Общая и локальная вибрация и воздействие их на организм человека. Методы снижения вибрации
а) Общая вибрация- это колебание всего тела, передающееся с рабочего места.
Исследования особенностей механического эффекта общей вибрации показали следующее. Тело человека благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов представляет собой сложную колебательную систему, механическая реакция которой зависит от параметров вибрационного воздействия. При частоте менее 2 Гц тело отвечает на общую вибрацию как жесткая масса. На более высоких частотах тело реагирует как колебательная система с одной или несколькими степенями свободы, что проявляется в резонансном усилении колебаний на отдельных частотах. Для сидящего человека резонанс находится на частотах 4—6 Гц, в положении стоя обнаружены 2 резонансных пика: в 5 и 12 Гц. Собственная частота колебаний таза и спины — 5 Гц, а системы грудь—живот — 3 Гц.
При длительном воздействии общей вибрации возможны механические повреждения тканей, органов и различных систем организма (особенно при возникновении резонанса собственных колебаний тела и внешних воздействий). Вот почему механическое воздействие вибрацией часто ведет к возникновению многообразных патологических реакций у водителей грузовых машин, трактористов, летчиков и т. д.
б) Локальная вибрация- действует на отдельные части организма (верхние конечности, плечевой пояс, сосуды сердца).
При исследовании особенностей механического эффекта воздействия локальной вибрации на организм человека было установлено, что вибрация, приложенная к любому участку, генерируется по всему телу. Зона распространения при воздействии низкой частоты вибрации больше, так как поглощение колебательной энергии при ней в структурах тела меньше. При систематическом вибрационном воздействии низкочастотных колебаний в первую очередь поражаются мышцы, и тем сильнее, чем большего мышечного напряжения требует работа с инструментом.
У рабочих, длительное время использующих ручные машины, возникают, разнообразные изменения в мышцах плечевого пояса, рук и кистей. Связано это как с непосредственной травматизацией мышц, так и с нарушениями регуляции вследствие поражений ЦНС. Под влиянием локальной вибрации возникают также костно-суставные изменения, особенно в локтевых и лучезапястных суставах, в мелких суставах кистей. Костно-суставные деформации происходят из-за нарушения дисперсности тканевых коллоидов, в результате чего кость теряет способность связывать соли кальция.
Действие вибрации на нервную систему вызывает нарушение равновесия нервных процессов в сторону преобладания возбуждения, а затем — торможения. Корковые отделы головного мозга чутко реагируют на вибрацию. Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов.
Обследования рабочих различных профессиональных групп: обрубщиков, клепальщиков, шлифовщиков, бурильщиков — позволили установить, что спазм капилляров чаще бывает при вибрациях с частотой свыше 35 Гц, а при меньших частотах у капилляров обычно наступает атоническое состояние. У больных, подвергавшихся воздействию локальной вибрации, в первую очередь наблюдаются изменения на реограммах пальцев и кисти, а вследствие общего воздействия вибрации — на реограммах стоп и на реоэнцефалограммах. У многих больных наблюдали изменения ЭКГ, частоты пульса, артериального давления, показателей мозгового кровообращения.
Действие вибрации на вестибулярный аппарат приводит к возникновению разнообразных вестибулосоматических и вестибуловегетативных реакций. Воздействие на зрение, особенно на резонансных частотах 20—40 и 60—90 Гц, увеличивает амплитуду колебаний глазного яблока и ухудшает остроту зрения, снижает цветовую чувствительность, суживает границы поля зрения.
Нормируемый диапазон частот для технологической вибрации, для вибрации на рабочих местах работников умственного труда устанавливается в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами:
-для локальной вибрации -2; 4;8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;
-для общей вибрации - 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц.
Время воздействия вибрации принимается paвным длительности непрерывного или суммарного воздействия измеряемого в минутах или часах.
Нормируемыми показателями вибрационной нагрузки на оператора на рабочих местах в процессе труда являются одночисловые параметры (корректированное по частоте значение контролируемого параметра, доза вибрации, эквивалентное корректированное значение контролируемого параметра) или спектр вибрации (приложения 1-4).
Вибрационная нагрузка на оператора нормируется для каждого направления действия вибрации.
Для локальной вибрации норма вибрационной нагрузки на оператора обеспечивает отсутствие вибрационной болезни, что соответствует критерию "безопасность".
Для общей вибрации нормы вибрационной нагрузки на оператора установлены для категорий вибрации и соответствующих им критериям оценки по табл.1.
Таблица 1. Категории вибрации по санитарным нормам и критерии оценки
| Категории вибрации | критерии оценки | Характеристика условий труда |
| безопасность | Транспортная вибрация, воздействующая на операторов подвижных самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофонам и дорогам, в том числе при их строительстве | |
| граница снижения производитель-ности труда | Транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на операторов машин с ограниченной подвижностью, перемещающихся только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок | |
| 3 тип "а" | граница снижения производитель- ности труда | Технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования и передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации |
| 3 тип ''в" | комфорт | Вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом |
Критерий "безопасность" означает ненарушение здоровья оператора, оцениваемого по объективным показателям с учетом риска возникновения предусмотренных медицинской классификацией профессиональной болезни и патологии, а также исключающий возможность возникновения травмоопасных или аварийных ситуаций из-за воздействия вибрации.
Критерий «граница снижения производительности труда» означает поддержание нормативной производительности труда оператора, не снижающийся из-за развития усталости под воздействием вибрации.
Критерий "комфорт" означает создание условий труда, обеспечивающих оператору ощущение комфортности при полном отсутствии мешающего действия вибрации.
Методы и средства защиты от вибрации.
Для защиты от вибрации применяют следующие методы: снижение виброактивности машин; отстройка от резонансных частот; вибродемпфирование; виброизоляция; виброгашение, а также индивидуальные средства защиты. Снижение виброактивности машин (уменьшение Fm) достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, ускорениями и т. п. были бы исключены или предельно снижены, например, заменой клепки сваркой; хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаимодействующих поверхностей; применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности, например, шевронных и косозубых зубчатых колес вместо прямозубых; заменой подшипников качения на подшипники скольжения; применением конструкционных материалов с повышенным внутренним трением.
Отстройка от резонансных частот заключается в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы, например установкой ребер жесткости или изменения массы системы (например, путем закрепления на машине дополнительных масс).
Вибродемпфирование - это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение,- мягких покрытий (резина, пенопласт ПХВ-9, мастика ВД17-59, мастика «Анти-вибрит») и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия); применением поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор); установкой специальных демпферов.
Виброгашение (увеличение массы системы) осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент. Виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.).
Повышение жесткости системы, например путем установки ребер жесткости. Этот способ эффективен только при низких частотах вибрации.
Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника к защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи КП, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта, или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации. Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция.
Профилактические меры по защите от вибраций заключаются в уменьшении их в источнике образования и на пути распространения, а также в применении индивидуальных средств защиты, проведении санитарных и организационных мероприятий.
Уменьшения вибрации в источнике возникновения достигают изменением технологического процесса с изготовлением деталей из капрона, резины, текстолита, своевременным проведением профилактических мероприятий и смазочных операций; центрированием и балансировкой деталей; уменьшением зазоров в сочленениях. Передачу колебаний на основание агрегата или конструкцию здания ослабляют посредством экранирования, что является одновременно средством борьбы и с шумом.
Если методы коллективной защиты не дают результата или их нерационально применять, то используют средства индивидуальной защиты. В качестве средств защиты от вибрации при работе с механизированным инструментом применяют антивибрационные рукавицы и специальную обувь. Антивибрационные полусапоги имеют многослойную резиновую подошву.
Длительность работы с вибрирующим инструментом не должна превышать 2/3 рабочей смены. Операции распределяют между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного действия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15...20 мин. Рекомендуется делать перерывы на 20 мин через 1...2ч после начала смены и на 30 мин через 2 ч после обеда.