Электромагнитное излучение. Механические колебания

Механические колебания

К механическим колебаниям относятся: вибрация, шум, ультразвук, инфразвук.

Общим свойством этих физических процессов является то, что они связаны с переносом энергии. При определённой величине и частоте эта энергия может оказывать неблагоприятное воздействие на человека: вызывать различные заболевания, создавать дополнительные опасности. Поэтому необходимо изучить свойства этих опасных явлений, уметь измерить параметры колебаний и знать методы защиты от них.

Вибрация

Вибрациейназывают механические колебания, испытываемые каким-либо телом. Причиной вибрации являются неуравновешенные силовые воздействия. Вибрация находит полезное применение в медицине (вибромассаж) и в технике (вибраторы). Однако длительное воздействие вибрации на человека является опасным. Опасна вибрация при определённых условиях для машин и механизмов, так как может вызвать их разрушение.

Различают общую и локальную (местную) вибрации Общая вибрация вызывает сотрясение всего организма, местная воздействует на отдельные части тела. Иногда работник может одновременно подвергаться общей и местной вибрации (комбинированная вибрация). Вибрация нарушает деятельность сердечно-сосудистой и нервной систем, вызывает вибрационную болезнь. Особенно опасна вибрация на резонансных или около резонансных частотах 6-9 Гц.

Основные направления защиты от вибрации:

1. Борьба с вибрацией в источнике её возникновения предполагает конструирование и проектирование таких машин и технологических процессов, в которых исключены или снижены неуравновешенные силы, отсутствует ударное взаимодействие деталей, вместо подшипников качения используются подшипники скольжения. Применение специальных видов зацепления и чистоты поверхности шестерён позволяют снизить уровень вибрации на 3-4 дБ. Устранение дисбаланса вращающихся масс достигается балансировкой.

2. Отстройка от режима резонанса достигается либо изменением характеристик системы (массы и жёсткости), либо изменением угловой скорости. Жёсткостные характеристики системы изменяются введением в конструкцию рёбер жёсткости или изменением её упругих характеристик.

3. Вибродемпфирование – это снижение вибрации объекта путём превращения её энергии в другие виды (в конечном счёте – в тепловую). Увеличение потерь энергии возможно достичь разными приёмами: использованием материалов с большим внутренним трением; использование пластмасс, дерева, резины; нанесение слоя упруго-вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (рубероид, фольга, мастики, пластические материалы и др.). Толщина покрытий берётся равной 2-3 толщинам демпфируемого элемента конструкции. Хорошо демпфируют колебания смазочные масла.

4. Виброгашение – это способ снижения вибрации путём введения в систему дополнительных реактивных импедансов (сопротивлений). Чаще всего для этого вибрирующие агрегаты устанавливают на массивные фундаменты.

5. Виброизоляция – это способ уменьшения вибрации защищённого объекта путём введения в систему упругой связи, препятствующей передаче вибрации от источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкций.

Шум

Шум – это механические колебания звуковых частот, распространяющиеся в жидкой, твёрдой и воздушной среде. Всякий нежелательный для человека звук принято называть шумом.

Вредное воздействие шума зависит от его громкости, тембра и длительности нахождения человека в неблагоприятных акустических условиях.

Методы борьбы с шумом:

1. Снижение шума в источнике.

2. Изменение направленности излучения.

3. Рациональная планировка предприятий и цехов, акустическая обработка помещений.

4. Снижение шума на пути его распространения.

5. Средства индивидуальной защиты от шума.

Инфразвук

Это неслышимая человеком область низкочастотных звуковых колебаний частотой 16-20 Гц. Инфразвук возникает в атмосфере, в лесу, на море (так называемый голос моря). Источником инфразвука является гром, взрывы, орудийные выстрелы, землетрясения.

Для инфразвука характерно малое поглощение. Поэтому ультразвуковые волны в воздухе, воде и в земной коре могут распространяться на очень большие расстояния. Это свойство инфразвука используется, как предвестник стихийных бедствий, исследования свойств атмосферы и водной среды.

Защита от инфразвука представляет очень серьёзную проблему!

Ультразвук

Это неслышимые человеком высокочастотные звуковые колебания частотой 20 000 – 1 000 000 Гц. Применяется в металлообрабатывающей промышленности, металлургии, машиностроении.

Ультразвук оказывает на организм человека вредное воздействие:

- функциональные нарушения нервной системы;

- изменение давления, состава и свойств крови;

- головные боли;

- быстрая утомляемость;

- потеря слуха.

Ультразвук действует на человека, как через воздушную среду, так и через жидкую или твёрдую (контактное действие на руки).

Методы борьбы с ультразвуком:

1. Применение звукоизолирующих кожухов. Такие кожухи изготавливают из листовой стали или дюралюминия (толщиной 1 мм) с оклейкой резиной или рубероидом, а также из гетинакса (толщиной 5 мм). Эластичные кожухи могут быть изготовлены из трёх слоёв резины толщиной 3-5 мм.

2. Экранирование. Между работающим и оборудованием.

3. Размещением ультразвуковых установок в специальных помещениях или специальных отсеках, если перечисленными мероприятиями невозможно получить необходимый эффект.

Защита при контактном облучении состоит в полном исключении соприкосновения работающих с инструментом, жидкостью или изделиями.

Электромагнитное излучение

Все промышленные и бытовые электро- и радиоустановки являются источником электромагнитных полей (ЭМП) и электромагнитных излучений (ЭМИ) различной частоты и интенсивности. Электромагнитные излучения разделяют на:

Таблица 1

Виды электромагнитных излучений

Название электромагнитных излучений	Диапазон частот
низкочастотные	3-3*104 Гц
радиочастотные	3*104 - 3*1011 Гц
инфракрасные	3*1012 - 3*1014 Гц
видимые	3*1014 Гц
ультрафиолетовые	3*1014 - 3*1016 Гц
рентгеновское	3*1017 - 3*1019 Гц
гамма-излучение	3*1020 - 3*1022 Гц

Их воздействие на человека негативно! Общий рост радиофона нарушает естественный биоритм человека, определяемый естественным электромагнитным полем планеты.

При наличии интенсивных полей молекулы тела человека поляризуются и ориентируются по направлению поля.

В жидкостях, в том числе в крови, под электрическим воздействием появляются ионы и, как следствие, токи. При высокой частоте ЭМП электрические свойства живых тканей меняются, они теряют свойства диэлектриков и становятся проводниками. При этом нарушаются естественные биотоки человека и, как следствие, возникают нарушения в нервно-психической деятельности человека, вплоть до её полной парализации, а также в процессах естественного обмена веществ внутри организма.

При длительном воздействии это приводит к возникновению различных хронических заболеваний, в том числе онкологических.

При высокой плотности ЭМП возможна остановка сердечной деятельности и спазм дыхательных мышц.

Переменное ЭМП УКВ и СВЧ вызывает нагрев внутренних тканей живых организмов, поскольку эти излучения проникают вглубь тела и там поглощаются.

Поглощение энергии в разных тканях и частях тела неравномерно. Это увеличивает общее тепловыделение тела, механизм регуляции которого не успевает рассеять тепло, что приводит к перегреву организма. При ЭМИ с длиной волны l = 30-100 см поглощение ЭМП происходит в основном внутренними органами человека и это определяет его вредность как термогенного фактора.

Инфракрасное (ИК) излучение поглощается в основном кожей и проникает вглубь тканей. Это наиболее опасный случай, хорошо ощущается при большом теплоотводе в окружающую среду.

Ультрафиолетовое (УФ) излучение вызывает ожоги и болезни кожи.

Наиболее опасны рентгеновское (R) и гамма (¡) излучения! Они вызывают физические реакции на атомарном и внутри атомарном уровнях в органических веществах, вызывая нарушение химического состава тканей организма. Это приводит к гибели клеток, генетическим мутациям, онкологическим и другим тяжёлым заболеваниям. Такие излучения имеют высокую проникающую способность. При высокой плотности потока возможна смерть человека в течении нескольких десятков минут.

Меры защиты от электромагнитных полей:

1. Защита временем – ограничение пребывания человека в рабочей зоне.

2. Защита расстоянием– увеличение расстояния между источником излучения и обслуживающим персоналом.

3. Уменьшение излучения.

4.Экранирование. Применяются поглощающие и отражающие экраны.