Вібрації і акустичні коливання

Вібрації. Малі механічні коливання, що виникають в пружних тілах або тілах, що знаходяться під впливом змінного фізичного поля, називаються вібрацією. Дію вібрації на людину класифікують: за способом передачі коливань; по напряму дії вібрації; по тимчасовій характеристиці вібрації.

Залежно від способу передачі коливань людині вібрацію підрозділяють на загальну, таку, що передається через опорні поверхні на тіло сидячої або такої, що стоїть людини, і локальну, таку, що передається через руки людини. Вібрація, що впливає на ноги сидячої людини, на передпліччя, що контактують з вібруючими поверхнями робочих столів, також відноситься до локальної.

По напряму дії вібрацію підрозділяють на: вертикальну, таку, що розповсюджується по осі х, перпендикулярною до опорної поверхні; горизонтальну, таку, що розповсюджується по осі у, від спини до грудей; горизонтальну, таку, що розповсюджується по осі г, від правого плеча до лівого плеча.

По тимчасовій характеристиці розрізняють: постійну вібрацію, для якої контрольований параметр за час спостереження змінюється не більше ніж в 2 рази (6 дб); непостійну вібрацію, що змінюється по контрольованих параметрах більш ніж в 2 рази..

Вібрація відноситься до чинників, що володіють високою біологічною активністю. Вираженість у відповідь реакцій обумовлюється головним чином силою енергетичної дії і біомеханічними властивостями людського тіла як складної коливальної системи. Потужність коливального процесу в зоні контакту і час цього контакту є головними параметрами, що визначають розвиток вібраційних патологій, структура яких залежить від частоти і амплітуди коливань, тривалості дії, місця додатку і напряму осі вібраційної дії, демпфуючих властивостей тканин, явищ резонансу і інших умов.

Між у відповідь реакціями організму і рівнем впливаючої вібрації немає лінійної залежності. Причину цього явища бачать в резонансному ефекті. При підвищенні частот коливань більше 0,7 Гц можливі резонансні коливання в органах людини. Резонанс людського тіла, окремих його органів наступає під дією зовнішніх сил при збігу власних частот коливань внутрішніх органів з частотами зовнішніх сил. Область резонансу для голови в положенні сидячи при вертикальних вібраціях розташовується в зоні між 20...30 Гц, при горизонтальних -1,5...2 Гц.

Особливого значення резонанс набуває по відношенню до органу зору. Розлад зорових сприйнять виявляється в частотному діапазоні між 60 і 90 Гц, що відповідає резонансу очних яблук. Для органів, розташованих в грудній клітці і черевній порожнині, резонансними є частоти З...3,5 Гц. Для всього тіла в положенні сидячи резонанс наступає на частотах 4...6 Гц.

Вібраційна патологія стоїть на другому місці (після пилових) серед професійних захворювань. Розглядаючи порушення стану здоров'я при вібраційній дії, слід зазначити, що частота захворювань визначається велічиной дози, а особливості клінічних проявів формуються під впливом спектру вібрацій. Виділяють три види вібраційної патології від дії загальною, локальною і толчкообразной вібрацій.

При дії на організм загальної вібрації страждає в першу чергу нервова система і аналізатори: вестибулярний, зрітельний, тактільний. Вібрація є специфічним подразником для вестибулярного аналізатора, причому лінійні прискорення - для ото-літового апарату, розташованого в мішечках переддня, а кутові прискорення -для півкруглих каналів внутрішнього вуха.

У робочих вібраційних професій відмічені запаморочення, розлад координації рухів, симптоми заколисування, вестибуло-вегетативна нестійкість. Порушення зорової функції виявляється звуженням і випаданням окремих ділянок полий зір, зниженням гостроти зору, іноді до 40 %, суб'єктивно -потемненієм в очах. Під впливом загальних вібрацій наголошується зниження больової, тактільной і вібраційної чутливості. Особливо небезпечна толчкообразная вібрація, що викликає мікротравми різних тканин з подальшими реактивними змінами. Загальна низькочастотна вібрація робить вплив на обмінні процеси, що виявляються зміною вуглеводного, білкового, ферментного, вітамінного і холестерину обмінів, біохімічних показників крові.

Вібраційна хвороба від дії загальної вібрації і поштовхів реєструється у водіїв транспорту і операторів транспортний-технологічних машин і агрегатів, на заводах залізобетонних виробів. Для водіїв машин, трактористів, бульдозеристів, машиністів екскаваторів, що піддаються дії низькочастотною і толчкообразной вібрацій, характерні зміни в попереково-крижовому відділі хребта. Робочі часто скаржаться на болі в поясниці, кінцівках, в області шлунку, на відсутність апетиту, безсоння, дратівливість, швидку стомлюваність. В цілому картина дії загальної нізко- і среднечастотной вібрації виражається загальними вегетативними розладами з периферичними порушеннями, переважно в кінцівках, зниженням судинного тонусу і чутливості.

Бич сучасного виробництва, особливо машинобудування - локальна вібрація. Локальній вібрації піддаються головним чином люди, що працюють з ручним механізованим інструментом. Локальна вібрація викликає спазми судин кисті, предплечий, порушуючи постачання кінцівок кров'ю. Одночасно коливання діють на нервові закінчення, м'язові і кісткові тканини, викликають зниження шкірної чутливості, відкладення солей в суглобах пальців, деформуючи і зменшуючи рухливість суглобів.

Коливання низьких частот викликають різке зниження тонусу капілярів, а високих частот - спазм судин.

Терміни розвитку периферичних розладів залежать не стільки від рівня, скільки від дози (еквівалентного рівня) вібрації протягом робочої зміни. Переважне значення має час безперервного контакту з вібрацією і сумарний час дії вібрації за зміну. У формувальників, бурильників, заточників, рихтують при среднечастотном спектрі вібрацій захворювання розвивається через 8...10 років роботи. Обслуговування інструменту ударної дії (клепка, обрубування), що генерує вібрацію среднечастотно-го діапазону (30...125 Гц), приводить до розвитку судинних, нервово-м'язових, кістково-суглобових і інших порушень через 12...15 років. При локальній дії низькочастотної вібрації, особливо при значній фізичній напрузі робочі скаржаться на ті, що ниють, ломлять, тягнуть болі у верхніх кінцівках, часто ночами. Одним з постійних симптомів локальної і загальної дії є розлад чутливості. Найрізкіше страждає вібраційна, больова і температурна чутливість.

До чинників виробничого середовища, що посилюють шкідливу дію вібрацій на організм, відносяться надмірні м'язові навантаження, несприятливі мікрокліматичні умови, особливо знижена температура, шум високої інтенсивності, психоемоційний стрес. Охолоджування і змочування рук значно підвищують ризик розвитку вібраційної хвороби за рахунок посилення судинних реакцій. При сумісній дії шуму і вібрації спостерігається взаємне посилення ефекту в результаті його суммациі, а можливо, і потенціювання.

Тривала систематична дія вібрації приводить до розвитку вібраційної хвороби (ВБ), яка включена в список професійних захворювань. Ця хвороба діагностується, як правило, у тих, що працюють на виробництві; в умовах населених місць ВБ не реєструється, не дивлячись на наявність багатьох джерел вібрації (наземний і підземний транспорт, промислові джерела і ін.). Особи, що піддаються дії вібрації навколишнього середовища, частіше хворіють на серцево-судинні і нервові захворювання і зазвичай пред'являють багато скарг загальнийсоматичного характеру.

Гігієнічне нормування вібрацій регламентує параметри виробничої вібрації і правила роботи з віброопаснимі механізмами і устаткуванням, ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вібраційна безпека. Загальні вимоги», Санітарні норми СІ 2.2.4/2.1.8.556-96 «Виробнича вібрація, вібрація в приміщеннях житлових і громадських будівель». Документи встановлюють:

класифікацію вібрацій, методи гігієнічної оцінки, нормовані параметри і їх допустимі значення, режими праці осіб віброопасних професій, що піддаються дії локальної вібрації, вимоги до забезпечення вібробезопасності і до вібраційних характеристик машин.

При гігієнічній оцінці вібрацій нормованими параметрами є середні квадратичні значення віброськорості v (і їх логарифмічні рівні Zv) або віброуськоренія для локальних вібрацій в октавних смугах частот, а для загальної вібрації - в октавних або третина октавних смугах. Допускається інтегральна оцінка вібрації у всьому частотному діапазоні нормованого параметра, а також по дозі вібрації D з урахуванням часу дії. Допустимі значення Zy представлені в табл. 3.10.

Для загальної і локальної вібрації залежність допустимого значення віброськорості v, (м/с) від часу фактичної дії вібрації, що не перевищує 480 мін, визначається по формулі:

де V480 -допустімоє значення віброськорості для тривалості дії 480 мін, м/с.

Максимальне значення v, для локальної вібрації не повинно перевищувати значень, визначуваних для Т= 30 мін, а для загальної вібрації при Т= 10 мін.

При регулярних перервах дії локальної вібрації протягом робочої зміни допустимі значення рівня віброськорості слід збільшувати на значення, приведені нижче.

Сумарний час перерви при дії вібрації протягом 1 ч роботи, мін... До 20 Св 20 до 30 Св 30 до 40 Св 40

Збільшення рівня віброськорості Alv, дб 0 6 9 12

Допустимі рівні вібрації в житлових будинках, умови і правила їх вимірювання і оцінки регламентуються Санітарними нормами СН 2.2.4/2.18.566-96. Основними нормованими параметрами вібрації є середні квадратичні величини рівнів віброськорості і віброуськоренія в октавних смугах частот.

Акустичні коливання. Фізичне поняття про акустичні коливання охоплює як чутні, так і нечутні коливання пружних середовищ. Акустичні коливання в діапазоні 16 Гц...20 кгц, сприймані людиною з нормальним слухом, називають звуковими, з частотою менше 16 Гц - інфразвуковими, вище 20 кгц - ультразвуковими. Розповсюджуючись в просторі, звукові коливання створюють акустичне поле.

Вухо людини може сприймати і аналізувати звуки в широкому діапазоні частот і інтенсивностей. Область чутних звуків обмежена двома пороговими кривими: ніжняя - поріг чутності, верхня - поріг больового відчуття. Найнижчі значення порогів лежать в діапазоні 1...5 кгц. Поріг слуху молодої людини складає 0 дб на частоті 1000 Гц, на частоті 100 Гц поріг слухового сприйняття значно вищий, оскільки вухо менш чутливо до звуків низьких частот. Больовим порогом прийнято вважати звук з рівнем 140 дб, що відповідає звуковому тиску 200 Па і інтенсивності 100 Вт/м2. Звукові відчуття оцінюються по порогу дискомфорту (слабкий біль в юшці, відчуття торкання, лоскотання).

Шум визначають як сукупність аперіодичних звуків різної інтенсивності і частоти. Оточуючі людину шуми мають різну інтенсивність: розмовна мова - 50...60 дб А, автосирена - 100 дб А, шум двигуна легкового автомобіля - 80 дб А, гучна музика - 70 дб А, шум від руху трамвая - 70...80 дб А, шум в звичайній квартирі -30...40 дб А

По спектральному складу залежно від переважання звукової енергії у відповідному діапазоні частот розрізняють нізко-, средне-і високочастотні шуми, по тимчасових характеристиках - постійні і непостійні, останні, у свою чергу, діляться на ті, що коливаються, переривисті і імпульсні, по тривалості дії - тривалі і короткочасні. З гігієнічних позицій надається велике значення амплітудний-тимчасовим, спектральним і імовірнісним параметрам непостійних шумів, найбільш характерних для сучасного виробництва.

Інтенсивний шум на виробництві сприяє зниженню уваги і збільшенню числа помилок при виконанні роботи, виключно сильний вплив робить шум на швидкість реакції, збір інформації і аналітичні процеси, із-за шуму знижується продуктивність праці і погіршується якість роботи. Шум утрудняє своєчасну реакцію тих, що працюють на попереджувальні сигнали внутрішньоцехового транспорту (автонавантажувачів, мостових кранів і т. п.), що сприяє виникненню нещасних випадків на виробництві.

У біологічному відношенні шум є помітним стресовим чинником, здатним викликати зрив пристосовних реакцій. Акустичний стрес може приводити до різних проявів: від функціональних порушень регуляції ЦНС до морфологічно позначених дегенеративних деструктивних процесів в різних органах і тканинах. Ступінь шумової патології залежить від інтенсивності і тривалості дії, функціонального стану ЦНС і, що дуже важливе, від індивідуальної чутливості організму до акустичного подразника. Індивідуальна чутливість до шуму складає 4...17 %. Вважають, що підвищена чутливість до шуму визначається сенсибілізірованной вегетативною реактивністю, властивою 11 % населення. Жіночий і дитячий організм особливо чутливі до шуму. Висока індивідуальна чутливість може бути одній з причин підвищеної стомлюваності і розвитку різних неврозів.

Шум надає вплив на весь організм людини: пригноблює ЦНС, викликає зміну швидкості дихання і пульсу, сприяє порушенню обміну речовин, виникненню серцево-судинних захворювань, гіпертонічній хворобі, може приводити до професійних захворювань.

Шум з рівнем звукового тиску до 30...35 дб звичний для людини і не турбує його. Підвищення цього рівня до 40...70 дб в умовах місця існування створює значне навантаження на нервову систему, викликаючи погіршення самопочуття і при тривалій дії може бути причиною неврозів. Дія шуму рівнем понад 75 дб може привести до втрати слуху - професійній тугоухості. При дії шуму високих рівнів (більше 140 дб) можливий розрив барабанних перетинок, контузія, а при ще вищих (більше 160 дб) і смерть.

Специфічна шумова дія, що супроводжується пошкодженням слухового аналізатора, виявляється поволі прогресуючим зниженням слуху. У деяких осіб серйозне шумове пошкодження слуху може наступити в перші місяці дії, у інших -потеря слуху розвивається поступово, протягом всього періоду роботи на виробництві. Зниження слуху на 10 дб практично невідчутно, на 20 дб -начинаєт серйозно заважати людині, оскільки порушується здатність чути важливі звукові сигнали, наступає ослаблення розбірливості мови.

Оцінка стану слухової функції базується на кількісному визначенні втрат слуху і проводиться за показниками аудіо-метричного дослідження. Основним методом дослідження слуху є тональна аудіометрія. При оцінці слухової функції визначають прийняті середні показники порогів слуху в області сприйняття мовних частот (500, 1000, 2000 Гц), а також втрата слухового сприйняття в області 4000 Гц.

Критерієм професійного зниження слуху прийнятий показник середньої арифметичної величини зниження слуху в мовному діапазоні, рівний 11 дб і більш. Крім патології органу слуху при дії шуму спостерігаються відхилення в стані вестибулярної функції, а також загальні неспецифічні зміни в організмі; робочі скаржаться на головні болі, запаморочення, болі в області серця, підвищення артеріального тиску, болі в області шлунку і жовчного міхура, зміна кислотності шлункового соку. Шум викликає зниження функції захисних систем і загальної стійкості організму до зовнішніх дій.

Нормовані параметри шуму на робочих місцях визначені ГОСТ 12.1.003-83* і Санітарними нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на робочих місцях, в приміщеннях житлових, громадських будівель і на території житлової забудови». Документи дають класифікацію шумів по спектру на широкосмугові і тональні, а по тимчасових характеристиках - на постійні і непостійні. Для нормування

постійних шумів застосовують допустимі рівні звукового тиску (УЗД) в дев'яти октавних смугах частот (табл. 3.11) залежно від виду виробничої діяльності. Для орієнтовної оцінки як характеристика постійного широкосмугового шуму на робочих місцях допускається приймати рівень звуку (дб А), визначуваний за шкалою А шумоміра з корекцією низькочастотної складової за законом чутливості органів слуху і наближенням результатів об'єктивних вимірювань до суб'єктивного сприйняття.

Непостійні шуми діляться на ті, що коливаються в часі, переривисті і імпульсні. Нормованою характеристикою непостійного шуму є еквівалентний по енергії рівень звуку (дб А).

При оцінці шуму допускається використовувати дозу шуму, оскільки встановлена лінійна залежність доза-ефект по часовому зміщенню порогу слуху, що свідчить об адекватності оцінки шуму по енергії. Дозний підхід дозволяє також оцінити кумуляцію шумової дії за робочу зміну.

Нормування допустимого шуму в житлових приміщеннях, громадських будівлях і на території житлової забудови здійснюється відповідно до СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Оцінювати і прогнозувати втрати слуху, пов'язані з дією виробничого шуму, дає можливість стандарт ІСО 1999: (1975) «Акустика -определеніє професійної експозиції шуму і оцінка порушень слуху, викликаних шумом».

У виробничих умовах нерідко виникає небезпека комбінованого впливу високочастотного шуму і низькочастотного ультразвука, наприклад при роботі реактивної техніки, при плазмових технологіях.

Ультразвук як пружні хвилі не відрізняється від чутного звуку, проте, частота коливального процесу сприяє більшому загасанню коливань унаслідок трансформації енергії в теплоту.

По частотному спектру ультразвук класифікують на: низькочастотний -колебанія 1,12-104...1,0-105 Гц; високочастотний - 1,0-105... 1,0 •109 Гц; за способом распространенія-на повітряний і контактний ультразвук.

Дата добавления: 2014-01-11