Badanie wibracji. Pomiar drgań. Wpływ wibracji na ludzi

Nauczyliśmy się fizyki od naszych dni szkolnych. Oscylacje, częstotliwości, przyspieszenie – wszystkie te pojęcia dla niektórych są znane. W tym artykule rozważymy bardziej szczegółowo tak ważny temat jak wibracje. Każdy z nas stoi w obliczu tego zjawiska w życiu codziennym.

Czym jest wibracja? Definicja może mieć następujące znaczenie: są oscylacyjne ruchy mechaniczne, które są przenoszone bezpośrednio do ludzkiego ciała. Jego głównymi cechami fizycznymi są częstotliwość i amplituda drgań. Pomiar drgań w amplitudzie przeprowadza się w centymetrach lub metrach, a częstotliwość – w hertze.

W jaki sposób wibracje należy mierzyć przyspieszeniem i prędkością?

W przypadku każdego ruchu wibracyjnego prędkość i przyspieszenie zmieniają się w sposób ciągły. Przyspieszenie jest największe w osi oscylacyjnej, aw skrajnych pozycjach jest to najmniejsze. Biorąc to pod uwagę, pomiar drgań odbywa się poprzez przyspieszenie i szybkość. Rekord decybelkowy pochodzi z prędkości odniesienia drgań (warunkowej), która wynosi 5 ∙ 10 ⁸ m / s, a także przyspieszenie wibracji – 3 ∙ 10 ⁴ m / s ² . Prędkość drgań i prędkość wibracji są wyrażone w stosunku do progów zera w decybelach. Próg percepcji wynosi około 70 dB. Częstotliwość wibracji niskiej częstotliwości nie przekracza 32 Hz, a częstotliwość wysokich częstotliwości przekracza 32 Hz.

Źródła wibracji

Jest szeroko stosowany w budownictwie, przemyśle, życiu codziennym, rolnictwie, transporcie, elektrycznych i pneumatycznych mechanizowanych narzędziach ręcznych, różnego rodzaju maszynach, pojazdach, obrabiarek. Wibracja jest szeroko stosowana nie tylko w technologii, ale także w medycynie w leczeniu chorób mięśniowych i układu nerwowego (wibromasaż, terapia wibracyjna).

Narażenie na drgania

Wibracja jest czynnikiem o dużej aktywności biologicznej. Kierunek, głębokość i natura przesunięć fizjologicznych różnych systemów ciała ludzkiego są określone przez jego skład widmowy, poziomy i właściwości fizyczne ciała ludzkiego. Ważną rolę w genezie tych reakcji odgrywają analizatory – skórne, wizualne, ruchowe, przedsionkowe, itd.

Należy zauważyć, że biochemiczne właściwości ciała ludzkiego odgrywają dużą rolę w subiektywnym postrzeganiu wibracji. Jego działanie na ciało jest pośredniczone w takich zjawiskach jak fizyczny wpływ kontaktu na powierzchnię, propagację przez tkanki wibracji, bezpośrednia reakcja w tkankach i narządach, pobudzenie mechanoreceptorów, które powodują reakcje subiektywne i neuroreceptorowe.

Dziś zgromadzono znaczące kliniczne i eksperymentalne materiały dotyczące tego problemu. Badanie wibracji wykazało, że zaburzenia funkcji ruchowej powstające pod wpływem jego działania powodowane są zarówno przez bezpośrednie uszkodzenie mięśni, jak i przez zakłócenia regulacyjnych efektów ośrodkowego układu nerwowego. Dominacja przesunięć dyfuzyjnych w tym przypadku może być wyjaśniona zmianami w funkcjonowaniu struktur nadprzestrzennych oraz większym zmianom miejscowym w mięśniach, które są bezpośrednio traumatyzowane. Najbardziej wrażliwe na wpływ lokalnych drgań są działy współczulnego układu nerwowego, które regulują dźwięk naczyń obwodowych oraz obwodowy układ nerwowy, które są związane z wrażliwością dotykową i wibracją.

Badanie drgań dało prawo stwierdzić, że parametry jego wpływu determinują przede wszystkim kierunek zaburzeń naczyniowych. Przy drganiach mechanicznych o częstotliwości powyżej 35 Hz pojawiają się sprężyste zjawiska w kapilarach, a poniżej obraz atonii kapilar. Najbardziej niebezpiecznym z punktu widzenia możliwego rozwoju skurczu naczyń jest częstotliwość od 35 do 250 Hz.

Negatywny wpływ na wyniki pracy

Wibracje mogą zakłócać bezpośredni sposób wykonywania czynności roboczych, a także pośrednio wpływać na zdolność roboczą osoby, zmniejszając jej. Niektórzy autorzy, prowadząc badania nad drganiami, uważają, że jest to silny czynnik stresujący, który ma negatywny wpływ na osiągi psychomotoryczne. Poza tym wzrasta aktywność psychiczna i sfera emocjonalna, a prawdopodobieństwo wystąpienia wypadków wzrasta.

Prędkość drgań

Ustalono, że hałas i wibracje działają energicznie na ludzkie ciało. Dlatego te ostatnie zaczął charakteryzować się widmem prędkości wibracyjnej wyrażonej w centymetrach na sekundę lub mierzonym w decybelach, jak również hałasie. Prędkość, która wynosi 5 ∙ 10 ⁶ cm / s, została przyjęta konwencjonalnie jako wartość progowa drgań mechanicznych. Jedynie przy bezpośrednim kontakcie ciała z ruchomym korpusem lub przez inne stałe cząstki, które go dotykają, drgania mechaniczne są postrzegane (postrzegana). Kiedy wchodzą w kontakt ze swoim źródłem, które generuje dźwięk basowy, wibracje (najniższe częstotliwości), wstrząs jest również postrzegany z dźwiękiem.

Ogólne i lokalne

Rozróżniać wibracje ogólne i lokalne, w zależności od rozprzestrzeniania się drgań mechanicznych w częściach ludzkiego ciała. Z miejscową tylko część ciała, która jest bezpośrednio w kontakcie z powierzchnią, wstrząsa, co drży. Najczęściej są to ręce. Dzieje się tak podczas pracy z narzędziami ręcznymi lub przytrzymującymi części maszyny i innymi drżącymi przedmiotami.

Lokalne wibracje są czasami przekazywane do części ciała połączonych przegubami z organami bezpośrednio narażonymi na nie. Jednak amplituda wahań tych części ciała jest zazwyczaj niższa, ponieważ przechodzą przez tkanki (szczególnie miękkie) wibracje stopniowo zacierają się. Wręcz przeciwnie, ogólne drgania dotykają całego ciała. Dzieje się tak głównie z mechanicznych drgań powierzchni, w których znajduje się pracownik.

Choroba drgań

Kiedy ludzki organizm jest narażony na stymulację przedsionkową, ewaluacja i percepcja czasu są naruszane, a szybkość przetwarzania informacji maleje. Naruszenie koordynacji ruchu powoduje drgania o niskiej częstotliwości. Najbardziej wyraźne zmiany są zauważane na częstotliwościach w zakresie od 4 do 11 Hz.

Do uporczywych patologicznych zaburzeń w organizmie człowieka doszło do długotrwałego narażenia na wibracje. Kompleksowa analiza tego procesu patologicznego doprowadziła do izolacji w odrębną nosologiczną formę choroby profesjonalnej – choroba wibracyjna. W dalszym ciągu zajmuje jedno z czołowych miejsc wśród innych chorób zawodowych. Generuje wykorzystanie niezgodnych maszyn ręcznych, a także rosnąca specjalizacja pracy, co prowadzi do zwiększenia całkowitego czasu narażenia na drgania mechaniczne na ciele. Przy wzrastającym czasie trwania i intensywności narażenia na wibracje zwiększa się prawdopodobieństwo wystąpienia tej choroby. W takim przypadku niezbędna jest indywidualna wrażliwość. Nadmierne zmęczenie, chłodzenie, hałas, upojenie alkoholowe, napięcie mięśni, itp. Zwiększa szkodliwy wpływ.

Etapy wibracji

Istnieją 4 stadia choroby pod względem ostrości:

– początkowe (I);

– średnio wyrażone (II);

– wyrażone (III);

– uogólniona (IV, bardzo rzadka).

Negatywny wpływ drgań ogólnych

Ogólne wibracje o małej częstotliwości, zwłaszcza zakres rezonansu, mogą powodować długotrwałe traumatyzowanie tkanki kostnej i krążki międzykręgowej, przemieszczenie narządów znajdujących się w jamie brzusznej oraz ból pleców, zmiany zwyrodnieniowe kręgosłupa, przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka itp.

Uważa się, że kobiety od długiego czasu narażone na podobne skutki kobiet mają zwiększoną częstość występowania chorób ginekologicznych, przedwczesnych porodów, spontanicznych aborcji. Wibracje o niskiej częstotliwości u kobiet powodują niewydolność krążenia w narządach miednicy.

Wibracje mechaniczne w budynkach mieszkalnych

Badanie wibracji jest bardzo ważne nie tylko w budynkach produkcyjnych, ale także w budynkach mieszkalnych. Faktem jest, że stwarza zagrożenie nie tylko dla zdrowia pracowników, ale także dla innych grup ludności. W budynkach mieszkalnych wpływ drgań na człowieka wynika z zastosowania instalacji przemysłowych, transportu, urządzeń technicznych i technicznych. Najbardziej pod wpływem organizmu pod względem intensywności fluktuacje miejskiego transportu kolejowego: koleje, otwarte sekcje metra.

Wibracje wynikające z ruchu pociągów w budynkach mają nieciągły charakter regularny. Amplituda oscylacji maleje z odległością od jej źródła. Mówiąc o rozproszeniu drgań wzdłuż podłóg wielopiętrowego budynku, należy zauważyć, że w zależności od rezonansu można zaobserwować zarówno wzmocnienie jak i osłabienie wibracji. W tym przypadku typy konstrukcji pomieszczeń nie wywierają istotnego wpływu na jej poziomy w pomieszczeniach mieszkalnych w warunkach identycznych gleb. Czasami wysokie poziomy wibracji są zauważalne z urządzeń technicznych i technicznych (wind) znajdujących się w budynkach, a także wbudowanych przedmiotów.

Metody ochrony

Ochrona przed wibracjami jest bardzo ważna w przedsiębiorstwach. Podstawą do zapobiegania chorobom wibracji jest normalizacja poziomów, higienicznie uzasadniona. W tym przypadku uwzględnia się kierunek, charakter, czas trwania działania. W Rosji przepisy sanitarne regulują poziom wahań mechanicznych, które muszą być spełnione w miejscach pracy.

Ochrona przed wibracjami ogólnymi

Wpływ drgań na osobę powinien być możliwie jak najmniejszy. Bezpieczeństwo zawodowe to system cech ilościowych i jakościowych oraz wskaźników, które tworzą specyficzność elementów zapewniających brak szkodliwych skutków drgań mechanicznych ciała ludzkiego. Zabezpieczenie przed wibracjami zapewnia:

– użycie maszyn wibracyjnych;

– stosowanie specjalnych środków ochrony przed wibracjami;

– projektowanie pomieszczeń przemysłowych i procesów technologicznych, które zapewniają przestrzeganie norm sanitarnych w miejscu pracy;

– środki organizacyjne i techniczne, których celem jest poprawa eksploatacji używanych maszyn, organizowanie ich terminowej naprawy oraz kontrola parametrów drgań;

– tworzenie optymalnych sposobów pracy i odpoczynku.

Środki ochrony indywidualnej używane w miejscach narażonych na wibracje ogólne to obuwie, podeszwy, wkładki izolujące wibracje. Najbardziej skuteczne wśród wszystkich środków ochrony można uznać eliminowanie bezpośredniego kontaktu człowieka z drżącymi urządzeniami. Odbywa się to za pomocą robotów przemysłowych, zdalnego sterowania, wymiany i automatyzacji operacji technologicznych.

Zabezpieczenie przed wibracją oznacza lokalne

Zmniejsza się jego negatywny wpływ:

– poprzez zmniejszenie natężenia bezpośrednio do źródła (stosowanie uchwytów z amortyzującymi lub wibrującymi urządzeniami);

– za pomocą zewnętrznych środków zabezpieczających, tj. Urządzeń i materiałów tłumiących elastyczność umieszczonych między rękami operatora a źródłem mechanicznych wibracji (rękawice izolujące, rękawiczki, uszczelki i wkładki izolujące wibracje).

Ważną rolę w kompleksie działań mających na celu zmniejszenie negatywnego wpływu wibracji na ludzkie ciało jest system pracy i odpoczynku. Całkowity czas kontaktu z nim, zależnie od sposobu pracy, powinien być ograniczony podczas zmiany. Zaleca się przeprowadzenie dwóch przerw w procedurach fizjoterapeutycznych, zajęciach na świeżym powietrzu itd. Czas trwania pierwszej powinien wynosić 20 minut (ta przerwa powinna nastąpić 2 godziny po rozpoczęciu zmiany). Czas trwania drugiego wynosi 30 minut, powinien być 2 godziny po przerwie obiadowej. Przerwa na lunch trwa co najmniej 40 minut. Czas trwania ciągłej jednorazowej ekspozycji na wibracje mechaniczne nie powinien przekraczać 10-15 minut.

Do ogólnych działań zdrowotnych i biomedycznych, służących do zapobiegania chorobom wibracyjnym, należy wymienić:

– hydroprocedury na ręce (kąpiele z ciepłą wodą (+ 37-38 stopni) lub zastosowanie nagrzania na suchym powietrzu;

– gimnastyka produkcyjna;

– masaż własnym i masaż pasa barkowego i dłoni;

– promieniowanie ultrafioletowe;

– stosowanie witamin, a także innych działań mających ogólny charakter wzmacniający (koktajl tlenowy, pomieszczenie do rozładunku psychicznego itp.).

Znaczenie i znaczenie tego tematu potwierdza fakt, że jest on badany w szkole. Wibracje są w szczególności uwzględnione w podręczniku "Fizyka" (klasa 11). Oczywiście, w szkole jest badany w bardziej ogólny sposób. W szczególności uwzględnia się wibracje Ziemi. Częstotliwość naszej planety wynosi 7,83 Hz. Ta ilość jest nazywana falą Schumanna lub częstością rezonansu Schumanna. Niektórzy jednak wierzą, że wibracje Ziemi uległy ostatnio zmianie. Na przykład Anka Dinke, fizyka rumuńska, uważa, że do grudnia 2012 roku musieli osiągnąć 12,6-12,8 Hz. Wibracje człowieka muszą odpowiadać wibracjom na planecie. Ci, którzy mogą dostroić się do nowych częstotliwości, skorzystają z planu duchowego, jak uważa Anku Dinke. Wibracja osoby jest tematem odrębnego artykułu.