Вопрос 3 Вибрации и акустические колебания

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 7Следующая ⇒

Шум, вибрация, инфра- и ультразвук по своей физической природе являются упругими колебаниями твердых тел, газов и жидкостей.

3.1 Вибрация — это малые механические колебания, возникающие в упругих телах.

Воздействие вибраций на человека классифицируется:

—по способу передачи колебаний;

— по направлению действия вибраций;

— по временной характеристике.

В зависимости от способа передачи колебаний человеку вибрацию подразделяют на общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека; локальную, передающуюся через руки или участки тела человека, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов.

По направлению действия вибрация подразделяется на:

— вертикальную;

— горизонтальную, от спины к груди;

— горизонтальную, от правого плеча к левому плечу.
По временной характеристике различается:

— постоянная вибрация, для которой контролируемый параметр, например, виброскорость за время наблюдения изменяется не более чем в два раза (6 дБ);

— непостоянная вибрация, изменяющаяся по контролируемым параметрам более чем в два раза.

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Действие вибрации зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей организма человека, явлений резонанса и других условий. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. При повышении частот колебаний выше 0, 7 Гц возможны резонансные колебания в органах. Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20-30 Гц, при горизонтальных — 1, 5-2, 0 Гц.

Особое значение резонанс приобретает по отношению к органу зрения. Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок. Для органов, расположенных в грудной клетке и брюшной полости (грудь, диафрагма, живот), резонансными являются частоты З, 0-3, 5 Гц. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4-6 Гц.

При действии на организм общей вибрации в первую очередь страдает опорно-двигательный аппарат, нервная система и такие анализаторы, как вестибулярный, зрительный, тактильный. У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания. Под влиянием общих вибраций отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравматизацию различных тканей с последующими их изменениями. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.

Вибрационная болезнь (ВБ) от воздействия общей вибрации и толчков регистрируется у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, часто — на заводах железобетонных изделий. Рабочие жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость. В целом, картина воздействия общей низко- и среднечастотной вибрации выражается общими вегетативными расстройствами с нарушениями опорно-двигательного аппарата (мышц, связок, костей и суставов), а также сосудистого тонуса и болевой, температурной и вибрационной чувствительности.

Бич современного производства, особенно машиностроения, — локальная вибрация. Локальной вибрации подвергаются главным образом лица, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов. В этих случаях рабочие жалуются на ноющие, ломящие, тянущие боли в руках, часто по ночам. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а колебания высоких частот — спазм сосудов.

У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8-10 лет работы. При работе с инструментом ударного действия (клепка, обрубка) виброболезнь проявляется через 12-15 лет.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, повышенная влажность, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций.

Вибрационная болезнь (ВБ) включена в список профессиональных заболеваний. Она диагностируется, как правило, у работающих на производстве; в условиях населенных мест ВБ не регистрируется, несмотря на наличие многих источников вибрации (наземный и подземный транспорт, промышленные источники и др.). Лица, подвергающиеся воздействию вибрации окружающей среды, чаще болеют сердечно-сосудистыми и нервными заболеваниями и обычно жалуются на неважное самочувствие.

Гигиеническое нормирование вибраций осуществляется по ГОСТ 12.1.012—90 и СН 2.2.4/2.1.8.566—96. Документы устанавливают нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий.

Акустические колебания.

Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16 Гц...20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми.

Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют инфразвуковыми, выше 20 кГц — ультразвуковыми. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Самые низкие значения порогов лежат в диапазоне частот 1-5 кГц. Порог слуха молодого человека составляет 0 дБ на частоте 1000 Гц, на частоте 100 Гц порог слухового восприятия значительно выше, так как ухо менее чувствительно к звукам низких частот. Болевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м², звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).

Шум – это совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум — это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук. Окружающие нас шумы имеют разный уровень звука: разговорная речь — 50-60 дБА, автосирена — 100 дБА, шум двигателя легкового автомобиля — 80 дБА, громкая музыка — 70 дБА, шум в обычной квартире — 30-40дБА.

По спектральному составу в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне частот различают низко-, средне- и высокочастотные шумы, по временным характеристикам — постоянные и непостоянные (колеблющиеся, прерывистые и импульсные), по длительности действия — продолжительные и кратковременные, по спектру — широкополосные и тональные.

Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению ошибок при выполнении работы. Из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчики, мостовые краны и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Степень влияния шума зависит от его интенсивности и продолжительности воздействия, состояния ЦНС и, что очень важно, от индивидуальной чувствительности организма к акустическому раздражителю. Особенно чувствительны к шуму детский и женский организм. Высокая индивидуальная чувствительность может быть одной из причин повышенной утомляемости и развития неврозов.

Шум влияет на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонической болезни, может приводить к профессиональным заболеваниям.

Шум с уровнем звукового давления до 30-35 дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40- 70 дБ в условиях бытовой или природной среды создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может стать причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха — профессиональной тугоухости. При действии шума высоких уровней (140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.

Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ — начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.

Помимо снижения слуха при воздействии шума наблюдаются общие изменения в организме. Рабочие жалуются на головные боли, головокружение, боли в области сердца, повышение артериального давления, боли в области желудка и желчного пузыря, изменение кислотности желудочного сока. Шум вызывает снижение функций защитных систем и общей устойчивости организма к внешним воздействиям.

Гигиенические нормативы шума определены ГОСТ 12.1.003—83* и СН 2.2.4/2.1.8.562—96. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления (УЗД) в девяти октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности. Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного шума на рабочих местах допускается принимать уровень звука (дБА), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений к субъективному восприятию (таблица 4).

Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентным по энергии уровень звука в дБА.

Для тонального или импульсного шума допустимый уровень звука должен быть на 5 дБ меньше нормативных значений.

В производственных условиях нередко возникает опасность комбинированного влияния высокочастотного шума и низкочастотного ультразвука, например, при работе реактивной техники, при плазменных технологиях.

Таблица 4 - Допустимые уровни звукового давления, уровни звука

и эквивалентного уровня звука на рабочих местах в производственных

помещениях и на территории предприятий по ГОСТ 12.1.003—83*

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквива- лентные уровни звука дБА,
31, 5
Помещения конструкторских бюро, расчетчиков, программистов вычисли-тельных машин, лаборато-рий для теоретических работ
Помещения управления, рабочие комнаты
Кабины наблюдений и дистанционного управления: без речевой связи по телефону с речевой связью по телефону
Помещения и участки точной сборки
Помещения лабораторий для проведения эксперимен-тальных работ, для размещения шумных агрегатов, вычислительных машин
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производст-венных помещениях и на территории предприятий

3.3 Ультразвук. По физической сущности ультразвук (УЗ) не отличается от слышимого звука. Однако в отличие от шума УЗ характеризуется большими значениями интенсивности (до сотен ватт на квадратный метр). Он обладает значительно более короткими длинами волн, которые легче фокусировать и соответственно получать более узкое и направленное излучение, т. е. сосредоточивать всю энергию УЗ в нужном направлении и концентрировать в небольшом объеме. Частотный диапазон УЗ способствует большему затуханию колебаний из-за перехода энергии УЗ в теплоту.

По частотному спектру ультразвук делится на:

— низкочастотный УЗ, колебания от 11, 2 до 100 кГц;

— высокочастотный УЗ, колебания от 100 кГц до 1000 МГц.

По способу распространения — на воздушный УЗ и контактный.

Биологический эффект воздействия УЗ на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, на которую действует УЗ. Длительное систематическое действие УЗ, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, снижение слуха, а также изменения свойств и состава крови, артериального давления. Появляются жалобы на утомление, головные боли.

Контактное воздействие высокочастотного УЗ на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, изменениям костной структуры с разрежением плотности костной ткани.

Профессиональные заболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки.

Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТ 12.1.001—89 и ГН 2.2.4.582—96.

Гигиенической характеристикой воздушного УЗ являются уровни звукового давления (УЗД), дБ, в 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 12, 5 до 100 кГц.

На частоте 12, 5 кГц УЗД не должны превышать 80 дБ,

на частоте 16 кГц — 80 дБ (допустимо по согласованию 90),

20 кГц — 100 дБ, 25 кГц— 105 дБ,

а в диапазоне частот 31, 5...100 кГц — 110 дБ.

Характеристикой контактного УЗ является пиковое значение виброскорости или логарифмический уровень виброскорости. Допустимые уровни ультразвука в зонах контакта рук и других частей тела оператора с рабочими органами приборов и установок не должны превышать 110 дБ.

Когда рабочие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука, допустимые уровни контактного УЗ следует принимать на 5 дБ меньше.

3.4 Инфразвук — область акустических колебаний с частотой ниже 20 Гц. В условиях производства инфразвук (ИЗ), как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев — с низкочастотной вибрацией.

При воздействии ИЗ на организм с уровнем от 110 до 150 дБ могут возникать неприятные субъективные ощущения и функциональные изменения: нарушения в ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Отмечены жалобы на головные боли, головокружение, осязаемые движения барабанных перепонок, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности; может появиться чувство страха, нарушение равновесия, сонливость, затруднение речи. При воздействии ИЗ могут проявиться психофизиологические реакции в форме повышения тревожности, эмоциональной неустойчивости и неуверенности в себе.

Установлен аддитивный эффект действия инфразвука и низкочастотного шума. Надо отметить, что производственный шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем инфразвук сопоставимых параметров.

Гигиеническая регламентация инфразвука производится по СН 2.2.4/2.1.8.583—96, которые задают предельно допустимые уровни звукового давления (УЗД) на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки.

Общий уровень звукового давления для работ различной степени тяжести не должен превышать 100 дБ, для работ различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности не более 95 дБ, на территории жилой застройки — 90 дБ, в помещениях и общественных зданиях — 75 дБ.

На людей и животных может воздействовать ударная волна. Прямое действие ударной волны возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких секунд и воспринимается как резкий удар. Это может привести к перемещению тела в пространстве.

Косвенные поражения людей и животных могут произойти в результате ударов осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов, летящих с большой скоростью.

Степень воздействия ударной волны зависит от мощности взрыва, расстояния, метеоусловий, местонахождения человека (в здании, на открытой местности), положения его тела (лежа, сидя, стоя) и характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.

Избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считаются безопасными. Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20...40 кПа. Они выражаются кратковременными нарушениями функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы.

Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40...60 кПа. При этом могут быть вывихи конечностей, контузии головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей.

Тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении от 60 до 100 кПа. Они характеризуются выраженной контузией всего организма, переломами костей, кровотечениями из носа и ушей. Возможно повреждение внутренних органов и внутреннее кровотечение.

Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа. Возможны разрывы внутренних органов, содержащих большое количество крови (печень, селезенка, почки), органов, наполненных газом (легкие, кишечник), органов, имеющих полости, наполненные жидкостью (головной мозг, мочевой и желчный пузырь), а также переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга с длительной потерей сознания. Все эти травмы могут привести к смертельному исходу.

Радиус поражения обломками зданий может превысить радиус непосредственного поражения ударной волной.

Воздушная ударная волна действует и на растения. Полное повреждение лесного массива наблюдается при избыточном давлении более 50 кПа. Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуя сплошные завалы. Молодые деревья более устойчивы, чем старые.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 Следующая ⇒