Производственная вибрация. Вибрация

В зависимости от источника возникновения различают следующие виды вибраций:

1) локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного с двигателями) инструмента;

2) локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента;

3) общая вибрация 1 категории - транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по местности, дорогам и пр." Пример: тракторы, грузовые автомобили;

4) общая вибрация 2 категории - транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и т. п.Пример: краны, напольный производственный транспорт;

5) общая вибрация 3 категории - технологическая вибрация, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Пример: станки, литейные машины.

6) общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников. Пример: вибрация от проходящего трамвая.

7) общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников. Пример: лифты, холодильники.

Действие вибраций на человека различно. Оно зависит от того, вовлечён ли в неё весь организм или часть, от частоты, силы и продолжительности и пр. Воздействие вибрации может ограничиться ощущением сотрясения (паллестезия) или привести к изменениям в нервной, сердечнососудистой, опорно-двигательный системы. Нормирование технологической вибрации как общей, так и локальной производится в зависимости от ее направления в каждой октавной полосе(1,6 - 1000 Гц) со среднеквадратическими виброскоростями (1,4 - 0,28)10 −2 м/сек, и логарифмическими уравнениями виброскорости (115-109 Дб), а также виброускорением (85 - 0,1 м/сек²). Нормирование общей технологической вибрации производится также в 1/3 октавных полосах частот (1,6 - 80 Гц)

26. Защита от акустических воздействий и вибраций

Борьба с шумом – проблема комплексного характера и может быть решена при совместной работе инженеров, врачей, акустиков, архитекторов.

Применяются следующие основные методы:

1) устранение причин шума или ослабление в источниках его возникновения

2)снижение шума по пути его распространения от источника до изолированного помещения путем изоляции шума или поглощения звука

3)применение средств индивидуальной защиты

4) архитектурное планирование

Важную роль играет звуковая изоляция и звукопоглощение. Звукоизоляция имеет своим назначением ослабление шума, проникающего через ограждение. Звукопоглощение – ослабление шума, как в самом помещении, так и в соседнем, заключается в потере звуковой энергии при колебаниях пористых материалов, обусловленных трением воздуха. Пройдя через поры в толщу материала, волны вследствие трения, затухают.

Коллективные средства защиты в свою очередь подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта. Снижение шума в источнике достигается путём изменением движения деталей, улучшением смазки и класса чистоты трущихся поверхностей, заменой материалов и т.д. Снижение шума на пути его распространения достигается проведением строительно-акустических мероприятий. применением: кожухов, экранов, кабин наблюдения, звукоизолирующих перегородок между помещениями, звукопоглощающих облицовок, глушителей шума и др.Широкое распространение получили вибродемпфирующие покрытия.

Широкое распространение получили вибродемпфирующие покрытия, которые подразделяются на жёсткие и мягкие. Первые эффективны в области низких частот, вторые – области высоких.

Вибробезопасные условия труда обеспечиваются:· применением вибробезопасных машин; · применением средств защиты; организационно-техническими мероприятиями; проектировочным решением, обеспечивающим нормы вибраций на рабочих местах.

Вибробезопасность машин (механизмов) достигается:

· виброизоляцией их за счет установки на фундаменты, виброизолированные от пола, специальные амортизаторы (прокладки из войлока, резины, пружины т.п.);

· балансировкой вращающихся частей; · применением виброизолирующих мастик и др.

Организационно-технические меры включают: проведение проверок вибрации не реже 1 раза в год при общей вибрации и двух раз в год при локальной, а также после ремонта машин; и при начале их эксплуатации; исключение контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или зоны (ограждения, знаки, надписи), введение определенного режима труда, недопущение к работе лиц, моложе 18 лет и не прошедших медосмотр, проведение повторного ежегодно-го медосмотра.

Предусматриваются меры, снижающие вибрацию на путях ее распространенения, они по организационному признаку подразделяются на методы коллективной и индивидуальной защиты (виброи золяция, виброгашение, виброзащитные прокладки, перчатки, рукавицы).

Применяются следующие меры снижения вибрации:

· снижение вибрации воздействием на её источник;

·снижение силового возбуждения вибрации уравновешиванием, балансировкой, изменением частоты вибрации;

· снижение вибрации на путях ее распространения;

· снижение вибрации при контакте оператора с вибрирующим объектом;

·введение дополнительных устройств в конструкцию машин и строительные конструкции (демпферов, пружин, применение демпфирующих покрытий);

· снижение вибрации исключением контакта оператора - дистанционное управление;

· автоматический контроль, сигнализация, ограждение.

Средства коллективной виброзащиты делятся на:

· средства виброизоляции - демпфирование, упругие прокладки, введение инерционного элемента;

·средства динамического виброгашения - ударные виброгасители (пружинные, маятниковые);

динамические виброгасители (пружинные, маятниковые, эксцентриковые, гидравлические).

Реферат на тему:

«ВИБРАЦИЯ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА»

Введение

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.

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

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

Рис. Вероятность отсутствия виброболезни: 1-7- при продолжительности работы соответственно 1,2,5,10,15,20 и 25 лет.

Простейшей колебательной системой с одной степенью свободы является масса, укрепленная на пружине. Эта система совершает гармонические или синусоидальные колебания.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются: амплитуда (наибольшее отклонение от положение равновесия) А, м; частота колебаний f, Гц (число колебаний в секунду); колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с 2 ; период колебаний Т, сек.

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

, м/c,(2.5.26)

, м/c 2 , (2.5.27)

где f- число колебаний в 1 c;

A- амплитуда колебаний, м.

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

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

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

Согласно ГОСТ 12.1.012-90 ”Вибрация, общие требования безопасности” (ССБТ). Логарифмитические уровни виброскорости Lv и виброускорения Lw определяются по формуле:

; (2.5.28)

где V, W-колебательная скорость,м/с и виброускорение, м/с² ;

V 0 , Wо -пороговые значения скорости и ускорения м/с, м/с 2 .

Вибрация, воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное гигиеническое 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.

Согласно ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.039-95 по способу передачи на человека, вибрация подразделяется на: общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека; локальную (местную), передающуюся в основном через руки человека(рис.2.5.10.).

Рис. Направление координат осей при общей вибрации (а и б) и локальной(в):

а – положение стоя; б – положение сидя; Z – вертикальная ось, перпендикулярная к поверхности; Х – горизонтальная ось от спины к груди; ось Y – горизонтальная от правого плеча к левому; при действии локальной ибрации,положение руки на сферической и цилиндрической поверхности.

Вибрация действует вдоль осей ортогональной системы координат XYZ (для общей вибрации Z-вертикальная, перпендикулярная опорной поверхности; Х - горизонтальная от спины к груди; У – горизонтальная от правого плеча к левому).

При локальной вибрации ось Хл совпадает с осью охвата, ось Zл лежит в плоскости Xл и направлена на подачу или приложение силы. Общая вибрация по источнику её возникновения подразделяется на: транспортную, возникающую при движении машин; транспортно-технологическую, возникающую при работе машин, выполняющих технологическую операцию; технологическую, которая возникает при работе стационарных машин.

ИЗМЕРЕНИЕ И НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИИ

Выпускаемая в настоящее время измерительная аппаратура основана на использовании электрических методов, обеспечивающих высокую точность преобразования механических колебаний в электрические с помощью магнитно-электрических и пьезо-электрических датчиков (приемников вибрации: сигнал усиливается, преобразуется (интегрируется, дифференцируется) и подается на регистрирующий прибор).

Приборы подразделяют на: оптические, механические, электрические.

Измерение параметров вибрации должно производится в соответствий с установленными стандартами требований к измерительным приборам, датчикам.

Для измерения вибрации используют приборы: виброметры ВМ-1, ВИП-2, ИШВ-1 измеритель шума и вибраций (1-3000 Гц), 00042 (Роботрон ГДР), 3513, 2512, 2513 (Брюль и Кери- Дания), ВИП-4(15-200 Гц), ЭДИВ (электродистанционный прибор), аппаратура контрольно-измерительная типа ВВК-003, ВВК-005, измерители шума ВШВ-003 и др.

Аппаратура для измерения параметров вибраций должна соответствовать ГОСТ 12.4.012-83 «Вибрация». Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования”. Замеры вибрации проводят в наиболее виброопасных точках согласно методике исследований ДСН 3.3.6.039-99

При измерении локальной вибрации замеры производят у места контакта оператора с поверхностью, которая вибрирует.

При измерении общей вибраций точка измерения должна находится в местах контакта опорной поверхности тело человека с вибрирующей поверхностью: сидение оператора; пол рабочей зоны.

Измерения постоянной вибрации на протяжении рабочей смены проводится не менее 3-х раз с нахождением средне логарифмического значения.

Общая вибрация нормируется по следующим октавным полосам частот: 1, 2, 3, 8, 16, 31, 50, 63; локальная: 8, 16, 31, 50, 63…1000 Гц.

Общая вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой октавной полосе по вертикальному направлению (оси Z) или горизонтальному направлению (оси Х, У). Выбор нормирования определяется в зависимости от интенсивности: по более интенсивному направлению.

Гигиенические нормы технологической вибрации, воздействующей на операторов стационарных машин в течение 480мин(8 часов), приведены в ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.-039-99 (Табл.2.5.3.-2.5.4.).

Таблица

Предельно допустимые уровни локальной вибрации

Таблица 2.5.4.

Предельно допустимые параметры импульсной локальной вибрации

* - Вибрационные импульсы 1-30 имеют место при применении немеханизированного инструмента, 31-1000 - на механизированном инструменте.

** - Значение отвечает максимально возможному количеству импульсов за восьмичасовую смену при частоте 5,6 Гц. В скобках допустимое количество импульсов за 1 час.

При продолжительности смены 7 часов предельно допустимые скорректированные эквивалентные уровни локальной вибраций равны значениям для 8-часовой продолжительности смены.

При 6-ти часовой продолжительности эти показатели равны для виброскорости 113 дБ ( м/с), а виброускорение -78дБ (2,3 м/с 2).

Работа в условиях действий локальной вибрации, которая превышает предельно допустимую норму более чем на 1 дБ, запрещена.

Если время воздействия меньше 480 мин и отсутствуют перерывы через каждый час работы, то для каждой октавной полосы значение нормируемого параметра определяется по зависимости:

(2.5.28)

где t -время фактического воздействия вибраций(мин);

U 480 -допустимое воздействие вибрации за время воздействия480мин.

СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВИБРАЦИИ

Средства защиты от вибраций подразделяются на: коллективные и индивидуальные. Основные мероприятия по защите от вибраций условно можно свести к таким группам: технические, организационные и лечебно-профилактические.

К техническим мероприятиям относятся: устранение вибраций в источнике и на пути их распространения. Устранение или уменьшение вибрации в источнике решается, начиная со стадии проектирования и изготовления машин. Закладываются в их конструкцию решения, обеспечивающие вибробезопасные условия труда: замену ударных процессов на безударные, применение деталей из пластмассы, ременных передач вместо цепных, шестерен с глобоидальным и шевронным зацеплением вместо прямозубых, выбор оптимальных рабочих режимов, тщательная балансировка вращающихся деталей, повышение класса точности их изготовления и чистоты обработки поверхности и другое.

При эксплуатации техники уменьшенные вибрации достигается современной подтяжкой креплений, устранением люфтов, зазоров, качественной смазкой трущихся поверхностей, правильной регулировкой рабочих органов.

В конструкциях, по которым происходит распространение колебаний, делаются разрывы, заполняемые вибро- и звукоизоляционными материалами; замена вибрирующего оборудования или процесса на безвибрационный.

Для снижения вибраций на пути распространения применяют: виброизоляцию, виброгашение, вибродемпфирование.

Виброизоляция:

В инженерной практике одной из действенных мер по уменьшению вибраций на пути её распространения от источника вибраций является виброизоляция. Виброизоляция бывает пассивной и активной.

Виброизоляция называется активной, если для ее уменьшения используется дополнительный источник энергии.

Пассивная виброизоляция применяется, если требуется защитить рабочее место от колебаний вибрирующих машин или защитить остальные машины от колебаний неуравновешенных деталей (ССБТ ГОСТ 12.4.046-78 «Методы и средства вибрационной защиты. Классификация.»).

Виброизоляция ослабляет передачу колебаний от источника на основание, пол, рабочее место и.т.д. за счет устранения между ними жестких связей и установки упругих элементов (виброизоляторов).

Рис. Схема виброизоляции динамической не уравновешенной машины

В качестве виброизоляторов применяют: стальные пружины или рессоры, прокладки из резины, войлока, а также резинометаллические, пружинно-пластмасовые и пневморезиновые конструкции, использующие упругие свойства материалов и воздуха и т.д. (рис.2.5.11.)

Принцип пассивной виброизоляции хорошо видно на примере виброизоляции неуравновешенной машине массой М с эксцентриком массой m на расстоянии R от оси вращения (рис.2.5.12.).

При вращении вала машины с угловой скоростью ω возникает центробежная сила Fmax=m ω 2 R, изменение которой во времени (t) носит гармонический характер:

(2.5.29)

Рис. Пассивная виброизоляция машины

(а) и рабочего места (б)

Для виброизоляции машины установлены пружинные виброизоляторы. Под действием силы (2.5.29) пружины деформируются, и в пружинах возникает сила упругости:

, (2.5.30)

где К-жесткость амортизаторов;

Х-деформация пружины под действием динамической силы

Эффективность виброизоляции будет тем выше, чем меньшая динамическая сила передается на основание, т.е. чем меньше (сила возмущения F уравновешивается силой инерции от массы М)

Эффективность пассивной виброизоляции оценивается коэффициентом передачи μ, который показывает какую долю динамической силы, возбуждаемой машиной, передают амортизаторы на основание:

Если пренебречь затуханием колебаний виброизоляторов, то коэффицент передачи вибраций:

Рис. Зависимость коэффициента передачи m от f/f 0:

1 – при использовании стальных пружинных виброизоляторов

(D®0); 2 –то же, резиновых виброизоляторов (D=0,2).

(2.5.32)

где f - частота вынужденных колебаний,

f 0 -частота собственных колебаний, Гц.

Следовательно, для достижения малого значения коэффициента передачи необходимо, чтобы частота собственных колебаний была значительно меньше частоты вынужденных колебаний. При f=f 0 наступает резонанс - резкое увеличение интенсивности колебаний виброизоляционной машины (при частоте собственных колебаний близкой к частоте вынужденных колебаний применение виброизоляторов бесполезно), при f/ f 0 >2 резонансныеколебания исключаются, а при f/f 0 =3-4достигается эффективность работы виброизоляторов.

Пружинные виброизоляторы широко применяют в машинах и механизмах. Они обладают высокой виброизолирующей способностью и долговечностью (μ=1/90…1/60). Однако из-за небольшого внутреннего трения стальные пружинные виброизоляторы плохо рассеивают энергию колебаний, поэтому затухание колебаний происходит не мгновенно, а за 15-20 периодов, что не всегда целесообразно при использовании машин, работающих в кратковременном режиме (краны, экскаваторы и.т.д).

Рис. Виброизоляторы:

а – резинометаллический типа АКСС с допускаемой нагрузкой до 4000 Н;

б – пружинно-резиновый типа АД с пневмодемпфированием;

в – Тима АЦП;

г – пневмоамортизаторы;

д – виброизоляторы типа АПН сильнодемпфированные пластмассовые;

е – виброизоляторы типа ДК.

Пружинные амортизаторы в основном используют для виброизоляции бетоноукладчиков, вентиляторов, двигателей внутреннего сгорания, бетоносмесителей и.т.д.

Рис. Схема пружинно-резиновых амортизаторов:1, 2, 3-опора машины

Рис. Схемы пружинно-резиновых амортизаторов:1 – резина; 2 – стальная пружина; 3 – опора виброизолированной машины.

Пружинные амортизаторы в сочетании с гидроамортизаторами (комбинированные) находят широкое применение и для виброизоляции кабин управления экскаваторов, бульдозеров и т.д.

Для уменьшения времени затухания колебаний применяют резиновые виброизоляторы , в которых большое внутреннее трение (коэффициент неупругого сопротивления 0,03-0,25). Однако виброизолирующая способность резиновых виброизоляторов меньше чем пружинных (μ =1/5…1/20).

Положительные свойства пружинных и резиновых виброизоляторов хорошо сочетаются в комбинированных виброизоляторах с применением пневмо- и гидроамортизаторов.

Рис. Виброизоляция сиденья оператора

(1- гидроамортизатор)

Рис. Схемы виброизоляциивиброактивного оборудования: а – опорный вариант; б – подвесной вариант; в – виброизоляция от вертикальных и горизонтальных колебаний.

Оценка виброизоляции оборудования

Одним из способов снижения вибрации оборудования является правильный выбор виброизоляторов, которые могут быть резиновыми или стальными в виде пружин(2.5.19.).

Используя схему расчетов на рис. 2.5.19, рассмотрим пример выбора стальных и резиновых виброизоляторов.

Необходимо определить количество пружин виброизоляторов для двигателя весом Q=15000кг. В качестве виброизоляторов решено использовать стальны пружины высотой H 0 =0,264м, со средним диаметром D=0,132м, с диаметром прутка d=0,016м, с числом рабочих витков i=5,5.

На основе имеющихся данных устанавливаем индекс пружин . Для расчета жесткости одной пружины в продольном (вертикальном) направлении (K 1 z: ) необходимо знать модуль упругости на сдвиг G. Для всех пружинных сталей G принимается равным 78453200000 Па.

Согласно рис.2.5.20:

При выборе виброизоляторов H 0 /D < 2, в нашем случае .

Рис.Выбор виброизоляторов

По графику на рис. 2.5.19. находим коэффициент (К), учитывающий повышение напряжения в средних точках сечения прутка, вследствие деформации сдвига, который равен 1,18. Для определения статистической нагрузки Р ст необходимо знать допустимое для пружинной стали напряжение при кручений τ. Если нет сведений о сорте стали, то τ принимают равным 392266000 Па. В нашем примере статическая нагрузка будет равна:

H

Общее количество стальных пружин: .

Общая жесткость пружин виброизоляторов равна:

Для нормальной работы двигателя нужно установить 4 пружины виброизолятора с Но=0,264м; D = 0,132м; d = 0,016м.

Необходимо определить количество резиновых виброизоляторов для центрифуги весом Q= 14240 кг, которой создается усилие 139694,4 Н. Расчетная величина центробежной силы Рz - 9810Н. Виброизоляторы изготовлены в форме кубиков с поперечным размером А (диаметр или сторона квадрата) равным 0,1м (площадью основания - F =0,01м 2) из резины сорта 4049, динамический модуль упругости Еg- 10787315 Па. Замеренная частота возмущающей силы fo =24Гц. Величину возмущающих сил (P k z) необходимо уменьшить до 196,2 Н. Учитывая, что имеющиеся в распоряжении виброизоляторы удовлетворяют требованию 0,25 < 0.1 / 0.1 < 1,1, определим жесткость в вертикальном направлении Kz одного резинового виброизолятова (рис.2.5.19):

,

Оценим минимальное отношение (а zmin) частоты возмущающей силы к частоте собственных колебаний виброизолированного объекта (рис.2.5.19.).

Теперь можем рассчитать частоту собственных вертикальных колебаний (fz) виброизолятора при заданном а zmin: Гц

Общая максимальная вертикальная жесткость Kzmах виброизоляторов равна:

н/м

С учетом жесткости находим необходимое общее количество (n p) резиновых виброизоляторов (рис.2.5.19.):

Горизонтальная жесткость (Кх; Ку) резинового виброизолятора с учетом модуля упругости (Па) равна:

Следовательно, для того, чтобы уменьшить возмущающие силы до 196,2 Н необходимо использовать 5 резиновых виброизоляторов в форме кубика с А≥ 10см.

Рис. Виброизоляция поста управления:

1 – пневмоамортизатор; 2 – железобетонная плита; 3 – пульт управления.

На рис. представлена схема виброизоляции поста оператора с применением пневмоамортизаторов. Воздух в пневмоамортизаторе находится под давлением 3-20 кПа, а нагрузка на пневмоамортизатор, выполненный в виде автомобильной камеры составляет 1000-4000 Н.

Частота собственных колебаний виброизолированного поста в зависимости от нагрузки находится в пределах 2…4 Гц, что обеспечивает виброизоляцию с µ= 1/ 150 при частоте вибрации 50 Гц.

Рис. Принципиальные схемы пассивной виброизоляции рабочих мест.

1 – пассивно виброизолированния плита.

2 – виброизолятор.

3 – колеблющееся основания.

5 и 6 – опоры и подвески плиты.

Для рабочего места оператора (рис.2.5.17.) предусматривается виброизолированное сидение с использованием гидравлического демпфера, обеспечивающего коэффициент затухания 0.2...0.3, а снижение вибрации на частотах 16…63 Гц достигает 8 дБ

Рис. Схема виброизоляции насосной установки

Вибропоглощение – поглощение амплитуды виброскорости упруговязким материалом. Сущность вибропоглощеня заключается в нанесении на вибрирущую поверхность упруговязких материалов: пластика, пористой резины, вибропоглощающих покрытий и мастик.

Вибропоглощение покрытий эффективно при условии, что протяженность поглоща-ющего слоя равна нескольким длинам волн колебаний изгиба.

Вибропоглощение малоэффективно при снижении интенсивности продольных волн, которые переносят большую колебательную энергию на высоких частотах. Выбор материала для покрытий принимают исходя из данных спектра вибраций. В зависимости от величины модуля упругости вибропоглощающие покрытия делятся на жесткие (Е=10 9 Па) и мягкие (Е=10 7 Па). Жесткие вибропоглощающие покрытия применяются в основном для снижения колебаний низких и средних частот. Мягкие применяют для снижения интенсивности высокочастотных вибраций. Высокой вибропоглощающей эффективностью обладают комозиционные материалы: «Полиакрил», «Випонит», листовые материалы - винипор, пенопласт и др., которые приклеиваются к металлическим частям оборудования (кожухам) при оптимальной толщине покрытия 2…3 толщины покрываемой конструкции. Такое покрытие эффективно и для снижения уровня шума.

Рис. Динамические гасители вибраций: а – принципиальная схема гасителя; б – динамическое гашение колебаний дымовой трубы.

Виброгашение

Динамические гасители вибрации наиболее эффективно применяются для уменьшения вибрации машин со стабильной частотой колебаний (насосов, турбогенераторов, силовых установок и т.д.).Работа виброгасителя сводится к следующему (рис.2.5.20). Виброгаситель массой m и жесткостью К! присоединяется к вибрирующему механизму, колебания которого необходимо погасить (масса механизма М и жесткость К). Колебания механизма под действием возмущающей силы происходят по гармоническому закону F 0 * sin ωt . Массу и жесткость виброгасителя m и К! подбирают таким образом, чтобы частота собственных колебаний виброгасителя была равна ω = ω 0 . При этом, в каждый момент времени сила F 1 от виброгасителя действует против силы F (виброгаситель входит в резонансные колебания, а колебания механизма массой М уменьшаются). Виброгашение применяется для снижения колебаний высотных объектов (теле- и радиоантенны, дымовые трубы, памятники). Частота собственных колебаний виброгасителей подбирается таким образом, чтобы она совпадала с частотой пульсации ветровой нагрузки. Недостатком применения динамических гасителей является то, что они позволяют снизить вибрацию только на одной частоте(2.5.23).

Виброгасящее основание

Уменьшить воздействие вибрации от динамически неуравновешенных машин на основные конструкции зданий и сооружений можно следующим образом: увеличить массу фундамента, выполнить виброгасящее основание. Конструктивно виброгасящее основание выполняют из легких упругих материалов в виде акустических швов по периметру фундамента вибрирующей машины (дробилки, виброплощадки, мельницы, вентиляторы). На рис.2.5.24-2.5.27.приведены схемы виброгасящих оснований.

Рис. Виброгасящее основание:

1 – виброплощадка; 2 – основание (фундамент); 3 – акустический шов.

Рис. Установка агрегатов на виброгасящие основания: а – на фундаменте и на грунте; б – на перекрытии.

Рис. Схема установки резинового коврика под фундамент виброплощадки.

Рис. Виброплощадка на «открытой воздушной подушке» :

1 - виброплощадка; 2 - вентилятор;

3 – форма с бетоном

Средства индивидуальной защиты от вибрации

Если техническими средствами не удается достичь выполнения гигиенических норм на рабочем месте, то необходимо применять средства индивидуальной защиты: виброзащитные рукавицы и виброзащитную обувь, наколенники, коврики, нагрудники, специальные костюмы. Виброзащитные свойства применяемых упругих материалов нормируются в октавных полосах 8…2000 Гц и должны быть в пределах 1…5 дБ при толщине вставки 5 мм и 1…6 дБ при толщине вставки 10 мм. Сила нажатия при оценке виброзащитных свойств рукавиц варьируется от 50 до 200 Н. Виброзащитные рукавицы должны быть гигиеничны, не стеснять выполнение технологических операций, не вызвать раздражение кожных покровов (Гост 12.4 002-74 «Средства индивидуальной защиты рук о вибрации. Общие технические требования»).

Виброизоляционную обувь изготавливают из кожи (или искусственных заменителей) и снабжают стельками из упругопластичных материалов для защиты от вибрации на частотах выше 11 Гц. Эффективность виброизоляционной обуви нормируется на частотах 16; 31,5; 63 Гц и должна составлять 7…10 Дб. Требование к изготовлению виброизоляционной обуви и методы определения защитной эффективности приведены в Гост 12.4.024-76* «Обувь специальная виброзащитная. Общие технические требования».

К организационно-профилактическим мероприятиям по снижению вредного влияния вибрации следует отнести рациональный режим труда и отдыха и применение лечебно-профилактических мер. При работе с инструментом, имеющим колебания до 1200 в минуту, рабочим необходим 10 –минутный перерыв после каждого часа работы; при работе с инструментом, имеющим 4000 и более колебаний в минуту, необходим получасовой перерыв после каждого часа работы.

Рис. Виброгасящая обувь:

а – амплитуда колебаний подошвы;

б – амплитуда колебаний верхней поверхности стельки

1 – общий вид; 2 – виброгасящая вкладная стелька.

Не следует допускать воздействия вибрации в течение более 65% рабочего времени. Согласно санитарных норм запрещается работа с пневматическим инструментом при температуре ниже 16 0 С, влажности 40-60% и скорости воздуха более 0,3 м /с.

При работе с виброинструментом для предупреждения заболеваний масса удерживаемого в руках инструмента не должна превышать 10 кг, а сила нажима работающих на вибрирующее оборудование не должна превышать 200 Н.

Негативное воздействие вибрации, проявляющееся в виде развития различных патологий, стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний. При воздействии вибрации тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты, которые для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение "стоя") составляют 4 ~ 6Гц, головы относительно плеч (положение "сидя") − 25 − 30Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6 − 9Гц. Однако, развитие вибрационных патологий зависит не только от частоты, но и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий. При этом существенное значение имеет индивидуальная чувствительность. Вредное действие вибрации усиливают шум, охлаждение, переутомление, значительное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др.

При действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности, расстройство зрения, онемение и отечность пальцев рук, заболевание суставов, снижение чувствительности. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.

У женщин, подвергающихся длительному воздействию общей вибрации, отмечается повышенная частота гинекологических заболеваний, самопроизвольных абортов, преждевременных родов. Низкочастотная вибрация вызывает у женщин нарушение кровообращения органов малого таза. Общая вибрация с частотой менее 0,7Гц, определяемая как качка, хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата по причине резонансных явлений.

При частоте колебаний рабочих мест, близкой к собственным частотам внутренних органов, возможны механические повреждения или даже разрывы. Низкочастотная общая вибрация, 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.

Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими изменениями.

Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к вибрационной болезни, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанными с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности.

Локальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов. Доказано, что направленность сосудистых нарушений определяется, в первую очередь, параметрами воздействующей вибрации. Область частот 35 − 250Гц наиболее опасна в отношении развития спазма сосудов.

Например, ручные машины, вибрация которых имеет максимальные уровни энергии в низких частотах (до 35Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечного и опорно−двигательного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125Гц), возникают сосудистые расстройства с наклонностью к спазму периферических сосудов. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8 − 10 лет (формовщики, бурильщики), при воздействии высокочастотной вибрации − через 5 и менее лет (шлифовщики, рихтовщики).

При воздействии вестибулярных раздражителей, к которым относится вибрация, нарушаются восприятие и оценка времени, снижается скорость переработки информации. В ряде работ показано, что низкочастотная вибрация вызывает нарушение координации движения, причем наиболее выраженные изменения отмечаются при частотах 4 − 11Гц.

При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии - вибрационной болезни.

Гигиенические нормы, установленные в нормативных документах, ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни.

Например, оценка степени вредности вибрации ручных машин производится по спектру виброскорости в диапазоне частот 11 − 2800 Гц. Для каждой октавной полосы в пределах указанных частот устанавливают предельно допустимые значения среднеквадратичной величины виброскорости и ее уровни относительно порогового значения, равного 5·10 - 8 м/с.

Масса вибрирующего оборудования или его частей, удерживаемых руками, не должна превышать 10кг, а усилие нажима − 20кг.

Общая вибрация нормируется с учетом свойств источника ее возникновения.

Высокие требования предъявляют при нормировании технологических вибраций в помещениях для умственного труда (дирекция, диспетчерская, бухгалтерия и т. п.). Гигиенические нормы вибрации установлены для рабочего дня длительностью 8 час (табл. 1).

Таблица 1

Влияние вибрации на организм человека

Таблица 2

Допустимые величины вибрации в производственных помещениях предприятий

Примечание:* При таких параметрах вибрации даже сверхпрочные клепочные конструкции до полного своего разрушения выдерживают не более 30 минут Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые величины вибрации в производственных помещениях предприятий (табл. 2). Приведенные нормы одинаковы для горизонтальных и вертикальных вибраций. Непрерывность их воздействия не должна превышать 10 − 15% рабочего времени. Амплитуда колебаний, скорость и ускорение колебательных движений могут быть увеличены не более чем в три раза.

Снижение воздействия вибрирующих машин и оборудования на организм человека возможно путем:

Замены инструмента или оборудования с вибрирующими рабочими органами на невибрирующие в процессах, где это возможно (например, замена электромеханических кассовых машин на электронные);

Применения виброизоляции вибрирующих машин относительно основания (например, применение рессор, резиновых прокладок, пружин, амортизаторов);

Использования дистанционного управления в технологических процессах (например, использование телекоммуникаций для управления вибротранспортером из соседнего помещения);

Использования автоматики в технологических процессах, где работают вибрирующие машины (например, управление по заданной программе);

Использования ручного инструмента с виброзащитными рукоятками, специальной обуви и перчаток.

В соответствии с требованиями нормативных документов для работников виброопасных профессий должен быть предусмотрен следующий внутрисменный режим труда и отдыха:

Общее время контакта с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует санитарным нормам, не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня;

Производственные операции должны распределяться между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15 − 20мин.;

Дополнительно рекомендуются два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу гидропроцедур): 20мин. − через 1 − 2ч. после начала смены и 30мин − через 2ч. после обеденного перерыва.

К работе с вибрирующими машинами и оборудованием должны допускаться лица не моложе 18 лет, получившие соответствующую квалификацию, сдавшие технический минимум по правилам безопасности и прошедшие медицинский осмотр.

Работа с вибрирующим оборудованием, как правило, должна проводиться в отапливаемых помещениях с температурой воздуха не менее 16°С, при относительной влажности 40 − 60% и скорости движения воздуха не более 0,3м/с. При невозможности создания подобных условий (работа на открытом воздухе, подземные работы и т. п.) для периодического обогрева должны быть предусмотрены специальные отапливаемые помещения с температурой воздуха не менее 22 °С, относительной влажностью 40 − 60% и скоростью движения воздуха 0,3м/с. Целесообразно также проводить в середине или в конце рабочего дня 5 − 10-ти минутные гидропроцедуры, сочетающие ванночки при температуре воды 38°С и самомассаж верхних конечностей.

Нормирование вибрации

Гигиеническое нормирование вибраций регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием требованиями ГОСТ 12.1.012-90 "ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования" и Санитарных норм СН 2.2.4/2.1.8.556-96 "Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий".

Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, производиться следующими методами:

Частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;

Интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

Интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.

Нормируемый диапазон частот устанавливается:

Для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000Гц;

Для общей вибрации в виде октавных или 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0Гц.

Для того, чтобы эффективно вести борьбу с вибрациями необходимо знать частотный состав колебательного процесса.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами являются cредние квадратические значения виброскорости и виброускорения или их логарифмические уровни измеряемые в 1/1 и 1/3 октавных полосах частот.

В октавной полосе f 2 /f 1 = 2, где f 2 и f 1 - верхняя и нижняя граничные частоты полос. В третьеоктавных полосах f 2 /f 1 = < 1,26 . При этом полоса характеризуется значением f ср = .

Поскольку абсолютные значения скорости и ускорения изменяются в широком диапазоне, для оценки вибрации пользуются относительными уровнями виброскорости и виброускорения, выражаемыми в децибелах (дБ):

где V o − пороговое значение колебательной скорости, равное 5.10 -8 м/с;

W o − пороговое значение виброускорения, равное 3.10 -4 м/с 2 .

Использование логарифмической шкалы для гигиенической оценки воздействия вибрации обусловлено еще и тем обстоятельством, что чувствительность организма к действию вибрации изменяется пропорционально логарифму интенсивности воздействия.

Для общей и локальной вибрации зависимость допустимого значения виброскорости V 1 (м/с) от времени фактического воздействия вибрации, не превышающего 480 мин, определяется по формуле:

где V 480 -допустимое значение виброскорости для длительности воздействия 480 мин, м/с.

Максимальное значение V т для локальной вибрации не должно превышать значений, определяемых для T = 30мин, а для общей вибрации при Т = 10мин.

Предельно допустимые величины нормируемых параметров производственной локальной вибрации при длительности вибрационного воздействия 480 мин. (8ч.) приведены в табл. 3

Таблица 3

Предельно допустимые значения производственной локальной вибрации

Примечание:*Работа в условиях воздействия вибрации с уровнями, превышающими настоящие санитарные нормы более чем на 12 дБ (в 4 раза) по интегральной оценке или в какой-либо октавной полосе, не допускается.

Допустимые уровни вибрации в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентируются Санитарными нормами СН 2.2.4/2.18.566-96.

Для гармонических колебаний нормируемым параметром является амплитуда виброперемещения (мм), установленная с учетом частоты и характера выполняемой работы, которая используется для расчетов строительных конструкций при проектировании (табл.4).

Таблица 4 Допустимые амплитуды виброперемещения общей технологической вибрации (для расчета строительных конструкций при проектировании)

В зависимости от величины превышения действующих нормативов производится градация условий труда при воздействии вибрации на работников.

Тело человека как колебательная система. Вибрациями называют колебания твердого тела около положения равновесия (покоя). При этом либо все тело колеблется в пространстве как единое целое, не изменяя своей формы, либо колеблются частицы, составляющие тело, изменяя форму внешней поверхности, с образованием чередующихся выпуклостей и впадин. Оба вида колебаний могут существовать как раздельно, так и совместно.

В основе вибраций как физического явления лежит колебательный процесс и волновое движение его распространения в среде. При распространении колебаний количество колебательной энергии, переданной вибрирующей поверхностью телу человека, должно зависеть от величины площади контакта, параметров и длительности воздействия вибраций и механического сопротивления, оказываемого телом действию вибраций. Распространяясь от зоны возбуждения по телу человека, колебания вызывают в тканях организма переменные напряжения (сжатие, растяжение, сдвиг, кручение или изгиб). Изменения напряжений улавливаются множеством рецепторов, расположенных в тканях не только в зоне контакта с вибрирующей поверхностью, но и в области распространения вибраций, а переданная человеку колебательная энергия частично расходуется на трение в тканях и суставах, переходя в тепловую энергию, а частично трансформируется рецепторами в энергию биохимических и биоэлектрических процессов, возникающих в организме и определяющих характер, направленность и величину рефлекторного ответа всего организма на внешний раздражитель. На формирование этого ответа оказывают влияние сопутствующие вибрации неблагоприятные факторы - неудобная рабочая поза, статистическое напряжение, дискомфортный микроклимат, интенсивный шум и т.п.

Систематическое продолжительное воздействие вибрации, значительно превосходящей пороги ее восприятия, может вызвать в организме стойкие нарушения нормальных физиологических функций.

Вибрации воспринимаются разными органами и частями тела. Так, при низкочастотных (до 15 Гц) колебаниях поступательные вибрации воспринимаются отолитовым, а вращательные - вестибулярным аппаратом внутреннего уха. При контакте с вибрацией твердого тела восприятие вибрации осуществляется нервными окончаниями кожных покровов.

Человек ощущает вибрации от долей герца приблизительно до 80 Гц, а вибрации высоких частот воспринимаются подобно ультразвуковым колебаниям, вызывая тепловое ощущение.

Источник вибрации разнообразен. Источником вибрации в жилых и общественных зданиях является инженерное и санитарно-техническое оборудование. Источниками вибрации могут быть также промышленные установки, транспортные средства (метро, железная дорога), создающие при работе большие динамические нагрузки, которые вызывают распространение вибрации в грунте и строительных конструкциях зданий. Эти вибрации часто являются также причиной возникновения шума в помещениях зданий.

В отличие от производственной среды вибрация в жилых помещениях может действовать круглосуточно, вызывая раздражение, нарушая отдых и сон человека.

Влияние вибраций на организм человека. Вибрационная болезнь. Вибрации механизированного инструмента, технологического оборудования или средств транспорта всегда действуют на человека в каких-либо конкретных условиях: рабочей позы и статического напряжения тела; микроклимата и пыле-газового состава воздушной среды; сопутствующего шума или каких-либо иных факторов. Они характеризуются конкретным способом и режимом воздействия в течение рабочего дня. Поэтому на особенности проявления биологического действия вибраций оказывают влияние и указанные факторы.

Степень выраженности нарушений физиологических функций, которые могут наблюдаться в результате продолжительного повторного действия и индивидуальными особенностями организма и, в частности, состоянием нервных процессов - их силой, уравновешенностью и подвижностью.

По способу воздействия вибрации условно делят на общие - действующие через опорные поверхности тела в положении стоя, сидя или лежа, и локальные - воздействующие через ладонные поверхности рук.

При действии вибрации на человека отмечаются изменения со стороны многих органов и систем варьирования выраженности отдельных симптомов. В одних случаях более выражены сосудистые расстройства, в других - нарушения функций опорно-двигательного аппарата.

Значительные изменения обнаруживаются в вегетативной нервной системе. При воздействии вибрации механизированного инструмента на организм человека возникают следующие нарушения физиологических функций. Прежде всего нарушается вибрационная чувствительность. У значительного большинства лиц виброопасных профессий пороги вибрационной чувствительности повышены. Вибрация с небольшой частотой до 30 Гц, вызывает преимущественно нарушения болевой чувствительности. Ее изменения начинаются с кончиков пальцев, охватывают всю кисть и нижнюю часть предплечья по типу короткой или длинной перчатки.

При одновременном действии вибрации и шума среди лиц с большим стажем могу наблюдаться случаи выраженной формы профессиональной тугоухости.

При локальной вибрации страдает в первую очередь регуляция тонуса периферических кровеносных сосудов, нарушается пластичность лимфатического русла. Прямые механические и рефлекторные раздражения гладкомышечных клеток сосудов приводят к спазмам.

При локальной вибрации возникают патологические изменения в нервно-мышечном аппарате: снижается электровозбудимость и лабильность мышц и периферических нервов, усиливается биоэлектрическая активность в покоящейся мышце, нарушается двигательная координация. Снижается сила, тонус и выносливость мышц, в мышечной ткани возникают очаги уплотнений, болезненные тяжи, развивается атрофия.

Общая вибрация вызывает аналогичные расстройства во всей двигательной сфере организма, обусловливаемые как механическими травмами, так и рефлекторными изменениями трофики мышечной ткани, периферических нервных окончаний и стволов.

При воздействии общей вибрации особенно сильно страдает центральная нервная система. В коре головного мозга преобладают тормозные процессы, нарушаются нормальные корково-подкорковые взаимоотношения, возникают вегетативные дисфункции. В результате общее физическое и психическое состояние организма ухудшается, что может выражаться в утомлении, депрессии или раздражительности, головных болях и других нервных расстройствах вплоть до устойчивых неврозов.

Вибрация может воздействовать на все сенсорные системы. При локальной вибрации наступает снижение температурной, болевой, вибрационной, тактильной чувствительности. При общей вибрации снижается острота зрения, уменьшается поле зрения, светочувствительность глаза, увеличивается слепое пятно; ухудшается восприятие звуков, нарушается деятельность вестибулярного аппарата. Обнаруживаются кровоизлияния в барабанную полость среднего уха, полукружных каналах. Под влиянием вибраций может возникнуть сотрясение мозга.

Из-за стрессового характера действия вибрации происходит нарушение всей системы нейрогуморальной регуляции, а также и обменных процессов, функции пищеварительной системы, печени, почек, половых органов. Как механический фактор вибрация вызывает нарушение гидродинамического баланса в тканях и внутренних органов, увеличение общих энергетических затрат организма с соответствующими сдвигами окислительных процессов, нарушения со стороны дыхательного и голосового аппарата, травмы из-за смещений внутренних органов и систем.

При длительном воздействии вибрации у человека развивается вибрационная болезнь. Вибрационная болезнь - профессиональное заболевание, вызванное действием вибрации. Впервые она была описана Лоригой в 1911 г. Основным фактором, приводящим к развитию заболевания, является вибрация. Выраженность и время развития заболевания определяется областью частей и количеством колебательной энергии, передаваемой всему человеческому телу или ограниченному участку его, а также факторами, сопутствующими развитию вибрационной болезни: возвратным ударом от ручного инструмента, вынужденным положением тела, охлаждением, шумом.

В основе вибрационной болезни лежит сложный механизм нервных и рефлекторных нарушений, которые приводят к развитию очагов застойного возбуждения и к стойким последующим изменениями как в рецепторном аппарате, так и в различных отделах центральной нервной системы. Существенную роль в патогенезе вибрационной болезни играют также специфические и неспецифические реакции, отражающие адаптационно-компенсаторные процессы организма. Полагают, что вибрационная болезнь - процесс при котором наблюдается спазм мелких и более крупных сосудов. Возможны трофические изменения кожи, ногтей вплоть до развития гангрены пальцев кистей, стоп. Возникает атрофия мышц рук и плечевого пояса. В спинном мозге - дистрофические изменения нервных клеток, мелкие кровоизлияния, некрозы. В костно-суставном аппарате верхней конечности - асептические некрозы суставных отделов костей, что является отражением атрофических, дистрофических, некротических и регенераторных процессов в хрящах, суставных капсулах, костях. В костной ткани наблюдаются очаги уплотнения с отложением в них извести. Наиболее часто эта патология обнаруживается в головках пястных костей. В сухожилиях мышц иногда отмечается отложение извести и образование костной ткани.

Вибрационная болезнь, вызываемая воздействием локальной вибрации, по клинической симптоматике сложна. Заболевание развивается постепенно. Больной жалуется на боли в руках, иногда на судороги в пальцах, повышенную чувствительность к холоду, раздражительность, бессонницу. Ведущее место занимает сосудистый синдром, сопровождающийся приступами побеления пальцев после общего или местного охлаждения организма, а также нарушения чувствительности - вибрационной, болевой, температурной. Сосудистые нарушения проявляются ранее в капиллярном кровообращении. Наблюдается отечность пальцев и их деформация, снижение мышечной силы и тонуса мышц.

Вибрационная болезнь, обусловленная воздействием общей вибрации, отмечается значительными изменениями центральной нервной системы. Отмечают функциональные нарушения деятельности пищеварительных желез, гастриты, нарушения обмена веществ.

Выделяют четыре стадии вибрационной болезни: I стадия - начальная, мало-симптомная, преобладают жалобы на нерезкие боли в руках с легкими расстройствами чувствительности на кончиках пальцев; II стадия - умеренно выраженная, отмечается снижение температуры и чувствительности кожи, сужение капилляров, имеются отклонения в функции центральной нервной системы, явления обратимы; III стадия - выраженные нарушения, расстройство чувствительности, заметные сдвиги в функциональном состоянии центральной нервной системы, изменения стойкие и медленно поддаются лечению; IU стадия - симптомы резко выражены, сосудистые нарушения на руках и ногах, нарушения коронарных и мозговых сосудов, состояние стойкое, малообратимое.

Лечение основывается на комплексной терапии в виде сосудорасширяющих препаратов и применении физиотерапевтических методов.

Профилактика неблагоприятного воздействия вибрации. Уменьшения вредного влияния вибрации может быть достигнуто следующими основными путями:

I. Технические мероприятия:

· уменьшение вибрации в источнике их образования конструктивными и технологическими мерами (изменение схемы рабочего цикла, применение материалов с большим внутренним трением;

· уменьшение вибрации по пути распространения может быть достигнуто средствами виброизоляции и вибропоглощения: применением пружинных и резиновых амортизаторов, прокладок, облицовкой рукояток и других мест контакта вибропоглощающими материалами, устройством виброизолирующих втулок;

· борьба с сопутствующими неблагоприятными факторами производственной сферы. Так для защиты органа слуха от шума при работе с вибрирующим оборудованием рекомендуется наличие индивидуальных противошумов; к ним относятся внутренние противошумные вкладыши, наушники и шлемы.

II. Режим труда и отдыха.

III. Лечебно-профилактические мероприятия.

Вибротерапия как метод физиотерапии. Вибротерапия - метод физиотерапии, заключающийся в воздействии механическими колебаниями низкой частоты и амплитуды на различные части тела или все тело больного. О том, что вибрация обладает лечебными свойствами, известно давно. Ее использовали в явном и неявном виде: езда на телеге, верховые прогулки, акустическое воздействие, ритмические танцы. Эти наблюдения и многовековой опыт привели к тому, что возникла необходимость в разработке специальных устройств и методов, позволяющих целенаправленно использовать вибрацию для лечебных воздействий либо всего человека, либо на отдельные части его тела, либо локализованно на конкретные зоны кожи.

Существует два подхода к использованию вибрации в качестве диагностического и лечебно-профилактического средства. Первый, ставший традиционным - воздействие вибрации на больные участки тела или весь организм в целом. Второй - при котором вибровозбуждение адресуется к локальным кожным зонам.

Вибротерапия осуществляется в простейшем случае ритмическим поколачиванием тела больного ладонями массажиста или применением механических вибрационных аппаратов различной конструкции.

Механические колебания при вибротерапии могут передаваться от их источника и через воду ванны, в которую помещается пациент. Вибрационные ванны проводят через день, продолжительность их устанавливают в зависимости от заболевания и локализации воздействия от 2-3 до 12-30 мин. Дозирование воздействия регулируют по ощущению пациента, зависящему от функционального состояния нервной системы, температуры тела и в значительной мере от того, на какую часть тел направляют механическое раздражение. В области воздействия отмечается понижение болевых ощущений или различной степени «онемение» в зависимости от применяемой интенсивности раздражителя и от характера заболевания.

В механизме действия вибротерапии важнейшим является передача локально наносимого раздражителя от барорецепторов через проводящие волокна в задние столбы спинного мозга и отсюда в таламус и кору больших полушарий головного мозга. Раздражение распространяется в пределах соответствующего метамера тела, включая входящие в его состав внутренние органы.

Вибротерапия может оказывать обезболивающее, противовоспалительное действие, стимулировать метаболические процессы в мышечной ткани, улучшать периферическое кровообращение.

Показания к выздоровлению: последствия травм суставов и позвоночника, заболевания нервов, хронические заболевания суставов и позвоночника (остеохондроз), хронические гастриты, холециститы, запоры, бронхиальная астма, хронические воспалительные заболевания женских половых органов.

Противопоказания к выздоровлению: резко выраженные формы неврозов, выраженные дисфункции эндокринной системы, тромбофлебит, беременность, состояние после недавно перенесенной (до 1 года) травмы головного и спинного мозга.

Лекция №20

Вода и здоровье

Содержание воды в организме человека. В организме взрослого человека содержится около 65% воды. Так, у мужчин около 61% массы тела приходится на долю воды, а у женщин - 54%. Разница связана с большим количеством жира в теле женщины. Следует также отметить что, чем моложе организм, тем больше удельный вес воды в его составе. Так, в 6-недельном эмбрионе содержится 97,5% воды, в новорожденном организме - 70-83%, в старческом возрасте снижается до 50%. Вода в организме может быть свободной, составляющей основу внутриклеточной жидкости; конституционной, входящей составной частью в молекулы белков, жиров и углеводов; связанной, входящей в состав коллоидных систем. Вода участвует в регуляции температуры тела и кроветворения.

Большая часть воды находится внутри клеток - 71%, вне клеток - 19%, в циркулирующей крови, лимфе, спинномозговой жидкости и других жидкостях - 10% от общего количества воды в организме. Наименьшее количество воды связано с белками - не больше 4%. Количество воды в организме зависит от количества жира: чем больше жира, тем меньше воды.

Вода составляет около 22%-30% жировой ткани, 55% хряща, 70% печени, 70% мозга, 72% кожи, 76% мышц, 76% селезенки, 78% поджелудочной железы, 79% сердца, 79% легкого, 80% соединительной ткани, 83% почек по отношению к массе органа. В плазме крови содержится 92% воды, а в пищеварительных соках - 98-99% и больше.

Вода в организме выполняет следующие функции:

· в водной среде происходит процесс пищеварения;

· в водных растворах и при участии воды совершается обмен веществ, кроветворение;

· без воды невозможны процессы всасывания и все химические и ферментативные процессы;

· при помощи воды осуществляется перенос пищевых продуктов в организме, а также их усвоение;

· вода участвует в процессах терморегуляции;

· с водой выводятся из организма ядовитые шлаки;

· вода является универсальным растворитель.

Постоянство объемов жидкостей внутренней среды организма обеспечивается водно-солевым обменом. Поступающая в организм вода из желудка и кишечника проникает в кровь и разносится по всему организму. В организме вода распределяется между различными жидкостными фазами в соответствии с концентрацией в них осмотически активных веществ.

Суточный баланс воды в организме. Питьевой режим. В человеческом организме в процессе эволюции вырабатывался сложный механизм, обеспечивающий нормальный водный баланс - количество потребляемой воды должно быть равным ее расходу. Водный баланс у человека рассчитывается по суточному потреблению воды, а также выделению ее из организма. Человек получает в сутки в среднем 2,5 л воды: 1,2 л - за счет выпиваемой им жидкости, 1 л - вместе с продуктами питания, которые содержат воду, по 0,3 л воды образуется в самом организме в процессе обмена веществ - это так называемая эндогенная вода. Такое же количество жидкости за 24 ч. должно быть выведено из организма.

Взрослому человеку необходимо в сутки 2,5-3 л воды - в составе пищи и питьевой, т.к. такое приблизительно количество воды теряется во внешнюю среду. Если температура внешней среде равна температуре тела человека, то взрослый человек ежесуточно испаряет 4,5 л воды.

Потребность в воде значительно изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, от характера питания и в особенности от содержания соли в пище. Например, при работе в жарком климате общая суточная потребность в воде, находящейся в пище и питьевой, возрастает до 10 л.

Вода образуется, кроме того, в самом организме при окислении питательных веществ. В больших количествах она содержится в некоторых пищевых продуктах, например, в овощах, ягодах, фруктах. При полном окислении на 100 г вещества образуется воды: при окислении белка - 41 см 3 , крахмала - 55 см 3 , жира - 107 см 3 .

На каждые 420 Дж, освободившихся при расщеплении органических веществ, образуется 12 см 3 воды, в сутки - около 300 см 3 . В среднем в организме взрослого в сутки поступает питьевой воды 1200 см 3 , а содержащейся в пище - 1000 см 3 . В сутки из организма взрослого человека выводится с мочой около 1, 5 л, с калом - 100-200 см 3 , через кожу - 500 см 3 и через легкие - 350-400 см 3 . Так сохраняется водный баланс.

При недостатке в организме воды появляется чувство жажды, выражающееся своеобразным ощущением сухости в полости рта и глотки. Центр, регулирующий водный обмен локализован в стволовой части головного мозга. Основной причиной возникновения жажды является нарушение оптимальных соотношений между водой, солями и органическими веществами крови, в результате чего повышается осмотическое давление жидкости организма.

Питьевой режим - рациональный порядок потребления воды. Правильно установленный питьевой режим обеспечивает нормальный водно-солевой баланс и создает благоприятные условия для жизнедеятельности организма. Беспорядочное, излишнее питье ухудшает пищеварение, создает дополнительную нагрузку на сердечно-сосудистую систему и почки, приводит к увеличению выделения через почки и потовые железы ряда ценных для организма веществ (например, поваренной соли). Даже временная нагрузка водой нарушает условия работы мышц, приводит к быстрому утомлению, а иногда - вызывает судороги. Недостаточное потребление воды также нарушает нормальную жизнедеятельность организма: падает вес тела, увеличивается вязкость крови, повышается температура тела, учащаются пульс и дыхание, возникают жажда и ощущение тошноты, снижается работоспособность.

Минимальное количество воды, необходимое для поддержания водно-солевого баланса в течение суток (питьевая норма), зависит от климатических условий, а также характера и тяжести выполняемой работы. Например, для умеренных широт количество воды, вводимое с питьем и пищей при минимальной физической нагрузке составляет 2,5 л в сутки, при физической работе средней тяжести до 4 л, в условиях климата Средней Азии при минимальной физической нагрузке 3,5 л, при физической работе средней тяжести до 5 л, при тяжелой работе на открытом воздухе до 6,5 л.

Особенно важно соблюдать правильный питьевой режим в условиях, вызывающих большие потери жидкости организмом, что часто имеет место в условиях жаркого климата, при работе в горячих цехах, при длительной и значительной физической нагрузке (например, при тренировке и в соревнованиях, горных восхождениях). Жителям районов с жарким климатом рекомендуется полностью утолять жажду только после насыщения и строго ограничивать прием жидкости в промежутках между едой. Для утоления жажды используют чай, увеличивающий слюноотделение и устраняющий сухость во рту, добавляют к воде фруктовые и овощные соки или экстракты. В горячих цехах пьют газированную воду или отвары сухофруктов. Питьевой режим спортсменов предусматривает утоление жажды после окончания упражнений. При горных восхождения рекомендуется утолять жажду только во время больших привалов. При значительных потерях веса, связанных с большой физической нагрузкой (после тренировок, спортивных соревнований, парной бани), рекомендуется пить дробными порциями.

Последствия недостатка и избытка воды в организме человека. Как недостаток, так и избыток в организме воды при определенных условиях могут быть главной причиной нарушения тех или иных функций вплоть до развития хронических заболеваний. Недостаток воды в организме тяжело переносится человеком.

Уменьшение общего содержания воды в организме, когда ее потери превышают поступление и образование, носит название обезвоживание (отрицательный водный баланс). По механизму развития обезвоживание организма может быть обусловлено избыточным выделением воды при недостаточном его возмещении, потерей воды вследствие первичной потери натрия, ограничением или прекращением приема воды.

Организм может терять значительное количество воды через кишечник (при поносе, действии слабительных), желудок (при обильной рвоте), почки (сахарный диабет, действии мочегонных средств), кожу (усиленное потоотделение), легкие (при увеличении объема вентиляции в условиях сухости воздуха), в результате кровопотери, при обширных ожогах, ранах. При выполнении работы наибольшая потеря воды с потом наблюдается в условиях перегревания организма. При подъеме на высокие горы повышенной потере воды способствует усиленное выделение пота вследствие физической нагрузки и быстрое ее испарение; на высоте много воды теряется также через легкие в связи с возрастанием объема вентиляции и сухостью воздуха. Причиной обезвоживания организма может быть потеря воды, связанная с длительной безуглеводной диетой. При потере воды в количестве менее 2% массы тела появляется жажда, при утрате 6-8% - полуобморочное состояние, 10% - галлюцинации и затруднения при глотании, при дефиците свыше 12% наступает гибель.

Клинически обезвоживание организма проявляется уменьшением веса тела, сильной жаждой, потерей аппетита, тошнотой. Слизистая оболочка становится дряблой, морщинистой, теряет эластичность, складка кожи живота длительное время не сглаживается. Кровяное и внутриглазное давление снижаются, пульс учащен и ослаблен. Нарастает слабость, возникает головная боль, головокружение, неустойчивость походки, нарушается координация движений. Ослабевает мышечная сила, внимание, снижается работоспособность. Иногда повышается температура тела. При утяжелении клинической картины происходит дальнейшее уменьшение веса тела; глазные яблоки западают, черты лица заостряются, зрение и слух ослабевают, резко затруднено глотание; нарастает недостаточность кровообращения, мочеиспускание становится болезненным, нарушатся психика. При тяжелом обезвоживании организма чувство жажды может утрачиваться. Если человек пребывает в относительном покое и в умеренной температуре окружающей среды, он может прожить без воды неделю (без пищи около месяца), а в условиях повышенной температуры - всего три дня.

Избыток воды - частая форма нарушения водно-солевого обмена. Она проявляется преимущественно в виде отеков и водянки различного происхождения. При избытке воды возрастает ее содержание в крови и плазме, вследствие чего снижается гематокритный показатель. Наблюдается оводнение клеток. Нарастает вес тела. Характерно появление тошноты, рвоты. Слизистые оболочки влажны. Об оводнении мозговых клеток свидетельствуют апатия, сонливость, головная боль, подергивание мышц, судороги, нарушение координации движений, мышечная слабость. Избыток воды приводит к перегрузке сердечно-сосудистой системы, вызывая изнуряющее потоотделение, сопровождающееся потерей солей и водорастворимых витаминов, ослабляет организм. При избытке воды наблюдается обильное слюнотечение, падение температуры, усиленное выделение мочи.

Показания и способы применения минеральных вод. Минеральные источники Республики Беларусь. Минеральные воды - подземные (иногда поверхностные) воды с повышенным содержанием (более 1 г/л) минеральных солей и газов, обладающие физико-химическими свойствами (химический состав, температура, радиоактивность), позволяющими использовать их в лечебных целях. Некоторые минеральные воды имеют промышленное значение. По минерализации отличают: слабоминерализованные (1-2 г/л), малой (2-5 г/л), средней (5-15 г/л), высокой (15-30 г/л) минерализации, рассольные (35-150 г/л) и крепкорассольные (выше 150 г/л) минеральные воды. По ионному составу минеральные воды делят на хлоридные (Cl -), гидрокарбонатные (HCO 3 -), сульфатные (SO 4 2-), натриевые (Na +), кальциевые (Ca 2+), магниевые (Mg 2+). По наличию газов и специфических элементов выделяют: углекислые, сульфидные (сероводородные), азотные, бромистые, йодистые, железистые, мышьяковистые, кремниевые, радиоактивные (радоновые) минеральные воды. По температуре различают: холодные (до 10 0 С), теплые (20-37 0 С), горячие (термальные, 37-42 0 С) и очень горячие (высокотермальные, от 42 0 С и выше) минеральные воды.

Использование природных минеральных вод - один из старейших методов лечения ряда заболеваний. Оно было известно античным средневековым врачам Европы и Арабского Востока. Первые упоминания об их лечебных свойствах имеются в трудах греческого врача Гиппократа (IU век до н.э.), где приводятся некоторые сведения о свойствах соленой и морской воды. В CUI веке накопившийся к тому времени опыт лечения минеральными водами был обобщен итальянским врачом Г. Филлопия в книге «Семь книг о темных водах». В CUI-CUII веках начинают более широко рассматриваться вопросы строительства, оборудования и эксплуатации курортных зон с различными минеральными водами. В России государственные мероприятия по разведке минеральных вод и их эксплуатации с лечебными целями были начаты по инициативе Петра I.

Под лечебными минеральными водами принято понимать подземные воды, содержащие в повышенных концентрациях различные минеральные (реже органические) компоненты и газы или обладающие какими-либо особыми физическими свойствами (радиоактивность, повышенная температура), благодаря этому минеральные воды оказывают на организм человека лечебное воздействие при наружном или внутреннем применении. К лечебным водам относятся воды, превышающие 2 г/л или с меньшим содержанием солей при наличии фармакологически активных микрокомпонентов. В лечебных водах минерализация достигает 2000 мг/л, углекислый газ составляет 500 мг/л, сероводород - 10 мг/л, мышьяк -0,7 мг/л, железо - 20 мг/л, бром - 25 мг/л, йод - 5 мг/л, кремнекислота - 50 мг/л и радон - (5 нКи/л).

По лечебным свойствам минеральные воды подразделяются на 8 бальнеологических групп: без «специфических» компонентов и свойств, углекислые, сульфидные (сероводородные), мышьяковистые, железистые, йодобромные с высоким содержанием органических веществ, кремнистые термальные и радоновые.

В зависимости от минерализации минеральные воды используются как для внутреннего, так и наружного применения. Лечебное действие их на организм обусловлено комплексом растворенных в воде веществ, физико-химическими свойствами, а также механическими и химическими эффектами. При внутреннем применении минеральных вод физиологическое действие и лечебный эффект зависит от количества принятой воды, ее температуры, минерализации, химического состава, времени приема по отношению к приему пищи, от функционального состояния системы пищеварения. Этим объединяется различный эффект применения минеральных вод. Так, хлоридные и сульфатные воды высокой минерализации (более 15 г/л) могут оказывать раздражающее действие на слизистую оболочку желудка и вызывать обострение заболеваний. Слабительное действие сульфатных натриевых и магниевых вод начинается при содержании в них ионов сульфата более 2,5 г/л.

Минеральная вода с одинаковой общей минерализацией, по различным химическим составам по-разному влияет на организм человека. Например, хлоридные натриевые воды благотворно действуют на органы пищеварения; хлоридные кальциевые способствуют противовоспалительным процессам и положительно влияют на нервную систему; хлоридные магниевые способствуют расширению кровеносных сосудов; сульфатные воды, в основном, желчегонные и слабительные. Гидрокарбонатные натриевые (типа «Боржоми») понижают кислотность.

Лечебное действие хлоридных натриевых вод при наружном применении (ванны) обуславливают термические, химические и газовые компоненты, улучшающие деятельность сердечно-сосудистой, нервной системы, усиливающие обменные процессы. Эти воды используют также при заболеваниях костей и суставов.

Воды, содержащие йод и бром, применяются для внутреннего и наружного применения. Йод способствует усилению действия желез внутренней секреции. Бром благотворно влияет на центральную нервную систему, облегчает работу сердца, способствует снижению артериального давления. Йодобромные ванны эффективны при лечении функциональных заболеваний нервной системы, атеросклерозе, кожных и других заболеваниях.

Железистые минеральные воды применяются как питьевые, которые благотворно влияют на процессы кроветворения. Применяют их при лечении железодефицитных анемий. Мышьяковистые минеральные воды чаще используются для приема внутрь. Они назначаются при истощении и малокровии. Кремнистыми термальными водами лечат хронические гастриты, колиты, заболевания печени, обмен веществ, а сульфидными минеральными водами лечат заболевания сердечно-сосудистой системы, хронические воспалительные заболевания костей, суставов и кожные болезни. Радоновые ванны назначаются при ряде заболеваний нервной системы и сердечно-сосудистой системы, органов движения, кожи.

В Беларуси разведано более 25 месторождений минеральных вод, которые могут давать 4,3 тыс. м 3 воды в сутки (табл. 4). Из них пока используются только около 10% ресурсов выявленных 11 типов минеральных вод. Минеральные воды республики с минерализацией от 1,7 до 4,40 г/л преимущественно холодные (10-15 0 С), за исключением глубинных рассолов с температурой до 89 0 С, азотные негазированные (газонасыщенность до 35 г/л), в большинстве случаев без специфических компонентов. По химическому составу бывают сульфатными кальциево-магниевыми, хлоридными натриевыми, хлоридно-сульфатными натриево-кальциевыми, хлоридно-сульфатными натриевыми, хлоридными натриевыми и хлоридными кальциевыми с высоким содержанием сероводорода, брома, йода. Наиболее распространены хлоридно-натриевые воды. Они разведаны на озере Нарочь, в Бобруйске, районе Гомеля (санаторий «Васильевка»), в Брестской области (санаторий «Берестье»).