Вибрация представляет собой процесс распространения механических колебаний в твердом теле. При воздействии вибрации на организм (рис. 3.11) важную роль играют анализаторы ЦНС —вестибулярный, кожный и другие аппараты.
Колебания материальных тел при низких частотах (3-100 Гц) с большими амплитудами (0, 5-0, 003) мм, ощущаются человеком, как вибрация и сотрясения. Вибрации широко используются на производстве: уплотнение бетонной смеси, бурение шпуров (скважин) перфораторами, рыхление грунтов и др.
Однако вибрации и сотрясения оказывают вредное влияние на организм человека, вызывают виброболезнь - неврит. Это заболевание сопровождается головными болями, головокружением, повышенной утомляемостью, онемением рук. Под воздействием вибрации происходит изменение в нервной, сердечно-сосудистой и костно-суставной системах: повышение артериального давления, спазмы сосудов конечностей и сердца Особенно вредны колебания с частотой 6-9 Гц, частоты близки к собственным колебаниям внутренних органов и приводят к резонансу, в результате происходят перемещения внутренних органов (сердце, легкие, желудок) и раздражению их.
Вибрации характеризуются амплитудой смещения А - это величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия в мм (м); амплитудой колебательной скорости V м/с; амплитудой колебательного ускорения a м/с; периодом Т, с; частотой колебаний f Гц.
При частоте колебаний от 1 до 10 Гц предельные ускорения равны мм/с, являются неощутимыми, 40 мм/с —слабоощутимыми, 400 мм/с -сильно ощутимыми и 1000 мм/с —вредными.
Низкочастотные колебания с ускорением 4000 мм/с — непереносимые.
Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на все тело человека) и локальную (воздействие на отдельные части тела — руки или ноги).
Общую вибрацию по источнику ее возникновения и возможности регулирования ее интенсивности оператором подразделяют на следующие категории (ГОСТ 12.1.012—90 Вибрационная безопасность. Общие требования):
Категория 1 —транспортная вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофону и дорогам, в том числе при их строительстве; при этом оператор может активно, в Известных пределах, регулировать воздействия вибрации.
Категория 2 —транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека-оператора на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок; при этом оператор может лишь иногда регулировать воздействие вибрации.
Категория За — технологическая вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.
Категория 36 — вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом. К ней относятся рабочие места на промышленных кранах, у станков металло-и деревообрабатывающих, кузнечно-прессового оборудования, литейных машин и другого стационарного технологического оборудования.
Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев рук и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают сосуды сердца. Диапазон частот 35...250 Гц является наиболее критическим для развития вибрационной болезни.
Локальная вибрация по источнику возникновения подразделяется на:
передающуюся от ручных машин (с двигателями), органов ручного управления машин и оборудования;
передающуюся от ручных инструментов (без двигателей) и обрабатываемых деталей.
При гигиенической оценке двух видов вибрации следует иметь в виду, что санитарно-гигиенические требования и правила в первом случае включаются в техническую документацию на машины и оборудование, а во втором — в документацию на технологию проведения работ
По направлению действия вибрации подразделяются по "осям" системы координат : при общей X, Y, Z и локальной Xр, Yр, Zр вибрации.
По временной характеристике - на постоянную, т е вибрацию, контролируемый параметр которой за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза (6дБ), и непостянную, для которой этот параметр изменяется более чем в 2 раза.
Основные характеристики вибрации – частоа(Гц), Виброскорость V (м/с), виброускорение а (м/с2)
Частоа гармонического колебательного движения f= n/60
n – число оборотов в мин
Виброскорость V = 2π fА = w А w –угловая частота, с-1
Частотный диапазон общей вибрации разделен на 7 октав -1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63
Диапазон локальной разделен на 8 октав: 8,16,34,5 63,125,250,500,1000 Гц. Наиболее опасны вибрации, имеющие частоту, резонансную с собственными колебаниями тела человека или его тотдельных органов. Для стоящего чел резонансные пики соответствует частотам 5-12 и 17-25Гц, для сидящего – 4-6Гци для внутренних органов – 6-9 Гц.
При гигиеническом нормировании учитывают приведенные выше классификации вибрации и особенности ее воздействия на организм человека. При этом вместо абсолютных значений используют логарифмические.
Lv = 20∙lg ∙V/V0Lа = 20∙lg ∙а/а0
V – среднеквадратическое значение фактической или измеренной виброскорости
а– среднеквадратическое значение фактического или измеренного виброускорорения
V0 – пороговое значение (опорная виброскорость) 5∙10-8 м/с
а0 – пороговое значение виброускорения (опорное виброускорение) 10-6 м/с2
Безопасные для человека уровни вибрации нормируются отдельно для каждого направления действия вибрации по осям прямоугольной системы координат с учетом категории для общей вибрации.