Механизм явления. Воздействие на организм человека

Лекция 8

ВИБРАЦИЯ: МЕХАНИЗМ ЯВЛЕНИЯ, НОРМИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ

Механизм явления. Воздействие на организм человека

Под вибрацией понимают механические, часто синусоидальные, колебания системы с упругими связями, возникающие в машинах и аппаратах при периодическом смещении центра тяжести какого-либо тела от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела, которую оно имело в статическом состоянии. Чаще всего такое колебательное движение происходит из-за неуравновешенных силовых воздействий: дисбаланс вращающихся частей, инерционное возбуждение при работе возвратно-поступательных механизмов, ударные процессы и др.

На рис. 1 показана простейшая колебательная система и кривая ее колебаний. Если массу 2 вывести из состояния равновесия, система будет совершать свободные или собственные колебания, то есть колебания под действием своих собственных сил. Если же периодический возмущающий фактор присутствует в течение всего времени, когда совершаются колебания, то они называются вынужденными. Наиболее опасным моментом является совпадение частот собственных и вынужденных колебаний (явление резонанса).

Рис. 1 - Простейшая колебательная система: 1 - пружина (один ее конец жестко закреплен); 2 - груз массы m; 3- кривая колебаний; 4 - возмущающий фактор

Вибрацию по способу передачи на человека (в зависимости от характера контакта с источниками вибрации) подразделяют на: местную (локальную), передающуюся чаще всего на руки работающего, и общую, передающуюся посредством вибрации рабочих мест и вызывающую сотрясение всего организма. В производственных условиях нередко имеет место интегрированное действие местной и общей вибрации.

Длительное воздействие вибрации высоких уровней на организм человека приводит к развитию преждевременного утомления, снижению производительности труда, росту заболеваемости и нередко к возникновению профессиональной патологии - вибрационной болезни.

В зависимости от источника возникновения общая вибрация бывает:транспортная, транспортно-технологическая и технологическая. Локальной вибрации подвергаются люди, работающие с ручным механизированным электрическим или пневматическим инструментом.

Спектры уровней колебательной скорости являются основными характеристиками вибраций. Они бывают (как и для шума) дискретными, сплошными и смешанными. По характеру спектра вибрация подразделяется на узкополосную и широкополосную, по частотному составу - на низкочастотную с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах 8 и 16 Гц, среднечастотную - 31,5 и 63 Гц, высокочастотную - 125, 250, 500, 1000 Гц - для локальной вибрации; для вибрации рабочих мест - соответственно 1 и 4 Гц, 8 и 16 Гц, 31,5 и 63 Гц.

По временным характеристикам подразделяют вибрацию на постоянную, для которой величина виброскорости изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин, и непостоянную, для которой величина виброскорости изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин. Непостоянная вибрация в свою очередь подразделяется на колеблющуюся во времени, прерывистую и импульсную.

Наиболее опасная частота общей вибрации лежит в диапазоне 6-9 Гц, поскольку она совпадает с собственной частотой колебаний внутренних органов человека (всего тела -6 Гц, для желудка ~8 Гц, для головы -25 Гц, для центральной нервной системы -250 Гц). В результате может возникнуть резонанс, который приведет к механическим повреждениям или разрыву внутренних органов. В положении стоя это явление может возникнуть для головы относительно основания, плечевого пояса, бедер при f = 4-6 Гц, а в положении сидя - для головы относительно плеч - при f = 4-30 Гц. Для лежачего человека область резонансных частот находится в интервале 3-3,5 Гц. При частоте больше 16-20 Гц вибрация сопровождается шумом. Шумовые (звуковые) эффекты присутствуют также в инфразвуковом и ультразвуковом диапазонах.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются:

частота f (Гц), амплитуда смещения А_т (м), скорость V (м/с) и ускорение а_т (м/с²), определяемые как

А = А_т sin (ωt + φ), (1)

V = 2πfA, (2)

а = (2πf)²A, (3)

где ω = 2πf - частота; φ - начальная фаза.

Весь спектр частот вибраций, воспринимаемых человеком, может быть разделен (как и для шума) на октавные и третьоктавные полосы частот со среднегеометрическими частотами октавных полос 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц.

За нулевой уровень колебательной скорости принята величина V₀ = 5x10^-8 м/с, соответствующая среднеквадратичной колебательной скорости при стандартном пороге звукового давления, равном 2х10^-5 Па.

Порог восприятия вибрации для человека значительно выше и равен 1x10^-4 м/с. За нулевой уровень колебательного ускорения принимают величину а₀ = 3х10^-4 м/с². При колебательной скорости 1 м/с возникают болевые ощущения.

Относительные уровни виброскорости и виброускорения определяются по формулам (дБ):

L_v = 20 lg(V/V₀) (4)

и

L_a =20 lg(a/a₀). (5)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: