В данной статье предлагается рассмотреть вибрацию, как негативный фактор воздействия на конструкцию сооружения, в котором предполагается пребывание людей. Повышенная вибрация является опасной для жизни человека, ведь пренебрежительное отношение к данному физ. фактору может в последствии спровоцировать чрезвычайное происшествие.

Сам по себе человек является источником вибрации, и состояние его здоровья зависит от частоты вибрации как отдельных органов так и тела в целом. Так, например, исследования частот частей человеческого тела с помощью современных приборов спектрального анализа (исследования доктора Роберта Беккера) дают следующие данные:

1. Средняя частота человеческого организма в дневное время 62-68 Гц;

2. Частота частей тела здорового человека в диапазоне 62-78 Гц, если частота падает, значит, иммунная система понесла урон;

3. Основная частота мозга может быть в пределах 80-82 Гц;

4. Диапазон частот мозга 72-90 Гц;

5. Нормальная частота мозга 72 Гц;

6. Частота частей человеческого тела: от шеи вверх лежит в диапазоне 72-78 Гц;

7. Частота частей человеческого тела: от шеи вниз лежит в диапазоне 60-68 Гц;

8. Частота щитовидной железы и паращитовидных желез 62-68 Гц;

9. Частота вилочковой железы 65-68 Гц;

10. Частота сердца 67-70 Гц;

11. Частота легких 58-65 Гц;

12. Частота печени 55-60 Гц;

13. Частота поджелудочной железы 60-80 Гц;

14. Частота костей 43 Гц, при такой частоте кости не имеют своего иммунитета, не смотря на свою твердость. Их защищают мягкие ткани с более высокой собственной частотой;

15. Простуда и грипп начнется у человека, если частота падает до 57-60 Гц;

16. Если частота падает ниже 58 МГц, наступает любая болезнь, в зависимости от ее патогенного источника;

17. Грибковые инфекции разрастаются при падении частоты ниже 55 Гц;

18. Восприимчивость к раку наступает при частоте 42 Гц;

Следует принимать особые меры защиты против появления звуковых колебаний со следующими частотами, потому что их совпадение приводит к возникновению резонанса (возбуждение колебаний одного тела колебаниями другого той же частоты, а также ответное звучание одного из двух тел, настроенных в унисон):

· 20-30 Гц (резонанс головы);

· 40-100 Гц (резонанс глаз);

· 0.5-13 Гц (резонанс вестибулярного аппарата);

· 4-6 Гц (резонанс сердца);

· 2-3 Гц (резонанс желудка);

· 2-4 Гц (резонанс кишечника);

· 6-8 Гц (резонанс почек);

· 2-5 Гц (резонанс рук).

Рис. 2. Маятник, точка подвеса которого совершает колебания по закону Asinwt (движение по траектории эллипса). Здесь и далее цветные стрелки показывают направление вибрации. Верхнее положение маятника может стать устойчивым вследствие вибрации его оси (а). Наблюдатель V считает это результатом того, что маятник подпирается в обоих положениях равновесия незримыми пружинами (б). Наличием пружин объясняется тот факт, что маятниковые часы на вибрирующем основании всегда спешат (тогда как песочные часы в этом случае всегда отстают).

Вибрация – это механические колебания тела. В процессе эксплуатации здания подвергаются воздействию вибрации как естественной (связанной с такими явлениями, как ветер или землетрясение), так и техногенной (вызванной деятельностью человека, например, строительными работами, движением транспорта). Вибрация может стать причиной повреждения конструкции здания, снизив ее эксплуатационную надежность: уменьшить устойчивость, ухудшить несущую способность перекрытий. Признаками снижения эксплуатационной надежности является появление трещин, оторванных от несущего каркаса элементов и т.п. Поэтому вибрацию сооружений следует постоянно или периодически контролировать, чтобы определить, насколько действующие вибрационные нагрузки опасны как для конструкции в целом, так и для отдельных ее частей.

Вибрации естественной и техногенной природы различаются по своему характеру. Как правило, вибрация от естественных источников сосредоточена в области более низких частот, характеризуется высокой мощностью в источнике и распространяется на более далекие расстояния. Такая вибрация может вызвать значительные повреждения зданий, поэтому в местах постоянного или ожидаемого действия источников вибрации естественного происхождения (например, в сейсмоопасных районах) к конструкции зданий предъявляют специальные требования.

Исследование воздействия вибрации на конструкцию здания проводят в том случае, если есть основания предполагать, что это воздействие может привести к повреждению конструкции. Такое исследование представляет собой многоэтапный процесс, начинающийся на стадии проектирования новых зданий и сооружений в условиях действия существующих источников вибрации или новых систем, которые являются источниками вибрации и могут оказывать существенное воздействие на возведенные здания. На разных этапах проектирования разрабатывают и уточняют расчетные модели, в которых учитывают динамические свойства источника вибрации, пути ее распространения и особенности конструкции здания. Выходом модели является отклик в разных точках конструкции.

Вибрация оказывает на конструкцию здания механические воздействия, вызывая тем самым изменение ее состояния. Напряжение в каждой точке конструкции напрямую связано с деформациями, возникающими в этой точке, поэтому может быть выражено через параметры вибрации. При этом пиковые значения напряжения связаны с пиковыми значениями скорости. Теоретически по результатам измерений вибрации можно определить механическое напряжение и сравнить его с допустимыми значениями для данного элемента конструкции в зависимости от вида и продолжительности воздействия динамической нагрузки, свойств строительного материала и типа конструкции.

При оценке вибрации на несущие конструкции учитывается состояние материала их которых они сделаны, а также свойства грунта, на котором возведено здание.

Согласно классификации из сейсмологии, повреждения зданий могут быть:

· легкие (косметические): тонкие трещины в штукатурке и откалывание небольших кусков штукатурки, появление тонких трещин в растворе, связывающем кирпичную кладку или бетонные блоки;

· умеренные: небольшие трещины в стенах, проходящие через кирпичную кладку или бетонные панели, откалывание довольно больших кусков штукатурки;

· тяжелые: большие глубокие и сквозные трещины в стенах, трещины в каркасе здания.

Диапазон частот вибрации в разных точках здания зависит от источника возбуждения, свойств грунта, через который воздействие передается на конструкцию, и передаточных характеристик конструкции. При некоторых сочетаниях указанных факторов (например, при взрывах твердой породы, проводимых на небольшом расстоянии от здания, или при работе высокоскоростных машин) верхняя граница диапазона частот может достигать 1000 Гц. Однако в большинстве случаев при оценке риска повреждения конструкции здания вследствие воздействия на него вибрации техногенной природы достаточно проводить анализ в диапазоне частот от 1 до 150 Гц.

Уровни вибрации могут колебаться от единиц до нескольких сотен миллиметров в секунду в зависимости от частоты возбуждения.

Характеристики вибрации, измеряемой на конструкции здания, для разных источников возбуждения техногенной природы приведены в таблице 1.

Источник

Влияние шума и вибрации на здоровье человека

Методички Педсовета

Шум и вибрация

Каждый день человек сталкивается с различными шумовыми эффектами: вибрация мобильного телефона, звуки музыки, шум проезжающей машины. Значение и влияние шумов и вибрации на здоровье человека различно.

Шум — беспорядочное сочетание разных по силе и частоте звуков; способен оказывать неблагоприятное действие на организм. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления либо механические колебания в жестких, водянистых либо газообразных средах. Источниками шума могут быть насосы, пневматические и электрические инструменты, молоты, молотилки, станки, центрифуги, бункеры и остальные установки, имеющие передвигающиеся детали. Не считая того, что возросло развитие городского транспорта, соответственно возросла интенсивность шума и в быту.

Вибрация — это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил.

Влияние шума на организм человека

Реакция человека на шум различна. Некоторые люди терпимы к шуму, у других он вызывает раздражение, стремление уйти от источника шума. Психологическая оценка шума в основном базируется на понятии восприятия, причем большое значение имеет внутренняя настройка к источнику шума. Она определяет, будет ли шум восприниматься как мешающий фактор. Часто шум, воспроизводимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой шум, вызванный соседями или каким-нибудь другим источником, оказывает сильный раздражающий эффект.

До последнего времени было принято считать, что шум отрицательно действует только на органы слуха. В настоящее время установлено, что люди, работающие в условиях шума, более быстро утомляются, жалуются на головные боли. При воздействии шума на организм может происходить ряд функциональных изменений со стороны различных внутренних органов и систем: повышается давление крови, учащается или замедляется ритм сердечных сокращений, могут возникать различные заболевания нервной системы (неврастения, неврозы, расстройство чувствительности). Под влиянием шума возника­ет бессонница, быстро развивается утомляемость, понижается внимание, снижается общая работос­пособность и производительность труда. Длитель­ное воздействие на организм шума и связанные с этим нарушения со стороны центральной нервной системы рассматриваются как один из факторов, способствующих возникновению гипертонической болезни.

Под влиянием шума возникают явления утом­ления слуха и ослабления слуха. Эти явления с пре­кращением шума быстро проходят. Если же пере­утомление слуха повторяется систематически в течение длительного срока, то развивается тугоу­хость. Так, кратковременное воздействие уровня 120 дБ (рев самолета), не приводит к необратимым последствиям. Длительное воздействие шума 80-90 дБ приводит к профессиональной глухоте. Туго­ухость — стойкое понижение слуха, затрудняющее восприятие речи окружающих в обычных услови­ях. Оценка состояния слуха производится с помо­щью аудиометрии. Аудиометрия — изменение ост­роты слуха, — проводится с помощью специально­го электроакустического аппарата — аудиометра. Снижение слуха на 10 дБ человеком практически не ощущается, серьезное ослабление разборчивос­ти речи и потеря способности слышать слабые, но важные для общения звуковые сигналы, наступает при снижении слуха на 20 дБ.

Если установлено методами аудиометрии, что в результате профессиональной деятельности про­изошло снижение слуха в области речевого диапа­зона на 11 дБ, то наступает факт профессионально­го заболевания — снижения слуха. Чаще всего сни­жение слуха развивается в течение 5-7 лет и более переутомления слуха.

Уровень шума нормируется санитарными норма­ми и государственными стандартами и не должен превышать допустимых значений.

Интенсивный шум отрицательно действует на весь организм человека. Ослабляется внимание, снижается производительность труда.

Вибрация как и шум вредно воздействует на организм и в первую очередь вызывает заболевание периферической нервной системы так называемую виброболезнь, распространенному профессиональному заболеванию. Важно знать, что в течении вибрационной болезни, в зависимости от степени поражения, различают четыре стадии.

Больные страдают головокружениями, головными и загрудинными болями, изменения имеют стойкий характер.

В целях предотвращения заболевания от воздействия шума и вибрации санитарным законодательством установлены предельно допустимые уровни шума и вибрации.

По характеру нарушения физиологических функций шум разделяется на:

— шум 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).

По данной теме можно провести внеклассное занятие.

Внеклассное занятие на тему: Влияние шума и вибрации

Задание 1: Разделите предметы и явления на две группы, относящиеся к естественной и к искусственной среде обитания:

дерево, дом, завод, река, гора, компьютер, насекомые, машина, квартира, трава, дождевые черви, шум, млекопитающие, электричество, вибрация, почва, птицы, воздух, бытовые отходы, природные ископаемые, самолеты.

1. Естественная среда

2. Искусственная среда

Задание 2: Какое отрицательное и положительное влияние оказывает каждый из предметов и явлений искусственной среды обитания на человека?

Название предмета или явления
+ Положительное влияние на жизнь и здоровье человека
– Отрицательное влияние на жизнь и здоровье человека

Дом, квартира
+ Защита от непогоды, комфорт, тепло
– Замкнутое пространство, отгораживающее от природы

Завод
+ Изготовление предметов быта, машин, компьютеров и т. д.
– Загрязнение окружающей среды, обходы производства

Компьютер
+ Источник информации, общения
– Снижение зрения, гиподинамия, нервные расстройства

Машина
+ Быстрое передвижение, комфорт
– Загрязнение воздуха, почвы, развитее гиподинамии

Шум
+ Музыка, эстетическое восприятие, игра на музыкальных инструментах
– Понижение слуха, расстройства сна, нервные заболевания

Электричество
+ Продление длины дня, приготовление пищи, тепло, уют
– Электромагнитные волны — расстройство сердечно — сосудистой системы, угнетенное состояние

Бытовые отходы
+ Вторсырье
– Загрязнение окружающей среды: почвы, воды, воздуха

Самолеты
+ Скорость передвижения, общение, доставка информации
– Загрязнение воздуха, распространение инфекционных заболеваний

Как видите, человек усовершенствуя свой быт, наносит вред природе и себе самому, т. к. является неотъемлемой частью природы.

Что же происходит на нашей планете? Какие заболевания приобрело человечество, изменяя природу?

Изучение новой темы

Проблема загрязнения окружающей среды слишком сложна и многогранна. Сегодня мы ограничимся ее небольшой частью и познакомимся с одним из видов загрязнителей окружающей среды.
Прослушав отрывок из повести Б. Васильева «Не стреляйте в белых лебедей», определите, о каком загрязнении пойдет речь.

1 ученик.
«Туристу, а особо столичному, что надо? Природа ему нужна. По ней он среди асфальта, многоэтажек своих бетонных с осени тосковать начинает, потому что отрезан он от землицы камнем. А камень, он не просто душу холодит, он трясет ее без передыху, потому как не способен камень грохот уличный угасить. Это тебе не дерево — теплое да многотерпеливое. И грохот тот городской, шарахаясь от камней да бетона, мечется по улицам и переулкам, проползает в квартиры и мотает беззащитное человеческое сердце. И уже нет этому сердцу покоя ни днем, ни ночью, и только во сне видит оно росные зори и прозрачные закаты. И мечтает душа человеческая о покое».

О чем идет речь в этом отрывке?
В средствах массовой информации шуму обычно уделяется мало внимания, и многие не считают его загрязнителем атмосферы. Но на самом ли деле это так?

Так что же собой представляет звук?

2 ученик: Звуком называют такие механические колебания внешней среды, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека (от 16 до 20 000 колебаний в секунду).
Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей – инфразвуком. А беспорядочное сочетание разных по силе и частоте звуков носит название шума. Иными словами, шум — громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание.

Наш век стал самым шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум.
Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок.

Каково же влияние шумового воздействия на живые организмы?

3 ученик: Шум — такой же медленный убийца, как химическое отравление.
Современный шумовой дискомфорт вызывает у живых организмов болезненные реакции. Шум от пролетающего реактивного самолета, например, угнетающе действует на пчелу, она теряет способность ориентироваться. Этот же шум убивает личинки пчел, разбивает открыто лежащие яйца птиц в гнездах. При воздействии интенсивных звуков коровы дают меньше молока, куры реже несутся, птицы начинают усиленно линять, задерживается прорастание семян и даже наступает разрушение растительных клеток. Не случайно, например, деревья в городе даже в «спальных» районах погибают раньше, чем в естественных условиях.

Международная комиссия по китобойному промыслу сообщает, что шум в океане, вызванный военными сонарами, а также аппаратурой, применяемой в нефтегазовой отрасли — серьезная угроза для китов.
Количество выбросившихся на берег животных могут не давать подлинного представления о размерах ущерба, считают эксперты комиссии на ее годовом собрании, проходящем в Италии.
Они говорят, что для поддержания численности китов на нормальном уровне, необходимо создавать в океанах зоны, свободные от шумового воздействия человека.

Итак, мы можем выделить следующие последствия влияния шумов на человека (презентация):

Тест. Определение остроты слуха.

Острота слуха — это минимальная громкость звука, которая может быть воспринята ухом испытуемого.

Оборудование: механические часы, линейка.

Порядок работы:

1. Приближайте часы до тех пор, пока не услышите звук. Измерьте расстояние от уха до часов в сантиметрах.

2. Приложите часы плотно к уху и отводите от себя до тех пор, пока не исчезнет звук. Опять определите расстояние до часов.

3. Если данные совпадут, это будет приблизительно верное расстояние.

4. Если данные не совпадут, то для оценки расстояния слышимости нужно взять среднее арифметическое двух расстояний.

Оценка результатов теста:

Нормальным слухом будет такой, при котором тиканье ручных часов среднего размера слышно на расстоянии 10–15 см.
А ведь многих ребят мы видим в наушниках, которые слушают музыку разной громкости.

Домашнее задание.

Выучить четверостишие в тишине и при звучании громкой музыки, замерить потраченное время. Подумать: наушники — это польза или вред.

Источник

Воздействие вибрации на организм человека

Вибрацией принято считать механические колебания твердых тел. Они характеризуются определенной частотой и периодом, а также амплитудами виброскорости, виброперемещения и виброускорения и при контакте передаются человеку. Чаще всего это явление связано с работой машин и агрегатов на промышленных предприятиях, поэтому его рассматривают в рамках медико-санитарных норм условий труда. Больше всего с вибрационным воздействием сталкиваются работники горнодобывающей, металлообрабатывающей, металлургической, машиностроительной, строительной отраслей, а также транспорта и сельского хозяйства.

Какие бывают вибрации

По способу передачи людям колебательных движений в производственных условиях различают следующие виды вибрации:

В первом случае колебания передаются на тело сидящего или стоящего человека через опорные поверхности, во втором – через руки (кисти, предплечья) при контакте с вибрирующими поверхностями, в частности, при работе с ручным инструментом или машинами.

Воздействие вибраций на человека

Общая вибрация угнетает центральную нервную систему. Ее воздействие может привести к травмам межпозвоночных дисков, деформациям костной ткани, смещению органов брюшной полости, нарушениям моторики желудка и кишечника, координации движений, частым головным болям, головокружениям, проблемам с вестибулярным аппаратом, зрением, слухом. Отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности в целом, а низкочастотные колебания способны даже изменить протекание обменных процессов.

Локальная вибрация нередко приводит к спазмам сосудов рук, из-за чего нарушается кровоснабжение всех их тканей. Страдают нервные окончания, снижается кожная чувствительность, в суставах накапливаются солевые отложения, они деформируются, уменьшается их подвижность. Вот почему вибрация так опасна.

Вибрационная болезнь

Длительное и стабильное воздействие вибраций на промышленных предприятиях провоцирует развитие вибрационной болезни. По частоте случаев она стоит на втором месте среди всех профессиональных заболеваний. Чаще всего ее диагностируют у водителей транспорта, операторов специальных машин и агрегатов. Заболевание проявляется комплексом разных симптомов, но в целом отмечаются общие вегетативные расстройства, снижение тонуса сосудов и чувствительности тканей, нарушения различных функций конечностей.

Период, за который развивается заболевание, больше зависит от суммарной дозы вибраций, полученной в течение рабочей смены, чем от ее уровня. То есть имеет значение продолжительность непрерывного контакта и общее время воздействия за смену. Так, например, у бурильщиков, сталкивающихся со среднечастотным спектром колебаний, болезнь появляется в течение 8–10 лет, а у лиц, работающих с ударным инструментом, – через 12–15 лет.

Различают три формы вибрационной болезни:

Негативное воздействие вибрации на человека усиливают значительные мышечные нагрузки, интенсивный шум, отклонения от комфортного температурного режима. Уровень показателя на рабочих местах регулирует СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Для сохранения здоровья рабочих нужно строго придерживаться требований, указанных в этом документе, а измерение уровня вибраций и шума на разных объектах осуществляет аккредитованная лаборатория «Веста».

Читайте также

ГМО – генно-модифицированные организмы, животные и растения, которым методиками генной инженерии передан новый признак.

Нефтепродукты занимают одно из первых мест среди веществ антропогенного происхождения, загрязняющих водоемы.

Оценка профессиональных рисков (ОПР) является составной частью обязательного комплекса мер по охране труда

Источник

Что такое вибрация виды вибрации и ее влияние на организм человека

Факультет: компьютерных информационных технологий и автоматики

Кафедра: горной электротехники и автоматики

Специальность: Автоматизированное управление технологическими процессами

Тема квалификационной работы магистра:
«Исследование и разработка системы вибродиагностики шахтной подъемной машины»

Научный руководитель: к.т.н., доцент кафедры ГЭА, Гавриленко Борис Владимирович

Вибрация и ее влиянее на человека. Вибрационная модель чеовека.

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, электро- и пневмоперфораторы, 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.

2. Aмплитуда ускорения ;:

3. Период колебаний – время между двумя последовательными одинаковыми состояниями системы;

Вибрацию по способу передачи на человека (в зависимости от характера контакта с источниками вибрации) условно подразделяют на:

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, значительно влияющие на жизнь человека [1].

Воздействие вибрации на организм человека

Вибрация может прямым путем мешать выполнению рабочих операций или косвенно отрицательно влиять на работоспособность человека. Вибрацию рассматривается как сильный стресс-фактор, оказывающий отрицательное влияние на психомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и умственную деятельность человека и повышающий вероятность возникновения несчастных случаев. Вибрация, воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное практическое значение имеет частота вибраций. Частоты порядка 35–250 Гц наиболее характерные при работе с ручным инструментом, могут вызвать вибрационную болезнь со спазмой сосудов.

Частоты ниже 35 Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или близкие к частоте колебания человеческого организма или отдельных органов и равные 6–10 Гц (собственная частота колебаний рук и ног 2–8 Гц, живота 2–3 Гц, груди 1–12 Гц). Колебания с такой частотой влияют на психологическое состояние человека. Одной из причин гибели людей в Бермудском треугольнике может являться колебание водной среды в спокойную погоду, когда частота колебаний равна 6–10 Гц. Частота колебания небольших судов совпадает с частотой колебания среды и у людей появляется чувство опасности, страха. Моряки стремятся покинуть корабль. Длительная вибрация может привести к гибели людей. Вибрация оказывает опасное действие на отдельные органы тела и организм человека в целом, нарушая нормальное функционирование нервной системы и органов, связанных с обменом веществ. Вибрация может вызывать нарушения деятельности сердечно-сосудистых и дыхательных органов, заболевания рук и суставов. Особенно опасны вибрации с большой амплитудой, которые оказывают в основном неблагоприятное действие на костно-суставный аппарат. При малой интенсивности и кратковременном воздействии вибрация оказывает даже благоприятное влияние. При высокой интенсивности и продолжительном действии вибрация может привести к развитию профессиональной вибрационной болезни, которая при известных условиях может перейти в «церебральную» форму (поражение центральной нервной системы), практически неизлечимую.

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. Иногда, 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 человека. Всесторонний анализ этого патологического процесса послужил основанием для выделения его в качестве самостоятельной нозологической формы профессионального заболевания – вибрационной болезни.

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.

Несмотря на вредное воздействие вибрации, местная вибрация малой интенсивности может положительно воздействовать на организм человека, улучшать функциональное состояние ЦНС, ускорять заживление ран и т.п.Экспериментально установлено, что механическая вибрация возбуждает нервы, утратившие функции, и, наоборот, успокаивает слишком возбужденные. Кратковременное ежедневное применение вибрации способствует увеличению силы мышц, повышению их работоспособности, улучшению кровоснабжения работающих мышц. Степень воздействия аппаратной вибрации на организм зависит от частоты и амплитуды колебаний, а также от продолжительности воздействия.

Вибромассаж оказывает воздействие на сосудистую систему, он улучшает кровообращение, нормализует сердечнососудистую деятельность. Доказано, что низкие колебательные частоты (до 50 Гц) способны вызвать понижение артериального давления, а высокочастотные колебания (до 100 Гц), наоборот, поднимают артериальное давление, а также увеличивают число сердечных сокращений. Аппаратная вибрация улучшает работу органов дыхания, активизирует обменные процессы в организме. Вибромассаж улучшает окислительно-восстановительные процессы в мышечной ткани. Вибромассаж оказывает тонизирующее воздействие на массируемые ткани, а также противоспалительное и обезболивающее. Аппаратная вибрация применяется при лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата, последствий переломов и травм, бронхитов и бронхиальной астмы, радикулитов, остеохондрозов, заболеваний центральной нервной системы. Широко применяется аппаратная вибрация в спортивном массаже перед тренировками и после них. Воздействие аппаратной вибрации исправляет осанку, активизирует процесс кровообращения, улучшает цвет лица, обогащает ткани кислородом, стимулирует лимфо-дренаж и повышает эластичность тканей [1].

Борьба с вибрацией

Борьба с вибрацией в источнике её возникновения предполагает конструирование и проектирование таких машин и технологических процессов, в которых исключены или снижены неуравновешенные силы, отсутствует ударное взаимодействие деталей, вместо подшипников качения используются подшипники скольжения. Применение специальных видов зацепления и чистоты поверхности шестерен позволяют снизить уровень вибрации на 3 – 4 дБ. Устранение дисбаланса вращающихся масс достигается балансировкой.

Вибродемпфирование – это снижение вибрации объекта путем превращения ее энергии в другие виды (в конечном счете, в тепловую). Увеличения потерь энергии можно достичь разными приемами: использованием материалов с большим внутренним трением; использованием пластмасс, дерева, резины; нанесением слоя упруго вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (рубероид, фольга, мастики, пластические материалы и др.). Толщина покрытий берется равной 2 – 3 толщинам демпфируемого элемента конструкции. Хорошо демпфируют колебания смазочные масла.

Виброгашение – это способ снижения вибрации путем введения в систему дополнительных реактивных сопротивлений. Чаще всего для этого вибрирующие агрегаты устанавливают на массивные фундаменты. Одним из способов увеличения сопротивления является установка виброгасителей. Наибольшее распространение получили динамические гасители. Другим видом гасителей являются буферные емкости, служащие для превращения пульсирующего потока газа в равномерный. Возможно применение комбинированных защитных устройств. В этом случае говорят о динамических виброгасителях с трением.

Вибропоглощение – метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих виброэнергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция, и в местах соединения ее элементов (заклепочных, резьбовых, прессовых и др.). В настоящее время вибропоглощение осуществляется преимущественно путем применения конструкционных материалов с повышенным значением коэффициента потерь и вибропоглощающих покрытий. Перспективным в вибропоглощении является нанесение на колеблющиеся поверхности элементов конструкции высокоэффективных вибропоглощающих материалов. Они могут изготовляться на основе меди, свинца, олова, битума и других материалов. Большое распространение получила многокомпонентная система на основе полимера, способного рассеивать механическую энергию в большом количестве при основных деформациях: растяжении, изгибе, сдвиге. Из других компонентов полимерной системы главными являются пластификаторы и наполнители. Пластификаторы придают полимеру требуемое сочетание свойств эластичности и пластичности. Наполнители (сажа, графит, слюда и др.) сообщают материалу необходимые эксплуатационные свойства; они могут, например, повысить его прочность, облегчить обработку. Вибропоглощающий материал выпускается промышленностью в отвержденном виде листов и мастичных состояниях. Листовой приклеивается к вибрирующей поверхности; мастику наносят методом штапелирования или напыления.

При жестком наружном покрытии поверхность пластины накрывается слоем жесткого вибропоглащающего материала. Жесткое наружное покрытие с прокладкой имеет повышенный по сравнению с предыдущим коэффициент потерь, так как между слоем вибропоглащающего материала и пластиной расположен слой легкого жесткого полимера (например, пенопласта). Он удаляет вибропоглощающий материал от нейтральной плоскости (не испытывающей деформации при изгибе), при этом увеличивается его виброскорость, возрастает деформация растяжения и, следовательно, увеличиваются потери энергии в покрытии. С увеличением частоты покрытие эффективно работает до тех пор, пока в прокладке не возникнут деформации сдвига. Кроме жестких покрытий применяют также: армированные покрытия, когда на слой вибропоглащающего материала наносится тонкий слой другого материала, который упрочняет, усиливает или защищает вибропоглощающий слой; слоистые покрытия, когда толщина упрочняющего металлического слоя близка к толщине пластины; и мягкие наружные покрытия, которые представляют собой слой вибропоглащающего материала, легко сжимаемого по толщине и рассеивающего энергию изгибных колебаний в результате деформаций в поперечном направлении.

Виброизоляция – это способ уменьшения вибрации защищенного объекта посредством введения в систему упругой связи, препятствующей передаче вибрации от источника. Между источником вибрации и человеком, являющимся одновременно объектом защиты, устанавливают устройство – виброизолятор. В качестве виброизоляторов используют металлические пружины, резину, пробку, войлок. Выбор того или иного материала обычно определяется величиной требуемого прогиба и условиями, в которых виброизолятор будет работать. Резина имеет малую плотность, хорошо крепится к деталям, ей легко придать любую форму и она обычно используется для виброизоляции машин малой и средней массы. Металлические пружины применяют обычно тогда, когда рабочие условия делают невозможным применение резины. Конструктивно пружинные виброизоляторы можно выполнить для работы практически на любой частоте. Однако металлические пружины имеют тот недостаток, что, будучи спроектированы на низкую частоту, они пропускают более высокие частоты. Пробку используют при нагрузке 50–150 кПа, отвечающей рекомендованному диапазону упругости. Обычно установку сначала устанавливают на бетонные блоки и уже последние отделяют от фундамента с помощью нескольких слоев пробковой плитки толщиной 2–15см. Увеличение толщины будет понижать частоту, выше которой виброизоляция эффективна, но при большой толщине возникает проблема устойчивости. Поэтому пробку не применяют в области низких частот. С течением времени от нагрузки пробка сжимается.Войлок толщиной 1–2,5см, занимающий площадь 5% площади основания машины, – весьма распространенный изолирующий материал. Он имеет относительно большой коэффициент потерь и поэтому эффективен на резонансных частотах. Обычно войлок применяют в частотном диапазоне свыше 40 Гц.Примером виброзащиты могут служить гибкие вставки в воздуховодах, «плавающие полы», виброизолирующие опоры (для изоляции машин с вертикальной возмущающей силой) [1].

Колебательная модель человека

С точки зрения механики человек лишь механическая система, обладающая определенными собственными частотами. Колебательные системы лучше всего отвечают нашему представлению о живом человеке как механической системе. Человек не может постоянно находить неподвижно, он все время что-то делает, с ним что-то происходит, он меняет свое положение в пространстве. Колебательная система, с одной стороны сохраняет свое строение, с другой – способна к внутреннему движению. Это одна из особенностей живой природы в целом.

Биологи давно уже установили, что влияние механической энергии, вибрации, звука обусловлено в первую очередь смещением тканей. А смещение происходит в результате изменение положения какого-либо участка тела. Происходит колебательное движение собственной массы человека. Человек, вдыхая и выдыхая, изменяет положение собственного тела, возникают колебания.

Поскольку сопротивления, массы, упругие характеристики различны органов человека известны, то можно определить реакцию человека при возможных вибрационных возбуждениях, т.е. можем составить механическую колебательную модель человека. Если отвлечься от анализа биологически процессов, то тело человека можно представить в виде сложной динамической структуры состоящей из колебательных масс, звеньев и демпфирующих элементов.

При воздействии вибрации ниже 2 Гц, действующей на человека вдоль позвоночника, тело движется как единое целое, и при частоте 5 Гц вызывает максимальную динамическую реакцию веса всего тела. Все вибрации действующие на человека, в первую очередь влияют на брюшную полость и внутренние органы. Это объясняется низкой плотностью диафрагмы, наполнением легких воздухом и подвижностью брюшной стенки. Периодическое смещение внутренних органов, вызывающее неприятное ощущение, имеет резонанс, как сказано выше 3–3,5 Гц. Частотный диапазон от 4 до 8 Гц ограничивает устойчивость к вибрациям именно из-за вибрации внутренних органов. 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 сидячего человека по данной колебательной модели располагается в зоне 20–30 Гц. В этом диапазоне амплитуда виброскорости головы может втрое превышать амплитуду колебания плеч [3].

1. Вибрация благотворная и вибрация вредная [Электронный ресурс]. http://teachpro.ru/source/obz08/Html/der08171.htm

3. Дименберг Ф.М. Вибрация в технике и человек. / Ф.М. Дименберг, К.В. Фролов К.В. //Знание, М., 1987. – 160 с.

Источник