Влияние производственного шума вибрации и ультразвука на человека и защита от них

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ярославский Государственный Университет

Реферат

по экологии на тему:

Влияние производственного шума, вибрации и ультразвука на человека и защита от них

г. Ярославль 2009



Содержание

Введение

1.Производственный шум, его влияние на организм человека и защита от него

2.Вибрация, ее влияние на организм человека и защита от нее

3.Ультразвук, его влияние на организм человека и защита от него

Выводы

Список используемой литературы

шум ультразвук вибрация



Введение

По мере усложнения систем «человек--техника» все ощутимее становятся экономические, социальные и иные потери от несоответствия условий труда и техники производства возможностям человека. С каждым годом проблема проектирования и эксплуатации систем «человек--техника» становится одной из наиболее важных для народного хозяйства страны. От того, насколько успешно она будет решена, в значительной степени зависит качество и эффективность работы машиностроительных заводов, транспорта и других отраслей промышленности. Положительное решение указанной проблемы немыслимо без комплексного учета опасных и вредных производственных факторов, воздействующих на человека в процессе трудовой деятельности.

Анализ общественной практической деятельности, включающей многообразные формы человеческой активности, приводит к заключению о потенциальной опасности деятельности. Потенциальность опасности заключается в скрытом, неявном характере проявления при определенных, нередко трудно предсказуемых условиях. Суть опасности заключается в том, что возможно такое воздействие на человека, которое приводит к травмам, заболеваниям, ухудшению самочувствия и другим нежелательным последствиям.

Опасность -- следствие действия некоторых факторов на человека. При несоответствии факторов характеристикам человека появляется феномен опасности. Неоднородность системы «человек -- среда» -- объективная основа опасности. Материальными носителями опасных и вредных факторов являются объекты, формирующие трудовой процесс и входящие в него: предметы труда; средства труда (машины, станки, инструменты, сооружения, здания, земля, дороги, каналы, энергия и т. п.); продукты труда; технология, операции, действия; природно-климатическая среда (грозы, наводнения, атмосферные осадки, солнечная активность, физические параметры атмосферы и т. п.); флора, фауна; люди.

К определяющим признакам опасных и вредных факторов относятся: возможность непосредственного отрицательного воздействия на организм человека; затруднение нормального функционирования органов человека; возможность нарушения нормального состояния элементов производственного процесса, в результате которого могут возникать аварии, взрывы, пожары, травмы. Наличие хотя бы одного из указанных признаков является достаточным условием для отнесения факторов к разделу опасных или вредных.

Условия труда на рабочих местах складываются под воздействием большого числа разнообразных факторов, содержание которых определяется производственным оборудованием, технологическим и трудовым процессом. Все многообразие производственных факторов подразделяют на несколько групп: физические, химические, биологические, психофизиологические.

К физическим опасным и вредным производственным факторам относят: движущиеся машины и механизмы, незащищенные подвижные элементы производственного оборудования, перемещаемые изделия, заготовки, материалы; разрушающиеся конструкции; повышенную запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; повышенную или пониженную температуру поверхности оборудования, материалов, воздуха рабочей зоны; повышенный уровень шума, вибраций на рабочем месте; повышенный уровень инфразвуковых колебаний; повышенную или пониженную влажность; повышенную ионизацию воздуха; повышенный уровень ионизирующего излучения в рабочей зоне; повышенное значение напряжения в электрической цепи; повышенный уровень статического электричества, электромагнитного излучения; повышенную напряженность электрического или магнитного поля; отсутствие или недостаток естественного света; недостаточную освещенность рабочей зоны; повышенную яркость света; пониженную контрастность; прямую и отраженную блескость, повышенную пульсацию светового потока; повышенный уровень инфракрасного и ультрафиолетового излучений, острые кромки, заусенцы, шероховатости на поверхностях инструмента, оборудования, заготовок; расположение рабочего места на значительной высоте; невесомость.

Химические опасные и вредные производственные факторы подразделяют:

по характеру действия на организм человека -- на токсические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную функцию;

по пути проникновения в организм человека -- на проникающие через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

Биологические опасные и вредные производственные факторы включают патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, грибы, простейшие) и продукты их жизнедеятельности; макроорганизмы (растения, животные).

Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы подразделяют на физические и нервно-психические перегрузки. Различают несколько видов перегрузок: физические-- статические и динамические; нервно-психические -- умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.

Один и тот же опасный и вредный производственный фактор по природе своего действия может относиться одновременно к различным группам, рассмотренным выше.

Рассмотреть все опасные производственные факторы в рамках одной работа невозможно, поэтому ограничимся тремя из них: производственный шум, вибрация и ультразвук.



Производственный шум, его влияние на организм человека и защита от него

Шум представляет собой беспорядочное сочетание разнообразных звуков различной частоты и интенсивности, поэтому для понимания физических основ образования и распространения шума, его восприятия человеком и влияния на организм следует рассматривать звук как составную часть всякого шума, включая и производственный.

Колебания источника звука производят попеременное сжатие и разрежение воздуха, образуя волнообразное колебание его, распространяющееся от источника звука во все стороны в виде увеличивающихся в объеме сфер. Это называется, распространением звуковой волны. По мере израсходования на колебание воздуха сообщенной источником энергии звуковая волна постепенно затухает, поэтому чем больше энергия источника звука, тем с большей силой происходят колебания воздуха и дальше распространяется звуковая волна. От величины энергии источника звука зависит сила звука, оцениваемая звуковым давлением, которое измеряется в ньютонах на квадратный метр (Н/м2).

Звуковые волны, встретив на пути распространения любые поверхности (твердые, жидкие), передают им эти колебания. Подобным препятствием звуковой волне может служить и орган слуха, который состоит у человека из ушной раковины со слуховым проходом (наружное ухо), барабанной перепонки, соединенной с системой слуховых косточек (среднее ухо), и так называемого кортнева органа с окончаниями слухового нерва (внутреннее ухо). Звуковая волна вызывает колебания барабанной перепонки, которые, приводя в движение систёму косточек среднего уха, передаются окончаниям (рецепторам) слухового нерва, вызывая в них соответствующие нервные импульсы, посылаемые в головной мозг. Более интенсивный звук, то есть с большей энергией колебаний, воспринимается как громкий, менее интенсивный -- как тихий.

Органы слуха человека воспринимают звуковые колебания в интервале частот от 16 до 20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвуки) и с частотой выше 20000 (ультразвуки) не воспринимаются органами слуха.

Минимальная интенсивность звука, которая воспринимается ухом, называется порогом слышимости. В качестве стандартной частоты сравнения принята частота 1000 Гц. При этой частоте порог слышимости I0 = 10-12 Вт/м2, а соответствующее ему звуковое давление Р0 = 2*10-5 Па. Максимальная интенсивность звука, при которой орган слуха начинает испытывать болевое ощущение, называется порогом болевого ощущения, равным 102 Вт/м2, а соответствующее ему звуковое давление Р = 2*102 Па.

Установлено, что орган слуха человека воспринимает разность изменения звукового давления в виде кратности этого изменения, поэтому для гигиенической оценки шума принято измерять его интенсивность и звуковое давление не абсолютными физическими величинами, а логарифмами отношений этих величин к условному нулевому уровню, соответствующему порогу слышимости стандартного тона частотой 1000 Гц.

Эти логарифмы отношений называют уровнями интенсивности и звукового давления, выраженные в белах (Б). Так как орган слуха человека способен различать изменение уровня интенсивности звука на 0,1 бела, то для практического использования удобнее единица в 10 раз меньше - децибел (дБ). Эта величина равна 2*10-5 ньютон на 1 м2.

Пороговое значение звукового давления Р0 соответствует порогу слышимости L = 0 дБ. При повышении интенсивности звука создаваемое звуковой волной давление на барабанную перепонку на определенном уровне может вызывать болевые ощущения. Такая интенсивность звука называется порогом болевых ощущений и находится в пределах 130 дБ.

Шум, даже когда он невелик (50-60 дБ) создает значительную нагрузку на нервную систему, оказывая психологическое воздействие. При действии шума более 140-145 дБ возможен разрыв барабанной перепонки.

Суммарный уровень звукового давления L, создаваемый несколькими источниками звука с одинаковым уров-нем звукового давления Li, рассчитываются по формуле

L=Li+10Lgn , дБ,

где n - число источников шума с одинаковым уровнем звукового давления.

Так, например, если шум создают два одинаковых источника шума, то их суммарный шум на 3 дБ больше, чем каждого из них в отдельности.

По уровню интенсивности звука еще нельзя судить о физиологическом ощущении громкости этого звука, так как наш орган слуха неодинаково чувствителен к звукам различных частот; звуки равные по силе, но разной частоты, кажутся неодинаково громкими. Например, звук частотой 100 Гц и силой 50 дБ воспринимается как равногромкий звуку частотой 1000 Гц и силой 20 дБ. Поэтому для сравнения звуков различных частот, наряду с понятием уровня интенсивности звука, введено понятие уровня громкости с условной единицей - фон. Один фон - громкость звука при частоте 1000 Гц и уровне интенсивности в 1 дБ. На частоте 1000 Гц уровни громкости приняты равными уровням звукового давления.

Звуковая часть колебательного спектра, как сказано выше, имеет огромный диапазон частот -- от 16 до 20000 гц. Звуки различных частот даже при одинаковой их интенсивности воспринимаются по-разному. Низкочастотные звуки воспринимаются как относительно тихие; по мере увеличения частоты увеличивается громкость восприятия, но, приближаясь к высокочастотным колебаниям, и особенно к верхней границе звуковой части спектра, громкость восприятия снова падает. Наиболее хорошо ухо человека воспринимает колебания в пределах 500 -- 4000 гц.

Учитывая эти особенности восприятия, для характеристики звука или шума в целом надо знать не только его интенсивность, но и спектр, то есть частоту колебаний звуковой волны.

Характер производственного шума зависит от вида его источников. Различают ударный, механический, аэрогидродинамический и шум электромагнитного происхождения.

Ударный шум возникает при штамповке, клепке, ковке и т.д. Механический шум возникает в результате работы различных механизмов с неуравновешенными массами вследствие их вибрации, при трении и биении узлов и деталей машин и механизмов, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей сборочных единиц или конструкций в целом (дробилки, мельницы, электродвигатели, компрессоры, насосы, центрифуги и др.). Аэродинамический шум возникает в аппаратах и трубопроводах при больших скоростях движения воздуха или газа и при резких изменениях направления их движения и давления, или вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах. Гидродинамический шум возникает вследствие процессов, которые происходят в жидкостях (гидравлические удары, кавитация, турбулентность потока и т.д.). Шум электромагнитного происхождения возникает вследствие колебаний элементов электромеханических устройств (ротора, статора, сердечника, трансформатора и т. д.) под влиянием переменных магнитных полей.

По характеру спектра шумы подразделяются на широкополосные и тональные. По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные. Постоянный шум - уровень звука за 8-часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБА. Непостоянный шум - уровень звука за 8-часовой рабочий день изменяется не менее чем на 5 дБА.

В свою очередь непостоянные шумы подразделяются на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.

В условиях производства, как правило, имеют место шумы различной интенсивности и спектра, которые создаются в результате работы разнообразных механизмов, агрегатов и других устройств. Они образуются вследствие быстрых вращательных движений, скольжения (трения), одиночных или повторяющихся ударов, вибрации инструментов и отдельных деталей машин, завихрений сильных воздушных или газовых потоков и т. д. Шум имеет в своем составе различные частоты, и все же каждый шум можно охарактеризовать преобладанием тех или иных частот. Условно принято весь спектр шумов делить на низкочастотные -- с частотой колебаний до 350 гц, среднечастотные -- от 350 до 800 гц и высокочастотные -- свыше 800 гц.

К низкочастотным относятся шумы тихоходных агрегатов неударного действия, шумы, проникающие сквозь звукоизолирующие преграды (стены, перекрытия, кожухи), и т. п.; к среднечастотным относятся шумы большинства машин, агрегатов, станков и других движущихся устройств неударного действия; к высокочастотным относятся шипящие, свистящие, звенящие шумы, характерные для машин и агрегатов, работающих на больших скоростях, ударного действия, создающих сильные потоки воздуха или газов, и т. п.

Шум, даже когда он невелик (при уровне 50--60 дБА), создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека в момент действия шума и другие факторы. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума. Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект.

По характеру нарушения физиологических функций шум разделяется на такой, который мешает (препятствует языковой связи), раздражающий (вызывает нервное напряжение и вследствие этого -- снижения работоспособности, общее переутомление), вредный (нарушает физиологические функции на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка), травмирующий (резко нарушает физиологические функции организма человека).

Следствием вредного действия производственного шума могут быть профессиональные заболевания, повышение общей заболеваемости, снижение работоспособности, повышение степени риска травм и несчастных случаев, связанных с нарушением восприятия предупредительных сигналов, нарушение слухового контроля функционирования технологического оборудования, снижение производительности труда.

Производственный шум различной интенсивности и спектра (частоты), длительно воздействуя на работающих, может привести со временем к понижению остроты слуха у последних, а иногда и к развитию профессиональной глухоты. Такое неблагоприятное действие шума связано с длительным и чрезмерным раздражением нервных окончаний слухового нерва во внутреннем ухе (кортиевом органе), в результате чего в них возникает переутомление, а затем и частичное разрушение. Исследованиями установлено, что чем выше частотный состав шумов, чем они интенсивнее и продолжительнее, тем быстрее и сильнее оказывают неблагоприятное действие на орган слуха. При чрезмерно интенсивных высокочастотных шумах, если не будут проведены необходимые защитные мероприятия, возможно поражение не только нервных окончаний, но и костной структуры улитки, кортиева органа и иногда даже среднего уха.

Помимо местного действия -- на орган слуха, шум оказывает и общее действие на организм работающих. Шум является внешним раздражителем, который воспринимается и анализируется корой головного мозга, в результате чего при интенсивном и длительно действующем шуме наступает перенапряжение центральной нервной системы, распространяющееся не только на специфические слуховые центры, но и на другие отделы головного мозга. Вследствие этого нарушается координирующая деятельность центральной нервной системы, что, в свою очередь, ведет к расстройству функций внутренних органов и систем. Например, у рабочих, длительное время подвергавшихся воздействию интенсивного шума, особенно высокочастотного, отмечаются жалобы на головные боли, головокружение, шум в ушах, а при медицинских обследованиях выявляются язвенная болезнь, гипертония, гастриты и другие хронические заболевания.

Некоторые данные по шуму:

3 - 20 дБ - практически безвредно для человека, это естественный шумово фон;

70 дБ - громкая речь;

80 дБ - допустимая граница звуков на производстве по шкале «А» шумомера;

80 - 100 дБ - шум мотоцикла, автобуса, грузовика;

95 дБ - токарный станок при точении;

130 дБ - вызывает у человека болевое ощущение;

190 дБ - вырывает заклепки из металла.

90 дБ - при таком уровне шума зрительная реакция уменьшается на 25 %.

Звуковые колебания могут восприниматься не только ухом, но и непосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума, передаваемого этим путем, на 20--30 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях передача за счет костной проводимости мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на человека.

Организационно-технические средства защиты от шума связаны с изучением процессов шумообразования промышленных установок и агрегатов, транспортных машин, технологического и инженерного оборудования, а также с разработкой более совершенных малошумных конструкторских решений, норм предельно допустимых уровней шума станков, агрегатов, транспортных средств и т. д.

Основные мероприятия по борьбе с шумом - это технические мероприятия, которые проводятся по трем главным направлениям:

- устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;

- ослабление шума на путях передачи;

- непосредственная защита работающих.

Наиболее эффективным средством снижения шума является замена шумных технологических операций на малошумные или полностью бесшумные. Однако, этот путь борьбы не всегда возможен, поэтому большое значение имеет снижение его в источнике (точность изготовления узлов, замена стальных шестерен пластмассовыми и т.д.). Снижение шума в источнике достигается путем совершенствования конструкции или схемы той части оборудования, которая производит шум, использования в конструкции материалов с пониженными акустическими свойствами, оборудования на источнике шума дополнительного звукоизолирующего устройства или ограждения, расположенного по возможности ближе к источнику. Это обеспечивается заменой возвратно-поступательного перемещения деталей вращательным, замена клепки сваркой, улучшением смазки трущихся поверхностей, повышением качества балансировки вращающихся деталей и т. д.

Одним из наиболее простых технических средств борьбы с шумом на путях передачи является снижение шума звукоизоляцией. Суть этого метода заключается в том, что шумоизлучающий объект или несколько наиболее шумных объектов располагаются отдельно, изолировано от основного, менее шумного помещения звукоизолированной стеной или перегородкой. Звукоизолирующие конструкции изготавливаются из плотного материала (металл, дерево, пластмасса). Применение звукоизолирующего кожуха, который может закрывать отдельный шумный узел машины, также относится к методу звукоизоляции. Значительный эффект снижения шума от оборудования дает применение акустических экранов, отгораживающих шумный механизм от рабочего места или зоны обслуживания машины. За счет применения метода звукоизоляции шум снижается на 60 дБ.

Не менее эффективно использование метода звукопоглощения (применение материалов из минерального войлока, стекловаты, поролона и т. д.). Звукопоглощение достигается за счет перехода колебательной энергии в теплоту вследствие потерь на трение в звукопоглотителе. Звукопоглощающие материалы и конструкции предназначены для поглощения звука как в помещениях с источником, так и в соседних помещениях. Акустическая обработка помещения предусматривает покрытие потолка и верхней части стен звукопоглощающим материалом. Применение звукопоглощающих облицовок для отделки потолка и стен шумных помещений приводит к изменению спектра шума в сторону более низких частот, что даже при относительно небольшом снижении уровня шума существенно улучшает условия труда. Эффект акустической обработки больше в низких помещениях (где высота потолка не превышает 6 м) вытянутой формы. Акустическая обработка позволяет снизить шум на 8 дБ.

Немаловажную роль играет также рациональное размещение цехов и оборудования, имеющих интенсивные источники шума. Производственные здания с шумными технологическими процессами (кузнечные цехи, станции испытания двигателей и т.п.) следует располагать с подветренной стороны по отношению к другим зданиям и жилому поселку и обязательно торцевыми сторонами к ним. Между зданиями с шумной технологией и другими зданиями необходимо соблюдать разрывы (не менее 100 метров), снижающие шум до допустимых уровней.

Архитектурно-планировочный аспект коллективной защиты от шума связан с необходимостью учета требований шумозащиты в проектах планирования и застройки городов и микрорайонов. Предполагается снижение уровня шума путем использования экранов, территориальных разрывов, шумозащитных конструкций, зонирования и районирования источников и объектов защиты, защитных полос озеленения. Зеленые насаждения (уменьшают шум на 10 - 15 дБ).

Для снижения шума различных аэродинамических установок и устройств применяются глушители шума. В практике борьбы с шумом используют глушители различных конструкций, выбор которых зависит от конкретных условий каждой установки, спектра шума и требуемой степени снижения шума. Глушители разделяются на абсорбционные, реактивные и комбинированные. Абсорбционные глушители, содержащие звукопоглощающий материал, поглощают поступившую в них звуковую энергию, а реактивные отражают ее обратно к источнику. В комбинированных глушителях происходит как поглощение, так и отражение звука.

Учитывая, что с помощью технических средств в настоящее время не всегда удается решить проблему снижения уровня шума большое внимание должно уделяться применению средств индивидуальной защиты (антифоны, заглушки, вкладыши, наушники, шлемы и др.). Эффективность средств индивидуальной защиты может быть обеспечена их правильным подбором в зависимости от уровней и спектра шумов, а также контролем за правильностью их использования и хранения.

Вибрация, ее влияние на организм человека и защита от нее

Вибрации - это колебания твердых тел - частей аппаратов, машин, оборудования, сооружений, воспринимаемые организмом человека как сотрясения. Часто вибрации сопровождаются слышимым шумом.

По способу передачи на человека вибрация подразделяется на локальную и общую.

Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека. Наиболее опасная частота общей вибрации лежит в диапазоне 6-9 Гц, поскольку она совпадает с собственной частотой колебаний внутренних органов человека, в результате чего может возникнуть резонанс.

Локальная (местная) вибрация передается через руки человека. К локальной вибрации может быть отнесена и вибрация, воздействующая на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов.

Источниками локальной вибрации, передающейся на работающих, могут быть: ручные машины с двигателем или ручной механизированный инструмент; органы управления машинами и оборудованием; ручной инструмент и обрабатываемые детали.

Общая вибрация в зависимости от источника ее возникновения подразделяется на:

общую вибрацию 1 категории - транспортную, воздействующую на человека на рабочем месте в самоходных и прицепных машинах, транспортных средствах при движении по местности и дорогам;

общую вибрацию 2 категории -- транспортно-технологическую, воздействующую на человека на рабочих местах в машинах, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок;

общую вибрацию 3 категории - технологическую, воздействующую на человека на рабочем месте у стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

Общая вибрация 3 категории по месту действия подразделяется на следующие типы:

3а - на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;

3б - на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других вспомогательных производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;

3в - на рабочих местах в административных и служебных помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораториях, учебных пунктах, вычислительных центрах, здравпунктах, конторских помещениях и других помещениях работников умственного труда.

По временным характеристикам вибрация подразделяется на:

- постоянную, для которой спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения (не менее 10 минут или время технологического цикла) изменяются не более чем в 2 раза (6 дБ) при измерении с постоянной времени 1 с;

- непостоянную вибрацию, для которой спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения (не менее 10 минут или время технологического цикла) изменяются более чем в 2 раза (6 дБ) при измерении с постоянной времени 1 с.

Так же как и для шума, весь спектр частот вибраций, воспринимаемых человеком, разделен на октавные полосы со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц.

Поскольку диапазон изменения параметров вибрации от пороговых значений, при которых она не опасна, до действительных - большой, то удобнее измерять недействительные значения этих параметров, а логарифм отношения действительных значений к пороговым, то единицы ее измерения - децибел (дБ).

Предельно допустимый уровень (ПДУ) вибрации - это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ вибрации не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных лиц.

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Выраженность ответных реакций обусловливается главным образом силой энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время этого контакта являются главными параметрами, определяющими развитие вибрационных патологий, структура которых зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий.

Между ответными реакциями организма и уровнем воздействующей вибрации нет линейной зависимости. Причину этого явления видят в резонансном эффекте. При повышении частот колебаний более 0,7 Гц возможны резонансные колебания в органах человека. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20 - 30 Гц, при горизонтальных - 1,5 - 2 Гц.

Особое значение резонанс приобретает по отношению к органу зрения. Расстройство зрительных восприятий проявляется в частотном диапазоне между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок. Для органов, расположенных в грудной клетке и брюшной полости, резонансными являются частоты 3 - 3,5 Гц. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4 - 6 Гц.

Длительное систематическое воздействие вибрации приводит к развитию вибрационной болезни, которая включена в список профессиональных заболеваний. Эта болезнь диагностируется, как правило, у работающих на производстве. В условиях населенных мест вибрационная болезнь не регистрируется, несмотря на наличие многих источников вибрации (наземный и подземный транспорт, промышленные источники и др.).

Колебания, передаваемые от вибрирующей поверхности, телу человека, вызывают раздражение многочисленных нервных окончаний в стенках кровеносных сосудов, мышечных и других тканях. Ответные импульсы приводят к нарушениям обычного функционального состояния некоторых внутренних органов и систем, и в первую очередь периферических нервов и кровеносных сосудов, вызывая их сокращение. Сами же нервные окончания, особенно кожные, также подвергаются изменению -- становятся менее восприимчивыми к раздражениям. Все это проявляется в виде беспричинных болей в руках, особенно по ночам, онемения, ощущения «ползания мурашек», внезапного побеления пальцев, снижения всех видов кожной чувствительности (болевой, температурной, тактильной). Весь этот комплекс симптомов, характерный для воздействия вибрации, получил название вибрационной болезни. Больные вибрационной болезнью обычно жалуются на мышечную слабость и быструю утомляемость. У женщин от воздействия вибрации, помимо этого, нередко появляются нарушения функционального состояния половой сферы.

Развитие вибрационной болезни и. других неблагоприятных явлений зависит в основном от спектрального состава вибрации: чем выше частота вибрации и чем больше амплитуда и скорости колебаний, тем большую опасность представляет вибрация в отношении сроков развития и тяжести вибрационной болезни.

Вибрационная патология стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний. Рассматривая нарушения состояния здоровья при вибрационном воздействии, следует отметить, что частота заболеваний определяется величиной дозы, а особенности клинических проявлений формируются под влиянием спектра вибраций. Выделяют три вида вибрационной патологии от воздействия общей, локальной и толчкообразной вибраций.

При действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный. Вибрация является специфическим раздражителем для вестибулярного анализатора, причем линейные ускорения - для отолитового аппарата, расположенного в мешочках преддверия, а угловые ускорения - для полукружных каналов внутреннего уха.

У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания, вестибуло-вегетативная неустойчивость. Нарушение зрительной функции проявляется сужением и выпадением отдельных участков полей зрения, снижением остроты зрения, иногда до 40%, субъективно - потемнением в глазах. Под влиянием общих вибраций отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими реактивными изменениями. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.

Вибрационная болезнь от воздействия общей вибрации и толчков регистрируется у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, на заводах железобетонных изделий. Для водителей машин, трактористов, бульдозеристов, машинистов экскаваторов, подвергающихся воздействию низкочастотной и толчкообразной вибраций, характерны изменения в пояснично-крестцовом отделе позвоночника. Рабочие часто жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, на отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость. В целом картина воздействия общей низко- и среднечастотной вибраций выражается общими вегетативными расстройствами с периферическими нарушениями, преимущественно в конечностях, снижением сосудистого тонуса и чувствительности.

Бич современного производства, особенно машиностроения, - локальная вибрация. Локальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов.

Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а высоких частот - спазм сосудов.

Сроки развития периферических расстройств зависят не столько от уровня, сколько от дозы (эквивалентного уровня) вибрации в течение рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8 - 10 лет работы. Обслуживание инструмента ударного действия (клепка, обрубка), генерирующим вибрацию среднечастотного диапазона (30 - 125 Гц), приводит к развитию сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений через 12 - 15 лет. При локальном воздействии низкочастотной вибрации, особенно при значительном физическом напряжении, рабочие жалуются на ноющие, ломящие, тянущие боли в верхних конечностях, часто по ночам. Одним из постоянных симптомов локального и общего воздействия является расстройство чувствительности. Наиболее резко страдает вибрационная, болевая и температурная чувствительность.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибрации на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта в результате его суммации, а возможно, и потенцирования.

Мероприятия по борьбе с шумом и вибрацией во многом однотипны.

Прежде всего, необходимо обратить внимание на технологический процесс и оборудование, по возможности заменить операции, сопровождающиеся шумом или вибрацией, другими. В ряде случаев можно заменить ковку металла его штамповкой, клепку и чеканку -- прессованием или электросваркой, наждачную зачистку металла-- огневой, распиловку циркулярными пилами -- резанием специальными ножницами и т. д. Необходимо следить, чтобы при такой замене не создавались какие-либо дополнительные вредности, которые могут оказывать на работающих более неблагоприятное действие, чем шум и вибрация.

Устранение или сокращение шума и вибрации от вращающихся или двигающихся узлов и агрегатов достигается, прежде всего, путем точной подгонки всех деталей и отладки их работы (уменьшение до минимума допусков между соединяющимися деталями, устранение перекосов, балансировка, своевременная смазка и т. п.). Под вращающиеся или вибрирующие машины или отдельные узлы (между соударяющимися деталями) следует прокладывать пружины или амортизирующий материал (резина, войлок, пробка, мягкие пластики и т. п.). В тех случаях, где допустимо по техническим условиям, целесообразно заменить подшипники качения на подшипники скольжения, плоскоременные передачи со вшивным ремнем -- на клиновидные, редукторные передачина безредукторные, детали и узлы с возвратно-поступательными движениями -- на вращательные.

Не рекомендуется вращающиеся части машины (колеса, шестерни, валы и т. п.) размещать с одной ее стороны: это усложняет балансировку и приводит к вибрации. Вибрирующие большие поверхности, создающие шум (дребезжащие), такие, как кожухи, перекрытия, крышки, стенки котлов и цистерн при их клепке или зачистке, галтовочные барабаны и т. п., следует более плотно соединять с неподвижными частями (основаниями), укладывать на амортизирующие подкладки или обтягивать подобным материалом сверху.

Для предупреждения завихрений воздушных или газовых потоков, создающих высокочастотные шумы, необходимо тщательно монтировать газовые и воздушные коммуникации и аппараты, особенно находящиеся под большим давлением, избегая шероховатостей внутренних поверхностей, выступающих частей, резких поворотов, неплотностей и т. п. Для выпуска сжатого воздуха или газа следует использовать не простые краны, а специальные задвижки типа Лудло. Давление воздуха или газа в системах нельзя повышать выше величин, необходимых для данного технологического процесса, для чего желательно устанавливать ограничители давления. Окружная скорость турбин вентиляторов и других вращающихся частей оборудования, увлекающих за собой воздушные потоки, не должна превышать 35 -- 40 м/сек. Соединения вентиляторов с воздуховодами, а в ряде случаев газовых и воздушных коммуникаций целесообразно производить мягкими переходами (резиновые, брезентовые рукава, резиновые прокладки на фланцах и т. п.). На выхлопах пневматических установок оборудуются шумоглушители.

Немаловажную роль в борьбе с шумом и вибрацией играют архитектурно-строительные и планировочные решения при проектировании и строительстве промышленных зданий. Прежде всего, необходимо наиболее шумящее и вибрирующее оборудование вынести за пределы производственных помещений, где находятся рабочие; если это оборудование требует постоянного или частого периодического наблюдения, на участке его размещения оборудуются звукоизолированные будки или комнаты для обслуживающего персонала.

Помещения с шумящим и вибрирующим оборудованием надо как можно лучше изолировать от остальных рабочих участков. Аналогичным образом целесообразно изолировать между собой и помещения или участки с шумами разной интенсивности и спектра. Стены и потолки в шумных помещениях покрываются звукопоглощающими материалами, акустической штукатуркой, мягкими драпировками, перфорированными панелями с подкладкой из шлаковаты и др.

Мощные машины и другое оборудование вращательного или ударного действия устанавливаются в нижнем этаже на специальном фундаменте, полностью отделенном от основного фундамента здания, а также пола и опорных конструкций. Подобное оборудование меньшей мощности устанавливается на несущих конструкциях здания с прокладками из амортизирующих материалов или на консолях, крепящихся на капитальных стенах. Оборудование, создающее шум, укрывается кожухами или заключается в изолированные кабины с звукопоглощающими покрытиями. Звукоизолируются также газовые или воздушные коммуникации, по которым может распространяться шум (от компрессоров, пневмоприводов, вентиляторов и т. п.).

В целях профилактики неблагоприятного воздействия локальной и общей вибрации, работающие должны использовать средства индивидуальной защиты.

При работе в условиях воздействия общей вибрации под ноги рабочему ставится специальная виброгасящая (амортизирующая) площадка. При воздействии местной вибрации (чаще на руки) рукоятки и другие вибрирующие части машин и инструмента (например, пневмомолоток), соприкасающиеся с телом рабочего, покрываются резиной или другим мягким материалом. Виброгасящую роль играют и рукавицы. Мероприятия по борьбе с вибрацией предусматриваются не только при непосредственной работе с вибрирующими инструментами, машинами или другим оборудованием, но и при соприкосновении с деталями и инструментами, на которые распространяется вибрация от основного источника.

Необходимо организовать трудовой процесс таким образом, чтобы операции, сопровождающиеся шумом или вибрацией, чередовались с другими работами без этих факторов. Если организовать такое чередование невозможно, нужно предусматривать периодические кратковременные перерывы в работе с отключением шумящего или вибрирующего оборудования или удалением рабочих в другое помещение. Следует избегать значительных физических нагрузок, особенно статических напряжений, а также охлаждения рук и всего тела; во время перерывов обязательно делать физкультурные упражнения (физкультпаузы).

При приеме на работу, связанную с возможным воздействием шума или вибрации, проводятся обязательные предварительные медицинские осмотры, а в процессе работы -- периодические медосмотры раз в год.

На предприятиях с участием санэпиднадзора медицинских учреждений, служб охраны труда должен быть разработан конкретный комплекс медико-биологических профилактических мероприятий с учетом характера воздействующей вибрации и сопутствующих факторов производственной среды.

Ультразвук, его влияние на организм человека и защита от него

В последнее время все более широкое распространение в производстве находят технологические процессы, основанные на использовании энергии ультразвука. Ультразвук нашел также применение в медицине. В связи с ростом единичных мощностей и скоростей различных агрегатов и машин растут и уровни шума, в том числе и в ультразвуковой области частот.

Ультразвуком называют механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости -20 кГц. Единицей измерения уровня звукового давления является дБ. Единицей измерения интенсивности ультразвука является ватт на квадратный сан (Вт/см2).

Ультразвук способен распространяться во всех средах: в газообразной, включая и воздух, жидкой и твердой. При применении ультразвука для производственных целей создаваемые его источником колебания чаще всего передаются через жидкую среду (при очистке, обезжиривании и т. п.) или через твердую (при сверлении, резании, шлифовании и т. п.). Однако и в том и в другом случае некоторая часть энергии, генерируемой источником ультразвука, переходит в воздушную среду, в которой также возникают ультразвуковые колебания.

При распространении в жидкой среде ультразвук вызывает кавитацию этой жидкости, то есть образование в ней мельчайших пустотных пузырьков (вследствие периодического его сжатия и разрежения под действием ультразвуковых колебаний), немедленно заполняемых парами этой жидкости и растворенных в ней веществ, и их сжатие (захлопывание). Этот процесс сопровождается образованием шума.

Ультразвуковые колебания непосредственно у источника их образования распространяются направленно, но уже на небольшом расстоянии от источника (25 -- 50 см) эти колебания переходят в концентрические волны, заполняя все рабочее помещение ультразвуком и высокочастотным шумом.

Ультразвук широко используется во многих отраслях промышленности. Источниками ультразвука являются генераторы, которые работают в диапазоне частот от 12 до 22 кГц для очистки отливок, в аппаратах для очистки газов. В гальванических цехах ультразвук возникает во время работы травильных и обезжиривающих ванн. Его влияние наблюдается на расстоянии 25--50 м от оборудования. При загрузке и выгрузке деталей имеет место контактное влияние ультразвука.

Ультразвуковые генераторы используются также при плазменной и диффузионной сварке, резке металлов, при напылении металлов.

В промышленных условиях для получения ультразвука используются установки, состоящие из генераторов высокочастотного переменного тока и магнитострикционного преобразователя. Последний, изготовленный из магнитного материала, под действием переменного электротока изменяет свои геометрические размеры, то есть вибрирует, создавая колебания с частотой, равной частоте переменного тока. Доведя частоту переменного тока до определенного уровня, с помощью такой установки можно получить и звук и ультразвук. Эти установки не дают строго определенных частот колебаний, поэтому с их помощью не удается получить чистого ультразвука рабочей частоты; как правило, образуются колебания с частотой несколько выше и ниже основной, рабочей, то есть получается определенный диапазон колебаний. В промышленности чаще всего используются частоты, находящиеся на границе со звуковой частотой от 18 до 24 кгц. Именно поэтому в производственных условиях, где применяется ультразвук, последний сопровождается образованием шума (обычно высокочастотного).

Ультразвук высокой интенсивности возникает во время удаления загрязнений, при химическом травлении, обдувке струей сжатого воздуха при очистке деталей, при сборке.

Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом, обрабатываемыми деталями или средой, где возбуждаются ультразвуковые колебания. Ультразвуковые колебания, генерируемые ультразвуковым низкочастотным промышленным оборудованием, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека. Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечнососудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. Наиболее характерным является наличие вегетососудистой дистонии и астенического синдрома.

При работе на ультразвуковых установках значительных мощностей рабочие предъявляют жалобы на головные боли, которые, как правило, исчезают по окончании работы; неприятный шум и писк в ушах (иногда до болезненных ощущений), которые сохраняются и после окончания работы; быструю утомляемость, нарушение сна (чаще сонливость днем), иногда ослабление зрения и чувство давления на глазное яблоко, плохой аппетит, сухость во рту и одеревенелость языка, боли в животе и др. При обследовании этих рабочих у них выявляются некоторые физиологические сдвиги во время работы, выражающиеся в небольшом повышении температуры тела (на 0,5 -- 1,0о) и кожи (на 1,0 -- 3,0о), сокращении частоты пульса (на 5 -- 10 ударов в минуту), понижении кровяного давления -- гипотонии (максимальное давление до 85 -- 80 мм рт. ст., а минимальное -- до 55-- 50 мм рт. ст.), несколько замедленных рефлексах и др. У рабочих с большим стажем иногда обнаруживаются отдельные отклонения со стороны здоровья, то есть клинические проявления: исхудание (потеря веса до 5-- 8 кг), стойкое расстройство аппетита (отвращение к пище вплоть до тошноты или ненасытный голод), нарушение терморегуляции, инервации кистей рук (притупление кожной чувствительности), снижение слуха и зрения, расстройство функций желез внутренней секреции и др. Все эти проявления следует расценивать как результат совместного действия ультразвука и сопровождающего его высокочастотного шума. При этом контактное облучение ультразвуком вызывает более быстрые и ярко выраженные изменения в организме работающих, чем воздействие через воздушную среду. С увеличением стажа работы с ультразвуком нарастают и явления его неблагоприятного воздействия на организм. У лиц со стажем работы в этих условиях до 2 -- 3 лет обычно редко выявляются какие-либо патологические изменения даже при интенсивных дозах воздействия ультразвука. Кроме того, степень неблагоприятного воздействия ультразвука зависит от его интенсивности и продолжительности облучения, как разовой, так и суммарной за рабочую смену.

Для защиты от ультразвука применяются те же методы, что и для защиты от шума и вибрации: использование в оборудовании более высоких рабочих частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше; изготовление оборудования, излучающего ультразвук, в звукоизолирующем исполнении; устройство экранов (из листовой стали или дюралюминия, оргстекла); размещение ультразвуковых установок в специальных помещениях; загрузка и выгрузка деталей при выключенном источнике ультразвука; применение индивидуальных защитных средств.

Ввиду особой опасности контактного облучения ультразвуком технологический процесс ультразвуковой обработки должен полностью исключать возможность такого воздействия или, по крайней мере, сократить его до минимума.

Для защиты от ультразвука, который передается через воздух, применяется метод звукоизоляции. Звукоизоляция эффективна в области высоких частот. Между оборудованием и работниками можно устанавливать экраны. Ультразвуковые установки можно располагать в специальных помещениях. Эффективным средством защиты является использование кабин с дистанционным управлением, расположение оборудования в звукоизолированных укрытиях. Для укрытий используют сталь, дюралюминий, оргстекло, текстолит, другие звукопоглощающие материалы.

Звукоизолирующие кожухи на ультразвуковом оборудовании должны иметь блокировочную систему, которая выключает преобразователи при нарушении герметичности кожуха.

Предупреждение неблагоприятного действия ультразвука и сопровождающего его шума на организм работающих прежде всего должно сводиться к сокращению до минимума интенсивности ультразвуковых излучений и времени действия. Поэтому при выборе источника ультразвука для проведения той или иной технологической операции не следует использовать мощности, превышающие потребные для их выполнения; включать их надо лишь на тот период времени, который требуется для выполнения данной операции.

Установки ультразвука и отдельные их узлы (генераторы токов высокой частоты, магнитострикционные преобразователи, ванны) должны максимально звукоизолироваться путем заключения их в укрытия, изоляции в отдельные кабины или помещения, покрытия звукоизоляционным материалом и т. д. При невозможности полной звукоизоляции используется частичная изоляция, а также звукопоглощающие экраны и покрытия.