Вибрация, ее влияние на организм и профилактика вибрационной болезни
Рис. 31. Кривая простого гармонического колебания. О — точка покоя: X — амплитуда колебания; Т — период колебания.
Широкое распространение вибрационной техники в различных отраслях народного хозяйства, привлечение больших контингентов трудящихся к выполнению работ, связанных с воздействием разных видов вибрации на организм, ставят перед гигиеной труда задачу предупреждения неблагоприятного влияния на рабочих.
С физической точки зрения вибрации относятся к колебательным процессам, происходящим в механических системах, при которых материальное тело через определенный промежуток времени проходит одно и то же устойчивое положение. Наиболее простой формой колебаний является гармоническое колебание, представляющее собой синусоиду (рис. 31). Такое колебание может быть охарактеризовано амплитудой — максимальным перемещением колеблющейся точки и частотой — количеством полных циклов колебаний в единицу времени, выражаемой в герцах.
Время, за которое совершается один полный цикл колебания, называется периодом (Т); эта величина обратно пропорциональна частоте (f):
Т=I/f
Амплитуда может характеризовать смещение и выражаться в сантиметрах или долях его (А). В тех случаях, когда колебательный процесс отражает первую производную пути по времени — колебательную скорость, или виброскорость (σ), амплитуда ее выражается в см/сек, а когда соответствует второй производной пути по времени — ускорению (ω), она выражается в см/сек2 или g (lg = 981 см/сек2)— σ = 2nAf и ω = 4л2Аf2.
В последнее время установлено, что изменения в организме под влиянием вибрации находятся в соответствии с количеством энергии колебаний, передаваемой организму человека. Поскольку энергия колебаний в любой момент времени пропорциональна квадрату колебательной скорости, в качестве физического критерия для гигиенической оценки и нормирования вибрации стала применяться виброскорость, или колебательная скорость.
Человек в состоянии ощущать вибрацию в диапазоне от долей герца до 8000 Гц. Вибрация более высокой частоты воспринимается как тепловое ощущение. Порогом восприятия виброскорости принято считать 10-4 см/сек, а порогом болевого ощущения — 1 м/сек.
По аналогии со звуком интенсивность вибрации может измеряться относительными величинами — децибелами (ДБ). При этом за стандартную единицу принята виброскорость, равная 5·10-6 см/сек.
Колебания могут быть затухающими. При этом амплитуда колебания постоянно уменьшается в связи с наличием сопротивления, оказываемого средой колеблющемуся телу. При большом сопротивлении среды затухающие колебания перестают быть гармоническими и даже периодическими, приобретая апериодический характер. Такие колебания называют толчкообразными.
На производстве чаше всего наблюдаются сложные периодические колебания или апериодические.
Сложные периодические колебания методом гармонического анализа могут быть разложены на простые гармонические колебания. Для оценки сложной вибрации, так же как в отношении шума, может быть применен спектральный анализ. Он проводится по октавным полосам со следующими среднегеометрическими значениями частот: 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000 и 2000 Гц с помощью специальных приборов ИШВ-1, НВА-1.