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.

а) Общая вибрация- это колебание всего тела, передающееся с рабочего места.

Исследования особенностей механического эффекта общей вибрации показали следующее. Тело человека благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов представляет собой сложную колебательную систему, механическая реакция которой зависит от параметров вибрационного воздействия. При частоте менее 2 Гц тело отвечает на общую вибрацию как жесткая масса. На более высоких частотах тело реагирует как колебательная система с одной или несколькими степенями свободы, что проявляется в резонансном усилении колебаний на отдельных частотах. Для сидящего человека резонанс находится на частотах 4-6 Гц, в положении стоя обнаружены 2 резонансных пика: в 5 и 12 Гц. Собственная частота колебаний таза и спины - 5 Гц, а системы грудь-живот - 3 Гц.

При длительном воздействии общей вибрации возможны механические повреждения тканей, органов и различных систем организма (особенно при возникновении резонанса собственных колебаний тела и внешних воздействий). Вот почему механическое воздействие вибрацией часто ведет к возникновению многообразных патологических реакций у водителей грузовых машин, трактористов, летчиков и т. д.

б) Локальная вибрация- действует на отдельные части организма (верхние конечности, плечевой пояс, сосуды сердца).

При исследовании особенностей механического эффекта воздействия локальной вибрации на организм человека было установлено, что вибрация, приложенная к любому участку, генерируется по всему телу. Зона распространения при воздействии низкой частоты вибрации больше, так как поглощение колебательной энергии при ней в структурах тела меньше. При систематическом вибрационном воздействии низкочастотных колебаний в первую очередь поражаются мышцы, и тем сильнее, чем большего мышечного напряжения требует работа с инструментом.

У рабочих, длительное время использующих ручные машины, возникают, разнообразные изменения в мышцах плечевого пояса, рук и кистей. Связано это как с непосредственной травматизацией мышц, так и с нарушениями регуляции вследствие поражений ЦНС. Под влиянием локальной вибрации возникают также костно-суставные изменения, особенно в локтевых и лучезапястных суставах, в мелких суставах кистей. Костно-суставные деформации происходят из-за нарушения дисперсности тканевых коллоидов, в результате чего кость теряет способность связывать соли кальция.

Действие вибрации на нервную систему вызывает нарушение равновесия нервных процессов в сторону преобладания возбуждения, а затем - торможения. Корковые отделы головного мозга чутко реагируют на вибрацию. Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов.

Обследования рабочих различных профессиональных групп: обрубщиков, клепальщиков, шлифовщиков, бурильщиков - позволили установить, что спазм капилляров чаще бывает при вибрациях с частотой свыше 35 Гц, а при меньших частотах у капилляров обычно наступает атоническое состояние. У больных, подвергавшихся воздействию локальной вибрации, в первую очередь наблюдаются изменения на реограммах пальцев и кисти, а вследствие общего воздействия вибрации - на реограммах стоп и на реоэнцефалограммах. У многих больных наблюдали изменения ЭКГ, частоты пульса, артериального давления, показателей мозгового кровообращения.

Действие вибрации на вестибулярный аппарат приводит к возникновению разнообразных вестибулосоматических и вестибуловегетативных реакций. Воздействие на зрение, особенно на резонансных частотах 20-40 и 60-90 Гц, увеличивает амплитуду колебаний глазного яблока и ухудшает остроту зрения, снижает цветовую чувствительность, суживает границы поля зрения.

Нормируемый диапазон частот для технологической вибрации, для вибрации на рабочих местах работников умственного труда устанавливается в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами:

Для локальной вибрации -2; 4;8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

Для общей вибрации - 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц.

Время воздействия вибрации принимается paвным длительности непрерывного или суммарного воздействия измеряемого в минутах или часах.

Нормируемыми показателями вибрационной нагрузки на оператора на рабочих местах в процессе труда являются одночисловые параметры (корректированное по частоте значение контролируемого параметра, доза вибрации, эквивалентное корректированное значение контролируемого параметра) или спектр вибрации (приложения 1-4).

Вибрационная нагрузка на оператора нормируется для каждого направления действия вибрации.

Для локальной вибрации норма вибрационной нагрузки на оператора обеспечивает отсутствие вибрационной болезни, что соответствует критерию "безопасность".

Для общей вибрации нормы вибрационной нагрузки на оператора установлены для категорий вибрации и соответствующих им критериям оценки по табл.1.

Категории вибрации	критерии оценки	Характеристика условий труда
	безопасность	Транспортная вибрация, воздействующая на операторов подвижных самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофонам и дорогам, в том числе при их строительстве
	граница снижения производитель-ности труда	Транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на операторов машин с ограниченной подвижностью, перемещающихся только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок
3 тип "а"	граница снижения производитель- ности труда	Технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования и передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации
3 тип ""в"	комфорт	Вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом

Критерий "безопасность" означает ненарушение здоровья оператора, оцениваемого по объективным показателям с учетом риска возникновения предусмотренных медицинской классификацией профессиональной болезни и патологии, а также исключающий возможность возникновения травмоопасных или аварийных ситуаций из-за воздействия вибрации.

Критерий «граница снижения производительности труда» означает поддержание нормативной производительности труда оператора, не снижающийся из-за развития усталости под воздействием вибрации.

Критерий "комфорт" означает создание условий труда, обеспечивающих оператору ощущение комфортности при полном отсутствии мешающего действия вибрации.

Методы и средства защиты от вибрации.

Для защиты от вибрации применяют следующие методы: снижение виброактивности машин; отстройка от резонансных частот; вибродемпфирование; виброизоляция; виброгашение, а также индивидуальные средства защиты. Снижение виброактивности машин (уменьшение Fm) достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, ускорениями и т. п. были бы исключены или предельно снижены, например, заменой клепки сваркой; хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаимодействующих поверхностей; применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности, например, шевронных и косозубых зубчатых колес вместо прямозубых; заменой подшипников качения на подшипники скольжения; применением конструкционных материалов с повышенным внутренним трением.

Отстройка от резонансных частот заключается в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы, например установкой ребер жесткости или изменения массы системы (например, путем закрепления на машине дополнительных масс).

Вибродемпфирование - это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение,- мягких покрытий (резина, пенопласт ПХВ-9, мастика ВД17-59, мастика «Анти-вибрит») и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия); применением поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор); установкой специальных демпферов.

Виброгашение (увеличение массы системы) осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент. Виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.).

Повышение жесткости системы, например путем установки ребер жесткости. Этот способ эффективен только при низких частотах вибрации.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника к защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи КП, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта, или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации. Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция.

Профилактические меры по защите от вибраций заключаются в уменьшении их в источнике образования и на пути распространения, а также в применении индивидуальных средств защиты, проведении санитарных и организационных мероприятий.

Уменьшения вибрации в источнике возникновения достигают изменением технологического процесса с изготовлением деталей из капрона, резины, текстолита, своевременным проведением профилактических мероприятий и смазочных операций; центрированием и балансировкой деталей; уменьшением зазоров в сочленениях. Передачу колебаний на основание агрегата или конструкцию здания ослабляют посредством экранирования, что является одновременно средством борьбы и с шумом.

Если методы коллективной защиты не дают результата или их нерационально применять, то используют средства индивидуальной защиты. В качестве средств защиты от вибрации при работе с механизированным инструментом применяют антивибрационные рукавицы и специальную обувь. Антивибрационные полусапоги имеют многослойную резиновую подошву.

Длительность работы с вибрирующим инструментом не должна превышать 2/3 рабочей смены. Операции распределяют между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного действия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15...20 мин. Рекомендуется делать перерывы на 20 мин через 1...2ч после начала смены и на 30 мин через 2 ч после обеда.

Вибрация.
Неблагоприятные воздействия вибрации на организм человека

Определение вибрации:

Вибрация - это физический фактор, действие которого определяется передачей человеку механической энергии от источника колебаний; основными характеристиками вибрации являются амплитуда смещения, скорость и ускорение.

Основные виды вибрации:

Общепринятым является деление вибраций на общие и местные.

Общая вибрация - это колебание всего тела, передающееся с рабочего места.

Локальная вибрация (местная вибрация) - это приложение колебаний только к ограниченному участку поверхности организма.

На производстве распространены оба вида вибрации: локальная - через руки (чаще всего при работе с ручными машинами), общая (по всему телу) - при положении сидя или стоя на рабочем месте (у машины и технологического оборудования). Все виды вибрации, действующие на производстве, объединяются термином «производственная вибрация».

Вибрация автомобилей, средств транспорта и самоходной техники, рабочих мест водителей имеет преимущественно низкочастотный характер, отличается высокими уровнями интенсивности в октавах 1-8 Гц. Вибрация автомобиля и автомобильной техники зависит от скорости передвижения, типа сиденья, амортизирующих систем, степени изношенности машины и покрытия дорог.

Вибрация рабочих мест технологического оборудования имеет средне- и высокочастотный характер спектров с максимумом интенсивности в октавах 20-63 Гц.

Ручные машины, особенно ударного, ударно-поворотного и ударно-вращательного действия, получили широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства (строительстве, машиностроении, авиации, лесной и горнорудной промышленности). Изучение условий труда работающих на этих машинах показало, что выполнение многообразных трудовых операций сопровождается наряду с воздействием вибрации значительным физическим напряжением. Рабочие удерживают в руках машины весом до 15 кг, прикладывая при этом дополнительные усилия нажима на рукоятку инструмента в 10-40 кг. Неудобные рабочие позы, различные усилия нажима на инструмент создают значительное статическое напряжение мышц плеча и плечевого пояса, что усугубляет неблагоприятное воздействие вибрации.

Влияние общей вибрации на организм человека:

Влияние локальной вибрации на организм человека:

Вибрационная болезнь:

Некоторые клиницисты выделяют самостоятельную нозологическую форму - вибрационную болезнь - и находят у нее 4 стадии:

1) начальная стадия вибрационной болезни, она протекает без выраженных симптомов. Нерезко выраженные боли и парастезии в руках возникают периодически. При объективном осмотре обнаруживается сниженная чувствительность кончиков пальцев;

2) умеренно выраженная стадия вибрационной болезни, при ней чувство онемения приобретает большую стойкость, снижение чувствительности распространяется на все пальцы и даже на предплечья, выражен гипергидроз и цианоз кистей рук;

3) выраженная стадия вибрационной болезни, когда значительно белеют пальцы рук, кисти обычно холодные и влажные, пальцы отечные, снижается чувствительность кистей, сильнее выражены изменения в мышцах;

4) стадия генерализованных расстройств; она встречается редко и лишь у рабочих с большим стажем. Сосудистые расстройства распространяются не только на руки, но и ноги, спазмы могут захватывать сердечные и мозговые сосуды. Эта стадия вибрационной болезни относится к малообратимым состояниям с заметным снижением работоспособности.

7 основных синдромов вибрационной болезни:

1) ангиодистонический синдром: отражает начальную фазу вибрационной болезни;

2) ангиоспастический синдром: наблюдается преимущественно при воздействиях вибраций высокой частоты и имеющий тенденцию к генерализации при выраженном заболевании;

3) синдром вегетативного полиневрита с преимущественной локализацией на руках: обычно возникает вследствие низкочастотной вибрации, может сопровождаться болевыми симптомами;

4) синдром вегетомиофасцита: выявляется при воздействии низкочастотной вибрации, характеризуется наличием дистрофических изменений в мышцах;

5) синдром поражения периферических нервов и мышц (невриты, плекситы, шейный радикулит): широко распространен, особенно при низкочастотной вибрации;

6) синдром вестибулопатии;

7) диэнцефальный синдром.

Влияние вибрации на женский организм:

Длительное воздействие вибрации на организм женщин способствует возникновению существенных сдвигов со стороны женской половой сферы. Нарушение менструальной функции было отмечено у трактористок, водителей автобусов и трамваев, проводниц железнодорожного транспорта. Вибрационное воздействие создает опасность недонашивания беременности, увеличения числа самопроизвольных выкидышей. Под влиянием низкочастотной вибрации у женщин развиваются выраженные изменения кровообращения органов малого таза с развитием застойных явлений.

Защита от производственной вибрации:

Основным путем борьбы с вредным влиянием производственной вибрации следует считать конструирование более совершенного оборудования с дистанционным управлением, замену ударных и вращательных процессов другими технологическими операциями (например, клепка может заменяться сваркой). В горнорудной промышленности на смену ручным отбойным молоткам и перфораторам должны прийти машины с дистанционным управлением (угольные комбайны, перфораторы на колонках и т. д.). У бетонщиков также возможно формование бетонной смеси без ручного труда. Защита водителя от вредного воздействия вибрации может быть достигнута путем совершенствования амортизации рабочего места (сиденья).

Обеспечение защиты от вибрации оператора ручных машин является сложной комплексной проблемой. Прежде всего необходимо добиваться снижения виброактивности в источнике за счет тщательной балансировки движущихся частей, совершенствования формы силовой диаграммы у машин ударного действия, оптимизации структуры ударной мощности и т. д. Важно произвести виброизоляцию рукояток и других мест контакта машины с руками оператора, оптимизацию рабочих параметров машин с целью уменьшения резонансных состояний, уменьшение теплопроводности места контакта с виброисточником. Среди средств индивидуальной защиты наибольшее распространение получили виброгасящие рукавицы с ладонной накладкой из эластичного материала, виброгасящая обувь с упругой подошвой или стелькой.

Медицинская профилактика неблагоприятного воздействия вибрации на организм человека:

Медицинская профилактика вибрационной болезни, а также общего неблагоприятного воздействия вибрации на здоровье человека заключается в недопущении к работам людей с синдромом Рейно, заболеваниями центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистыми заболеваниями, хроническими заболеваниями опорно-двигательного аппарата, желудочно-кишечного тракта, половой сферы.

С целью профилактики вибрационной болезни, а также сохранения высокой работоспособности человека рекомендуются водные процедуры, массаж, производственная гимнастика, ультрафиолетовое облучение, витаминизация. При выявлении начальных признаков заболевания рекомендуется амбулаторное и санаторно-курортное лечение. При своевременном лечении и рациональном трудоустройстве прогноз вибрационной болезни благоприятен.

VIII. Производственные вибрации

3. Действие вибраций на человека

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.

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), генерирующимвибрацию 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.

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.). Лица, подвергающиеся воздействию вибрации окружающей среды, чаще болеют сердечно-сосудистыми и нервными заболеваниями и обычно предъявляют много жалоб общесоматического характера.

Следующий раздел Предыдущий раздел Оглавление

Ускорение - все эти понятия наверняка вам знакомы. В этой статье мы рассмотрим более подробно такую важную тему, как вибрация. Каждый из нас сталкивается с этим явлением в повседневной жизни.

Что же такое вибрация? Определение можно дать следующее: это колебательные механические движения, которые передаются непосредственно телу человека. Главными ее физическими характеристиками являются частота и амплитуда колебаний. Измерение вибрации по амплитуде осуществляется в сантиметрах или метрах, а по частоте - в герцах.

Как следует оценивать вибрацию по ускорению и скорости?

При всяком скорость и ускорение непрерывно изменяются. Ускорение наибольшим является на осевой линии колебания, а в крайних позициях оно наименьшее. Учитывая это, измерение вибрации осуществляется по ускорению и скорости. Отчет децибел при этом ведется от опорной виброскорости (условной), которая равна 5∙10 8 м/с, а также виброускорения - 3∙10 4 м/с 2 . Виброускорение и виброскорость выражаются относительно нулевых порогов в децибелах. Порог восприятия при этом составляет примерно 70 дБ. Частота вибрации низкочастотной не превышает 32 Гц, а высокочастотной составляет более 32 Гц.

Источники вибрации

Это широко используемые в строительстве, промышленности, быту, сельском хозяйстве, транспорте электрические и пневматические механизированные ручные инструменты, различное оборудование и машины, транспортные средства, станки. Вибрация широко используется не только в технике, но также и в медицине для лечения мышечных и нервных заболеваний (вибромассаж, вибротерапия).

Воздействие вибрации

Вибрация - это фактор, который обладает большой биологической активностью. Направленность, глубина и характер физиологических сдвигов разных систем человеческого организма определяются ее спектральным составом, уровнями и физическими свойствами человеческого тела. Важную роль в генезисе данных реакций играют анализаторы - кожный, зрительный, двигательный, вестибулярный и др.

Нужно отметить большую роль, которую играют в субъективном восприятии вибрации биохимические свойства тела человека. Действие ее на организм опосредуется такими явлениями, как физическое воздействие контакта на поверхность, распространение по тканям колебаний, непосредственная реакция в тканях и органах на воздействие, раздражение механорецепторов, которые вызывают субъективные и нейрорецепторные реакции.

Сегодня накоплен значительный клинический и экспериментальный материал по данной проблеме. Исследование вибрации показало, что возникающие под ее действием расстройства двигательной функции обусловлены как непосредственным поражением мышц, так и нарушениями регуляторных воздействий ЦНС. Преобладание диффузных сдвигов при этом можно объяснить изменениями в функционировании суперспинальных структур, а большую выраженность, которую имеют в мышцах локальные изменения, - их непосредственной травматизацией. Наиболее чувствительными к воздействию вибрации локальной являются отделы симпатической нервной системы, которые регулируют тонус периферических сосудов, и отделы периферической нервной системы, которые связаны с тактильной и вибрационной чувствительностью.

Исследование вибрации дало право утверждать, что параметрами ее воздействия в первую очередь определяется направленность сосудистых нарушений. При механических колебаниях частотой более 35 Гц в капиллярах происходят спастические явления, а ниже наблюдается картина атонии капилляров. Самой опасной с точки зрения возможного развития спазма сосудов является область частот от 35 до 250 Гц.

Негативное влияние при выполнении рабочих операций

Вибрация может мешать прямым путем выполнению рабочих операций, а также влиять косвенно на работоспособность человека, снижая ее. Некоторые авторы, проводящие исследование вибрации, рассматривают ее как сильный стресс-фактор, который оказывает негативное воздействие на психомоторную работоспособность. Кроме того, страдает умственная деятельность и эмоциональная сфера, а также увеличивается вероятность несчастных случаев.

Колебательная скорость

Установлено, что шум и вибрация энергетически действуют на человеческий организм. Поэтому последнюю начали характеризовать спектром выраженной в сантиметрах в секунду колебательной скорости или же измерять в децибелах, как и шум. Условно была принята в качестве пороговой величины механических колебаний скорость, составляющая 5∙10 6 см/сек. Только при непосредственном соприкосновении организма с содрогающимся телом либо через соприкасающиеся с ним другие твердые тела ощущаются (воспринимаются) механические колебания. При соприкосновении с их источником, издающим (генерирующим) басовый звук, вибрации (самых низких частот), вместе со звуком также воспринимается сотрясение.

Общая и местная

Различают общую и местную вибрацию в зависимости от распространения механических колебаний по частям тела человека. При местной подвергается сотрясению только часть тела, непосредственно соприкасающаяся с поверхностью, которая содрогается. Чаще всего это руки. Такое происходит при работе с некоторыми ручными инструментами или при удержании детали машины и других дрожащих предметов.

Местная вибрация иногда передается на части тела, которые соединены суставами с непосредственно подвергающимися ей органами. Но амплитуда колебаний данных частей тела бывает обычно ниже, поскольку по мере передачи по тканям (особенно мягким) колебаний они постепенно затухают. Напротив, общая вибрация оказывает воздействие на все тело. Это происходит в основном от механических колебаний поверхности, где находится рабочий.

Вибрационная болезнь

При воздействии на организм человека вестибулярных раздражителей оценка и восприятие времени нарушаются, а также снижается скорость обработки информации. вызывает низкочастотная вибрация. Самые выраженные изменения при этом отмечаются при частотах в диапазоне от 4 до 11 Гц.

К стойким патологическим нарушениям в человеческом организме приводит длительное воздействие вибрации. Всесторонний анализ данного патологического процесса привел к выделению его в отдельную нозологическую форму - вибрационную болезнь. Она продолжает удерживать одно из ведущих мест в числе других профессиональных заболеваний. Ее порождает использование не отвечающих нормативным требованиям ручных машин, а также увеличивающаяся специализация труда, которая ведет к повышению общего времени воздействия механических колебаний на организм. С увеличением длительности и интенсивности воздействия вибрации возрастает вероятность развития данной болезни. Существенное значение при этом имеет индивидуальная чувствительность. Переутомление, охлаждение, шум, алкогольное опьянение, мышечное напряжение и др. усиливают вредное воздействие.

Стадии вибрационной болезни

Выделяют 4 стадии данного заболевания по степени выраженности:

Начальная (I);

Умеренно выраженная (II);

Выраженная (III);

Генерализованная (IV, крайне редко встречается).

Негативное воздействие общей вибрации

Общая низкочастотная вибрация, в особенности резонансного диапазона, может вызвать долговременную травматизацию костной ткани и межпозвоночных дисков, смещение органов, расположенных в брюшной полости, а также боли в пояснице, дегенеративные изменения позвоночника, хронический гастрит и др.

У подвергающихся в течение долгого времени подобному воздействию женщин отмечается увеличение частоты гинекологических заболеваний, преждевременных родов, самопроизвольных абортов. Вибрация низкочастотная у женщин вызывает нарушение кровообращения в органах малого таза.

Механические колебания в жилых зданиях

Исследование вибрации очень важно осуществлять не только в производственных зданиях, но и в жилых домах. Дело в том, что она представляет опасность не только для здоровья рабочих, но и для некоторых других групп населения. В жилых зданиях влияние вибрации на человека оказывается благодаря использованию промышленных установок, транспорта, инженерно-технологического оборудования. Наиболее воздействует на организм по интенсивности колебаний городской рельсовый транспорт: железнодорожные магистрали, открытые участки метрополитена.

Возникающая от движения поездов в зданиях вибрация имеет прерывистый регулярный характер. Амплитуда колебаний по мере удаления от ее источника снижается. Говоря о распространении колебаний по этажам многоэтажного помещения, следует сказать, что на верхних может наблюдаться, в зависимости от резонанса, как усиление, так и ослабление вибрации. При этом типы конструкций помещений не оказывают в условиях одинаковых грунтов значительного влияния на ее уровни в жилых помещениях. Иногда отмечаются высокие вибрационные уровни от расположенного в самих зданиях инженерно-технологического оборудования (лифтов), а также встроенных объектов.

Методы защиты

Защита от вибрации очень важна на предприятиях. Нормирование ее уровней, гигиенически обоснованное, - основа профилактики вибрационной болезни. Учитываются при этом направленность, характер, продолжительность действия. В РФ санитарным законодательством регламентируются уровни механических колебаний, которые должны быть соблюдены на рабочих местах.

Защита от общей вибрации

Влияние вибрации на человека следует по возможности уменьшать. Безопасность труда представляет собой систему количественных и качественных характеристик и показателей, которые формируют специфику элементов, обеспечивающих отсутствие вредного воздействия механических колебаний на человеческий организм. Защита от вибрации обеспечивается:

Использованием вибробезопасных машин;

Виброзащиты;

Проектированием производственных помещений и технологических процессов, которые обеспечивают соблюдение на рабочих местах санитарных норм;

Организационно-техническими мероприятиями, цель которых - улучшение эксплуатации используемых машин, организация их своевременного ремонта, а также контролем вибрационных параметров;

Созданием оптимальных режимов труда и отдыха.

Средства индивидуальной защиты, используемые при воздействии общей вибрации, - это виброизолирующая обувь, подметки, стельки. Самым действенным среди всех средств защиты можно считать устранение непосредственного контакта человека с дрожащим оборудованием. Это осуществляется с помощью использования дистанционного управления, замены и автоматизации технологических операций.

Средства защиты от вибрации локальной

Уменьшение ее негативного воздействия достигается:

С помощью уменьшения ее интенсивности непосредственно в самом источнике (использование рукояток с амортизирующими или виброгасящими устройствами);

Путем использования средств внешней защиты, то есть упругодемпфирующих устройств и материалов, размещенных между руками оператора и источником механических колебаний (виброизолирующие перчатки, рукавицы, прокладки и вкладыши).

Важная роль в комплексе мероприятий, направленных на снижение отрицательного воздействия вибрации на человеческий организм, отводится режимам труда и отдыха. Общее время контакта с ней, согласно режимом труда, должно быть ограничено в течение смены. Рекомендуется делать два перерыва для проведения физиотерапевтических процедур, активного отдыха и т. д. Продолжительность первого должна составлять 20 минут (этот перерыв следует сделать через 2 часа после времени начала смены). Продолжительность второго - 30 минут, он должен быть через 2 часа после перерыва на обед. при этом длится должен не менее 40 минут. Продолжительность непрерывного одноразового воздействия на организм механических колебаний должна быть не более 10-15 минут.

К общеоздоровительным и медико-биологическим мероприятиям, служащим для профилактики вибрационной болезни, можно отнести следующие:

Гидропроцедуры для рук (ванночки с теплой водой (+37-38 градусов) либо использование сухого воздушного обогрева;

Производственную гимнастику;

Самомассаж и взаимомассаж плечевого пояса и рук;

Ультрафиолетовое облучение;

Употребление витаминов, а также иные мероприятия общеукрепляющего характера (кислородный коктейль, комната психологической разгрузки и др.).

Важность и актуальность этой темы подтверждается тем, что ее изучают еще в школе. Вибрация рассматривается, в частности, в учебнике "Физика" (11 класс). Конечно, в школе она изучается в более общем виде. Рассматриваются, в частности, вибрации Земли. Частота нашей планеты равняется 7,83 Гц. Эту величину называют волной Шумана, или частотой резонанса Шумана. Некоторые, правда, полагают, что в последнее время меняются вибрации Земли. Например, Анку Динкэ, румынский физик, считает, что к декабрю 2012 года они должны были достигнуть 12,6-12,8 Гц. Вибрации человека должны соответствовать вибрациям планеты. Те, кто сможет настроиться на новые частоты, выиграют в духовном плане, как полагает Анку Динкэ. Вибрации человека - это тема отдельной статьи.