Сторінка
1

Фізично небезпечні фактори – вібрація, шум, інфразвук та ультразвук

Коливання – це багаторазове повторення однакових чи майже однакових процесів, які супроводжують більшість природних явищ та викликаних людською діяльністю.

Механічні коливання – це періодично повторювані, обертальні чи зворотно поступові рухи. Це теплові коливання атомів, биття серця, коливання моста під ногами, землі від проїжджаючого поруч потяга.

Будь який процес механічних коливань можна звести до одного чи декількох гармонічних синусоїдальних коливань. Основними параметрами гармонічного коливання є: амплітуда – максимальне відхилення від положення рівноваги; швидкість коливань; прискорення; період коливань – час одного повного коливання; частота коливань – число повних коливань за одиницю часу.

Усі види техніки, що мають вузли, які рухаються, створюють механічні коливання. Збільшення швидкодії і потужності техніки призвело до різкого підвищення рівня, що називають вібрацією. Вібрація – це малі механічні коливання, що виникають у пружних тілах під впливом перемінних сил. Так, електродвигун передає на фундамент вібрацію, викликану неврівноваженим ротором. Ідеально зрівноважити елементи механізмів практично неможливо, тому в механізмах з обертовими частинами майже завжди виникає вібрація. Вібрація по землі поширюється у виді пружних хвиль і викликає коливання будинків і споруджень.

Вібрація машин може приводити до порушення функціонування техніки і викликати серйозні аварії. Встановлено, що вібрація є причиною 80% аварій у машинах, зокрема, вона приводить до нагромадження втомлюючих ефектів у металах, появі тріщин.

При вивченні впливу вібрації на людину її тіло розглядають як складну динамічну систему. Чисельні дослідження показали, що ця динамічна система міняється в залежності від пози людини, її стану – розслабленості, напруженості і інших факторів. Для такої системи існують небезпечні, резонансні частоти, і якщо зовнішні сили впливають на людину з частотами, близькими чи рівними резонансним, то різко зростає амплітуда коливань як усього тіла, так і окремих його органів.

Для тіла людини в положенні сидячи резонанс настає при частоті 4…6 Гц, для голови 20…30 Гц, для очних яблук 60…90 Гц. При цих частотах інтенсивна вібрація може привести до травми хребта і кісткової тканини, порушення зору, у жінок викликати передчасні пологи.

Коливання викликають у тканинах організму перемінні механічні напруги. Зміни напруги уловлюються безліччю рецепторів і трансформуються в енергію біоелектричних і біохімічних процесів. Інформація про діючу на людину вібрацію сприймається особливим органом почуттів – вестибулярним апаратом.

Вестибулярний апарат розташовується в скроневій кістці черепа і складається з переддвір’я і напівкружних каналів, розташованих у взаємо перпендикулярних площинах. Вестибулярний апарат забезпечує аналіз положень і переміщень голови в просторі, активізацію тонусу м'язів і підтримку рівноваги тіла. У переддвір’ї і напівкружних каналах розташовані рецептори і ендолімфа (рідина, що заповнює канали і переддвір’я). При переміщенні тіла і рухах голови ендолімфа робить неоднаковий тиск на чуттєві клітки. Оскільки напівкружні канали розташовуються в трьох взаємо перпендикулярних площинах, то при будь-якім переміщенні тіла і голови збуджуються нервові клітки різних відділів вестибулярного апарата. Нервові волокна, що йдуть від рецепторів вестибулярного апарата, утворюють вестибулярний нерв, що приєднується до слухового нерва і направляється в головний мозок. У відповідній ділянці кори головного мозку в скроневій частині аналізуються сигнали від рецепторів вестибулярного апарата та приймається рішення щодо включення тих чи інших м’язів у роботу для відповідного розташування тіла відносно вектора дії гравітаційного поля.

Перезбудження рецепторів виражається в так називаній “повітряній” чи “морській” хворобах.

Якщо на людину діють вібрації широкого спектру, вестибулярний апарат може подавати у центральну нервову систему помилкову інформацію. Це зв'язано з особливостями гідродинамічного пристрою вестибулярного апарата, що не пристосувався в ході біологічної еволюції до функціонування в умовах високочастотних коливань. Така помилкова інформація викликає стан заколисування у деяких людей, дезорганізує роботу багатьох систем організму, що необхідно враховувати при професійній підготовці.

Вплив вібрації на організм людини визначається рівнем віброшвидкості і віброприскорення, діапазоном діючих частот, індивідуальними особливостями людини. За нульовий рівень віброшвидкості прийнята величина 5·10-8 м/с, а за нульовий рівень коливального прискорення − 3·10-4 м/с2, які розраховані по порогу чутливості організму.

Згідно способу передачі на людину вібрація підрозділяється на загальну, що передається через опорні поверхні на тіло сидячої чи стоячої людини, та локальну − вібрацію, яка передається через руки людини. Тривалий вплив вібрацій веде до вібраційної хвороби, досить розповсюдженого професійного захворювання. Важливо знати, що в перебігу вібраційної хвороби, у залежності від ступеня поразки, розрізняють чотири стадії.

На першій, початковій стадії симптоми незначні: слабко виражений біль у руках, зниження порогу вібраційної чутливості, спазм капілярів, біль у м'язах плечового пояса.

На другій стадії підсилюється біль у верхніх кінцівках, спостерігається розлад чутливості, знижується температура і синіє шкіра кистей рук, з'являється пітливість. За умови виключення вібрації на першій і другій стадіях лікування ефективне і зміни зворотні. Третя і четверта стадії характеризуються інтенсивним болем та різким зниженням температури кистей рук. Відзначаються зміни з боку нервової та ендокринної систем, судинні зміни. Порушення здобувають генералізований характер, спостерігаються спазми мозкових судин і судин серця. Хворі страждають запамороченням, головним і загрудинним болем, зміни мають стійкий характер і, як правило, незворотні.

Віброзахист людини являє собою складну проблему біомеханіки. При розробці методів віброзахисту необхідно враховувати емоційний стан людини, напруженість роботи і ступінь її стомлення.

Основним заходом захисту від вібрації є віброізоляція джерела коливань. Прикладом можуть бути автомобільні і вагонні ресори. Віброактивні агрегати встановлюються на віброізоляторах (пружинах, пружних прокладках, пневматичних чи гідравлічних пристроях), що захищають фундамент від впливу механічних коливань.

Санітарні норми і правила регламентують гранично допустимі рівні вібрації, заходи для її зниження, профілактику та лікувальні заходи. Санітарними правилами передбачається обмеження тривалості контакту людини з вібронебезпечним устаткуванням.