Физическая и физиологическая характеристика шума и вибрации. Физические и нормативные параметры вибраций

Вибрация – ритмичные колебания твердых тел разной частоты и силы, при которых происходит поочередное увеличение или уменьшение во времени характеризующих ее величин.

Вибрация характеризуется амплитудой колебаний, виброскоростью в м/с, виброускорением в м/с2.

Различают вибрацию:

Транспортную, действующую на операторов подвижных машин и средств передвижения по дорогам, местности;

Транспортно-технологическую, действующую на операторов машин с ограниченным перемещением в цеха, горных выработках и т.п.;

Технологическую, действующую на операторов стационарных машин и на других рабочих через пол, которая в свою очередь делится на вибрацию:

а) на постоянных рабочих местах производственных помещений;

б) на рабочих местах складов, столовых, бытовых и других помещений, где нет источников вибрации;

в) на рабочих местах заводоуправлений, медпунктов …. и других помещений для работников умственного труда.

По механизму действия на организм различают:

Общую вибрацию рабочего места (пола, сидения), которая бывает вертикальной ("вниз") и горизонтальной ("переднезадняя", "боковая");

Локальную вибрацию механизмов управления (рычагов, рукояток инструментов), действующую на руки и ноги, а часто и на грудь при необходимости нажима на руки с инструментом.

Вертикальная вибрация действует вдоль оси тела, которая обозначается буквой Z, а горизонтальная, переднезадняя и боковая - буквами X и У.

Локальная вибрация обозначается буквами Хл, которая совпадает с осью, проходящей через место охвата рукой руля, инструмента, а оси Zл, Ул - в направлении прикладывания силы руки.

По частотному составу вибрацию разделяют на низкочастотную (в пределах октав 2, 4, 8, 16 Гц), среднечастотную (8, 16, 31,5, 63 Гц) и высокочастотную (31,5, 63, 125,250, 500, 1000 Гц).

Измерение вибрации проводят в трех взаимоперпендикулярних направлениях (по трем осям) с помощью того же прибора ИШВ-003 (рис. 33.4) согласно инструкции - приложение 7.

Гигиеничная оценка локальной вибрации дается в октавных полосах средне-геометрических частот 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500 и 1000 Гц, а общей вибрации - в октавных полосах с частотами 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 Гц или в трехоктавных полосах от 0,8-80 Гц. (табл. 3).

Таблица 3 Предельно допустимые уровни вибрации (Извлечение из СанПиН 2.2.4/2.1.8.566-96) 1. Нормы локальной вибрации

Нормы общей вибрации

Примечание: Нормы установлены для продолжительности рабочей смены 8 часов.

Таблица 4 Нормативные уровни вибрации в жилых помещениях

(Извлечение из СанПиН 2.2.4/2.1.8.566-96)

Продолжительное действие вибрации на организм приводит к развитию вибрационной болезни, основными проявлениями которой являются спазмы сосудов концов пальцев рук (при локальной вибрации) или ног (при общей вибрации), снижение их температуры, ощущение онемения, потеря тактильной и температурной чувствительности. Спазмы сосудов сопровождаются сильными болями. В дальнейшем развиваются атрофия мышц, контрактуры, деформации пальцев и прочее.

Экспериментальная часть

3.1. Задание по работе:

3.1. Определите в дБ уровень звукового давления Р=2∙102 н/м2.

3.2. Звуковое давление в цехе № 1 Р=2∙102 н/м2, в цехе № 2 Р=2∙10-2 н/м2. На сколько дБ уровень шума в цехе №1 больший, чем в цехе №2?

3.3. Во сколько раз шум в помещении, ориентированного окнами к проезжей части улицы (60 дБ), больше чем шум той же частоты в помещении с окнами, ориентированными во двор (40 дБ)?

3.4. Рассчитайте общий уровень шума в цехе, где работают 3 станка, которые создают соответственно уровни звукового давления 90, 80 и 75 дБ?

3.5. Уровень шума на расстоянии 1 м. от работающей центрифуги составляет 75 дБА. Какой уровень шума будет на расстоянии 10 м. от работающей центрифуги?

3.6. Во сколько раз будет превышать силу звука один из двух работающих станков, если разность интенсивностей их шума равняется 20 дБ?

3.7. В генераторном цехе электростанции на постоянных рабочих местах проведены замеры параметров общей технологической вибрации. Результаты замеров:

Составьте спектрограмму. Дайте гигиеническую оценку полученным результатам. При решении задач воспользуйтесь приложениями

3.2. Приборы и оборудование:

1. Шумовая камера.

2. Динамики.

3. Шумомер типа «ШУМ-1-М».

4. Измеритель шума и вибрации ВШВ-003.

Вопросы для самоподготовки

41. Звук, шум. Определение понятий.

4.2. Физические характеристики шума, единицы его измерения.

4.3. Интенсивность звука, определение понятия громкости.

4.4. Диапазон частот звука, которые воспринимаются органом слуха человека.

4.5. Классификации шума.

4.6. Действие шума на орган слуха. Специфическое и неспецифичное действие шума. Шумовая болезнь. Понятие звукового комфорта, мероприятия по борьбе с шумом.

4.7. Определение вибрации. Классификация вибраций.

4.8. Физические характеристики вибрации. Виброскорость и виброускорение. Единицы измерения параметров вибраций, их спектральный состав. Сотрясения. Прямолинейные и угловые ускорения и перегрузки.

4.9. Биологическое действие вибрации, основные симптомы вибрационной болезни.

4.10. Приборы для измерения уровней и спектрального состава шума и вибрации, порядок работы с ними.

4.11. Мероприятия по снижению неблагоприятного действия шума и вибрации на организм человека. Основы и принципы гигиенического нормирования шума и вибрации

Литература

1. СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

2. СанПиН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»

3. Р 2.2.2006-05. «Гигиенические критерии оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса», утв. Главным госуд. Сан. Врачом России 29.07.2005 г.

4. ГОСТ 12.1.003-83 Шум. Общие требования безопасности.

5. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и другие. Под общ. Ред. С.В. Белова. - М: Высшая школа, 2000.

6. Пчелинцев В.А., Коптев Д.Е., Орлов Г.Г. Охрана труда в строительстве: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа. 1991, - 272 с.

7. Русак О.Н. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие. С-П. 2000.

Приложение 1

УЧЕБНАЯ ИНСТРУКЦИЯ

Похожая информация.

Вибрация представляет собой механические колебания, простейшим видом которых являются гармонические колебания.

Вибрация возникает при работе машин и механизмов, имеющих неуравновешенные и несбалансированные вращающиеся органы с движениями возвратно-поступательного и ударного характера. К такому оборудованию относятся металлообрабатывающие станки, ковочные и штамповочные молоты, механизированный инструмент, а также приводы, вентиляторы, насосные установки, компрессоры. С физической точки зрения между шумом и вибрацией принципиальных различий нет. Разница заключается в восприятии: вибрация воспринимается вестибулярным аппаратом и средствами осязания, а шум органами слуха. Колебания механических тел с частотой менее 20 Гц воспринимаются как вибрация, более 20Гц - как вибрация и звук.

Вибрацию применяют на предприятиях стройиндустрий при уплотнении и укладки бетонной смеси, дроблении и сортировке инертных материалов, разгрузке и транспортировании сыпучих материалов и т.д.

Под воздействием вибрации в организме человека наблюдается изменение сердечной деятельности, нервной системы, спазм сосудов, изменения в суставах, приводящие к ограничению их подвижности. Длительное воздействие вибраций приводит профессиональному заболеванию - вибрационной болезни. Она выражается в нарушении многих физиологических функций человека. Эффективное лечение возможно только на ранней стадии заболевания. Очень часто в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются: амплитуда (наибольшее отклонение от положение равновесия) А, м; частота колебаний f, Гц (число колебаний в секунду); колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с2; период колебаний Т, сек.

Степень воздействия вибрации на физиологические ощущения человека определяется величиной колебательного ускорения и скоростью колебаний.

Вибрация отмечается вблизи оборудования, при работе пневматического инструмента, при неправильной балансировке валов машин, при транспортировании жидкостей и газов по трубопроводам, при технологических процессах укладки бетона с применением вибрационных агрегатов.

Вибрацию не синусоидального характера всегда можно представить в виде суммы синусоидальных составляющих с помощью разложения в ряд Фурье.

Для исследования вибрации весь диапазон частот разбивается на основные диапазоны. Среднегеометрические значения частот, на которых исследуют вибрацию, следующие: 2, 4, 8, 16, 31, 50, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Уровни вибраций измеряются не на каждой отдельной частоте, а в некоторых полосах (интервалах) частот октавных и третьоктавных. У октавных отношение верхних границ частот к нижней fв/fн=2, а у третьоктавных. Учитывая, что абсолютные значения параметров характеризующих вибрацию, применяются в широких пределах, на практике пользуются понятием уровней параметров виброскорости (V) и виброускорения (W).

Вибрация — это механические колебания в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменных физических полей с относительно небольшой амплитудой.

В зависимости от параметров (частота, амплитуда) вибрация может как положительно, так и отрицательно влиять на отдельные ткани и организм в целом. Вибрацию используют при лечении некоторых заболеваний, но чаще всего вибрацию (производственную) считают вредно влияющим фактором. Поэтому важно знать граничные характеристики, разделяющие позитивное и негативное влияние вибрации на человека (рис. 19.3). Впервые на полезное значение вибрации обратил внимание французский ученый аббат Сен Пьер, который в 1734г. сконструировал вибрирующее кресло для домоседов, повышающее мышечный тонус и улучшающее циркуляцию крови. В начале XX в. в России профессор Военно-медицинской академии А. Е. Щербак доказал, что умеренная вибрация улучшает питание тканей и ускоряет заживление ран.

Рис. 19.3. Влияние вибрации на организм человека

Производственная вибрация, характеризующаяся значительной амплитудой и продолжительностью действия, вызывает у работающих раздражительность, бессонницу, головную боль, ноющие боли в руках людей, имеющих дело с вибрирующим инструментом. При длительном воздействии вибрации перестраивается костная ткань: на рентгенограммах можно заметить полосы, похожие на следы перелома — участки наибольшего напряжения, где размягчается костная ткань. Возрастает проницаемость мелких кровеносных сосудов, нарушается нервная регуляция, изменяется чувствительность кожи. При работе с ручным механизированным инструментом может возникнуть акроасфиксия (симптом мертвых пальцев) — потеря чувствительности, побеление пальцев, кистей рук. При воздействии общей вибрации более выражены изменения со стороны центральной нервной системы: появляются головокружения, шум в ушах, ухудшение памяти, нарушение координации движений, вестибулярные расстройства, похудение.

Основные параметры вибрации: частота и амплитуда колебаний. Колеблющаяся с определенной частотой и амплитудой точка движется с непрерывно меняющимися скоростью и ускорением: они максимальны в момент ее прохождения через исходное положение покоя и снижаются до нуля в крайних позициях. Поэтому колебательное движение характеризуется также скоростью и ускорением, представляющими собой производные от амплитуды и частоты. Причем органы чувств человека воспринимают не мгновенное значение параметров вибрации, а действующее.

Действующее значение колебательной скорости, м/с, определяют как среднее квадратичное мгновенных значений скорости v(t) за время усреднения T, т. е.

Вибрацию часто измеряют приборами, шкалы которых отградуированы не в абсолютных значениях скорости и ускорения, а в относительных—децибелах. Поэтому характеристиками вибрации служат также уровень колебательной скорости Lv, дБ, и уровень колебательного ускорения La, дБ, определяемые по формулам:

Lv = 20 lg(v/v0);
La = 20 lg(a/a0),

где v — среднее квадратичное значение колебательной скорости, м/с; V0 — пороговое значение колебательной скорости, равное 5*10-8м/с; a —среднее квадратичное значение колебательного ускорения, м/с2; а0 — пороговое значение колебательного ускорения, равное 3*10-4м/с2.

Рассматривая человека как сложную динамическую структуру с изменяющимися во времени параметрами, можно выделить частоты, вызывающие резкий рост амплитуд колебаний как всего тела в целом, так и отдельных его органов. При вибрации ниже 2 Гц, действующей на человека вдоль позвоночника, тело движется как единое целое. Резонансные частоты мало зависят от индивидуальных особенностей людей, так как основной подсистемой, реагирующей на колебания, являются органы брюшной полости, вибрирующие в одной фазе. Резонанс внутренних органов наступает при частоте З...3,5 Гц, а при 4...8 Гц они смещаются.

Если вибрация действует в горизонтальной плоскости по оси, перпендикулярной позвоночнику, то резонансная частота тела (около 1,5 Гц) обусловлена сгибанием позвоночника и жесткостью тазобедренных суставов. Область резонанса для головы сидящего человека соответствует 20...30 Гц. В этом диапазоне амплитуда виброускорения головы может втрое превышать амплитуду колебаний плеч. Качество зрительного восприятия предметов значительно ухудшается при частоте вибрации 60...90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок. Исследователи Японии установили, что характер профессии определяет некоторые особенности действия вибрации. Например, у шоферов грузовых машин широко распространены желудочные заболевания, у водителей трелевочных тракторов на лесозаготовках—радикулиты, у пилотов, особенно работающих на вертолетах, наблюдается снижение остроты зрения. Нарушения нервной и сердечно-сосудистой деятельности у летчиков возникают в 4 раза чаще, чем у представителей других профессий.

Вибрация – движение точек или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений по крайней мере одной координаты.

Причины вибрации: возникновение при работе машин агрегатов не уравновешенные силовые воздействия – их источниками м. быть возвратно-поступательные движения системы, неуравновешенные вращающиеся массы, удары деталей.

Наличие дисбаланса приводит к появлению неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию. Причиной дисбаланса м. явиться неоднородность материала вращающегося тела, несовпадение центра массы тела с осью его вращения, деформация деталей от неравномерного нагреве и т. п.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются:

1.амплитудное значение смещения Х М;

2.амплитудное значение виброскорости V M ;

3.амплитудное значение виброускорения а М;

4.период колебаний Т;

5.частота f.

Ввиду специфичности органов чувств определяющими при воздействии вибраций на человека являются средние квадратичные значения

Уровень виброскорости (дБ): L V = 10lg(V 2 /V 0 2) = 20lg(V/V 0)

V 0 = 5*10 -8 м/с – пороговое значение виброскоростивиброскоростиV, обусловленные действием мгновенных значени виброскоростиV(τ) и определяемые за время усредненияT y по формуле

Уроыень виброскорости(дБ): L v =10lg(v/v 0)

Уровень вибросмещения: L Х = 20lg(Х/Х 0)

Х 0 = 8*10 -12 м – пороговое значение вибросмещения

Уровень виброускорения: L а = 20lg(а/а 0)

а 0 = 3*10 -4 м/с 2 – пороговое значение виброускорения

В практике виброакустики весь частотный диапазон вибрации разбивают на октавные диапазоны. В каждом октавном диапазоне верхняя граничная частота вдвое больше нижней: f В /f H = 2. Средняя геометрическая частота:
.

Средние геометрические частоты октавных полос одинаковы и равны: 1Гц; 2Гц; 4Гц; 8Гц; 16Гц; 31,5Гц; 63Гц; 125Гц; 250Гц; 500Гц; 1000Гц; 2000Гц.

Параметры вибрации зависят от частоты колебаний, эта зависимость носит сложный характер. Для ее описания используют спектры вибраций, которые прелставляют в виде графической зависимости уровня виброскорости L v от средней геометрической частоты вибраций
.

Спектр периодического и квазипериодического процесса является дискретным, а случайного или кратковременного одиночного проыесса – непрерывным. Если процесс есть результат суммирования нескольких периодических и случайных процессов, спектр его является смешанным, т. е. изображается в виде непрерывного и дискретного спектров, наложенных друг на друга.

Для повышения точности представления спектра вибраций измерение уровня виброскорости надо проводить в третьоктавных полосах частот, для которых справедливо

=.

Снидение уровня вибраций определяют, как ΔLv=L v 1 -L v 2 ,гдеL v 1,2 – уровни вибраций до и после проведения мероприятий по их уменьшению.

Измерение вибраций производят в соответствии с ГОСТ.

39.Воздействие вибрации на организм человека. Ее нормирование

По характеру воздействия: общие илокальные .

Общие – низкочастотные (0,7 - 30) Гц. Приложены к опорным поверхностям человека в положении стоя или сидя, когда вибрация вызывает сотрясение всего организма. Наиболее опасные для человека – 6-9 Гц, вследствие того, что они совпадают с собственной абсолютной частотой колебаний внутренних органов человека (резонанс). Они могут вызвать механические повреждения и разрыв органов человека. При систематическом воздействии на человека общей вибрации сfболее 1Гц могут возникнуть стойкие нарушения опорно-двигательного аппарата, нарушение ЦНС, системы пищеварения и т.д. Они проявляются в виде головных болей, головокружения, плохого сна, пониженной работоспособности, нарушения сердечной деятельности, появления радикулита.

Локальные – свыше 30-1000 Гц. Воздействуют на отдельные части тела (руки, ноги, голова). Подвергаются лица, работающие с ручным механизированным инструментом. Вызывает спазмы сосудов (онемение рук, ног) начиная с пальцев, распространяясь на всю кисть, предплечье и охватывает сосуды сердца - нарушая снабжение кровью. Воздействует на мышечные, костные, нервные ткани, что приводит к снижению чувствительности кожи, окостенение сухожилий мышц, отложение солей в суставах пальцев и кистей. Наиболее отрицательные влияния протекают под воздействием вибрации при работе при пониженной температуре.

Комплекс болезненных изменений в организме, вызываемых воздействие вибрации, называют вибрационной болезнью . Это заболевание эффективно лечится только на ранней стадии. Тяжелые формы виброболезни приводят в инвалидности.

Взаимодействие организма человека с изменяющимися условиями внешней среды всегда приводит к перестройке его энергетического и материального баланса, сопровождающейся трансформацией внутренней энергии в организме и изменением происходящих в нем обменных процессов, формирующих, в конечном счете ответную реакцию всего организма на действие внешнего раздражителя.

Вибрация, являясь физически воздействующим фактором, приводит частицы тела в колебательное движение, вызывая изменение их состояния в виде смещения центра тяжести, деформации и возникновения в них внутренних напряжений, что сопровождается затратой механической энергии, получаемой от источника колебаний в зоне контакта тела с вибрирующими поверхностями.

Количество получаемой энергии определяется длительностью воздействия вибраций и величиной мгновенной мощности воздействующего колебательного процесса или же площадью контакта и интенсивностью вибраций, поскольку интенсивность колебательного процесса численно равна его мощности, отнесенной к единице площади, перпендикулярной направлению распространения колебаний.

В условиях разных частот и амплитуд колебаний изменение порогов восприятия при действии вибраций происходит по закону пропорциональности воздействующей колебательной энергии. Это значит, что адекватным физическим критерием для гигиенической оценки вибрации при прочих равных условиях является колебательная скорость, а не смещение или ускорение.

Различа.т гигиеническое и техническое нормирование производственных вибраций.

В 1 случае производят ограничение параметров вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических требований, исключающих возникновение вибрационной болезни.

Во 2 случае осуществляют ограничения параметров вибрации с учетом не только указанных требований, но и технически достижимого на сегодняшний день для данного вида машин уровня вибрации.

Нормирован величиной, как для локальной, так и для общей вибрации по ГОСТ является уровень виброскорости в октавных полосах частот.

Теннологическая - 108 99 93 92 92 92 - - - -

Гигиенические нормы вибрации установлены для длительности рабочей смены 8ч.

Общая вибрация нормируется с учетом свойств источника ее возникновения и делится на вибрации:

Транспортную, которая возникает в результате движения машин по местности и дорогам(в том числе при строительстве)

Транспортно-технологическую, которая возникает при движении подъемных кранов, экскаваторов

Технологическую, которая возникает при работе стационарных машин, установок, вентиляторов, компрессорных и насосных установок или передается на рабочие места, не имеющие источников вибраций.

Для общей и локальной вибрации зависимость допустимого значения виброскорости от времени фактического воздействия вибрации, не превышающего 480 мин, определяется по формуле v r =v 480 .

При регулярных перерывах воздействия локальных вибраций в течение рабочей смены допустимые значения уровня виброскорости следует увеличивать на значения, приведенные ниже.