Механические колебания. Виды вибраций и их воздействие на человека.

Подробности
Категория: Ответы к экзамену по безопасности жизнедеятельности и охране труда
Просмотров: 748

Колебания — многократное повторение одинако­вых или почти одинаковых процессов, — сопутству­ют многим природн. процессам и явлениям, выз­ванным человеч. деят., — от простей­ших колебаний маятника до эл-магнитных колебаний распростр. световой волны. Механич. колебания — это периодич. повторяющ. движения, вращательные или воз-вратно постунательные. Это тепловые колебания атомов, биение сердца, колебания моста под нога­ми, земли от проезжающего рядом поезда. Любой процесс механич. колебаний можно свести к одному или нескольким гармонич. синусоидальн. колебаниям. Основн. параметры гармонич.колебания: амплитуда, равная макс. отклонению от положения равно­весия (м); скорость колебаний (м/с); ускорение (м/ с2); период колебаний, равный времени одного пол­ного колебания (с); частота колебаний, равная чис­лу полных колебаний за единицу времени (Гц). Все виды техники, имеющие движущиеся узлы, транспорт — создают механич. колебания. Уве­личение быстродействия и мощности техники приве­ло к резкому повышению уровня вибрации. Вибра­ция — это малые механич. колебания, возника­ющие в упругих телах под воздействием перемен. сил. Так, электродвигатель передает на фундамент виб­рацию, вызываемую неуравновеш. ротором. Идеально уравновесить элементы механизмов прак­тически невозможно, поэтому в механизмах с вра­щающимися частями почти всегда возникает вибра­ция. Резонансная вибрация вагона возникает в ре­зультате близости частоты силы воздействия на стыках рельсов к собственной частоте вагона. Виб­рация по земле распространяется в виде упругих волн и вызывает колебания зданий и сооружений. Вибрация машин может приводить к нарушению функционирования техники и вызвать серьезные аварии. Установлено, что вибрация является при­чиной 80% аварий в машинах, в частности, она приводит к накоплению усталостных эффектов в ме­таллах, появлению трещин. При воздействии вибрации на человека наиболее существенно то, что тело человека можно предста­вить в виде сложной динамической системы. Мно­гочисл. исследования показали, что эта динамическая система меняется в зависимости от позы человека, его состояния — расслабленности или на­пряженности — и других факторов. Для такой сис­темы существуют опасные, резонансные частоты, и если внешние силы воздействуют на человека с частотами, близкими или равными резонансным, то резко возрастает амплитуда колебаний, как всего тела, так и отдельных его органов. Для тела человека в положении сидя резонанс наступает при частоте 4-6 Гц, для головы 20-30 Гц, для глазных яблок 60-90 Гц. При этих ча­стотах интенсивная вибрация может привести к травматизации позвоночника и костной ткани, рас­стройству зрения, у женщин вызвать преждевре­менные роды. Колебания вызывают в тканях организма пере­менные механические напряжения. Изменения на­пряжения улавливаются множеством рецепторов и трансформируются в энергию биоэлектрич. и биохимич. процессов. Информация о действу­ющей на человека вибрации воспринимается осо­бым органом чувств — вестибулярным аппаратом. Вестибулярный аппарат располагается в височ­ной кости черепа и состоит из преддверия и полу­кружных каналов, расположенных во взаимо перпен­дикулярных плоскостях. Вестибулярн. аппарат обеспеч. анализ положений и перемещений го­ловы в пространстве, активизацию тонуса мышц и поддержание равновесия тела. В преддверии и полу­кружных каналах имеются рецепторы и эндолимфа (жидкость, заполняющая каналы и преддверие). При перемещении тела и движениях головы эндолимфа оказывает неодинаковое давление на чувствит. клетки. Поскольку полукружные каналы распола­гаются в трех взаимо перпендикулярных плоскостях, то при любом перемещении тела и головы возбужда­ются нервные клетки разных отделов вестибулярно­го аппарата. Нервн. волокна, идущие от рецепто­ров вестибулярн. аппарата, образуют вестибуляр­н. нерв, который присоединяется к слуховому нерву и направляется в головн. мозг. В соответств. участке коры головного мозга в височной доле ана­лизируются сигналы от рецепторов вестибулярного аппарата.

Вибра­ция — это малые механические колебания, возника­ющие в упругих телах под воздействием переменных сил. Воздействие вибрации на организм человека оп­ределяется уровнем виброскорости и виброускоре­ния, диапазоном действующих частот, индивидуаль­ными особенностями человека. За нулевой уровень виброскорости принята величина 5 • 10~8 м/с, за ну­левой уровень колебательного ускорения принята величина 3 • 10~4 м/с2, рассчитанные по порогу чув­ствительности организма.По способу передачи на человека вибрация под­разделяется на: общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего че­ловека; локальную, передающуюся через руки че­ловека. Длительное воздействие вибраций ведет к виб­рационной болезни, довольно распространенному профессиональному заболеванию. Важно знать, что в течении вибрационной болезни, в зависимости от степени поражения, различают четыре стадии. В первой, начальной стадии симптомы незначи­тельны: слабо выраженная боль в руках, снижение порога вибрационной чувствительности, спазм ка­пилляров, боли в мышцах плечевого пояса.

Во второй стадии усиливаются боли в верхних конечностях, наблюдается расстройство чувствитель­ности, снижается температура и синеет кожа кистей рук, появляется потливость. При условии исключе­ния вибрации на первой и второй стадии лечение эффективно и изменения обратимы. Третья и чет­вертая стадии характеризуются интенсивными бо­лями в руках, резким снижением температуры кис­тей рук. Отмечаются изменения со стороны нервной системы, эндокринной системы, сосудистые измене­ния. Нарушения приобретают генерализованный ха­рактер, наблюдаются спазмы мозговых сосудов и сосудов сердца. Больные страдают головокружения­ми, головными и загрудинными болями, изменения имеют стойкий характер, необратимы.

Виброзащита человека представляет собой слож­ную проблему биомеханики. При разработке мето­дов виброзащиты необходимо учитывать эмоцио­нальное состояние человека, напряженность рабо­ты и степень его утомления.

Основная мера защиты от вибрации — виброи­золяция источника колебаний. Примером являются автомобильные и вагонные рессоры. Виброак­тивные агрегаты устанавливаются на виброизоля­торах (пружины, упругие прокладки, пневматиче­ские или гидравлические устройства), защищающих фундамент от воздействий.

Санитарные нормы и правила регламентируют предельно допустимые уровни вибрации, меры по снижению вибрации и лечебно-профилактические мероприятия. Санитарными правилами предусмат­ривается ограничение продолжительности контак­та человека с виброопасным оборудованием. Биологическая активность вибрации использу­ется для лечебных целей. Известно, что факторы, действующие на живые объекты, вызывают, в за­висимости от интенсивности действия, противопо­ложные по значению явления: стимуляцию биопро­цессов или их угнетение. Правильно дозированные вибрации определенных частот не только не вред­ны, но, напротив, увеличивают активность жизнен­но важных процессов в организме.

При кратковременном действии вибрации наблю­дается снижение болевой чувствительности. Специ­альный вибромассажер снимает мышечную уста­лость и применяется для ускорения восстановитель­ных нервно-мышечных процессов у спортсменов.