Вибрация, ее воздействия на человека и методы защиты

Содержание

Введение.

1.Вибрации.

2.Воздействие вибрации  на организм человека.

3.Средства и методы  защиты от вибрации.

Заключение.

Список используемой литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Все действия человека и  все компоненты среды обитания, прежде всего технические средства и  технологии, кроме позитивных свойств  и результатов, обладают способностью генерировать травмирующие и вредные  факторы. При этом любое новое  позитивное действие или результат  неизбежно сопровождается возникновением новых негативных факторов.

Справедливость аксиомы  можно проследить на всех этапах развития системы «человек-среда обитания». Так, на ранних стадиях своего развития, даже при отсутствии технических  средств, человек непрерывно испытывал  воздействие негативных факторов естественного  происхождения: пониженных и повышенных температур воздуха, атмосферных осадков, контактов с дикими животными, стихийных  явлений и т.п. В условиях современного мира к естественным прибавились многочисленные факторы техногенного происхождения: вибрации, шум, повышенная концентрация токсичных веществ в воздухе, водоемах, почве; электромагнитные поля, ионизирующие излучения и др.

Значительным техногенным  опасностям подвергается человек при  попадании в зону действия технических  систем: транспортные магистрали; зоны излучения радио-и телепередающих систем, промышленные зоны и т.п. Уровни опасного воздействия на человека в этом случае определяются характеристиками технических систем и длительностью пребывания человека в опасной зоне. Вероятно проявление опасности и при использовании человеком технических устройств на производстве и в быту; электрические сети и приборы, станки, ручной инструмент, газовые баллоны и сети, оружие и т.п. Возникновение таких опасностей связано как с наличием неисправностей в технических устройствах, так и с неправильными действиями человека при их использовании. Уровни возникающих при этом опасностей определяются Энергетическими показателями технических устройств.

В настоящее время перечень реально действующих негативных факторов значителен и насчитывает  более 100 видов. К наиболее распространенным и обладающим достаточно высокими концентрациями или энергетическими уровнями относятся вредные производственные факторы: запыленность и загазованность воздуха, шум, вибрации, электромагнитные поля, ионизирующие излучения, повышенные или пониженные параметры атмосферного воздуха (температуры, влажности, подвижности воздуха, давления), недостаточное и неправильное освещение, монотонность деятельности, тяжелый физический труд и др.

Даже в быту нас сопровождает большая гамма негативных факторов. К ним относятся: воздух, загрязненный продуктами сгорания природного газа, выбросами ТЭС, промышленных предприятий, автотранспорта и мусоросжигающих устройств; вода с избыточным содержанием вредных примесей; недоброкачественная пища; шум, инфразвук; вибрации; электромагнитные поля от бытовых приборов, телевизоров, дисплеев, ЛЭП, радиорелейных устройств; ионизирующие излучения (естественный фон, медицинские обследования, фон от строительных материалов, излучения приборов, предметов быта); медикаменты при избыточном и неправильном потреблении; алкоголь; табачный дым; бактерии, аллергены и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вибрации

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 человеку 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.

По направлению действия вибрацию подразделяют:

· на вертикальную, распространяющуюся по оси х, перпендикулярной к опорной поверхности;

· горизонтальную, распространяющуюся по оси у, от спины к груди;

· горизонтальную, распространяющуюся по оси г, от правого плеча к левому плечу.

По временной характеристике различают:

· постоянную вибрацию, для  которой контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более  чем в 2 раза (6 дБ);

· непостоянную вибрацию, изменяющуюся по контролируемым параметрам более  чем в 2 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Воздействие вибрации на организм человека

Вибрация, проникающая в  жилые помещения, в результате круглосуточного  длительного воздействия может  оказывать неблагоприятное влияние  на жителей городов. Исследования, проведенные  в одном из районов ФРГ, показали, что промышленные предприятия и  транспорт в условиях большого города служат одной из причин вибрационного  дискомфорта в квартирах. Из общего числа опрошенных 42% жителей предъявляли  жалобы на легкое неудобство, 15,5% -- на ощутимое неудобство, 14,4% жаловались на раздражающее действие, и только 27,5% не ощущали  никаких неудобств.

При непродолжительном действии вибрации (1,5 года) на первый план выступают  функциональные нарушения ЦНС. В  группе населения с более длительным сроком проживания (7 лет) чаще регистрируются нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы.

Существенным фактором, усугубляющим воздействием вибрации на организм человека при работе с ручными машинами, является статическое мышечное напряжение. При работе с отбойными молотками  и перфораторами осевое усилие нажатия  на инструмент во время рабочей операции доходит до 300 Н и более. При  бурении горизонтально или вверх  максимальное усилие, которое в состоянии  развить работающий, составляет 180-230 Н. при направлении инструмента вниз значительные усилия осуществляются совместно мышцами верхних конечностей, туловища и ног.

Действие вибрации определяется характером ее распространения по телу человека, которое рассматривается  как сочетание масс с упругими элементами. У стоящего человека - это  все туловище с нижней частью позвоночника и тазом, у сидящего - верхняя часть  туловища в сочетании с верхней  частью позвоночника.

Особенности воздействия  производственной вибрации определяются частотным спектром, то есть распределением по частотам энергии колебания. Ручные машины, вибрация которых имеет максимальные уровни в низкочастотной части спектра, вызывают вибрационную патологию с  преимущественным поражением нервно-мышечного  и опорно-двигательного аппаратов. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной  области спектра, возникают главным  образом, сосудистые расстройства с  наклонностью к спазму периферических сосудов.

Частоты ниже 35 Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе  и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или близкие к  частоте колебания человеческого  организма или отдельных органов  и равные 6-10 Гц (собственная частота  колебаний рук и ног 2-8 Гц, живота 2-3 Гц, груди 1-12 Гц). Колебания с такой частотой влияют на психологическое состояние человека. Одной из причин гибели людей в Бермудском треугольнике может являться колебание водной среды в спокойную погоду, когда частота колебаний равна 6-10 Гц. Частота колебания небольших судов совпадает с частотой колебания среды и у людей появляется чувство опасности, страха. Моряки стремятся покинуть корабль. Длительная вибрация может привести к гибели людей. Вибрация оказывает опасное действие на отдельные органы тела и организм человека в целом, нарушая нормальное функционирование нервной системы и органов, связанных с обменом веществ. Вибрация может вызывать нарушения деятельности сердечно-сосудистых и дыхательных органов, заболевания рук и суставов. Особенно опасны вибрации с большой амплитудой, которые оказывают в основном неблагоприятное действие на костно-суставный аппарат. При малой интенсивности и кратковременном воздействии вибрация оказывает даже благоприятное влияние. При высокой интенсивности и продолжительном действии вибрация может привести к развитию профессиональной вибрационной болезни, которая при известных условиях может перейти в «церебральную» форму (поражение центральной нервной системы), практически неизлечимую.

При частотах вибрации менее 16 Гц кроме явлений резонанса  у человека возникает подавленное  состояние, чувство страха, тревоги, угнетается центральная нервная  система. При воздействии вибрации в организме происходят функциональные и физиологические изменения.

Вибрационная болезнь (виброболезнь) - профессиональное заболевание, вызванное  длительным воздействием на организм вибрации. Впервые виброболезнь описана  итальянским врачом Дж. Лоригой в 1911 г.

Клинические симптомы периферической виброболезни: спазмы периферических сосудов на фоне вегетативного полиневрита; признаки: приступы побеления пальцев (синдром «мёртвых», «белых» пальцев), ослабление подвижности и боли в руках в покое и ночное время, потеря чувствительности пальцев и подвижности в суставах (синдром «деревянных» пальцев), гипертрофия мышц и костей рук.

Клинические симптомы церебральной виброболезни: на начальной стадии - общемозговые сосудистые нарушения, затем - функциональные расстройства центральной нервной системы (вестибулярный синдром); на поздней стадии - органическое поражение головного мозга, вегето-сосудистые расстройства.

При церебральной и периферической виброболезни возникают побочные патологические изменения органов внутренней секреции, вестибулярного аппарата и т.д.

Виброболезнь длительное время может протекать компенсировано (незаметно для человека). Различают  три стадии развития виброболезни.

Стадии виброболезни:

I-начальная

II-умеренно-выраженная

III-выраженная

Вибрационная болезнь  регистрируется у водителей транспорта, операторов транспортно-технологических  машин и агрегатов, работающих с  ручным виброинструментом (перфораторами, отбойными молотками и т.д.), формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие  вибрации на организм человека, относятся  повышенные мышечные нагрузки, неблагоприятные  климатические условия (прежде всего  пониженная температура и повышенная влажность), шум высокой интенсивности, который, как правило, сопровождает вибрацию, психо-эмоциональная напряженность. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций.

Ещё в процессе филогенеза у человека сформировались механизмы, охраняющие от сотрясения жизненно важные органы и системы. Однако при длительном воздействии вибрация может преодолевать этот защитный барьер и приводить  к возникновению многообразных  изменений. Доказано, что вибрация оказывает  общебиологическое действие на любые  клетки, ткани и органы. Являясь  сильным раздражителем, она воспринимается, по-видимому, особыми нервными окончаниями - рецепторами вибрационной чувствительности.

В экспериментальных условиях удалось доказать, что наряду с  парабиозом у животных при длительном воздействии вибрации отмечался  и паранекроз, который сопровождался  нарушением биохимизма. Так, в мышечных волокнах наблюдались изменения соотношения нуклеиновых кислот (РНК и ДНК), нарушение процессов окислительного фосфорилирования, в частности снижение активности сукцинатдегидрогеназы.

Значительно позднее появились  морфологические изменения в  клетках, ядрах, распад и рассасывание мышечных волокон. Наряду с нарушением обменных процессов в периферической и центральной нервной системе  у экспериментальных животных отмечали дистрофические изменения - демиелинизацию и распад осевых цилиндров.

Следовательно, в основе вибрационной болезни лежит сложный  механизм нервных и рефлекторных нарушений, которые могут привести к развитию очагов застойного возбуждения  и стойким последующим изменениям как в рецепторном аппарате, так и в различных отделах ЦНС (головной и спинной мозг, симпатические ганглии).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средства и  методы защиты от вибрации

Средства защиты от вибраций подразделяются на: коллективные и индивидуальные. Основные мероприятия по защите от вибраций условно можно свести к таким группам: технические, организационные и лечебно-профилактические.

К техническим мероприятиям относятся: устранение вибраций в источнике  и на пути их распространения. Устранение или уменьшение вибрации в источнике  решается, начиная со стадии проектирования и изготовления машин. Закладываются в их конструкцию решения, обеспечивающие вибробезопасные условия труда: замену ударных процессов на безударные, применение деталей из пластмассы, ременных передач вместо цепных, шестерен с глобоидальным и шевронным зацеплением вместо прямозубых, выбор оптимальных рабочих режимов, тщательная балансировка вращающихся деталей, повышение класса точности их изготовления и чистоты обработки поверхности и другое.

При эксплуатации техники  уменьшенные вибрации достигается  современной подтяжкой креплений, устранением люфтов, зазоров, качественной смазкой трущихся поверхностей, правильной регулировкой рабочих органов.

В конструкциях, по которым  происходит распространение колебаний, делаются разрывы, заполняемые вибро- и звукоизоляционными материалами; замена вибрирующего оборудования или процесса на безвибрационный.

Для снижения вибраций на пути распространения применяют: виброизоляцию, виброгашение, вибродемпфирование.

Виброизоляция:

В инженерной практике одной  из действенных мер по уменьшению вибраций на пути её распространения  от источника вибраций является виброизоляция. Виброизоляция бывает пассивной и активной.

Виброизоляция называется активной, если для ее уменьшения используется дополнительный источник энергии.

Пассивная виброизоляция  применяется, если требуется защитить рабочее место от колебаний вибрирующих  машин или защитить остальные  машины от колебаний неуравновешенных. Виброизоляция ослабляет передачу колебаний от источника на основание, пол, рабочее место ит.д. за счет устранения между ними жестких связей и установки упругих элементов (виброизоляторов).

В качестве виброизоляторов применяют: стальные пружины или рессоры, прокладки из резины, войлока, а также резинометаллические, пружинно-пластмасовые и пневморезиновые конструкции, использующие упругие свойства материалов и воздуха и т.д.

Принцип пассивной виброизоляции  хорошо видно на примере виброизоляции  неуравновешенной машине массой М с  эксцентриком массой m на расстоянии R от оси вращения.

Для виброизоляции машины установлены пружинные виброизоляторы. Под действием силы пружины деформируются, и в пружинах возникает сила упругости.

Эффективность виброизоляции  будет тем выше, чем меньшая  динамическая сила передается на основание, т.е. чем меньше (сила возмущения F уравновешивается силой инерции от массы М)

Эффективность пассивной  виброизоляции оценивается коэффициентом  передачи м, который показывает какую долю динамической силы, возбуждаемой машиной, передают амортизаторы на основание:

Пружинные виброизоляторы широко применяют в машинах и механизмах. Они обладают высокой виброизолирующей способностью и долговечностью (м=1/90…1/60). Однако из-за небольшого внутреннего трения стальные пружинные виброизоляторы плохо рассеивают энергию колебаний, поэтому затухание колебаний происходит не мгновенно, а за 15-20 периодов, что не всегда целесообразно при использовании машин, работающих в кратковременном режиме (краны, экскаваторы и т.д).

Пружинные амортизаторы в  основном используют для виброизоляции  бетоноукладчиков, вентиляторов, двигателей внутреннего сгорания, бетоносмесителей и т.д.

Пружинные амортизаторы в  сочетании с гидроамортизаторами (комбинированные) находят широкое применение и для виброизоляции кабин управления экскаваторов, бульдозеров и т.д.

Для уменьшения времени затухания  колебаний применяют резиновые  виброизоляторы, в которых большое внутреннее трение (коэффициент неупругого сопротивления 0,03-0,25). Однако виброизолирующая способность резиновых виброизоляторов меньше чем пружинных (м=1/5…1/20).

Динамические гасители вибрации наиболее эффективно применяются для  уменьшения вибрации машин со стабильной частотой колебаний (насосов, турбогенераторов, силовых установок и т.д.). Работа виброгасителя сводится к следующему. Виброгаситель массой m и жесткостью К! присоединяется к вибрирующему механизму, колебания которого необходимо погасить (масса механизма М и жесткость К). Колебания механизма под действием возмущающей силы происходят по гармоническому закону F0 * sin щt. Массу и жесткость виброгасителя m и К! подбирают таким образом, чтобы частота собственных колебаний виброгасителя была равна щ = щ0. При этом, в каждый момент времени сила F1 от виброгасителя действует против силы F (виброгаситель входит в резонансные колебания, а колебания механизма массой М уменьшаются). Виброгашение применяется для снижения колебаний высотных объектов (теле- и радиоантенны, дымовые трубы, памятники). Частота собственных колебаний виброгасителей подбирается таким образом, чтобы она совпадала с частотой пульсации ветровой нагрузки. Недостатком применения динамических гасителей является то, что они позволяют снизить вибрацию только на одной частоте.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Человек и окружающая его  среда гармонично взаимодействуют  и развиваются лишь в условиях, когда потоки энергии, вещества и  информации находятся в пределах, благоприятно воспринимаемых человеком  и природной средой. Любое превышение привычных уровней потоков сопровождается негативными воздействиями на человека и/или природную среду. В естественных условиях такие воздействия наблюдаются  при изменении климата и стихийных  явлениях.

В условиях техносферы негативные воздействия обусловлены элементами техносферы (машины, сооружения и т.п.) и действиями человека. Изменяя величину любого потока от минимально значимой до максимально возможной, можно пройти ряд характерных состояний взаимодействия в системе «человек - среда обитания»:

- комфортное (оптимальное), когда потоки соответствуют оптимальным  условиям взаимодействия: создают  оптимальные условия деятельности  и отдыха; предпосылки для проявления  наивысшей работоспособности и  как следствие продуктивности  деятельности; гарантируют сохранение  здоровья человека и целостности  компонент среды обитания;

- допустимое, когда потоки, воздействуя на человека и  среду обитания, не оказывают  негативного влияния на здоровье, но приводят к дискомфорту,  снижая эффективность деятельности  человека. Соблюдение условий допустимого взаимодействия гарантирует невозможность возникновения и развития необратимых негативных процессов у человека и в среде обитания;

- опасное, когда потоки  превышают допустимые уровни  и оказывают негативное воздействие  на здоровье человека, вызывая  при длительном воздействии заболевания,  и/или приводят к деградации  природной среды;

- чрезвычайно опасное, когда потоки высоких уровней за короткий период времени могут нанести травму, привести человека к летальному исходу, вызвать разрушения в природной среде.

Из четырех характерных  состояний взаимодействия человека со средой обитания лишь первые два (комфортное и допустимое) соответствуют позитивным условиям повседневной жизнедеятельности, а два других (опасное и чрезвычайно  опасное) - недопустимы для процессов  жизнедеятельности человека, сохранения и развития природной среды.

Взаимодействие человека со средой обитания может быть позитивным или негативным, характер взаимодействия определяют потоки веществ, энергий  и информаций.

 

 

Список используемой литературы

1. «Охрана труда от  «А» до «Я»» С.А. Андреев,  О.С. Ефремова, М. 2006 г.

2. «БЖД» Б.И. Зотов, В.И.  Курдюмов, М. КолосС 2004 г.

3. «БЖД» С.В. Белов, М.  Высш. шк. 2002 г.

4. «БЖД в сельскохозяйственном  производстве» В.С. Шкрабак, М. КолосС 2004 г.