Влияние вибрации на человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние вибрации на человека

Введение

Некоторые производственные процессы сопровождаются значительной вибрацией. Источники интенсивной вибрации - машины и механизмы с неуравновешенными вращающимися массами, а также технологические установки и аппараты, в которых движение газов и жидкостей происходит с большими скоростями и имеет пульсирующий характер. Современное развитие техники, оснащение предприятий мощными и быстродвижущимися машинами и механизмами приводит к тому, что человек постоянно подвергается воздействию шума все возрастающей интенсивности. Повышение уровня вибрации на рабочих местах оказывает вредное воздействие на организм человека. В результате длительного воздействия шума нарушается нормальная деятельность сердечно- сосудистой и нервной системы, пищеварительных и кроветворных органов.

На промышленных предприятиях среди производственных вредностей одно из ведущих мест занимает вибрация. Вредное воздействие повышенного уровня вибрации на организм человека общеизвестно, поэтому актуальность данной проблемы очевидна.

1.Понятие вибрации

Вибрация представляет собой механические колебательные движения, непосредственно передаваемые телу человека.

Основными физическими характеристиками вибрации являются амплитуда и частота колебаний. Амплитуда вибросмещения измеряется в м или см, а частота колебаний - в герцах.

Учитывая, что при любом колебательном движении непрерывно изменяется скорость и ускорение (наибольшие на осевой линии колебания и наименьшие в крайних позициях), вибрацию оценивают по скорости и ускорению. Эти величины являются производными от амплитуды и частоты вибрации и определяются по формулам:

н = 2 * f * S ;

A = (2рf)2 * S

где

н - виброскорость, м/с;

р - 3,14;

f - частота, Гц;

S - амплитуда колебания, м;

А - виброускорение, м/с2.

Если для шума за нуль децибел принят порог слышимости, для вибрации отсчет децибел ведется от условной опорной виброскорости, равной 5 * 1О-8 м/с, виброускорения - 3 * 1О-4 м/с2.

Виброскорость и виброускорение выражаются в дБ относительно их нулевых порогов и вычисляются по формулам:

Ly = 20 lg н /5 * 10-8 дБ, La = 20 lg A/3 *10L-4 Дб

где

Ly- логарифмический уровень виброскорости;

La - логарифмический уровень виброускорения.

При этом порог восприятия вибрации составляет около 7О дБ.

Виброскорость и виброускорение оцениваются в пределах стандартных октав со среднегеометрическими частотами- 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 25О Гц и выше. Вибрация с частотой до 32 Гц относится к низкочастотной, а более 32 Гц - к высокочастотной.

Преимущества одночисловых интегральных показателей, таких, как доза или эквивалентный уровень, определили интерес исследователей к дозовой оценке вибрации. Если для шума этот подход достаточно обоснован, что нашло отражение в стандарте ИСО R-1999 (1971), то в отношении вибрации имеются лишь единичные работы экспериментального плана.

Необходимо отметить, что действующий ГОСТ 12.1.О12-78 регламентирует ПДУ вибрации по кинематическому параметру виброскорости, а доза - параметр энергетический, учитывающий уровень вибрации и время ее действия.

2.Воздействие на человека

физический вибрация тело

Это механические колебания твердых тел. Источниками вибрации являются широко применяемые в промышленности, строительстве, транспорте, с/х и в быту пневматические и электрические ручные механизированные инструменты, различные машины и оборудование, станки, транспортные средства. Вибрацию широко применяют не только в технике, но и в медицине для лечения некоторых нервных и мышечных заболеваний (вибротерапия, вибромассаж).

Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической активностью. Характер, глубина и направленность физиологических сдвигов различных систем организма определяются уровнями, спектральным составом вибрации, а также физиологическими свойствами тела человека. В генезисе этих реакций важную роль играют анализаторы - вестибулярный, двигательный, зрительный, кожный и др.

Следует отметить важную роль биохимических свойств человеческого тела в субъективном восприятии вибрации. Действие вибрации на организм опосредуется следующими явлениями: физическим воздействием на поверхность контакта; распространением колебаний по тканям; непосредственной реакцией на воздействия в органах и тканях, а также раздражением механорецепторов, вызывающим нейрорецепторные и субъективные реакции.

В настоящее время накоплен экспериментальный и клинический материал, подчеркивающий роль рефлекторных регуляторных влияний ЦНС в возникновении функциональных сдвигов в нервно-мышечном аппарате у лиц, подвергающихся воздействию вибрации. Эти исследования показывают, что расстройства двигательной функции, возникающие под воздействием вибрации, обусловлены как нарушениями регуляторных воздействий ЦНС, так и непосредственным поражением мышц. При этом преобладание диффузных сдвигов может быть объяснено преимущественно изменениями в деятельности суперспинальных структур, тогда как большая выраженность локальных изменений в мышцах может быть связана с их непосредственной травматизацией.

Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов, а также отделы периферической нервной системы, связанные с вибрационной и тактильной чувствительностью.

Доказано, что направленность сосудистых нарушений определяется, в первую очередь, параметрами воздействующей вибрации. Спастические явления в капиллярах происходят при вибрации выше 35 Гц, а ниже наблюдается преимущественно картина атонии капилляров или спастико-атоническое их состояние. Область частот 35-250 Гц наиболее опасна в отношении развития спазма сосудов.

Вибрация может прямым путем мешать выполнению рабочих операций или косвенно отрицательно влиять на работоспособность человека. Ряд авторов рассматривают вибрацию как сильный стресс-фактор, оказывающий отрицательное влияние на психомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и умственную деятельность человека и повышающий вероятность возникновения несчастных случаев.

За последние годы установлено, что вибрация, как и шум, действует на организм человека энергетически, поэтому ее стали характеризовать спектром по колебательной скорости, измеряемой в сантиметрах в секунду или как и шум, в децибелах; за пороговую величину вибрации условно принята скорость в 5*10-6 см/сек. Вибрация воспринимается (ощущается) лишь при непосредственном соприкосновении с вибрирующим телом или через другие твердые тела, соприкасающиеся с ним. При соприкосновении с источником колебаний, генерирующим (издающим) звуки наиболее низких частот (басовые), наряду со звуком воспринимается и сотрясение, то есть вибрация.

В зависимости от того, на какие части тела человека распространяются механические колебания, различают местную и общую вибрацию. При местной вибрации сотрясению подвергается лишь та часть тела, которая непосредственно соприкасается с вибрирующей поверхностью, чаще всего руки (при работе с ручными вибрирующими инструментами или при удержании вибрирующего предмета, детали машины и т. п.). Иногда местная вибрация передается на части тела, сочлененные с подвергающимися непосредственно вибрации суставами. Однако амплитуда колебаний этих частей тела обычно ниже, так как по мере передачи колебаний по тканям, и тем более мягким, они постепенно затухают. Общая вибрация распространяется на все тело и происходит, как правило, от вибрации поверхности, на которой находится рабочий (пол, сиденье, виброплатформа и т. п.).

При воздействии вестибулярных раздражителей, к которым относится вибрация, нарушаются восприятие и оценка времени, снижается скорость переработки информации. В ряде работ показано, что низкочастотная вибрация вызывает нарушение координации движения, причем наиболее выраженные изменения отмечаются при частотах 4-11 Гц.

Длительное влияние вибрации приводит к стойким патологическим нарушениям в организме работающих. Всесторонний анализ этого патологического процесса послужил основанием для выделения его в качестве самостоятельной нозологической формы профессионального заболевания - вибрационной болезни.

Вибрационная болезнь продолжает занимать одно из ведущих мест среди всех профессиональных заболеваний. Причиной этого является как использование ручных машин, не отвечающих требованиям санитарных норм, так и развивающаяся специализация труда, ведущая к увеличению времени воздействия на организм вибрации. Опасность развития вибрационной болезни возрастает с увеличением интенсивности и длительности действия вибрации; при этом существенное значение имеет индивидуальная чувствительность. Вредное действие В. усиливают шум, охлаждение, переутомление, значительное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др. Условно различают местную В., действующую преимущественно на руки работающих, и общую В., когда при колебании пола, сиденья (рабочего места) действию В. подвергается весь организм. Для вибрационной болезни, обусловленной местной В., характерны жалобы на боли в руках, чаще по ночам, побеление пальцев на холоде, повышенная зябкость рук, общее недомогание раздражительность, возможны боли в области сердца. Основное клиническое проявление болезни -- нарушение кровообращения в периферических сосудах. Вначале сосудистые нарушения обнаруживаются преимущественно на той руке, которая больше подвергается воздействию вибрации. Но по мере прогрессирования заболевания процесс распространяется не только на сосуды другой руки, но и на сосуды стоп, сердца, мозга. Заболевание сопровождается болями и нарушением чувствительности в руках, а нередко и в ногах. Особенно сильно страдает болевая чувствительность, снижается температура кожи на кистях и стопах. Степень снижения чувствительности возрастает с увеличением длительности и тяжести заболевания. Нарушаются функции эндокринных желез, внутренних органов, обменные процессы. При воздействии В. с большой амплитудой возникают нарушения в мышцах, связках, суставах, костях. Больные жалуются на слабость, быструю утомляемость, раздражительность, головные боли, плохой сон.

Установлено, что вибрационная болезнь может длительное время протекать компенсированно, в течение этого периода больные сохраняют трудоспособность и не обращаются за врачебной помощью.

К основным проявлениям вибрационной болезни относятся нейрососудистые расстройства. Они проявляются раньше всего на руках и сопровождаются интенсивными болями после работы и по ночам, снижением всех видов кожной чувствительности, слабостью в кистях рук. Нередко наблюдается так называемой феномен "мертвых" или белых пальцев. Одновременно развиваются мышечные и костные (вплоть до дегенеративно-дистрофических) изменения, а также расстройства нервной системы по типу неврозов.

В отличие от местной при общей В. возникают клинические симптомы, связанные с расстройствами деятельности мозга. При этом особенно часто страдает вестибулярный аппарат, появляются головные боли, головокружения. По степени выраженности патологического процесса выделяют 4 стадии заболевания: I -- начальная, II -- умеренно выраженная, III -- выраженная, IV -- генерализованная (встречается крайне редко). Помимо стадий, отмечают наиболее типичные синдромы: ан-гиодистонический, ангиоспастический, вегетативного полиневрита, невротический, вегетомиофасцита, диэнцефальный и вестибулярный.

Низкочастотная общая вибрация, особенно резонансного диапазона, вызывая длительную травматизацию межпозвоночных дисков и костной ткани, смещение органов брюшной полости, изменения моторики гладкой мускулатуры желудка и кишечника, может приводить к болевым ощущениям в области поясницы, возникновению и прогрессированию дегенеративных изменений позвоночника, заболеваний хроническим пояснично-крестцовым радикулитом, хроническим гастритом.

У женщин, подвергающихся длительному воздействию общей вибрации, отмечается повышенная частота гинекологических заболеваний, самопроизвольных абортов, преждевременных родов. Низкочастотная вибрация вызывает у женщин нарушение кровообращения органов малого таза.

При рассмотрении особенностей действия общей вибрации надо иметь в виду, что тело человека представляет собой сочетание различных масс с упругими элементами, имеющими собственные колебания разной частоты. Под влиянием вибрации в ряде случаев может произойти явление резонанса, когда амплитуда колебаний отдельных частей или органов тела увеличивается в несколько раз по сравнению с амплитудой вибрации того или иного внешнего источника. Для человека в положении лежа резонансная частота находится в пределах 3-3,5 Гц, для сидящего - на частотах 4-6 Гц, а для стоящего на вибрирующей площадке имеется два резонансных пика - на частотах 5-7 и 17-25 Гц. Явления резонанса для тканей головы наступают в области 2О-3О Гц (в этом диапазоне частот амплитуда колебаний головы может превышать амплитуду колебаний плеч в 3 раза).

Ткани человека обладают различной способностью к передаче вибрации. Наилучшим проводником вибрации являются кости, мягкие ткани. Суставы же являются эффективными гасителями колебаний. С повышением частоты вибрации амплитуда колебаний частей тела по мере удаления от точки приложения уменьшается. Так, например, в диапазоне частот 5О-7О Гц до головы доходит около 1О% энергии передаваемой вибрации человеку, находящегося на виброплатформе. Вибрация частотой более 1ОО Гц практически не передается по телу человека и является большей частью местной.

Органы, непосредственно воспринимающие вибрации, делятся на две группы. К первой относятся органы равновесия (вестибулярный аппарат), находящиеся во внутреннем ухе. Взаимодействуя с соответствующими связями в мозгу, они работают как интегральный измеритель угловых и линейных ускорений. Информация, посылаемая в мозг органами равновесия, находящимися под влиянием вибраций, может оказаться искаженной, дезориентирующей, а в некоторых случаях раздражающей и вызывающей у человека состояние болезни. Силы и перемещения, вызываемые вибрацией, улавливаются большим числом механорецепторов во всем организме. Некоторые из них, находящиеся в мышцах и сухожилиях, сигнализируют о положении тела и действующих на него нагрузках. Они взаимодействуют с отделом центральной нервной системы, регулирующим положение тела и его движение. Эти рецепторы реагируют на любые изменения, в том числе низкочастотные.

Ко второй группе относятся рецепторы, расположенные в коже и соединительных тканях. Они выполняют функции осязания, реагируя на более высокие частоты (около 30 Гц). Вибрации оказывают определенное влияние на организм также через органы зрения и слуха.

При передаче вибраций от места приложения к рецепторам одни частоты усиливаются, а другие ослабляются. На рис.1 приведена кривая изменения в функции частоты показателя q =A1/A2 в системе голова- область таза.

Рис. 1. Изменение коэффициента q в функции частоты вибраций f

Здесь A1 и A2- амплитуды вертикальных вибраций тела на уровне головы и сиденья. Из рисунка видно, что на частоте 4 Гц показатель q=1,4. Это значит, что амплитуда вибраций на уровне головы на 40% больше, чем на уровне сиденья.

Характер воздействий вибрации на человека зависит от их длительности. Нарушения физиологических функций организма, наступающие под влиянием вибраций, имеют тенденцию к усилению с увеличением длительности воздействия.

Вибрация, высокий вибрационный фон среды представляют опасность для здоровья не только рабочих, в условиях производства, но и для других групп населения. Источниками вибрации в жилых зданиях являются: транспорт, промышленные установки, инженерно-технологическое оборудование зданий. По интенсивности колебаний наиболее воздействует на человека городской рельсовый транспорт: мелкого заложения и открытые радиусы метрополитена, железнодорожные магистрали. Вибрация, возникающая в зданиях от движения поездов, имеет регулярный прерывистый характер. По мере удаления от источника амплитуда колебаний снижается.

При распространении колебаний по высоте многоэтажного здания на верхних этажах наблюдается как ослабление, так и усиление вибрации, в зависимости от резонанса. Изученные типы конструкций зданий в условиях одинаковых грунтов не оказывают существенного влияния на уровни вибрации в жилых помещениях.

В некоторых случаях регистрируются высокие уровни вибрации от инженерно-технологического оборудования самих зданий (лифты) и встроенных объектов.

В основе профилактики вибрационной болезни лежит гигиенически обоснованное нормирование уровней вибрации. При этом учитываются направленность, продолжительность действия, характер вибрации. В РФ уровни В. на рабочих местах в производственных помещениях, на горных, сельскохозяйственных, мелиоративных, строительно-дорожных машинах, железнодорожном и автомобильном транспорте, на судах регламентируются санитарным законодательством.

3.Мероприятия по снижению вибрации

Для борьбы с вибрацией используются как общие, так и индивидуальные средства защиты. При планировке производственных помещений, таких как станция испытания двигателей, термические и кузнечные цехи располагают с подветренной стороны по отношению к другим зданиям и жилому району.

Пневматическая клепка рам и других деталей должна быть заменена гидравлической клепкой или сваркой, ковка и штамповка - прессовкой.

Для снижения вибрации надо также использовать специальные звукопоглащающие конструкции близ источников шума или рабочего места, заключать в изолирующие кожухи шумные узлы агрегата (шестеренчатые редукторы, цепные, ременные и другие передачи, соударяющие детали, двигатели). При обработке металлических прутков на автоматно-револьверных станках предохранительную трубку необходимо снабжать пружиной или вставлять резиновую рубашку в отверстие этой трубы.

С целью уменьшения вибрации рекомендуется применять в автомобилях жесткое без пружин сиденье, так как оно является хорошим амортизатором колебаний. Вибрация действует на человека через спину, таз, руки. Длительная эксплуатация автомобиля приводит к колебаниям деталей кузова, что отрицательно влияет на водителя. Для уменьшения вибрации машины следует устанавливать на фундаменте, углубленном ниже фундамента стен, изолированном от почвы воздушными разрывами, либо на специально рассчитанных амортизаторах из стальных пружин или из упругих материалов.

Для ослабления передачи вибраций по воздуховодам и трубопроводам присоединять их к вентиляторам и насосам надо при помощи гибкой вставки из прорезиненной ткани или резинового патрубка.

Необходимо покрывать вибрирующие поверхности и оборудование вибропоглащающими и демпфирующими материалами (резиной, специальными мастиками, асбестом, битумом, пластмассами типа "Агат" и т.д.). В местах связи сопрягаемых деталей следует использовать амортизирующие материалы (резину, пробки, картон, асбест, пружинные амортизаторы) для обеспечения плотного прилегания.

Уменьшить вибрацию в источнике вибрации, т.е. в источнике ее образования можно следующими способами: исключением из конструкции ударного взаимодействия деталей, заменой возвратно-поступательного движения деталей вращательным, исключением неуравновешенности вращающихся деталей и узлов машин.

При работе с пневматическими и электрическими ручными машинами возникает вибрация, передающаяся через рукоятки и корпусы на руки рабочих, а иногда и на ноги через обрабатываемую среду, обычно при работе с трамбовками и вибраторами. Для снижения вибрации в данном случае применять рукоятки с виброгасящим или автоматизирующим устройствами.

Средства индивидуальной защиты от вибрации применяются тогда, когда другие средства оказываются неэффективными.

В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации применяют обувь с амортизирующими подошвами, руковицы с вибропоглащающими упругими прокладками и т.д.

Вывод

Влияние вибрации на человека и его организм в последние десятилетия стало одной из актуальнейших проблем во всехстранах мира. От неудовлетворительного состояния дел с безопасностью жизнедеятельности страна ежегодно несет большие человеческие, финансово-экономические, материальные и моральные потери. Обеспечение безопасности производства и охраны труда работников - одна из самых главных проблем национальной безопасности страны. На данный момент в нашей стране на многих предприятиях не соблюдаетсятехника безопасности, а условия труда благоприятными не назовешь. Под влиянием интенсивной вибрации наступают повышенная утомляемость и раздражительность, плохой сон, головная боль, ослабление памяти, внимания и остроты зрения, что ведет к снижению производительности труда (в среднем на 10-15 %) и часто является причиной травматизма. Вибрация влияет на сердечнососудистую, эндокринную и нервную системы, нарушают координацию движений.

Список литературы

физический вибрация тело

1. Популярная медицинская энциклопедия. Гл.ред. В.И. Покровский. М.: «Советская энциклопедия», 1992

2. Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. М.: «Высшая школа».1987.

3. А.И.Салов "Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта", Москва,"Транспорт" 1985г.

4. "Сборник руководящих документов Государственной Противопожарной Службы", ГУГПС, М.,97г.

5. Юдин Е.Я. "Охрана труда в машиностроениии", Москва, "Машиностроение", 1976г.

Размещено на Allbest.ru