Вибрационные воздействия

Рассмотренные выше инфразвуковые воздействия весьма сходны с другим распространенным видом негативных факторов – вибрацией, представляющей собой длительное колебательное механическое движение системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание значений хотя бы одной ее координаты.

Как и звук, вибрационное воздействие характеризуется амплитудой и частотой колебаний, а также их вибрационной скоростью, или виброскоростью (Vв), и вибрационным ускорением, или виброускорением (Ав). Возможность изменения параметров вибрационных колебаний в весьма широких пределах заставляет использовать, как и в случае со звуковыми воздействиями, логарифмические характеристики сравнения реально действующих значений величин с пороговыми значениями их ощущения.

Для вибрационной скорости такая характеристика обозначается как уровень виброскорости (Lm) и измеряется в децибеллах (дБ):

где Vв0 – пороговое значение ощущения человеком вибрационной скорости, принятое международным стандартом как 5• 10-8 м/с .

Аналогично подсчитывается и уровень виброускорении́ (Lвy), дБ:

где Ав0 – пороговое значение ощущения человеком вибрационного ускорения, принятое международным стандартом как 3-10-4 м/с2.

Важной особенностью восприятия вибрации человеком является то, что сам человек с механической точки зрения представляет собой многозвенную упруго-колебательную систему с большим числом резонансных частот, что при внешних вибрационных воздействиях приводит к собственным негативным соматическим последствиям. В результате вибрационные патологии стоят на втором месте по частоте их возникновения в списке профессиональных заболеваний (после пылевых легочных болезней).

Вибрационные воздействия разделяют, во-первых, на общие, т.е. действующие на весь организм человека сразу, и локальные, которые воздействуют на конечности или отдельные части тела. Во-вторых, важным для человека оказывается и направление действия вибрации – вертикальное или горизонтальное.

В частности, исследования показали, что человек тяжелее воспринимает общее вертикальное направление вибрации, находясь в положении "сидя" с локальным резонансом частот для его головы в диапазоне 20–30 Гц, и горизонтальные вибрационные юз-действия в положении "стоя" с резонансом частот 1,5–2 Гц. Это связано с количеством передаваемой человеку энергии от источника вибрационных воздействий и влиянием различных направлений вибрации на вестибулярный аппарат человека.

Негативное восприятие вибрации человеком начинается уже с частоты около 0,7 Гц и достигает своего общего максимума при частоте примерно 5 Гц. Органы, расположенные в брюшной полости и грудной клетке человека, резонируют при частотах 3–8 Гц. Еще один общий резонанс организма при вертикальных вибрациях наблюдается на частоте 15–20 Гц. Расстройство зрительного восприятия человека наступает при резонансе органов зрения в двух диапазонах частот: 25–40 и 60–90 Гц.

Стремясь избежать явно болезненных и неприятных ощущений от действия вибрации, но будучи не в силах полностью исключить ее воздействие в процессе выполнения трудовой деятельности, человек выбирает менее ощутимые для него рабочие частоты механизмов и машин, располагающиеся вне указанного выше резонансного диапазона, т.е. менее 0,7 Гц или более 90 Гц. Но действие как очень низких, так и высоких частот вибрации даже при их незаметности, а часто и привычности, оказывается для человека весьма вредным.

Наиболее тяжелые последствия длительного воздействия вибрации на человеческий организм проявляются в виде распространенного профессионального заболевания – вибрационной болезни. Характерными и самыми критическими для развития данной болезни являются вибрационные частоты в диапазоне 30–250 Гц. В процессе заболевания отмечаются изменения сосудов и костно-суставного аппарата конечностей, повышенная чувствительность их к холоду и ноющие боли. Спазмы сосудов, вызванные локальной вибрацией, распространяются от кистей рук на предплечья и могут отражаться даже на сосудах сердца.

К общим негативным последствиям вибрационной болезни относятся серьезные нарушения нервной системы и вестибулярного аппарата человека, расстройство координации движений, развитие головокружения и симптомов укачивания, нарушение зрительной функции и выпадение значительных участков поля зрения в виде их потемнения.

Особенно опасна толчкообразная вибрация большой амплитуды, вызывающая микротравмы внутренних тканей и органов с последующими их реактивными изменениями. Весьма негативно также сказывается на всех обменных процессах человеческого организма низкочастотная вибрация.

Безопасность трудовой деятельности человека при наличии вибрационных воздействий регламентируется специальным нормативным документом, но совершенно исключить вибрации из жизнедеятельности людей, по-видимому, не удастся никогда. В связи с этим следует стремиться к всемерному ослаблению их действия как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации техники.

Как уже упоминалось выше, время работы или нахождения человека в условиях вибрации является важным фактором, влияющим на серьезность последствий вибрационных воздействий. Подобно многим другим негативным факторам увеличение времени действия вибрации определенно ведет к увеличению тяжести негативных эффектов по отношению к здоровью человека и прочности конструкционных материалов техносферы. Особенно это касается вибраций с большими значениями уровней скоростей и ускорений. Общая тенденция при этом такова, что с ростом частоты вибраций амплитуда их колебаний должна быть уменьшена, чтобы человек не испытывал болевых ощущений и мог продолжать работать хотя бы некоторое допустимое санитарными нормами время.