обж. Часть 1 БЖД. Курс лекций безопасность жизнедеятельности т ема 1

• Название: Курс лекций безопасность жизнедеятельности т ема 1
• Дата: 23.10.2022
• Размер: 494.5 Kb.
• Имя файла: Часть 1 БЖД.doc
• Тип: Курс лекций; #749159
• страница: 4 из 5

Тема 4

вибрация, шум, акустические колебания

В условиях современного производства процесс техники связан с чрезвычайно интенсивным внедрением в промышленность машин, генерирующих вибрацию. Почти во всех отраслях производства находят широкое применение инструменты и машины, работа которых сопряжена со значительной вибрацией. С воздействием вибрации на организм связаны также эксплуатация транспортных средств, использование сельскохозяйственной техники, землеройных машин, строительные работы.

В настоящее время проблема воздействия вибрации на организм человека приобрела исключительно серьезное значение. Наиболее часто вибрационной болезнью страдают рабочие определенных профессий: бурильщики, обрубщики, бетонщики, шлифовальщики, полировщики, клепальщики, сверловщики, кондуктора товарных поездов, водители тяжелых землеройных машин, швеи-мотористки. Биологический эффект воздействия вибрации на организм в значительной степени определяется физическими ее свойствами. Вибрация – колебательные движения, при которых тело либо материальная точка совершает движения с правильной периодичностью отклонения от устойчивого положения в ту или иную сторону, затрачивая на каждое из колебательных движений одинаковое время.

Малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, называются вибрацией. Воздействие вибрации на человека классифицируют: по способу передачи колебаний, по направлению действия вибрации, по временной характеристике вибрации. В зависимости от способа передачи колебаний человеки вибрацию подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека. Вибрация, воздействующая на ноги сидящего человека, на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, также относится к локальной.

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Выраженность ответных реакций обусловливается главным образом силой энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время этого контакта являются главными параметрами, определяющими развитие вибрационных патологий, структура которых зависит от частоты и амплитуды колебания, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий.
Общие сведения о вибрации

Вибрация представляет собой процесс распространения механических колебаний в твердом теле. При воздействии вибрации на организм (рисунок) важную роль играют анализаторы ЦНС – вестибулярный, кожный и другие аппараты.

Длительное воздействие вибрации ведет к развитию профессиональной вибрационной болезни. Вибрация, воздействуя на машинный компонент системы ЧМ («человек – машина»), снижает производительность технических установок (за исключением специальных случаев) и точность считываемых показаний приборов, вызывает знакопеременные, приводящие к усталостному разрушению, напряжения в конструкции и т. д.

Вибрации могут быть непреднамеренными (например, из-за плохой балансировки и центровки вращающихся частей машин и оборудования, пульсирующего движения жидкости, работы перфоратора) и специально используемыми в технологических процессах (вибропогружатели свай, вибрационное оборудование для производства железобетонных конструкций и укладки бетона, специальное оборудование для ускорения химических реакций и т. п.). Вибрации характеризуются частотой и амплитудой смещения, скоростью и ускорением.

Особенно вредны вибрации с вынужденной частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний тела человека или его отдельных органов (для тела человека – 6…9 Гц, желудка – 8 Гц, других органов – в пределах 25 Гц). Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок. При работе строительных машин и технологических процессов существуют горизонтальные и вертикальные толчки и тряска, сопровождающиеся возникновением периодических импульсных ускорений. При частоте колебаний от 1 до 10 Гц предельные ускорения, равные 10 мм/с, являются неощутимыми, 40 мм/с – слабо ощутимыми, 400 мм/с – сильно ощутимыми и 1 000 мм/с – вредными.


Рис.3 Действие вибрации на человека
Низкочастотные колебания с ускорением 4 000 мм/с – непереносимые.

Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на все тело человека) и локальную (воздействие на отдельные части тела – руки или ноги).

Общую вибрацию по источнику возникновения и возможности регулирования ее интенсивности оператором подразделяют на следующие категории (ГОСТ 12. 1. 012 – 90. Вибрационная безопасность). Общие требования:

Категория 1 – транспортная вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспортных средств, при их движении по местности, агрофону и дорогам, в том числе при их строительстве; при этом оператор может активно, в известных пределах, регулировать воздействия вибрации.

Категория 2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека-оператора на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок; при этом оператор может лишь иногда регулировать воздействие вибрации.

Категория 3а – технологическая вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

Категория 3б – вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом. К ней относятся рабочие места на промышленных кранах, у станков металло- и деревообрабатывающих, кузнечно-прессового оборудования, литейных машин и другого стационарного технологического оборудования.

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев рук и распространяются на всю кисть, предплечья, захватывают сосуды сердца. Диапазон частот 35…250 Гц является наиболее критическим для развития вибрационной болезни.

Локальная вибрация по источнику воздействия подразделяется на:

• 
  передающуюся от ручных машин (с двигателями), органов ручного управления машин и оборудования;
  
• 
  передающуюся от ручных инструментов (без двигателей) и обрабатываемых деталей.
  

При гигиенической оценке двух видов вибрации следует иметь в виду, что санитарно-гигиенические требования и правила в первом случае включаются в техническую документацию на машины и оборудование, а во втором – в документацию на технологию проведения работ.

Вибрация рабочих мест операторов транспортных средств и оборудования носит преимущественно низкочастотный характер с высокими уровнями в октавах 1…8 Гц и зависит от технологической операции, скорости передвижения, типа сиденья, виброзащиты, степени изношенности машины, профиля дорог и т. д. Характер спектров широкополосный, при этом максимум энергии лежит в диапазоне 1…2 Гц; 4…8 Гц. На операторов транспортных средств обычно воздействует переменная по уровням и спектрам вибрация, включающая микро- и макропаузы, причем операторы имеют возможность (в известных пределах) регулировать вибрационную экспозицию. Спектры вибраций рабочих мест технологического оборудования носят низко- и среднечастотный характер с максимумом энергии в октавах 4…16 Гц.

Благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов и особенностей конфигурации, тело человека представляет собой сложную колебательную систему, первичная механическая реакция которой на вибрационное воздействие зависит от диапазона частот, предопределяя последующие физиологические эффекты.

Для санитарного нормирования и контроля вибраций используют среднеквадратичные значения виброускорения и виброскорости, а также их логарифмические уровни в децибелах (ГОСТ 12. 1. 012 – 90).

Для измерения вибрации применяют виброметры и шумомеры с дополнительным приспособлением – предусилителем, устанавливаемым вместо микрофона. Широкое распространение получили приборы ВШВ ЗМ2 – измерители шума и вибрации.

Между ответными реакциями организма и уровнем воздействующей вибрации нет линейной зависимости. Причину этого явления видят в резонансном эффекте. При повышении частот колебания 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. Расстройства зрительных восприятий проявляются 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 вибрации. Выделяют три вида вибрационной патологии: от воздействия общей, локальной и толчкообразной вибраций.

У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания, вестибуловегетивная неустойчивость. Нарушение зрительной функции проявляется сужением и выпадением отдельных участков полей зрения, снижением остроты зрения, иногда до 40 %, субъективно – потемнением в глазах. Под влияние общих вибраций отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими реактивными изменениями. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющияся в изменении углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей не столько от уровня, сколько от дозы (эквивалентного уровня) вибрации в течение рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8…10 лет работы. Обслуживание инструмента ударного действия (клепка, обрубка), генерирующего 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 страдают вибрационная, болевая и темпераментная чувствительность.

Вибрация характеризуется частотой и амплитудой колебаний, а также их производными – скоростью и ускорением.

Частота – число полных колебаний, совершаемых в 1с. Различают: 1) инфразвуковые частоты – от 1 до 16 Гц; 2) звуковые частоты – от 16 до 20 000 Гц; 3) ультразвуковые частоты – более 20 000 Гц.

Несмотря на то, что в условиях производства вибрация чаще всего представлена сочетанием колебаний различной частоты, необходимо учитывать возможность преобладания частот вполне определенного диапазона. Реакция организма на различные частоты колебаний неодинакова. Так, для вибрационной болезни, обусловленной преимущественным воздействием высокочастотной (свыше 30 Гц) вибрации, характерно преобладание сосудистых реакций. У больных, работающих в контакте с низкочастотной вибрацией, более выражен болевой синдром, сочетающийся с расстройствами чувствительности, изменениями в мышцах и суставах.

На основании экспериментальных и клинических данных установлено, что частота вибрации выше или ниже диапазона 32 – 250 Гц не вызывает ангиоспастического эффекта, занимающего существенное место в патогенезе вибрационной болезни. Наиболее неблагоприятен контакт с вибрацией частотой 100 – 200Гц.

Амплитуда колебания существенно влияет на степень воздействия вибрации. Так, при больших амплитудах колебательных движений одной и той же частоты влияние вибрации на организм выражено более значительно.

Ускорение – величина, характеризующая нарастание амплитуды колебательного движения, имеет огромное значение при развитии ответных реакций на вибрацию. Так, при полетах, особенно связанных с освоением космического пространства, качании на качелях, морской качке и т. п., относительно небольшая частота вибрации сочетается со значительным ее ускорением, определяющим периодические изменения массы тела, возможные перемещения массы крови и перезагрузку вестибулярного аппарата.

Особенности патологического процесса, обусловленного вибрацией, зависят не только от ее физических свойств. Существенное значение имеет характер производственного процесса. Следует учитывать, что воздействию вибрации нередко сопутствуют такие факторы, как статическое напряжение мышц, сила обратной отдачи, вынужденное положение тела, охлаждение рук вследствие подачи холодной струи воздуха, интенсивный шум.

Различают местную вибрацию, действующую преимущественно на руки рабочего, соприкасающиеся с вибрирующим инструментом, и общую вибрацию, оказывающую значительное равномерное влияние на весь организм. Местная вибрация может иметь место при использовании рабочими пневматических и электрических инструментов. Влияние общей вибрации возможно в случаях пребывания рабочих непосредственно на вибрирующих установках, а также в случаях передачи вибрации от работы двигателей, машин и оборудования через пол и другие элементы здания. Деление вибрации на общую и локальную весьма условно, так как работа с пневматическими инструментами не исключает возможности распространения вибрации на плечевой пояс и более отдаленные участки тела вплоть до нижних конечностей, включая стопы.

В условиях производства воздействие вибрации часто сочетается с интенсивным шумом. Однако и сама по себе вибрация, особенно больших частот, может оказать на слуховой аппарат влияние, близкое к действию шума. Радикулиты и радикулоневриты, встречающиеся при вибрационный болезни, наряду с непосредственным воздействием вибрации, могут быть обусловлены тяжелой нагрузкой на позвоночник, перенапряжением мышц-разгибателей, отчасти сопутствующим влиянием низкой температуры окружающего воздуха.

К начальным проявлениям болезни относится снижение мышечной силы при отчетливом изменении биоэлектрической активности мышц, причем не только на рабочей, но и на интактной конечности. В дальнейшем развивается атрофия ряда мышечных групп конечностей.

Изменения в костях возникают довольно рано, на второй – пятый год работы с вибрирующими инструментами. В развитии патологических изменений в костно-суставном аппарате наряду с нервно-сосудистыми и трофическими расстройствами общего характера существенное значение имеют непосредственное местное влияние вибрации, сила обратной отдачи и статическое напряжение.

Структурным изменениям костной ткани предшествуют отклонения в минеральном и ферментном обменах. Под влиянием вибрации в костной ткани изменяется дисперсность коллоидов, и эта ткань относительно быстро утрачивает способность связывать соли кальция.

Поражение костно-суставного аппарата, обусловленное воздействием вибрации, чаще встречается у бурильщиков, отбойщиков, клепальщиков, водителей гоночных машин. Оно характеризуется некоторым своеобразием, которое определяется особенностями производственного процесса и отдельных профессий.

Серьезное значение в развитии висцеральной патологии имеет и непосредственное воздействие вибрации на внутренние органы. Многие технологические процессы сопряжены с прямым воздействием вибрации на область груди и нижнюю часть живота, например в случаях, когда упор инструмента или обрабатываемой детали приходится на область эпигастрия. Развитие ответных реакций сердца и желудка на воздействие вибрации в значительной мере объясняется множеством расположенных в этих зонах рецепторов.

Вибрация оказывает выраженное влияние на ритм сердца и трофику миокарда, секреторную и моторную деятельности желудка. При непосредственном воздействии вибрации на область желудка отмечается выраженное повышение желудочной секреции, тонуса и перистальтики.

Клиническая картина вибрационной болезни характеризуется довольно многообразной симптоматикой и вариабельностью проявлений. Определенное значение имеют присущие различным профессиональным группам специфические особенности условий труда. При воздействии низкочастотной вибрации возникают более грубые изменения мышечной системы и чувствительности. При высококачественных спектрах на первый план выступают выраженные сосудистые расстройства. Известно, что степень чувствительности человека к вибрации зависит от положения тела. Так, в положении стоя отмечается большая чувствительность к вертикальным колебаниям, в положении лежа – к горизонтальным. Значительную роль играют так называемые дополнительные компоненты условий труда: охлаждение, микротравматизация, вынужденное положение, физическое перенапряжение. Перечисленные факторы могут определить некоторое своеобразие клинической картины. Выделяют отдельные, присущие некоторым профессиональным группам, клинические синдромы, обусловленные как воздействием самой вибрации, так и сопутствующими факторами. В клинике профессиональных заболеваний различают следующие формы вибрационной болезни.

1. Вибрационная болезнь, обусловленная воздействием так называемой локальной вибрации. Развитие ее характерно для бурильщиков, забойщиков, обрубщиков, шлифовальщиков, точильщиков и рабочих некоторых других профессий, выполняющих работу с помощью ручного механизированного инструмента.

2. Вибрационная болезнь, обусловленная воздействием комбинированной вибрации. Иногда эту форму называют вибрационной болезнью бетонщиков. Заболевание встречается при работе на виброуплотнителях и других аналогичных установках.

3. Вибрационная болезнь от воздействия общей вибрации, сочетающейся с толчками. Заболевание встречается у машинистов, кондукторов, трактористов, комбайнеров, водителей некоторых видов транспорта.

Приведенное подразделение вибрационной болезни носит несколько условный характер. Как правило, на производстве организм подвергается воздействию различных видов вибраций.