Низкочастотные вибрации. Действие низкочастотной вибрации на человека

Вибрация

Вибрация представляет собой механические колебательные движения, непосредственно передаваемые телу человека. Основными физическими характеристиками вибрации являются амплитуда и частота колебаний. Амплитуда вибросмещения измеряется в м или см, а частота колебаний - в герцах.

Учитывая, что при любом колебательном движении непрерывно изменяется скорость и ускорение (наибольшие на осевой линии колебания и наименьшие в крайних позициях), вибрацию оценивают по скорости и ускорению.

Для вибрации отсчет децибел ведется от условной опорной виброскорости, равной 5 10 8 м/с, виброускорения - 3 10 4 м/с 2 .

Виброскорость и виброускорение выражаются в дБ относительно их нулевых порогов. При этом порог восприятия вибрации составляет около 70 дБ.

Виброскорость и виброускорение оцениваются в пределах стандартных октав со среднегеометрическими частотами - 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250 Гц и выше. Вибрация с частотой до 32 Гц относится к низкочастотной, а более 32 Гц - к высокочастотной.

Преимущества одночисловых интегральных показателей, таких, как доза или эквивалентный уровень, определили интерес исследователей к дозовой оценке вибрации. Если для шума этот подход достаточно обоснован, что нашло отражение в стандарте ИСО R-1999 (1971 г.), то в отношении вибрации имеются лишь единичные работы экспериментального плана.

Необходимо отметить, что действующий ГОСТ 12.1.012-78 регламентирует ПДУ вибрации по кинематическому параметру виброскорости, а доза - параметр энергетический, учитывающий уровень вибрации и время ее действия.

Источниками вибрации являются широко применяемые в промышленности, строительстве, транспорте, сельском хозяйстве и в быту пневматические и электрические ручные механизированные инструменты, различные машины и оборудование, станки, транс-портные средства. Вибрацию широко применяют не только в технике, но и в медицине для лече-ния некоторых нервных и мышечных заболеваний (вибротерапия, вибромассаж).

Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической активностью. Характер, глубина и направленность физиологических сдвигов различных систем организма определяются уровнями, спектральным составом вибрации, а также физиологическими свойствами тела человека. В генезисе этих реакций важную роль играют анализаторы - вестибулярный, двигательный, зрительный, кожный и др.

Следует отметить важную роль биохимических свойств человеческого тела в субъективном восприятии вибрации. Действие вибрации на организм опосредуется следующими явлениями: физическим воздействием на поверхность контакта, распрос-транением колебаний по тканям, непосредственной реакцией на воздействия в органах и тканях, а также раздражением механорецепторов, вызывающим нейрорецепторные и субъективные реакции.

В настоящее время накоплен экспериментальный и клинический материал, под-черкивающий роль рефлекторных регуляторных влияний ЦНС в возникновении функциональных сдвигов в нервно-мышечном аппарате у лиц, подвергающихся воздействию вибрации. Эти исследования показывают, что расстройства двигательной функции, возникающие под воздействием вибрации, обусловлены как нарушениями регуляторных воздействий ЦНС, так и непосредственным поражением мышц. При этом преобладание диффузных сдвигов может быть объяснено преимущественно изменениями в деятельности суперспинальных структур, тогда как большая выраженность локальных изменений в мышцах может быть связана с их непосредственной травматизацией.

Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов, а также отделы периферической нервной системы, связанные с вибрационной и тактильной чувствительностью.

Доказано, что направленность сосудистых нарушений определяется, в первую очередь, параметрами воздействующей вибрации. Спастические явления в капиллярах происходят при вибрации выше 35 Гц, а ниже наблюдается преимущественно картина атонии капилляров или спастико-атоническое их состояние. Область частот 35-250 Гц наиболее опасна в отношении развития спазма сосудов.

Вибрация может прямым путем мешать выполнению рабочих операций или косвенно отрицательно влиять на работоспособность человека. Ряд авторов рассматривают вибрацию как сильный стресс-фактор, оказывающий отрицательное влияние на психомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и умственную деятельность человека и повышающий вероятность возникновения несчастных случаев.

За последние годы установлено, что вибрация, как и шум, действует на организм человека энергетически, поэтому ее стали характеризовать спектром по колебательной скорости, измеряемой в сантиметрах в секунду или как и шум, в децибелах; за пороговую величину вибрации условно принята скорость в 5 10 6 см/сек. Вибрация воспринимается (ощущается) лишь при непосредственном соприкосновении с вибрирующим телом или через другие твердые тела, соприкасающиеся с ним. При соприкосновении с источником колебаний, генерирующим (издающим) звуки наиболее низких частот (басовые), наряду со звуком воспринимается и сотрясение, то есть вибрация.

В зависимости от того, на какие части тела человека распространяются механические колебания, различают местную и общую вибрацию. При местной вибрации сотрясению подвергается лишь та часть тела, которая непосредственно соприкасается с вибрирующей поверхностью, чаще всего руки (при работе с ручными вибрирующими инструментами или при удержании вибрирующего предмета, детали машины и т. п.). Иногда местная вибрация передается на части тела, сочлененные с подвергающимися непосредственно вибрации суставами. Однако амплитуда колебаний этих частей тела обычно ниже, так как по мере передачи колебаний по тканям, и тем более мягким, они постепенно затухают. Общая вибрация распространяется на все тело и происходит, как правило, от вибрации поверхности, на которой находится рабочий (пол, сиденье, виброплатформа и т. п.).

При воздействии вестибулярных раздражителей, к которым относится вибрация, нарушаются восприятие и оценка времени, снижается скорость переработки информации. Низкочастотная вибрация вызывает нарушение координации движения, причем наиболее выраженные изменения отмечаются при частотах 4-11 Гц.

Длительное влияние вибрации приводит к стойким патологическим нарушениям в организме работающих. Всесторонний анализ этого патологического процесса послужил основанием для выделения его в качестве самостоятельной нозологической формы профессионального заболевания - вибрационной болезни.

Вибрационная болезнь продолжает занимать одно из ведущих мест среди всех профессиональных заболеваний. Причиной этого является как использование ручных машин, не отвечающих требованиям санитарных норм, так и развивающаяся специализация труда, ведущая к увеличению времени воздействия на организм вибрации. Опа-сность развития вибрационной болез-ни возрастает с увеличением интенсив-ности и длительности действия вибрации; при этом существенное значение имеет индивидуальная чувствительность. Вредное действие вибрации усиливают шум, охлаждение, переутомление, значитель-ное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др. Условно различают местную вибрацию, дей-ствующую преимущественно на руки работающих, и общую вибрацию, когда при колебании пола, сиденья (рабочего ме-ста) действию вибрации подвергается весь организм.

В отличие от местной при действии общей вибрации возникают клинические симптомы, свя-занные с расстройствами деятельности мозга. При этом особенно часто стра-дает вестибулярный аппарат, появля-ются головные боли, головокружения. По степени выраженности патологиче-ского процесса выделяют 4 стадии за-болевания:

I -- начальная,

II -- уме-ренно выраженная,

III -- выраженная,

IV -- генерализованная (встречается крайне редко).

Помимо стадий, отме-чают наиболее типичные синдромы: ангиодистонический, ангиоспастический, вегетативного полиневрита, невротиче-ский, вегетомиофасцита, диэнцефальный и вестибулярный.

Низкочастотная общая вибрация, особенно резонансного диапазона, вызывая длительную травматизацию межпозвоночных дисков и костной ткани, смещение органов брюшной полости, изменения моторики гладкой мускулатуры желудка и кишечника, может приводить к болевым ощущениям в области поясницы, возникновению и прогрессированию дегенеративных изменений позвоночника, заболеваний хроническим пояснично-крестцовым радикулитом, хроническим гастритом.

У женщин, подвергающихся длительному воздействию общей вибрации, отмечается повышенная частота гинекологических заболеваний, самопроизвольных абортов, преждевременных родов. Низкочастотная вибрация вызывает у женщин нарушение кровообращения органов малого таза.

Ткани человека обладают различной способностью к передаче вибрации. Наилучшим проводником вибрации являются кости, мягкие ткани. Суставы же являются эффективными гасителями колебаний. С повышением частоты вибрации амплитуда колебаний частей тела по мере удаления от точки приложения уменьшается. Так, например, в диапазоне частот 50-70 Гц до головы доходит около 10% энергии передаваемой вибрации человеку, находящегося на виброплатформе. Вибрация частотой более 100 Гц практически не передается по телу человека и является большей частью местной.

Органы, непосредственно воспринимающие вибрации, делятся на две группы. К первой относятся органы равновесия (вестибулярный аппарат), находящиеся во внутреннем ухе. Взаимодействуя с соответствующими связями в мозгу, они работают как интегральный измеритель угловых и линейных ускорений. Информация, посылаемая в мозг органами равновесия, находящимися под влиянием вибраций, может оказаться искаженной, дезориентирующей, а в некоторых случаях раздражающей и вызывающей у человека состояние болезни. Силы и перемещения, вызываемые вибрацией, улавливаются большим числом механорецепторов во всем организме. Некоторые из них, находящиеся в мышцах и сухожилиях, сигнализируют о положении тела и действующих на него нагрузках. Они взаимодействуют с отделом центральной нервной системы, регулирующим положение тела и его движение. Эти рецепторы реагируют на любые изменения, в том числе низкочастотные.

Ко второй группе относятся рецепторы, расположенные в коже и соединительных тканях. Они выполняют функции осязания, реагируя на более высокие частоты (около 30 Гц). Вибрации оказывают определенное влияние на организм также через органы зрения и слуха.

Характер воздействий вибрации на человека зависит от их длительности. Нарушения физиологических функций организма, наступающие под влиянием вибраций, имеют тенденцию к усилению с увеличением длительности воздействия.

Вибрация, высокий вибрационный фон среды представляют опасность для здоровья не только рабочих, в условиях производства, но и для других групп населения. Источниками вибрации в жилых зданиях являются: транспорт, промышленные установки, инженерно-тех-нологическое оборудование зданий. По интенсивности колебаний наиболее воздействует на человека городской рельсовый транспорт: мелкого заложения и открытые радиусы метрополитена, железнодорожные магистрали. Вибрация, возникающая в зданиях от движения поездов, имеет регулярный прерывистый характер. По мере уда-ления от источника амплитуда колебаний снижается.

При распространении колебаний по высоте много-этажного здания на верхних этажах наблюдается как ослабление, так и усиление вибрации, в зависимости от резонанса. Изученные типы конструкций зданий в условиях одинаковых грунтов не оказывают существен-ного влияния на уровни вибрации в жилых помещениях.

В некоторых случаях регистрируются высокие уров-ни вибрации от инженерно-технологического оборудова-ния самих зданий (лифты) и встроенных объектов.

В основе профилактики вибрационной болезни лежит гигиенически обоснован-ное нормирование уровней вибрации. При этом учитываются направленность, продолжительность действия, характер вибрации. В Российской Федерации уровни вибрации на рабо-чих местах в производственных по-мещениях, на горных, сельско-хозяйст-венных, мелиоративных, строительно-дорожных машинах, железнодорож-ном и автомобильном транспорте, на судах регламентируются санитарным законодательством.

Основными нормативными правовыми актами, регламентирующими параметры производственных вибраций, являются: "Санитарные нормы и правила при работе с машинами и оборудованием, создающими локальную вибрацию, передающуюся на руки работающих" № 3041-84 и "Санитарные нормы вибрации рабочих мест" № 3044-84.

В настоящее время около 40 государственных стандартов регламентируют технические требования к вибрационным машинам и оборудованию, системам виброзащиты, методам измерения и оценки параметров вибрации и другие условия.

Список литературы

1) Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. - М.: 2001.

2) Гарин В.М. Экология для технических вузов. - Ростов на Дону: 2001.

3) Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология. - М.: «Дрофа», 2004.

Дефекты подшипников скольжения и причины их выхода из строя можно условно разделить на две группы, в соответствии с которыми будет изложен материал текущей главы:

низкочастотная вибрация подшипников 1 , возникающая вследствие потери динамической устойчивости вращения ротора и нарушения условий смазки;

вибрация, связанная с дефектами изготовления, сборки и эксплуатации опорных и упорных подшипников скольжения, включающих различные дефекты сборки и подгонки подшипников и отклонение их геометрических размеров от номинальных, эксплуатационный износ подшипников, дефекты состояния шеек, нарушение качества поверхности материала вкладыша и др.

Различные дефекты подшипников скольжения часто бывают взаимосвязанны между собой. Например, повышенная вибрация и износ подшипника могут приводить к потере динамической устойчивости.

Характерные черты вибрации при зарождении и развитии различных дефектов подшипников скольжения могут быть весьма разнообразны и зависят от множества факторов. Основные из них: величина и место приложения сил возбуждения, перераспределение реакций, нагруженность опор, крутящий момент, свойства, качество смазочного слоя и условия работы смазочного слоя в подшипниках, частота вращения ротора, степень развития дефектов подшипников, в том числе приводящих к неустойчивости ротора (например, перераспределение реакций опор при эксплуатационных расцентровках) и др. В вибрационном сигнале могут присутствовать колебания с частотой вращения ротора, возможно ее гармониками, субгармониками и дробными гармониками, некратная частоте вращения ротора низкочастотная и среднечастотная вибрация, случайная вибрация.

Низкочастотная вибрация подшипников.

Низкочастотная вибрация подшипников в большинстве случаев связана с потерей динамической устойчивости вращения ротора. Потеря динамической устойчивости вращения ротора возникает, когда циркуляционные силы масляной пленки и/или аэродинамические циркуляционные силы превосходят силы демпфирования. Это явление характерно для подшипников, имеющих цилиндрическую или эллиптическую расточку вкладыша, и часто встречается у быстроходных агрегатов с легкими роторами, агрегатов с вертикально расположенной осью вращения роторов, машин с малой нагрузкой на подшипники или относительно большой длиной (площадью) опорной части подшипника. Потере динамической устойчивости способствует снижение нагрузки (т.е. разгрузка) подшипника, повышение вязкости смазывающей жидкости, проблемы и применение маслоперепускной канавки, повышение зазоров в подшипнике, перекосы оси вкладыша по отношению к оси вращения (шейки) ротора, разгружающее неуравновешенное паровое усилие и др.

Опыт эксплуатации агрегатов, имеющих гибкие ротора, показывает, что такое снижение устойчивости, а в отдельных случаях возникновение высокоинтенсивных автоколебаний на масляной пленке, более характерно для роторов с рабочей частотой вращения, превышающей первую критическую частоту вращения ротора, но меньше его удвоенной первой критической частоты вращения. В большинстве случаев "вихревая смазка" связана с существенной разгрузкой подшипника или поворотом вектора нагрузки на подшипнике против вращения вала (другие причины приведены ранее).

Влияние "вихревой смазки" на форму траектории движения шейки вала в подшипнике скольжения заключается в том, что она по сравнению, например, с формой траектории при дисбалансе значительно усложняется: если при дисбалансе обычно это эллипс, то при "вихревой смазке" внутри эллипса появляется петля, вращающаяся в направлении движения ротора. На рис. 8 - 01 приведена достаточно типичная траектория движения шейки вала в подшипнике скольжения при "вихревой смазке", хотя на практике встречаются и более сложные кривые. Цифрой 1 на кривой помечена точка, соответствующая началу одного из оборотов ротора, цифрой 3 - точка, соответствующая завершению этого оборота и началу следующего оборота ротора, цифрой 2 - точка, соответствующая завершению второго оборота ротора (а также цикла вращения состоящего из двух оборотов ротора). Таким образом за временной интервал, соответствующий одному обороту ротора можно увидеть примерно половину одного цикла вращения. Петля вращается в направлении движения ротора (направление движения ротора помечено горизонтальной стрелкой) и, обычно, поворачивается на 360 градусов и возвращается в примерно исходное положение за 12...50 оборотов ротора или 6...25 циклов вращения (что зависит от отношения частот колебаний составляющей "вихревой смазки" и вращения ротора). В приведенном примере цифрой 5 помечено начало, а цифрой 4 - окончание одного из последовавших далее циклов вращения.

В приведенном ниже примере показано влияние "вихревой смазки на характер вибрации.

При пуске в эксплуатацию турбоагрегата К -200-130 была обнаружена низкочастотная вибрация в районе опор 4...7 ротора низкого давления и генератора. Частотный состав вибрации, включающий полосу низких частот 10...48 Гц (80.41) , частоту вращения ротора (8 1), ее вторую (82) и третью (83) гармоники, а также в полосу 152... 500 Гц (84-10) приведен на рис. 8 - 02.

Причиной низкочастотной вибрации оказалось нарушение центровки роторов низкого давления и генератора (что очевидно, если проанализировать соотношение частотных составляющих вибрации), приведшее к разгрузке четвертой и шестой опор (индексы контрольных точек на рис. 8 - 02 - ТО и 01) более, чем на 50%. Разгрузка указанных опор сопровождалась и более низкими температурой подшипников 4 и 6 и давлением в масляном клине этих же подшипников. Был поставлен вопрос о возможности дальнейшей, пусть даже кратковременной, эксплуатации турбоагрегата.

невелика и имеет

малую флуктуацию по амплитуде. Необходимо постоянно сравнивать величину низкочастотной составляющей с величиной вибрации на частоте вращения ротора: опыт показывает, если низкочастотная вибрация значительно меньше вибрации на частоте вращения ротора, агрегат может успешно работать в течение достаточно длительного времени.

На рис. 8 - 03 приведены два спектра виброперемещения опоры №4 в горизонтально - поперечном направлении. Верхний спектр получен при обработке вибросигнала "среднеарифметическим спектральным усреднением" по восьми спектрам, т.е. каждая частотная составляющая итогового спектра является средней арифметической величиной из восьми составляющих той же частоты, полученных в процессе последовательного измерения и обработки восьми спектров. Нижний спектр получен в режиме т. н. "максимального пика", т.е. каждая частотная составляющая итогового спектра выбирается максимальной из восьми составляющих той -ж е частоты, собранных в процессе последовательного измерения и обработки восьми спектров.

Переход от режима работы виброанализатора с "среднеарифметическим усреднением" к режиму с "максимальным пиком" привел к возрастанию низкочастотной составляющей вибрации почти на 50%. Т.о. неустойчивость вибрации на частоте 21,02 Гц, помеченной на рисунке наклонными стрелками очевидна. Следует также обратить внимание на то, что "масляная" вибрация и вибрация на частоте вращения ротора соизмеримы по величине. Вибрация других контрольных точек (ТОУ, ТОА, СТН, СТА) имеет подобный характер. Эти факты говорят о наличии значительной проблемы.

которые могут сопровождать нарушения жесткости, в частности от износа подшипников скольжения. Значительный износ подшипников скольжения также может приводить к потере устойчивости.

Значительное снижение общего уровня вибрации и полное устранение низкочастотной вибрации было достигнуто путем правильной центровки турбоагрегата с учетом тепловых деформаций фундамента.

Ускорение - все эти понятия наверняка вам знакомы. В этой статье мы рассмотрим более подробно такую важную тему, как вибрация. Каждый из нас сталкивается с этим явлением в повседневной жизни.

Что же такое вибрация? Определение можно дать следующее: это колебательные механические движения, которые передаются непосредственно телу человека. Главными ее физическими характеристиками являются частота и амплитуда колебаний. Измерение вибрации по амплитуде осуществляется в сантиметрах или метрах, а по частоте - в герцах.

Как следует оценивать вибрацию по ускорению и скорости?

При всяком скорость и ускорение непрерывно изменяются. Ускорение наибольшим является на осевой линии колебания, а в крайних позициях оно наименьшее. Учитывая это, измерение вибрации осуществляется по ускорению и скорости. Отчет децибел при этом ведется от опорной виброскорости (условной), которая равна 5∙10 8 м/с, а также виброускорения - 3∙10 4 м/с 2 . Виброускорение и виброскорость выражаются относительно нулевых порогов в децибелах. Порог восприятия при этом составляет примерно 70 дБ. Частота вибрации низкочастотной не превышает 32 Гц, а высокочастотной составляет более 32 Гц.

Источники вибрации

Это широко используемые в строительстве, промышленности, быту, сельском хозяйстве, транспорте электрические и пневматические механизированные ручные инструменты, различное оборудование и машины, транспортные средства, станки. Вибрация широко используется не только в технике, но также и в медицине для лечения мышечных и нервных заболеваний (вибромассаж, вибротерапия).

Воздействие вибрации

Вибрация - это фактор, который обладает большой биологической активностью. Направленность, глубина и характер физиологических сдвигов разных систем человеческого организма определяются ее спектральным составом, уровнями и физическими свойствами человеческого тела. Важную роль в генезисе данных реакций играют анализаторы - кожный, зрительный, двигательный, вестибулярный и др.

Нужно отметить большую роль, которую играют в субъективном восприятии вибрации биохимические свойства тела человека. Действие ее на организм опосредуется такими явлениями, как физическое воздействие контакта на поверхность, распространение по тканям колебаний, непосредственная реакция в тканях и органах на воздействие, раздражение механорецепторов, которые вызывают субъективные и нейрорецепторные реакции.

Сегодня накоплен значительный клинический и экспериментальный материал по данной проблеме. Исследование вибрации показало, что возникающие под ее действием расстройства двигательной функции обусловлены как непосредственным поражением мышц, так и нарушениями регуляторных воздействий ЦНС. Преобладание диффузных сдвигов при этом можно объяснить изменениями в функционировании суперспинальных структур, а большую выраженность, которую имеют в мышцах локальные изменения, - их непосредственной травматизацией. Наиболее чувствительными к воздействию вибрации локальной являются отделы симпатической нервной системы, которые регулируют тонус периферических сосудов, и отделы периферической нервной системы, которые связаны с тактильной и вибрационной чувствительностью.

Исследование вибрации дало право утверждать, что параметрами ее воздействия в первую очередь определяется направленность сосудистых нарушений. При механических колебаниях частотой более 35 Гц в капиллярах происходят спастические явления, а ниже наблюдается картина атонии капилляров. Самой опасной с точки зрения возможного развития спазма сосудов является область частот от 35 до 250 Гц.

Негативное влияние при выполнении рабочих операций

Вибрация может мешать прямым путем выполнению рабочих операций, а также влиять косвенно на работоспособность человека, снижая ее. Некоторые авторы, проводящие исследование вибрации, рассматривают ее как сильный стресс-фактор, который оказывает негативное воздействие на психомоторную работоспособность. Кроме того, страдает умственная деятельность и эмоциональная сфера, а также увеличивается вероятность несчастных случаев.

Колебательная скорость

Установлено, что шум и вибрация энергетически действуют на человеческий организм. Поэтому последнюю начали характеризовать спектром выраженной в сантиметрах в секунду колебательной скорости или же измерять в децибелах, как и шум. Условно была принята в качестве пороговой величины механических колебаний скорость, составляющая 5∙10 6 см/сек. Только при непосредственном соприкосновении организма с содрогающимся телом либо через соприкасающиеся с ним другие твердые тела ощущаются (воспринимаются) механические колебания. При соприкосновении с их источником, издающим (генерирующим) басовый звук, вибрации (самых низких частот), вместе со звуком также воспринимается сотрясение.

Общая и местная

Различают общую и местную вибрацию в зависимости от распространения механических колебаний по частям тела человека. При местной подвергается сотрясению только часть тела, непосредственно соприкасающаяся с поверхностью, которая содрогается. Чаще всего это руки. Такое происходит при работе с некоторыми ручными инструментами или при удержании детали машины и других дрожащих предметов.

Местная вибрация иногда передается на части тела, которые соединены суставами с непосредственно подвергающимися ей органами. Но амплитуда колебаний данных частей тела бывает обычно ниже, поскольку по мере передачи по тканям (особенно мягким) колебаний они постепенно затухают. Напротив, общая вибрация оказывает воздействие на все тело. Это происходит в основном от механических колебаний поверхности, где находится рабочий.

Вибрационная болезнь

При воздействии на организм человека вестибулярных раздражителей оценка и восприятие времени нарушаются, а также снижается скорость обработки информации. вызывает низкочастотная вибрация. Самые выраженные изменения при этом отмечаются при частотах в диапазоне от 4 до 11 Гц.

К стойким патологическим нарушениям в человеческом организме приводит длительное воздействие вибрации. Всесторонний анализ данного патологического процесса привел к выделению его в отдельную нозологическую форму - вибрационную болезнь. Она продолжает удерживать одно из ведущих мест в числе других профессиональных заболеваний. Ее порождает использование не отвечающих нормативным требованиям ручных машин, а также увеличивающаяся специализация труда, которая ведет к повышению общего времени воздействия механических колебаний на организм. С увеличением длительности и интенсивности воздействия вибрации возрастает вероятность развития данной болезни. Существенное значение при этом имеет индивидуальная чувствительность. Переутомление, охлаждение, шум, алкогольное опьянение, мышечное напряжение и др. усиливают вредное воздействие.

Стадии вибрационной болезни

Выделяют 4 стадии данного заболевания по степени выраженности:

Начальная (I);

Умеренно выраженная (II);

Выраженная (III);

Генерализованная (IV, крайне редко встречается).

Негативное воздействие общей вибрации

Общая низкочастотная вибрация, в особенности резонансного диапазона, может вызвать долговременную травматизацию костной ткани и межпозвоночных дисков, смещение органов, расположенных в брюшной полости, а также боли в пояснице, дегенеративные изменения позвоночника, хронический гастрит и др.

У подвергающихся в течение долгого времени подобному воздействию женщин отмечается увеличение частоты гинекологических заболеваний, преждевременных родов, самопроизвольных абортов. Вибрация низкочастотная у женщин вызывает нарушение кровообращения в органах малого таза.

Механические колебания в жилых зданиях

Исследование вибрации очень важно осуществлять не только в производственных зданиях, но и в жилых домах. Дело в том, что она представляет опасность не только для здоровья рабочих, но и для некоторых других групп населения. В жилых зданиях влияние вибрации на человека оказывается благодаря использованию промышленных установок, транспорта, инженерно-технологического оборудования. Наиболее воздействует на организм по интенсивности колебаний городской рельсовый транспорт: железнодорожные магистрали, открытые участки метрополитена.

Возникающая от движения поездов в зданиях вибрация имеет прерывистый регулярный характер. Амплитуда колебаний по мере удаления от ее источника снижается. Говоря о распространении колебаний по этажам многоэтажного помещения, следует сказать, что на верхних может наблюдаться, в зависимости от резонанса, как усиление, так и ослабление вибрации. При этом типы конструкций помещений не оказывают в условиях одинаковых грунтов значительного влияния на ее уровни в жилых помещениях. Иногда отмечаются высокие вибрационные уровни от расположенного в самих зданиях инженерно-технологического оборудования (лифтов), а также встроенных объектов.

Методы защиты

Защита от вибрации очень важна на предприятиях. Нормирование ее уровней, гигиенически обоснованное, - основа профилактики вибрационной болезни. Учитываются при этом направленность, характер, продолжительность действия. В РФ санитарным законодательством регламентируются уровни механических колебаний, которые должны быть соблюдены на рабочих местах.

Защита от общей вибрации

Влияние вибрации на человека следует по возможности уменьшать. Безопасность труда представляет собой систему количественных и качественных характеристик и показателей, которые формируют специфику элементов, обеспечивающих отсутствие вредного воздействия механических колебаний на человеческий организм. Защита от вибрации обеспечивается:

Использованием вибробезопасных машин;

Виброзащиты;

Проектированием производственных помещений и технологических процессов, которые обеспечивают соблюдение на рабочих местах санитарных норм;

Организационно-техническими мероприятиями, цель которых - улучшение эксплуатации используемых машин, организация их своевременного ремонта, а также контролем вибрационных параметров;

Созданием оптимальных режимов труда и отдыха.

Средства индивидуальной защиты, используемые при воздействии общей вибрации, - это виброизолирующая обувь, подметки, стельки. Самым действенным среди всех средств защиты можно считать устранение непосредственного контакта человека с дрожащим оборудованием. Это осуществляется с помощью использования дистанционного управления, замены и автоматизации технологических операций.

Средства защиты от вибрации локальной

Уменьшение ее негативного воздействия достигается:

С помощью уменьшения ее интенсивности непосредственно в самом источнике (использование рукояток с амортизирующими или виброгасящими устройствами);

Путем использования средств внешней защиты, то есть упругодемпфирующих устройств и материалов, размещенных между руками оператора и источником механических колебаний (виброизолирующие перчатки, рукавицы, прокладки и вкладыши).

Важная роль в комплексе мероприятий, направленных на снижение отрицательного воздействия вибрации на человеческий организм, отводится режимам труда и отдыха. Общее время контакта с ней, согласно режимом труда, должно быть ограничено в течение смены. Рекомендуется делать два перерыва для проведения физиотерапевтических процедур, активного отдыха и т. д. Продолжительность первого должна составлять 20 минут (этот перерыв следует сделать через 2 часа после времени начала смены). Продолжительность второго - 30 минут, он должен быть через 2 часа после перерыва на обед. при этом длится должен не менее 40 минут. Продолжительность непрерывного одноразового воздействия на организм механических колебаний должна быть не более 10-15 минут.

К общеоздоровительным и медико-биологическим мероприятиям, служащим для профилактики вибрационной болезни, можно отнести следующие:

Гидропроцедуры для рук (ванночки с теплой водой (+37-38 градусов) либо использование сухого воздушного обогрева;

Производственную гимнастику;

Самомассаж и взаимомассаж плечевого пояса и рук;

Ультрафиолетовое облучение;

Употребление витаминов, а также иные мероприятия общеукрепляющего характера (кислородный коктейль, комната психологической разгрузки и др.).

Важность и актуальность этой темы подтверждается тем, что ее изучают еще в школе. Вибрация рассматривается, в частности, в учебнике "Физика" (11 класс). Конечно, в школе она изучается в более общем виде. Рассматриваются, в частности, вибрации Земли. Частота нашей планеты равняется 7,83 Гц. Эту величину называют волной Шумана, или частотой резонанса Шумана. Некоторые, правда, полагают, что в последнее время меняются вибрации Земли. Например, Анку Динкэ, румынский физик, считает, что к декабрю 2012 года они должны были достигнуть 12,6-12,8 Гц. Вибрации человека должны соответствовать вибрациям планеты. Те, кто сможет настроиться на новые частоты, выиграют в духовном плане, как полагает Анку Динкэ. Вибрации человека - это тема отдельной статьи.

Физическая природа звука и вибрации одна и та же. В обоих случаях речь идет об упругих колебаниях, волнообразно распространяющихся в среде газообразной, жидкой и твердой. Вместе с тем, как мы уже отмечали, биологический эффект действия звука и вибрации на клетки и ткани организма далеко не одинаков. К сожалению, природа различий в действии этих двух физически родственных факторов во многом еще не изучена. Для эффективного действия вибрации существенным ее параметром являются ускорение, частота колебаний гравитационных сил, векторы этих колебаний. Для звука, однако, ведущими параметрами являются интенсивность, выраженная через давление, и так же, как для вибрации - частота: в первом случае вибрационная, во втором - звуковая. Но ближе эти различия до сих пор не установлены.

Для сравнения эффективности действия на один и тот же объект звука и вибрации проведены следующие опыты. Эстрагированный из мышц белок миозин подвергался действию звука. Эффективность действия звука оценивалась по степени денатурации белка. Оказалось, что при действии звука максимальный эффект наблюдается при частоте 3000 Гц. Далее, из раствора белка получали миозиновые нити и также действовали на них звуком различной частоты. Мерой оценки эффективности действия звука служила величина связываемого красителя нитями. Оказалось, что и в этом случае максимальный эффект действия звука наблюдается в области 3000 Гц. Именно эти объекты и гомогенат тех же мышц мы подвергали вибрации с различными частотами. Эффект действия вибрации оценивали по изменению ферментативной активности. Во всех случаях максимальный эффект наблюдался при вибрации частотой 200 Гц. Далее мы попытались найти наиболее эффективные частоты вибрации для мышцы, оценивая эффект вибрации также по изменениям АТФазной активности белка, экстрагированного из этой мышцы. Оказалось, что частотой, при которой все более нарушается ферментативная активность, также является частота 200 Гц.

Мы уже видели, что при действии звука с частотой на те же объекты никакого заметного эффекта не обнаруживается. Тогда как при вибрации с частотой 200 Гц в какой бы упаковке белок ни находился, вибрация будет оказывать на него максимальное действие. 200 Гц - это резонансная частота данного белка.

При сравнении эффективных частот звука и вибрации при их действии на самые различные по своим характеристикам клетки и ткани частота вибрации примерно на порядок ниже частоты звука. Природа этого различия пока не ясна.

Результаты многочисленных опытов показали, что низкочастотные вибрации в большинстве исследованных тканей, за исключением селезенки и печени, вызвали заметные, статистически достоверные структурные изменения в клетках. Установлено также, что степень их изменения для каждой ткани и органа различна, что свидетельствует о их различии чувствительности к данным частотам вибрации. Более чувствительными оказались ткани нейрогенного происхождения, особенно при вибрации с частотой 25 Гц.

Оценивая роль частотных характеристик вибрации в ее биологическом действии на ткани организма, бросается в глаза одно удивительное и пока еще трудно объяснимое явление - отсутствие каких бы то ни было заметных изменений в тканях от вибрации с частотой 50 Гц. Почему вибрация с частотой 25 Гц вызывает довольно значительные субстанционные изменения тканей, но еще более значительными являются изменения, наблюдаемые при вибрации с частотой 75 Гц, а при 50. Гц - отсутствуют? К сожалению, для объяснения этого явления мы не имеем сколько-нибудь убедительных экспериментальных данных и вынуждены ограничиться некоторой аналогией, например с сердечной деятельностью. Как известно, сердце работает в строго постоянном ритме. Если мы будем подавать сигналы раздражения сердца в том же ритме, это будет способствовать улучшению его деятельности в привычном для него ритме. Представим себе, однако, подачу сердцу стимулов, попадающих в противофазу его ритма. Тогда неизбежны сердечные перебои с катастрофическим последствием для его дальнейшей судьбы. Нечто подобное можно представить и для других тканей, предполагая, что не только сердце, но и все живые ткани "работают" в определенном ритме, и ритм с такой частотой, подаваемый извне, будет вызывать лишь улучшение их деятельности. Напротив, другие ритмы, например 25 и 75 Гц, приведут к серьезным нарушениям и структуры, и функции этих тканей, что нами и наблюдалось.

Основной вывод из этой серии опытов заключается в том, что вибрация организма ин тото не отражается от поверхности тела животного, как это характерно для звука, а проникает во все органы и ткани, вызывая соответствующие нарушения их деятельности. Конечно, звуковые волны частично проникают через толщу тканей, но давление звуковой волны при этом значительно снижается, и поэтому наиболее эффективным местом действия звука являются рецепторы поверхности тела "экстероцепторы" - представители нервных центров. Поэтому становится понятным тот факт, что звук, в особенности смешанный шум, является источником головных болей, неврозов, психических расстройств. Вибрация же имеет своим адресатом действия структуры всех тканей организма, и, следовательно, патологические явления при ее действии на целый организм могут быть самые различные и в самых различных участках организма. Это определяется в значительной степени физическими характеристиками вибрации.

Влияние вибрации на зрение

Для проверки гипотезы о понижении работоспособности человека при частоте 5 гц (резонансная частота тела) проведено две серии опытов. В обеих из них стенд был неподвижным, а испытуемый подвергался воздействию вибрации в вертикальном направлении. Единицей деятельности считалось среднее время, требуемое для выполнения целого рада действий по каждому заданию. Первое из них заключалось в разборе машинописного текста, второе – в правильном размещении маркеров.

В предварительной пробе по первому заданию работоспособность при действии вибрации 4 гц снижалась сильнее, чем при 8 гц. Сравнивались работоспособность четырех испытуемых во время действия синусоидальной вибрации 2–10 гц и в статическом положении. Амплитуда ускорения сиденья составляла 0,25 g при всех частотах. Наибольшее воздействие вибрации отмечено при 3–4 гц, что приходится на более низкую частоту, чем резонансная человеческого тела. Это явление можно объяснить ограниченной скоростью движений глаз при прослеживании сравнительно большого движения объекта во время действия низкочастотной вибрации при постоянном ускорении.

В последующих экспериментах измеряли частотную реакцию прослеживающих движений глаз при фиксации неподвижной цели и действие на все тело вибрации в вертикальном направлении. Испытуемые фиксировались в жестком каркасе для сведения к нулю резонанса тела и движений головы. Фазовый угол и угловая амплитуда движения глаз в вертикальном направлении определялась с помощью скоростной киносъемки.

При вибрации частотой 3–4 гц и последующем снижении её до 2 гц динамика компенсаторных движений глаз резко снижалась. Так, при частоте 3–4 гц она составляла менее 1/3 от исходной величины. Отмечалась ограниченность скорости прослеживающих движений глаз при выявлении четкой видимости приборной доски в период воздействия вибрации. Определялось, в какой степени четкость изображения приборной доски оказывается под влиянием относительного движения, какие частоты и амплитуды смещения наиболее переносимы и возможность увеличения четкости, путем усовершенствования конструкции. Отражение циферблата на качающемся зеркале подвергалось вибрации в направлении вверх-вниз при частотах до 16 гц с различными амплитудами смещения. Точность чтения в большей степени зависела от частоты. До 2 гц можно довольно легко определять показания циферблата, но при более высокой частоте это оказывалось невозможным. В диапазоне от 2 до 4 гц в зависимости от амплитуды углового смещения четкость изображения оказывалась наиболее искаженной. Однако выше 4 гц она вновь улучшалась. Установлено, что циферблат читается легко, когда стрелка расположена по направлению движения.

Одной из главных причин понижения остроты зрения является нечеткость изображения на сетчатке в результате неспособности глаза прослеживать перемещающийся предмет. Увеличение амплитуды ускорения также понижает остроту зрения, что, вероятно, объясняется физическим дискомфортом и последующим снижением мотивации.

Итак, острота зрения особенно резко снижается при действии вибрации в полосе частот 2–5 гц. В пределах нижней границы этой полосы происходит нарушение прослеживающих движений глаз, тогда как при более высоких частотах в той же полосе относительное движение видимого объёма может быть усилено резонансом тела. При конструировании самолета необходимо свести до минимума (2–5 гц) вибрацию каркаса. Кресло должно «гасить» как можно больше остаточной вибрации, чтобы показания приборов могли читаться в динамических и статических условиях.

Приведем еще один поучительный пример, который подтверждает мысль о множественном характере явлений, вызываемых вибрацией, о многообразии патологических процессов, возникающих в результате ее действия.

Для белка - актомиозина резонансной частотой вибрации является 200 Гц. Кроме этой частоты значительный эффект вызывается и вибрацией с частотой 25 Гц; в какой бы упаковке белок ни находился - эти частоты его найдут. При действии вибрации с этой частотой белок теряет способность расщеплять АТФ, добывать энергию для работы мышц. Будем теперь, исходя из идеи, что характер патологии определяется физической характеристикой вибрации, подвергать животное вибрации с частотой именно в 25 Гц, заведомо зная, что кроме прочего белок при этом будет утрачивать АТФазную активность. Как это скажется на состоянии организма? Опыты подтвердили ожидаемые результаты. Животные, подвергавшиеся вибрации, утратили физическую силу держаться на воде, плавать. Эти данные в высшей степени поучительны. Становится понятным, почему экипажи вертолетов, трактористы, танкисты и вообще лица других профессий, казалось бы, не выполняя в процессе своей трудовой деятельности непосредственно физической работы, но подвергающиеся вибрации, ощущают невероятную физическую усталость. Теперь это явление уже экспериментально доказано.

В проведенных опытах обнаруживаются два очень важных факта. Во-первых, вибрация подавляет физическую выносливость в первые же часы своего действия, и этот эффект, по нашим данным, сохраняется в течение нескольких суток. Из этого следует очень важный практический вывод - необходимо исключать всякие физические нагрузки лицам, подвергавшимся в процессе трудовой деятельности вибрации. Во-вторых, вибрация нарушает одно из фундаментальных биологических свойств мышц - способность повышать функциональную активность посредством тренировки. После вибрации эту способность мышцы на какое-то время утрачивают. Приведенные опыты показывают также исключительное значение избирательного действия вибрации в возникновении патологических процессов. При подготовке статьи использовались материалы Ю. Каменщикова, Н. Хваткова а так же издания Human Problems of Supersonis and Hypersonic flight, 1962.

"...- низкочастотные вибрации (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1 - 4 Гц для общих вибраций, 8 - 16 Гц - для локальных вибраций);..."

Источник:

"СН 2.2.4/2.1.8.566-96. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. 2.1.8 физические факторы окружающей природной среды. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы" (утв. Постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 31.10.1996 N 40)

• - Защитная арматура для гашения вибрации провода и молниезащитного троса Смотреть все термины ГОСТ 17613-80. АРМАТУРА ЛИНЕЙНАЯ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Источник: ГОСТ 17613-80. АРМАТУРА ЛИНЕЙНАЯ...

  Словарь ГОСТированной лексики

• - механические колебания двигателя или отдельных его узлов и деталей...

  Энциклопедия техники

• - "...Ускорение: составляющая ускорения вдоль измерительной оси, определенной соответствующим стандартом на методы оценки общей или локальной вибрации..." Источник: " ГОСТ ИСО 8041-2006. Межгосударственный стандарт...

  Официальная терминология

• - "...- высокочастотные вибрации..." Источник: "СН 2.2.4/2.1.8.566-96. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. 2.1.8 физические факторы окружающей природной среды...

  Официальная терминология

• - "...3.2...

  Официальная терминология

• - "...3.3. - одночисловая характеристика вибрации, определяемая как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом октавных поправок..." Источник: "СН 2.2.4/2.1.8.566-96. 2.2.4...

  Официальная терминология

• - ".....

  Официальная терминология

• - "...- среднечастотные вибрации;..." Источник: "СН 2.2.4/2.1.8.566-96. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. 2.1.8 физические факторы окружающей природной среды...

  Официальная терминология

"Низкочастотные вибрации" в книгах

Вибрации