражуються органи опори і руху, найча­стіше нижні кінцівки і хребет з розвитком ішіорадикулітів, вестибу­лярний аналізатор, статева сфера.

Параметри загальної вібрації вимірюють на робочих місцях при безпосередньому стиканні з тілом людини масою 70 кг, локальної — на вібруючому обладнанні при зусиллі натискання руками праців­ника не більше 100 Н для одноручної машини, 200 Н для дворучної та масі машини 100 Н.

Для вимірювання вібрації використовується вібровимірювальна апаратура ВШВ-1, ВШВ-003, ШВК-1, НВА-1, "Брюель і К'єр", RFT, принцип роботи якої грунтується на перетворенні механічних ко­ливань на пропорційні їм електричні сигнали, які реєструються стріл-ковим індикатором, градуйованим у м/с, м/с² або дБ.

Перетворювачем механічної енергії на електричну служить п'єзо­електричний датчик (віброприймач), принцип дії якого грунтується на виникненні електрики в матеріалі під дією стискання або розтя­гування.

Вібрацію частотою 16-8000 Гц та інтенсивністю 30-140 дБ вимі­рюють апаратурою ВШВ-1 (мал. 70).

У процесі роботи з приладом до роз'єму "вхід" замість мікро­фона підключають віброприймач. Тумблер перемикання роботи на мікрофон або віброприймач установлюють у положення "датчик". Перемикач роду вимірювання встановлюють у положення "лін", якщо визначається загальний рівень вібрації, або в положення "фільтри", якщо визначаються рівні вібрації в октавних смугах частот. Пере­микач виду робіт установлюють у положення "швидко" при безпе­рервній вібрації або "повільно" — при переривчастій. Усі інші ма­ніпуляції й техніка вимірювання такі ж, як і при вимірюванні шу­му.

Для вимірювання вібрації використовується також низькочастотна вібровимірювальна апаратура НВА-1. Вона призначена для вимірю­вання середньоквадратичних значень загальних і октавних рівнів віброшвидкості (дБ) в діапазоні інтенсивності 70-130 дБ та частот­ному діапазоні 1,4-335 Гц з октавними частотами 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250Гц (мал. 72).

Під час підготовки приладу до роботи підключають шланги, які з'єднують вимірювальний підсилювач з октавними фільтрами і по­переднім підсилювачем. Віброприймач установлюють на вібруючій поверхні. Прилад вмикають у мережу; при живленні від акумуля­торів перевіряють їх напругу, натискаючи кнопки перевірки на­пруги акумулятора, при цьому стрілка індикатора повинна встано­витися в межах сектора "акумулятор".

Спеціальним тумблером вмикають живлення блока октавних філь­трів, при цьому загоряється індикатор живлення. Прилад прогріва­ють 15 хв і перевіряють калібрування, встановивши тумблер роду роботи в положення "загальний", а перемикачі меж вимірювань "де­цибели І" — у положення "калібрування", "децибели II" — на 20. Стрілка приладу повинна встановитися на рисці калібрувального рівня шкали (у випадку її відхилення встановлення нуля прово­диться шліцом). Перемикачі меж вимірювань "децибели І" і "деци­бели II" встановлюють у крайні праві положення, що відповідає діапазонові вимірювань 120-130 дБ. Якщо стрілка індикатора не рухається, то діапазон вимірювань зменшують, перевівши переми­кач "децибели II" спочатку в положення 10, а потім у положення 0. Подальше зменшення діапазону здійснюють перемикачем "децибе­ли І", знайшовши таке положення, коли стрілка індикатора зупи­ниться у правому секторі шкали (більше 0 дБ). Покази приладу знімають підсумовуванням показів перемикачів "децибели І" і "де­цибели II" та стрілкового індикатора.

Для вимірювання загального рівня віброшвидкості тумблер ро­ду робіт установлюють у положення "загальний", віброшвидкості в октавних смугах частот — у положення "октавний" з наступною зміною положення перемикача октавних смуг від 2 до 250 Гц. При вимірюваннях в октавах нижче 8 Гц постійних вібрацій тумблер для перемикання сталої часу індикації встановлюють у положення "повільно", а при вимірюваннях в октавах понад 8 Гц, ударних віб­рацій та поштовхів — у положення "швидко".

Загальну вібрацію вимірюють у таких координатних осях: Z — вертикальна, перпендикулярна до опорної поверхні, що йде вздовж тулуба; X — горизонтальна від спини до грудей; У — горизонталь­на від правого плеча до лівого. При вимірюванні локальної вібрації вісь X паралельна осі місць охоплення джерела вібрації, вісь Z ле­жить у площині, утвореній віссю X та напрямом подачі або прикла­дення сили (віссю передпліччя, якщо сила не прикладається), вісь У перпендикулярна до площини осей X та Z (мал. 73). Для вимірю­вання вібрації в окремих координатних осях вібропрнймач закріп­люють на вібруючій поверхні повздовжньою віссю у відповідних на­прямках.

Згідно з "Санітарними нормами вібрації робочих місць" № 3044-84 та "Санітарними нормами й правилами при роботі з машинами та обладнанням, що створюють локальну вібрацію, яка передається на руки працівників" № 3041 —84 основним методом, який характе­ризує вібраційну дію на робітника, є частотний аналіз, при якому

Мал. 73. НапрЯіМ координатних осей при дії загальної вібрації в положенні

стоячи (а), сидячи (б) та локальної вібрації при охопленні циліндричних

(в) і сферичних (г) поверхонь.

нормативними параметрами служать середньоквадратичні значен­ня віброшвидкості й віброприскорення або їх логарифмічні рівні, виміряні в октавних або третинооктавних смугах частот (для ло­кальної вібрації лише в октавних смугах частот, для загальних вузь-космугових вібрацій лише в третинооктавних смугах).

Орієнтовну оцінку вібраційного фактора допускається здійсню­вати інтегральним за частотою методом, нормативним параметром якого є коректоване значення віброшвидкості й віброприскорення (або їх логарифмічні рівні), а для оцінки вібрації з урахуванням часу дії рекомендовано використовувати дозу вібрації, параметром якої є еквівалентне за енергією коректоване значення віброшвидко­сті або віброприскорення.

Гранично допустимі значення нормативних параметрів загальної та локальної вібрації при тривалості робочої зміни 8 год подано в табл. 94.

Гранично допустимі рівні віброшвидкості в житлових приміщен­нях згідно з "Державними санітарними правилами планування та забудови населених пунктів" №173-96 не повинні перевищувати на середньогеометричних частотах 2 Гц79дБ, 4Ґц — 73 дБ, 8, 16, 31,5 і

271

63 Гц — 67 дБ. Ці норми мають бути зменшені на 10 дБ при дії непостійної вібрації. Допускається їх перевищення на 5 дБ, а також на 5, 10 чи 15 дБ при зменшенні тривалості впливу вібрації упро­довж доби відповідно до 18-56, 6-18 і менше 6%.

Дослідження впливу виробничої вібрації на організм. За об'єк­тивні критерії шкідливого впливу вібрації на організм працюючого слугують інтенсивність змін вібраційної, больової, температурної чут­ливості, тонусу судин, стан вестибулярного і слухового аналізаторів тощо.

При визначенні вібраційної чутливості фіксують ЇЇ пороги до коливань різної частоти. Поступово збільшуючи амплітуду коли­вань, знаходять таку, яка ледь відчувається обстежуваним. При цьо­му параметри заданої вібрації відомі, що дає змогу визначити по-роговий рівень вібраційної чутливості на різних частотах. З цією ме­тою використовується вимірювач вібраційної чутливості ВВЧ —02 (мал. 74).

Прилад генерує механічні коливання вібруючої площадки на фік­сованих частотах 16, 31,5, 63, 125, 250 і 500 Гц. Амплітуда подаваних коливань регулюється ступінчасте і плавно. Прилад відградуйова-ний у децибелах. Нулю децибел на різних частотах відповідають наступні амплітуди: на 16 Гц — 5, на 32 Гц — 3, на 63 Гц — 1,5, на 125 Гц - 0,2, на 250 і 500 Гц - 0,15 мкм.

Мал, 74. Вимірювач вібраційної чутливості:

/ — електромеханічній"! прилад; // — електродинамічна приставка; 1 — стрілочний індикатор; 2 — перемикач шкал; 3 — перемикач частот; 4, 5 — ручки для грубого і плавного встановлення амплітуди вібрації; 6, 7 — тумблер і кнопка подання і перери­вання сигналу; 8 — лампочка відповіді; 9, 10 — тумблер і сигнальна лампа вмикання мережі; 11 — в і бра ці її на площадка; 12 — кнопка відповіді обстежуваного.

Обстежуваний поміщає вказівний палець на вібруючу площадку, не натискаючи на неї, в іншу руку він бере кнопку відповіді пацієнта. Експериментатор перемикачем установлення частоти встановлює ча­стоту 500 Гц і перемиканням ручки установлення амплітуди, посту­пово збільшуючи амплігуду подаваної вібрації, знаходить поріг віб­раційної чутливості на даній частоті. Обстежуваний свідчить про ви­никнення відчуття вібрації натисканням на кнопку пацієнта, в цю мить загоряється сигнальна лампочка. Поріг (дБ) визначається за сумою показів перемикача амплітуди та стрілки індикатора. Потім перехо­дять до відповідних вимірювань на більш низьких частотах.

Про зміни вібраційної чутливості судять, порівнюючи її поріг у осіб, що зазнали і не зазнали впливу вібрації, або у одних і тих самих осіб до роботи і в різні періоди після її виконання. Збіль­шення порога, яке свідчить про втому вібраційного аналізатора, най­більш виражене на діючій частоті і на частоті 250 Гц. При тривало­му впливі вібрації спостерігається стійке збільшення порога, особ­ливо на частоті 250 Гц.

Зміни больової чутливості виявляються при поколюванні гол­кою різних ділянок шкіри, звичайно рук і ніг.

Простим, але дуже ефективним методом виявлення впливу віб­рації на тонус судин є капіляроскопічне дослідження — огляд за допомогою спеціального мікроскопа підшкірних капілярів нігтьово­го ложа пальців, переважно IV пальця лівої руки при дії локальної вібрації або ноги при дії загальної вібрації. На шкіру в місці огля­ду наносять кедрову олію, гліцерин або іншу просвітлювальну ре­човину.

При капіляроскопії звертають увагу на колір поля, число капі­лярів, форму і ширину просвіту венозного і артеріального колін, їх звивистість, особливості кровообігу. У здорових людей фон поля світ­ло-рожевий, колір капілярів інтенсивно рожевий чи червоний. Капі­ляри першого ряду розташовані правильними рядами, обидві поло­вини капіляра ідуть паралельно. За ходом артеріальної і особливо венозної частини капіляра наявні два-три легкі вигини, кровообіг швидкий, рівномірний.

На ранніх стадіях впливу вібрації спостерігається тенденція до спастичного стану або атонії капілярів, далі переважають спастич­но-атонічні явища. Капіляри стають звивистими, деформованими, ар­теріальне коліно деяких сильно звужене, венозне — частіше розши­рене. Часто капіляри погано розрізняються на мутному судинному фоні, кровообіг уповільнюється.