Опасность воздействия механических колебаний упругой среды
ЛЕКЦИЯ 14
Частота звука характеризуется числом колебаний звуковой волны в единицу времени и измеряется в герцах (Гц). По частоте звуковые колебания подразделяются на три диапазона:
· инфразвуковые – с частотой колебаний менее 16 Гц;
· звуковые – с частотой колебаний от 16 Гц до 20 кГц;
· ультразвуковые – с частотой колебаний более 20 кГц.
Спектры этих видов механических колебаний упругой среды налагаются друг на друга. Инфразвуковые и ультразвуковые колебания не слышимы человеком.
ШУМ
Шум– упругие колебания в частотном диапазоне слышимости человека, распространяющиеся в виде волны в газообразных средах в диапазоне 16-16000 Гц, носящие беспорядочный, случайный характер. При этом источником его является любое колеблющееся тело, выведенное из устойчивого состояния внешней силой.
По спектральному составу в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне частот различают:
- низко- (16-350 Гц);
- средне- (350-800 Гц);
- высокочастотные шумы (выше 800 Гц).
Характер распространения колебательного движения в среде называется звуковой волной, а область среды, в которой она распространяется, - звуковым полем.
Звук представляет собой колебательное движение упругой среды, воспринимаемое слуховым аппаратом человека. Движение звуковой волны в воздухе сопровождается периодическим повышением и понижением давления. Периодическое повышение давления в воздухе по сравнению с атмосферным давлением в невозмущенной среде называется звуковым давлением. Чем больше давление, тем сильнее раздражение органа слуха и ощущение громкости звука.
По временным характеристикам делится на:
- постоянный шум. Уровень звука меняется не более чем на 5 дБ А за 8 часов при измерении на стандартизованной временной характеристике шумомера «медленно».
- непостоянный шум. Уровень звука меняется более чем на 5 дБ А за 8 часов при измерении на стандартизованной временной характеристике шумомера «медленно». Непостоянный шум делится на:
а) колеблющийся шум - уровень звука изменяется во времени непрерывно;
б) прерывистый шум - уровень звука которого изменяется ступенчато (на 5 дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1с и более, при этом уровни звука отличаются менее чем на 7 дБ А);
в) импульсный шум – шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1с, при этом уровни звука различаются на 7 дБ А и более).
По длительности действия:
- продолжительные
- кратковременные.
По характеру спектра:
- широкополосный шум,с непрерывным спектром шириной более октавы. Для широкополосного шума его уровень, измеренный в дБ А, не должен превышать более чем на 5 дБ уровень шума на частоте 1 кГц соответствующего предельного спектра. Например, шум реактивного самолета.
- тональный (дискретный) содержит в спектре выраженные дискретные тона (частоты, уровень звука на которых значительно выше уровня на других частотах). Например, шум дисковой пилы.
В зависимости от происхождения шумы бывают:
ü механические – возникают при движении отдельных деталей и узлов оборудования, машин, аппаратов, приборов и т.д.;
ü аэродинамические - возникают в результате движения воздуха, газов или газообразных сред с большой скоростью. Например при работе вентиляторов, воздуходувок;
ü гидродинамические – возникают в результате нестационарных и стационарных режимов движения жидкости;
ü электромагнитные – возникают в результате воздействия переменных магнитных сил, приводящих в колебательное движение детали и узлы электрических машин, аппаратов, приборов.
Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь 50 ÷ 60 дБ А, автосирена 100 дБ А, шум двигателя легкового автомобиля 80 дБ А, громкая музыка 70 дБ А, шум от движения трамвая 70 ÷ 80 дБ А, шум в обычной квартире 30 ÷ 40 дБ А.
Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях» на уровне 40 дБ А днём и 30 дБ А в ночное время.
В условиях производства имеют место шумы различной интенсивности и частоты, которые создаются в результате работы разнообразных механизмов, агрегатов.
Воздействие на человека.
Физиопатологические последствия могут проявляться в форме нарушения функций слуха и других анализаторов, например, вестибулярного аппарата, координирующей функции коры головного мозга, нервной или пищеварительной системы, системы органов кровообращения. Кроме того, шум влияет на углеводный, жировой и белковый обмены веществ в организме.
Звуки различных частот даже при одинаковой их интенсивности воспринимаются по-разному. Низкочастотные звуки воспринимаются как относительно тихие, но по мере увеличения их частоты усиливается громкость восприятия, а при приближении их к верхней высокочастотной границе звуковой части спектра, громкость восприятия снова падает.
Область слухового восприятия, доступная человеческому уху, ограничивается порогами слышимости и болевого ощущения. Границы этих порогов в зависимости от частоты существенно меняются. Этим объясняется, что высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).
Производственный шум различной интенсивности и спектра, длительно воздействующий на работающих, может привести со временем к понижению остроты слуха у последних, а иногда и к развитию профессиональной глухоты. Установлено, что потеря слуха обычно наступает при воздействии шума в диапазоне частот 3000-6000 Гц, а нарушение разборчивости речи - при частоте 1000-2000 Гц. Наибольшая потеря слуха работающих наблюдается в первые десять лет работы, причем эта опасность увеличивается с возрастом.
Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы, из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчиков, мостовых кранов и т. п.), что может привести к возникновению несчастных случаев на производстве.
В биологическом отношении шум является заметным стрессовым фактором, способным вызвать срыв приспособительных реакций. Акустический стресс может приводить к разным проявлениям: от функциональных нарушений регуляции ЦНС до морфологически обозначенных дегенеративных деструктивных процессов в разных органах и тканях. Степень шумовой патологии зависит от интенсивности и продолжительности воздействия, функционального состояния ЦНС и, что очень важно, от индивидуальной чувствительности организма к акустическому раздражителю. Индивидуальная чувствительность к шуму составляет 4 ÷ 17 % . Считают, что повышенная чувствительность к шуму определяется сенсибилизированной вегетативной реактивностью, присущей 11 % населения. Женский и детский организм особенно чувствителен к шуму. Высокая индивидуальная чувствительность может быть одной из причин повышенной утомляемости и развития различных неврозов.
Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, может приводить к профессиональным заболеваниям.
Шум с уровнем звукового давления до 30 ÷ 35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40 ÷ 70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, и при длительном действии может быть причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха профессиональной тугоухости. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а еще более высокие уровни (более 160 дБ) могут привести к смерти.
Специфическое шумовое воздействие, сопровождающееся повреждением слухового анализатора, проявляется медленно прогрессирующим снижением слуха. У некоторых лиц серьезное шумовое повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других потеря слуха развивается постепенно, в течение всего периода работы на производстве. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.
Оценка состояния слуховой функции базируется на количественном определении потери слуха и производится по показателям аудиометрического исследования. Основным методом исследования слуха является тональная аудиометрия. При оценке слуховой функции определяющими приняты средние показатели порогов слуха в области восприятия речевых частот (500, 1000, 2000 Гц), а также потеря слухового восприятия в области 4000 Гц.
Критерием профессионального снижения слуха принят показатель средней арифметической величины снижения слуха в речевом диапазоне, равный 11 дБ и более. Помимо патологии органа слуха при воздействии шума наблюдаются отклонения в состоянии вестибулярной функции, а также общие неспецифические изменения в организме; рабочие жалуются на головные боли, головокружение, боли в области сердца, повышение артериального давления, боли в области желудка и желчного пузыря, изменение кислотности желудочного сока. Шум вызывает снижение функции защитных систем и общей устойчивости организма к внешним воздействиям.
Оценка громкости звука человеком зависит не только от уровня интенсивности, но и от частоты колебаний, так как звуки одинаковой интенсивности, но разной частоты воспринимаются как звуки разной громкости. Для оценки с помощью измерительной аппаратуры субъективного восприятия человеком звуков разной частоты введены частотно-корректированные характеристики шумомеров А, В и С, которые позволяют с помощью одного измерения дать интегральную оценку уровня шума, близкую к оценке этого шума человеком. Результат измерения записывается с указанием названия частотно-корректированной характеристики шумомера, например 65 дБ А.
Средства и методы защиты от шума.
При проектировании, изготовлении, монтаже, испытаниях и эксплуатации машин, аппаратов, приборов, систем, технологических процессов, а также при организации рабочих мест необходимо применять все меры, позволяющие снизить уровни шумов до пределов, не превышающих нормативных значений.
Борьба с шумами осуществляется как в источнике их образования (наиболее эффективные меры), так и на пути их распространения.
С целью выбора наиболее эффективных мер защиты необходимо учитывать характер шумообразования.
Снижение механических шумов достигается:
o улучшением конструкции машин и механизмов,
o заменой деталей из металлических материалов на пластмассовые,
o заменой ударных технологических процессов на безударные (например, клепку рекомендуется заменять сваркой, штамповку прессованием и т.д.),
o применением вместо зубчатых передач в машинах и механизмах других видов передач (например, клиноременных) или использованием зубчатых передач, не издающих громких звуков (например, использование не прямозубых, а косозубых или шевронных шестерен),
o нанесением смазки на трущиеся детали и рядом других мероприятий.
Для снижения аэродинамического шума, возникающего при работе вентиляторов, дымососов, компрессоров, кондиционеров на воздуховодах, всасывающих трактах, магистралях выброса и перепуска воздуха устанавливают различные глушители, которые могут быть активными и реактивными.
Активные глушители представляют устройства, содержащие в себе материал, поглощающий энергию аэродинамического шума.
Реактивные глушители устроены таким образом, что способны отражать входящую звуковую энергию обратно к источнику ее образования.
Аэродинамические и гидродинамические шумы сопровождают течение жидкости или газа. Эти шумы также возникают при работе вентиляторов, компрессоров, газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, при выпуске пара или воздуха в атмосферу, при вращении винтов самолета, при работе насосов для перекачки жидкостей и т.д.
Для уменьшения аэродинамических и гидродинамических шумов рекомендуются мероприятия:
o снижение скорости обтекания газовыми или воздушными потоками препятствий,
o улучшение аэродинамики тел, работающих в контакте с потоками,
o снижение скорости истечения газовой струи и уменьшение диаметра отверстия, из которого эта струя истекает,
o выбор оптимальных режимов работы насосов для перекачивания жидкостей,
o правильное проектирование и эксплуатация гидросистем.
Для борьбы с шумами электромагнитного происхождения рекомендуется:
o тщательно уравновешивать вращающиеся детали электромашин (ротор, подшипники),
o осуществлять тщательную притирку щеток электродвигателей,
o применять плотную прессовку пакетов трансформаторов
o выбирают оптимальные габаритные размеры;
o уменьшают магнитную индукцию.
К общим относятся коллективные средства защиты.
· архитектурно-планировочные: рациональная акустическая планировка зданий и генпланов предприятий; рациональное расположение технологического оборудования и рабочих мест; рациональное акустическое размещение зон и режимов движения транспортных средств и транспортных потоков; создание шумозащищённых зон;
· акустические средства:
o средства изоляции: звукоизолирующие ограждения зданий и помещений; звукоизолирующие кожухи, кабины, выгородки; акустические экраны, перегородки;
Под звукоизоляцией понимают создание специальных строительных устройств - преград (в виде стен, перегородок, кожухов, выгородок и т. п.), препятствующих распространению шума из одного помещения в другое или в одном и том же помещении. Принцип звукоизоляции заключается в том, что большая часть звуковой энергии отражается от преграды и только незначительная часть ее проникает сквозь звукоизолирующую преграду и попадает в окружающую среду. Уменьшение звуковой мощности по пути распространения шума.
o средства звукопоглощения: звукоизолирующие облицовки, объемные поглотители звука;
Звукопоглощение - это способность материала или конструкции поглощать энергию звуковых волн, которая в узких каналах и порах материала трансформируется в другие виды энергии, в основном в тепловую. Иными словами уменьшение шума в звукопоглощающих преградах обусловлено переходом колебательной энергии в тепловую вследствие внутреннего трения в звукопоглощающих материалах.
Свойством поглощать звук обладают практически все строительные материалы.
Звукопоглощающие преграды делятся на четыре класса:
волокнисто-пористые - войлок, вата, акустическая штукатурка, ультратонкое стеклянное и базальтовое волокно и др.;
мембранные - ПВХ и другие пленки, тонкие листы фанеры или металла на обрешетке;
резонансные - специальные конструкции, основанные на акустических свойствах резонатора;
комбинированные - устройства, использующие предыдущие материалы.
· организационно-технические методы: применение малошумящих технологических процессов; оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля; совершенство технологии ремонта и обслуживания машин; применение малошумящих машин и их сборочных единиц; использование рациональных режимов труда и отдыха и др.
К средствам индивидуальной защиты относятся:
- противошумными вкладышами (Беруши);
Противошумные вкладышивставляют непосредственно в слуховой канал наружного уха. Их изготавливают из легкого каучука, эластичных пластмасс, резины, эбонита и ультратонкого волокна. Они позволяют снизить уровень звукового давления на 10-15 дБ.
- наушниками;
Наушники снижают уровень звукового давления на 7-38 дБ в диапазоне частот 125-8000 Гц.
- шлемофонами.
Шлемофоны рекомендуется применять для защиты от воздействия шума с общим уровнем 120 дБА и выше. Они герметично закрывают всю околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30-40 дБ в диапазоне частот 125-8000 Гц.
Эффективность этих средств зависит от их конструкции, качества используемых материалов, силы прижатия, выполнения правил эксплуатации.
ВИБРАЦИЯ
Если человек непосредственно контактирует с источниками каждого упругого колебания, то такое воздействие называется вибрацией.
Вибрация – это сложный колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести какого-либо тела от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела, которую оно имело в статическом состоянии.
Причинами возникновения вибраций являются неуравновешенные движения, которые возникают при:
§ возвратно- поступательном движении;
§ вращательном движении, когда центр тяжести не совпадает с осью вращения (инструменты: режущие, пневматические, ручные и т.д.)
§ соударении деталей;
§ взаимодействии турбулентного потока с различными гидравлическими сопротивлениями;
§ действии изменяющегося магнитного поля на ферромагнитные материалы;
§ упругой деформации деталей;
§ фрикционных процессах;
§ работе специальных виброустановок.
В зависимости от источника возникновения различают:
1. локальную вибрацию, которая передаётся от:
· ручных машин или ручного механизированного инструмента и органов управления машинами и оборудованием;
· ручных инструментов без двигателей.
Т.е передается через руки человека. Локальной вибрации преимущественно подвергаются лица, работающие с ручными механизированными электрическими или пневматическими инструментами.
2. общую вибрацию разделяют на три категории:
· категория 1 – транспортная, которая действует на человека на рабочих местах транспортных средств при их движении (автомобили, тягачи, грейдеры, катки и др.);
· категория 2 – транспортно-технологическая, которая действует на человека на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью или движущихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений (краны, экскаваторы, строительные машины, бетоноукладчики и др.)
· категория 3 – технологическая, которая действует на человека на рабочих местах стационарных машин или передаётся на рабочие места без источников вибрации (станки, электромашины, стационарные электроустановки, насосы, вентиляторы и др.)
В свою очередь технологическая вибрация в зависимости от места действия бывает трёх типов:
тип «а» - на постоянных рабочих местах (РМ) производственных помещений предприятий;
тип «б» - на рабочих местах производственных помещений без источников вибрации (на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других вспомогательных производственных помещений);
тип «в» - на рабочих местах заводоуправлений, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, медпунктов, конторских помещений, рабочих комнат и других помещений для работников умственного труда.
Т.епередается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. Общей вибрации чаще всего подвергаются транспортные рабочие, операторы мощных штампов, вырубных прессов.
Воздействие на человека.
Вибрация воздействует на центральную нервную систему (ЦНС), желудочно-кишечный тракт, органы равновесия (вестибулярный аппарат), вызывает головокружение, онемение конечностей, заболевания суставов. Длительное воздействие вибрации приводит к профессиональному заболеванию - вибрационной болезни, эффективное лечение которой возможно лишь на ранних стадиях, причем восстановление нарушенных функций протекает крайне медленно, а при определенных условиях в организме могут наступить необратимые процессы, сопровождающиеся полной потерей трудоспособности.
Кроме вредного воздействия на организм человека, вибрация приводит к разрушению зданий, сооружений, коммуникаций, поломке оборудования. Отрицательное влияние ее заключается также в снижении КПД работающих машин и механизмов, преждевременном износе вращающихся деталей вследствие их дисбаланса, понижении точности контрольно-измерительных приборов (КИП), нарушении функционирования автоматических систем управления и т. д.
Длительное воздействие вибрации приводит к профессиональному заболеванию вибрационной болезни, эффективное лечение которой возможно лишь на начальной стадии ее развития.
Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а высоких частот - спазм сосудов.
Сроки развития периферических расстройств зависят не столько от уровня, сколько от дозы (эквивалентного уровня) вибрации в течение рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8-10 лет работы. Обслуживание инструмента ударного действия (клепка, обрубка), генерирующего вибрацию среднечастотного диапазона (30 ÷ 125 Гц), приводит к развитию сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений через 12-15 лет. При локальном воздействии низкочастотной вибрации, особенно при значительном физическом напряжении, рабочие жалуются на ноющие, ломящие, тянущие боли в верхних конечностях (часто по ночам). Одним из постоянных симптомов локального и общего воздействия является расстройство чувствительности. Наиболее резко страдает вибрационная, болевая и температурная чувствительность.
К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышают риск развития вибрационной болезни из-за усиления сосудистых реакций. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта в результате его суммации, а возможно, и потенцирования.
Длительное систематическое воздействие вибрации приводит к развитию вибрационной болезни (ВБ), которая включена в список профессиональных заболеваний. Эта болезнь диагностируется, как правило, у работающих на производстве; в условиях населенных мест ВБ не регистрируется, несмотря на наличие многих источников вибрации (наземный и подземный транспорт, промышленные источники и др.). Лица, подвергающиеся воздействию вибрации окружающей среды, чаще болеют сердечно-сосудистыми и нервными заболеваниями и обычно предъявляют много жалоб общесоматического характера.
Средства и методы защиты от шума.
Основные мероприятия от влияния вибраций на работающих:
1. Технические – снижение вибрации как в источнике образования, так и на пути её распространения. Уменьшение вибрации в источнике образования достигается подбором конструктивных материалов, качественном изготовлении деталей, выбором режимов работы оборудования, усовершенствованием геометрических форм, уравновешиванием и балансировкой вращающихся частей, устранением дефектов;
2. Организационно – технические мероприятия, направленные на снижение вибрации, предусматривают:
· проверку наличия вибрационных характеристик в паспортах вновь поступивших машин, а при их отсутствии и при необходимости организацию входного контроля этих характеристик;
· своевременное проведение планового и предупредительного ремонта машин с обязательным послеремонтным контролем их вибрационных характеристик;
· контроль за соблюдением правил и условий эксплуатации машин и их использование в соответствии с назначением, указанным в научно – технической документации;
· исключение контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или зоны;
· допуск к эксплуатации только исправных машин;
· запрет оборудования рабочих мест без амортизирующих сидений;
Защита от вибрациипроводится несколькими методами:
1. устранение или снижение действующих переменных сил, вызывающих вибрацию в источнике их возникновения;
2. вибропоглощение;
а) вибродемпфирование – превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. Используют материалы с большим внутренним трением; наносят на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение; применяют демпфирующих материалов (антивибрационных мастик, мягких пластмасс, войлока, пенопласта, резины и др.);
б) виброгашение – это снижение уровня вибрации объекта путем введения в колебательную систему дополнительных реактивных сопротивлений.
3. виброизоляция – это снижение уровня вибрации защищаемого объекта, достигаемое уменьшением передачи колебаний от их источника. Виброизоляция представляет собой упругие элементы, так называемые амортизаторы вибрации, размещенные между вибрирующей машиной и ее основанием. Используется для ослабления интенсивности передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке. Установка между источником возбуждения и защищаемым объектом амортизаторов. В качестве амортизаторов используют стальные пружины, пробки, прокладки из резины и др. Толщина и площадь прокладок определяется расчётным путём или по графикам.
4. увеличение жёсткости элементов машин и строительных конструкций (введением, например ребер жёсткости);
5. установка конструкционных разрывов (акустических швов) без заполнения, с заполнением или с подпорными стенками между фундаментом с вибрирующим оборудованием и полом или другими конструкциями здания;
6. автоматизация и дистанционное управление технологическими процессами, оборудованием, цехами, участками;
7. рациональная планировка технологических процессов и производственных помещений.
В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации используют:
- специальную обувь на массивной резиновой подошве;
- рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготавливаются из упруго демпфирующих материалов.
ИНФРАЗВУК
Инфразвук- распространяющиеся в воздушной среде колебания с частотой ниже 16 Гц. Низкая частота инфразвукового колебания обусловливает ряд особенностей его распространения в окружающей среде. Вследствие большой длины волны инфразвуковые колебания меньше поглощаются в атмосфере и легче огибают препятствия, чем колебания с более высокой частотой. Инфразвук распространяется на значительные расстояния с небольшими потерями энергии.
Поэтому стандартные мероприятия по борьбе с шумом в данном случае неэффективны.
В диапазоне частот 16-30 Гц порог восприятия инфразвуковых колебаний для слухового анализатора составляет 80-120 дБА, а болевой порог - 130-140 дБА.
Эффективным способом защиты от инфразвука является уменьшение его в источнике образования. Это достигается путём:
· повышения быстроходности машин, что позволит перейти в слышимый диапазон звуков;
· повышения жёсткости конструкций;
· устранение низкочастотных вибраций;
· установкой глушителей реактивного типа (резонансных и камерных).
В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев с низкочастотной вибрацией.
Источниками инфразвука в промышленности являются компрессоры, дизельные двигатели, вентиляторы, ветро- энергоустановки, реактивные двигатели, транспортные средства и др. В природе это землетрясения, извержения вулканов, морские бури, движение большого количества газа, жидкости, при вращательном движении, при ветре в горах. Инфразвук распространяется быстрее звука.
Воздействие на человека.
Действие инфразвука на человека воспринимается как физическая нагрузка:
- нарушается пространственная ориентация,- возникают морская болезнь, - пищеварительные расстройства, - нарушения зрения,
- головокружение, - изменяется периферическое кровообращение.
Степень воздействия зависит от диапазона частот, уровня звукового давления и продолжительности экспозиции. Колебания с частотой 7 Гц препятствуют сосредоточению внимания и вызывают ощущение усталости, головную боль и тошноту. Наиболее опасны колебания с частотой 8 Гц. Они могут вызывать явление резонанса системы кровообращения, приводящего к перегрузке сердечной мышцы, сердечному приступу или даже к разрыву некоторых кровеносных сосудов. Инфразвук небольшой интенсивности может служить причиной повышенной нервозности, вызывать депрессию.
Ультразвуковая техника и технологии широко применяются в различных отраслях человеческой деятельности. Для целей активного воздействия на вещества (пайка, сварка, лужение, механическая обработка, обезжиривание деталей и т.д.); структурного анализа и контроля физико-механических свойств вещества и материалов (дефектоскопия); для обработки и передачи сигналов радиолокационной и вычислительной техники; в медицине для диагностики и терапии различных заболеваний с использованием звуковидения, резки и соединения биологических тканей, стерилизации инструмента, рук и т.д.
Ультразвуковые установки с рабочими частотами 20-30 кГц находят широкое применение в промышленности. Наиболее распространенные уровни звукового и ультразвукового давлений на рабочих местах на производстве - 90-120 дБ.
При воздействии инфразвука на организм уровнем 110 ÷ 150 дБ могут возникать неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения: нарушения в ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Отмечаются жалобы на головные боли, головокружение, осязаемые движения барабанных перепонок, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности; может появиться чувство страха, сонливость, затруднение речи; специфическая для действия инфразвука реакция - нарушение равновесия. При воздействии инфразвука с уровнем 105 дБ отмечены психофизиологические реакции в форме повышения тревожности и неуверенности, эмоциональной неустойчивости. Особенно неблагоприятно воздействие на организм человека инфразвуковых колебаний с частотой 4 ÷ 12 Гц.
Средства и методы защиты от инфразвука.
Что же касается инфразвука, то для этого физического фактора воздействия на человека в производственной среде пока не разработаны специфические методы защиты, а также четкие санитарно-гигиенические рекомендации.
К ним следует отнести:
Ø снижение уровня инфразвука в его источнике;
Ø увеличение жесткости колеблющихся конструкций;
Ø применение глушителей реактивного типа.
Вместе с тем такие известные методы борьбы с шумом, как звукоизоляция и звукопоглощение, малоэффективны для инфразвука. Значительно более эффективный подход борьба с инфразвуком в источнике его возникновения.
УЛЬТРАЗВУК
Ультразвук- колебания свыше 20 кГц, распространяющиеся как в воздухе, так и в жидких и твердых средах.
В зависимости от способа передачи от источника к человеку ультразвук подразделяют на:
1. контактный это ультразвук, передающийся при соприкосновении рук или других частей тела человека с его источником, обрабатываемыми деталями, приспособлениями для их удержания, озвучиваемыми жидкостями, сканерами медицинской ультразвуковой аппаратуры, искательными головками ультразвуковых дефектоскопов (передаётся на руки работающего через твёрдую или жидкую среду).
2. воздушный это ультразвуковые колебания в воздушной среде (передаётся воздушным путём).
Из этих определений следует, что ультразвук передается человеку через контакт с воздухом, водой или непосредственно от вибрирующей поверхности (инструмента, машин, аппаратов и других возможных источников).
В зависимости от частотного диапазона (от спектра) ультразвук подразделяют на:
· низкочастотный (от 1,12104 до 1105 Гц), который передаётся человеку воздушным и контактным путём;
Низкочастотный ультразвук применяется при сварке, пайке, лужении, механической обработке материалов, при кристаллизации металлов, при обезжиривании, при очистке загрязнённых воды и воздуха; в медицине – для резки и соединения биологических тканей, обезболивания, разрушения новообразований, стерилизации инструмента и др.
· высокочастотный (от 1105 до 1109 Гц), который передаётся человеку только контактным путём.
Высокочастотный ультразвук применяется в аппаратуре для сбора информации, для контроля, анализа, обработки и передачи сигналов, в дефектоскопии, в радиолокации; в медицине – для диагностики, для лечения различных заболеваний, в офтальмологии, дерматологии и др.
Высокочастотный ультразвук практически не распространяется в воздухе и может оказывать воздействие на работающих преимущественно при контакте источника ультразвука с открытой поверхностью тела. Низкочастотный ультразвук, напротив, оказывает на работающих общее действие через воздух и локальное за счет соприкосновения рук с обрабатываемыми деталями, в которых возбуждены ультразвуковые колебания.
Ультразвук используется в промышленности для контрольно-измерительных целей (дефектоскопия, измерение толщины стенок трубопроводов и др.), а также для осуществления и интенсификации различных технологических процессов (очистка деталей, сварка, пайка, дробление и др.). Ультразвуки ускоряют протекание процессов диффузии, растворения и химических реакций. Используют для растворения нерастворимых веществ, для измельчения.
Для защиты от ультразвука, который передаётся контактным путём, применяется автоматизация (например, процессов пайки, сварки, очистки и обезжиривания деталей и т.д.); автоблокировки, т.е. автоматическое отключение установок в период загрузки и выгрузки деталей; применение приспособлений для фиксации положения источника ультразвука или обрабатываемой детали и др.
Воздействие на человека.
Ультразвукоказывает существенное влияние на организм человека. Как уже отмечалось, ультразвук способен распространяться во всех средах: газообразной, жидкой и твердой. Нарушает микроокружение мембран клеток, изменяет проницаемость мембран, приводит к возникновению новых синтезов в клетках. Поэтому в организме человека он воздействует не только собственно на органы и ткани, но и на клеточную и другие жидкости. При распространении в жидкой среде ультразвук вызывает кавитацию этой жидкости, т. е. образование в ней мельчайших пустотных пузырьков, заполняемых парами этой жидкости и растворенных в ней веществ, и их сжатие (захлопывание). Этот процесс сопровождается образованием шума.
При работе на мощных ультразвуковых установках операторы предъявляют жалобы на головные боли, которые, как правило, исчезают при прекращении работы; быструю утомляемость; нарушение ночного сна; чувство непреодолимой сонливости днем; ослабление зрения, чувство давления на глазные яблоки; плохой аппетит; постоянную сухость во рту и одеревенелость языка; боль в животе.
Низкочастотные ультразвуковые колебания хорошо распространяются в воздухе. Биологический эффект воздействия их на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемого действию ультразвука. Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. У людей, работающих на ультразвуковых установках, отмечают выраженную астению, сосудистую гипотонию, снижение электрической активности сердца и мозга. Изменения ЦНС в начальной фазе проявляются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте, в ограниченном пространстве, резкие приступы с учащением пульса, чрезмерной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Наиболее характерны вегетососудистая дистония с жалобами на резкое утомление, головные боли и чувство давления в голове, затруднения при концентрации внимания, торможение мыслительного процесса, на бессонницу.
Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, т. е. развиваются периферические неврологические нарушения. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызывать изменения костной структуры с разрежением плотности костной ткани.
Профессиональные заболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки - вегетосенсорная (ангионевроз) или сенсомоторная полиневропатия рук.
Средства и методы защиты от ультразвука.
Большинство методов защиты работающих от шума малоэффективны при ультра- и инфразвуках. Поэтому для защиты от их воздействия следует использовать все способы снижения интенсивности генерации таких колебаний непосредственно в источнике.
Существуют требования по ограничению неблагоприятного влияния контактного ультразвука, а именно:
ü при разработке нового оборудования должны предусматриваться меры по максимальному ограничению ультразвука, как в источнике возникновения, так и на пути его распространения;
ü запрещается непосредственный контакт человека с рабочей поверхностью источника ультразвука и с контактной средой во время возбуждения в ней ультразвука;
ü ультразвуковые искатели и датчики, удерживаемые руками оператора, должны иметь форму, обеспечивающую минимальное напряжение мышц, удобное для работы расположение;
ü исключается передача ультразвука другим частям тела кроме рук;
ü применение дистанционного управления; приспособления для удержания источника ультразвука или предметов, которые могут служит в качестве твердой контактной среды;
ü для защиты рук от неблагоприятного воздействия контактного ультразвука в твердых и жидких средах, а также от контактных смазок необходимо применять нарукавники, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные);
Для исключения контактного облучения работающих ультразвуком загрузку, выгрузку и другие работы следует проводить при выключенном источнике или пользоваться при этом специальными инструментами с ручками, покрытыми эластичным слоем из пористой резины, поролона.
ü использование звукоизолирующих кожухов. Эти экраны изготавливают из листовой стали или дюралюминия толщиной 1 мм, пластмассы (гетинакса) либо из специальной резины.
Например, применение кожухов на некоторых ультразвуковых установках позволяет снизить уровень ультразвука на 6080 дБ. Прозрачные кожухи из органического стекла должны иметь толщину не менее 5 мм. Часто используют эластичные кожухи из трех слоев резины общей толщиной 3-5 мм. Кожухи позволяют снизить уровни звукового давления на 20-30 дБ в слышимом диапазоне частот и на 60-80 дБ в неслышимом.
Зоны помещений с уровнями ультразвука, превышающими предельно допустимые, должны быть обозначены предупреждающим знаком «Осторожно! Прочие опасности». К работе с источником ультразвука допускаются лица не моложе 18 лет, имеющие соответствующую квалификацию, прошедшие обучение и инструктаж по технике безопасности.
Рекомендуется соблюдать следующий режим труда и отдыха:
необходимо устраивать перерывы через каждые 1,5 ч на 15 мин.;
необходимо проводить медицинские осмотры.