Реферат вибрации и акустические колебания
Обновлено: 05.07.2024
Среди физических факторов выделяют механические и акустические колебания. Они относятся к наиболее опасным и вредным факторам. По негативному влиянию на человека и окружающую среду колебания находятся на втором месте после повышенной запыленности. В рамках данной работы рассмотрим влияние механических и акустических колебаний на человека и окружающую среду. А также рассмотрим основные средства и методы защиты от них.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ 4
1.1. Вибрации 4
1.2. Воздействие вибрации на человека 5
1.3. Методы и средства защиты от вибрации 10
2. АКУСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ 12
2.1. Шум 12
2.2. Ультразвук 16
2.3. Инфразвук 17
2.4. Методы и средства защиты от шума 18
3. УДАРНАЯ ВОЛНА 20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Вложенные файлы: 1 файл
КР_БЖ.docx
Для защиты от вибрации применяют следующие методы:
- Снижение виброактивности машин – достигается изменением технологического процесса, применением машин, у которых динамические процессы, вызываемые ударами были бы исключены или снижены (например, замена клепки сваркой).
- Вибродемпфирование – метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности мягких покрытий (резина, пенопласт).
- Виброгашение – осуществляют установкой агрегатов на массивный фундамент. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, насосов и т.п.).
- Виброизоляция заключается в изолировании друг от друга вибрирующих поверхностей с помощью пружин, прокладок или их сочетания.
Рисунок 1. Схема виброизоляции виброактивного оборудования:
а) опорный вариант; б) подвесной вариант;
в) виброизоляция вертикальных и горизонтальных колебаний.
Рисунок 2. Схема виброизоляции источника вибрации (а) и рабочего места (б)
- Средства индивидуальной защиты от вибрации – виброизолирующие рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки. Для ног – виброизолирующая обувь, стельки, подметки.
2. АКУСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Механические колебания в упругих средах вызывают распространение в этих средах упругих волн, называемых акустическими колебаниями.
Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16 Гц - 20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковым, с частотой менее 16 Гц - инфразвуковыми, выше 20 кГц - ультразвуковыми. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле. Скорость звука в воздухе при нормальных условиях составляет 330 м/с, в воде около 1400 м/с, в стали порядка 5000 м/с.
Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. При восприятии человеком звуки различают по высоте и громкости. Высота звука определяется частотой колебаний: чем больше частота колебаний, тем выше звук. Громкость звука определяется его интенсивностью, выражаемой в ВТ/м 2 . Единица измерения громкости в логарифмической шкале называется децибелом (дБ). Она примерно соответствует минимальному приросту силы звука, различаемому ухом. Область слышимости звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя - порог слышимости, верхняя - порог болевого ощущения. Самые низкие значения порогов лежат в диапазоне 1. 5 кГц. Порог слуха молодого человека составляет 0 дБ на частоте 1000 Гц, на частоте 100 Гц порог слухового восприятия значительно выше, так как ухо менее чувствительно к звукам низких частот. Болевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуко-вому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м2. Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).
Шум определяют как совокупность звуков различной частоты и интенсивности, беспорядочно изменяющихся во времени. Для нормального существования, чтобы не ощущать себя изолированным от мира, человеку нужен шум в 10 – 20 дБ. Это шум листвы, парка или леса.
Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь – 50-60 дБ, автосирена – 100 дБ, шум двигателя легкового автомобиля – 80 дБ, громкая музыка – 70 дБ, шум от движения трамвая – 70-80 дБ, шум в обычной квартире – 30-40 дБ.
К физическим характеристикам шума относятся: частота, звуковое давление, уровень звукового давления.
По спектральному составу в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне частот различают низко-, средне- и высокочастотные шумы, по временным характеристикам – постоянные и непостоянные, последние, в свою очередь, делятся на колеблющиеся, прерывистые и импульсные, по длительности действия – продолжительные и кратковременные. С гигиенических позиций придается большое значение амплитудно-временным, спектральным и вероятностным параметрам непостоянных шумов, наиболее характерных для современного производства.
Источники шума многообразны. Это аэродинамичные шумы самолетов, рев дизелей, удары пневматического инструмента, колебания всевозможных конструкций, громкая музыка и многое другое.
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 способствует 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 центральной нервной системы (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 организмы особенно чувствительны 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 при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.
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.
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.
Непостоянные шумы делятся на: колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные. Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровень звука (дБ А).
При оценке шума допускается использовать дозу шума, так как установлена линейная зависимость доза–эффект по временному смещению порога слуха, что свидетельствует об адекватности оценки шума по энергии. Дозный подход позволяет также оценить кумуляцию шумового воздействия за рабочую смену.
Нормирование допустимого шума в жилых помещениях, общественных зданиях и на территории жилой застройки осуществляется в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96.
В производственных условиях нередко возникает опасность комбинированного влияния высокочастотного шума и низкочастотного ультразвука, например при работе реактивной техники, при плазменных технологиях.
Ультразвук как упругие волны не отличается от слышимого звука, однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту.
Упругие колебания с частотой более 16000 Гц называются ультразвуком. Мощные ультразвуковые колебания с частотой 18 – 30 кГц и высокой интенсивности используются в производстве для технологических целей: очистка деталей, сварка, пайка металлов, сверления. Более слабые ультразвуковые колебания используются в дефектоскопии, в диагностике, для исследовательских целей.
Под влиянием ультразвуковых колебаний в тканях организма происходят сложные процессы: образование внутри тканевого тепла в результате трения частиц между собой, расширение кровеносных сосудов и усиление кровотока по ним; усиление биохимических реакций, раздражение нервных окончаний.
Эти свойства ультразвука используются в ультразвуковой терапии на частотах 800 – 1000 кГц при невысокой интенсивности 80 – 90 дБ, улучшающей обмен веществ и снабжение тканей кровью.
Повышение интенсивности ультразвука и увеличение длительности его воздействия могут приводить к чрезмерному нагреву биологических структур и их повреждению, что сопровождается функциональным нарушением нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, изменением свойств и состава крови. Ультразвук может разрывать молекулярные связи, - так, молекула воды распадается на свободные радикалы ОН и Н, что является причиной окисляющего действия ультразвука. Таким же образом происходит расщепление ультразвуком высокомолекулярных соединений. Поражающее действие ультразвук оказывает при интенсивности 120 дБ.
При непосредственном контакте человека со средами, по которым распространяется ультразвук, возникает его контактное действие на организм человека. При этом поражается периферическая нервная система и суставы в местах контакта, нарушается капиллярное кровообращение в кистях рук, снижается болевая чувствительность. Установлено, что ультразвуковые колебания, проникая в организм, могут вызвать серьезные местные изменения в тканях – воспаление, кровоизлияния, некроз (гибель клеток и тканей). Степень поражения зависит от интенсивности и длительности действия ультразвука, а также от присутствия других негативных факторов.
У 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 вегето-сосудистая 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.
Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТ 12.1.001-89.
Инфразвук – область акустических колебаний с частотой ниже 16. 20 Гц. В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев – с низкочастотной вибрацией.
Медицинские исследования показали опасность инфразвуковых колебаний для живых организмов. Невидимые и неслышимые волны вызывают у человека чувство глубокой подавленности и необъяснимого страха. Особенно опасен инфразвук с частотой около 8 Гц из-за его возможного резонансного совпадения с ритмом биотоков мозга.
Инфразвук вреден во всех случаях: слабый действует на внутреннее ухо и вызывает симптомы морской болезни, сильный заставляет внутренние органы вибрировать, вызывает их повреждение и даже остановку сердца. 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. Отмечают 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. Инфразвук средней силы может вызвать слепоту.
В современных условиях шум - это один из серьезных факторов загрязнения окружающей среды; связанный с ростом городов, развитием транспорта, промышленности, бытовой техники).
Хотя звук химически или физически не изменяет и не повреждает окружающую, как это происходит при обычном загрязнении воздуха или воды, он может достигать такой интенсивности, что вызывает у людей психологический стресс или физиологические нарушения. В этом случае можно говорить об акустическом загрязнении среды.
Содержание работы
Содержимое работы - 1 файл
контрольная.docx
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ
МУРМАНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ
ФАКУЛЬТЕТ ЭКОНОМИКИ И ФИНАНСОВ
Заочная форма обучения
Студент Шленская Н.Н.
8 921 045 21 38
Преподаватель Щербина Ф.А.
2 . Шум и его воздействие на организм человека…………….….. … 7
3. Влияние ультразвука на организм человека…….……. . 13
4. Инфразвук, его воздействие и средства борьбы …….……. 15
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .………………………………. 19
В современных условиях шум - это один из серьезных факторов загрязнения окружающей среды; связанный с ростом городов, развитием транспорта, промышленности, бытовой техники).
Хотя звук химически или физически не изменяет и не повреждает окружающую, как это происходит при обычном загрязнении воздуха или воды, он может достигать такой интенсивности, что вызывает у людей психологический стресс или физиологические нарушения. В этом случае можно говорить об акустическом загрязнении среды.
К настоящему времени накоплены многочисленные данные, позволяющие судить о характере и особенностях влияния акустических колебаний на слуховую функцию.
Помимо действия на органы слуха установлено вредное влияние на многие органы и системы организма, в первую очередь на центральную нервную систему, функциональные изменения в которой происходят раньше, чем диагностируется нарушение слуховой чувствительности; привести к заболеваниям желудочно-кишечного тракта, сдвигам в обменных процессах (нарушение основного, витаминного, углеводного, белкового, жирового, солевого обменов), нарушению функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Звуковые колебания могут восприниматься не только органами слуха, но и непосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Воздействие шума может привести к сочетанию профессиональной тугоухости (неврит слухового нерва) с функциональными расстройствами центральной нервной, вегетативной, сердечно-сосудистой и других систем, которые могут рассматриваться как профессиональное заболевание — шумовая болезнь.
Самые разнообразные специфические и неспецифические воздействия на организм, включая социальные, вызывают мобилизацию клеточных и гуморальных факторов иммунитета. Повышение иммунитета приводит к возрастанию устойчивости к инфекциям и опухолям. Однако резкое повышение иммунитета ведет к гиперчувствительности и аутоиммунным заболеваниям.
Далее немного подробнее рассмотрим - что же такое акустические колебания, виды и их воздействие на организм человека.
К акустическим колебаниям относят шум, инфразвук, ультразвук, которые могут быть как слышимыми, так и неслышимыми.
Акустические колебания в диапазоне 16 Гц – 20 КГц называют звуками. Колебания с частотой меньше 16 Гц – инфразвук. Колебания с частотой больше 20 КГц – ультразвук. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.
Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой 16-20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.
При звуковых колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление Р. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения воздуха изменяются во времени. Разность между мгновенным значением давления и средним давлением, которые наблюдаются в невозмущенной среде, называют звуковым давлением; измеряется в Па.
Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука I.
Интенсивностью звука называется средний поток звуковой энергии в единицу времени в какой-либо точке среды, отнесенной к единице поверхности; измеряется в Вт/м 2 .
Минимальное звуковое давление Р0 и минимальная интенсивность звука I0, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков (порог слышимости) и интенсивность звуков, вызывающих болевые ощущения (болевой порог), отличаются друг от друга более чем в миллион раз.
Интенсивность акустических колебаний I в атмосферном воздухе (интенсивность звука) зависит от мощности Р (Вт) источника звука, расстояния R (м) от источника до объекта воздействия (человека) и свойств среды (воздуха), в которой колебания распространяются. В этом случае:
I = P ∙ Ф / πR 2 ∙ K, (Вт/м 2 ),
Ф – фактор направленности излучений звука;
К - коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счёт затухания в воздухе и на различных препятствиях (К = 1 при расстоянии до 50м и отсутствии препятствий).
Уровень интенсивности звука определяют по формуле:
I – интенсивность звука в данной точке;
I0 = 10 -12 Вт/м 2 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости при частоте 1000 Гц.
Уровень звукового давления определяется по формуле
Р – звуковое давление в данной точке, Па;
Р0 – пороговое звуковое давление, равное 2∙10 -5 Па.
Логарифмическая единица, отражающая десятикратную степень увеличения интенсивности звука над уровнем другого, называется белом. Пользуются единицей в 10 раз меньшей – децибел (дБ). Диапазон звуков, воспринимаемых ухом человека, составляет 0-140 дБ. 1
2 . Шум и его воздействие на организм человека
Всякий нежелательный звук принято называть шумом. Шум - это механические колебания, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Частицы среды при этом колеблются относительно положения равновесия. Звук распространяется в воздухе со скоростью 344 м/с.
Звуковые колебания различных частот при одинаковых уровнях звукового давления по-разному воздействуют на органы слуха человека.
Звуковую мощность и звуковое давление как величины переменные можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различной частоты.
Зависимость среднеквадратичных значений этих составляющих (или их уровней) от частоты называется частотным спектром шума.
Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру, называется широкополосным. Если прослушивается звук определенной частоты, то шум называется тональным. Шум, воспринимаемый как отдельные импульсы (удары), называется импульсным.
По характеру спектра шумы подразделяются на низкочастотные (максимальное звуковое давление меньше 400 Гц), среднечастотные (звуковое давление в пределах 400–1000 Гц) и высокочастотные (звуковое давление больше 1000 Гц).
Частотные спектры шума получают с помощью анализаторов шума, представляющих собой набор электрических фильтров, которые пропускают электрический звуковой сигнал в определенной полосе частот (полосе пропускания).
По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные.
Непостоянные шумы бывают колеблющимися по времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистыми, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума; импульсными, состоящими из сигналов менее 1с.
В зависимости от физической природы шумы могут быть:
§ механические – возникающие при вибрации поверхностей машин и при одиночных или периодических ударных процессах (штамповка, клепка, обрубка и т.п.);
§ аэродинамические – шумы вентиляторов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, выпусков пара и воздуха в атмосферу;
§ электромагнитные – возникающие в электрических машинах и оборудовании за счет магнитного поля, обусловленного электрическим током;
§ гидродинамические - возникающие вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (насосы).
По характеру действия шумы делятся на стабильные, прерывистые, воющие. Последние два особенно неблагоприятно действуют на слух. 2
Шум создается одиночными или комплексными источниками, находящимися снаружи или внутри здания. Это, прежде всего транспортные средства, техническое оборудование промышленных и бытовых предприятий, вентиляторные, газотурбокомпрессорные установки, санитарно-техническое оборудование жилых зданий, трансформаторы.
В производственной сфере шумы наиболее распространены в промышленности, сельском хозяйстве. Значительный уровень шума наблюдается в горнорудной промышленности, в машиностроении, в лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности, в текстильной промышленности.
ВЛИЯНИЕ ЗВУКОВЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В соответствии с этими целями, мы будем преследовать следующие задачи:
Дать определение понятиям: а) звук и звуковые колебания;
б) вибрация и вибрационные колебания;
Рассмотреть влияние звуковых колебаний на организм
Рассмотреть влияние вибрационных колебаний на организм
Рассмотреть влияние шума на организм
Предложить способы уменьшения шумового воздействия
Звук — физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде. В узком смысле под звуком имеют в виду эти колебания, рассматриваемые в связи с тем, как они воспринимаются органами чувств животных и человека
По своей природе звук представляет собой механические упругие волны, которые способны распространятся в твердых телах, в жидкостях, в газах. Источники звука звуковые колебания вызывают вибрацией (механическим колебанием), которая зачастую глазу незаметна. К источникам звука можно отнести физические тела, осуществляющие колебания в секунду (дрожь или вибрацию) с частотой в 16-20000 раз. Звуковые колебания могут вызывать твёрдые тела (струна, земная кора), газообразные (струя воздуха), жидкие (морские волны).
Среди характеристик звука принято выделять два параметра: тембр - частота звуковых колебаний; громкость - амплитуды звуковой волны. Единицей громкости звука принято считать 1 Бел (её назвали по имени одного из изобретателя телефона - Александра Грэхема Белла). Практически один Бел не используется, удобнее пользоваться децибелами, равными одной десятой Бел. Чтобы иметь наглядное представление о размерности громкости следует принять во внимание, что 10 дБ – это шепот; 20–30 дБ соответствуют обычному шуму в жилом помещении; 50 дБ – это средней громкости разговор; с силой шума в 80 дБ работает двигатель грузовика; физиологический болевой порог у человека наступает при 130 дБ. Особым видом звуковых колебаний является ультразвук, весьма эффективное средство в руках медиков и других исследователей. К таким колебаниям относятся волны с частотами за 20 000 Гц. Этот вид колебаний обладает целым рядом уникальных свойств. Проходя через воду, ультразвук вызывает её кипение (кавитацию) с возникновением гидравлического удара.
С помощью ультразвука можно отрывать элементы от поверхности металла, дробить твердые тела. Ультразвук позволяет смешивать жидкости, которые в обычных условиях не смешиваются, к примеру, эмульсии с масляной основой. Ультразвук позволяет производить омыление жиров. Этот принцип лежит в устройстве стиральных машин. Свойство ультразвука производить дробящий эффект нашло применение в ультразвуковых паяльниках.
Особый вид колебаний до 16 Гц получил название инфразвук. Известно, что колебания этой частоты способны оказать болезненное влияние на организм человека. При частотах 4-8 Гц ощущается вибрация внутренних органов, частота в 12 Гц провоцирует приступ морской болезни. Источниками инфразвука могут стать машины и механизмы с большими поверхностями, которые совершают механические колебания низкой частоты (механическое происхождение) или потоки жидкостей и газов с турбулентными свойствами (гидродинамическое или аэродинамическое происхождение).
Резонансные частоты внутренних органов человека:
Частота (Гц) для определенных органов, например, для головы составляет 20–30 Гц, для глаза - 40–100 Гц, для вестибулярного аппарата - 0.5–13 Гц, для сердца - 4–6 Гц, для желудка - 2–3 Гц, для кишечника - 2–4 Гц, для брюшной полости -4–8 Гц, для почек - 6–8 Гц, для рук - 2–5 Гц, для позвоночника - 6 Гц.
При совпадении частот внутренних органов и инфразвука, соответствующие органы начинают вибрировать, что может сопровождаться сильнейшими болевыми ощущениями. Биоэффективность для человека частот 0,05 — 0,06, 0,1 — 0,3, 80 и 300 Гц объясняется резонансом кровеносной системы. Здесь имеются некоторые статистические данные. В опытах французских акустиков и физиологов 42 молодых человека в течении 50 минут подверглись воздействию инфразвука с частотой 7.5 Гц и уровнем 130 дБ. У всех испытуемых возниклозаметное увеличение нижнего предела артериального давления. При воздействии инфразвука фиксировались изменения ритма сердечных сокращений и дыхания, ослабление функций зрения и слуха, повышенная утомляемость и другие нарушения. А частот 0,02 — 0,2, 1 — 1,6, 20 Гц — резонансом сердца. Легкие и сердце, как всякие объемные резонирующие системы, также склонны к интенсивным колебаниям при совпадении частот их резонансов с частотой инфразвука. Самое малое сопротивление инфразвуку оказывают стенки легких, что, в конце концов, может вызвать их повреждение.
Наборы биологически активных частот не совпадают у различных животных. Например, резонансные частоты сердца для человека дают 20 Гц, для лошади — 10 Гц, а для кролика и крыс — 45 Гц.
Значительные психотропные эффекты сильнее всего выказываются на частоте 7 Гц, созвучной альфа ритму природных колебаний мозга, причем любая умственная работа в этом случае делается невозможной, поскольку кажется, что голова вот-вот разорвется на мелкие кусочки. Инфра частоты около 12 Гц при силе в 85–110 дБ, наводят приступы морской болезни и головокружение, а колебания частотой 15–18 Гц при той же интенсивности внушают чувства беспокойства, неуверенности и, наконец, панического страха.
Вибрация (лат. Vibratio — колебание, дрожание) — механические колебания. Вибрация — колебание твёрдых тел. О вибрации также говорят в более узком смысле, подразумевая механические колебания, оказывающие ощутимое влияние на человека. В этом случае подразумевается частотный диапазон 1,6—1000 Гц. Понятие вибрация тесно связано с понятиями шум, инфразвук, звук.
По способу передачи различают общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, а также локальную вибрацию, передающуюся через руки или ноги человека, а также через предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями.
В зависимости от источника возникновения различают следующие виды вибраций:
локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного (с двигателями) инструмента;
локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента;
общая вибрация 1 категории — транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по местности, дорогам и пр.
общая вибрация 2 категории — транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и т. п.
общая вибрация 3 категории — технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющих источников вибрации.
общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников.
общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников.
Вибрация может действовать как локально (например, на рабочие руки), так и на весь организм. Но в любом случае она способна к распространению, отражаясь на нервной и опорно-двигательной системе. Гасится вибрация благодаря эластическим свойствам мышц, связок, хрящей.
Кроме того, от длительной вибрации страдает сердечно-сосудистая система и особенно - микроциркуляторное русло. При общей вибрации часто поражается орган равновесия (вестибулярный аппарат), что сопровождается головокружением, шаткой, неустойчивой походкой, таких пациентов часто беспокоит тошнота, иногда двоится в глазах. Труднее переносятся поездки в транспорте, особенно в поездах.
Перечисленные выше реакции организма являются специфическими для вибрационной болезни и их присутствие обязательно для постановки диагноза.
К неспецифическим симптомам вибрационной болезни относят:
нарушения иммунитета, эндокринной функции, обмена веществ;
опущение органов брюшной полости и малого таза, что вызывает нарушение их функций, и в первую очередь - желудочно-кишечного тракта.
Поражение нервной системы заключается в том, что в результате прямого действия вибрации на рецепторы повышается их возбудимость. Это приводит к хронической (застойной) активации центров вибрационной чувствительности, от которых возбуждение распространяется на соседние центры коры головного мозга (сосудодвигательный, центр терморегуляции, боли). Все это формирует синдром вегетативно-сенсорной полиневропатии (ноющие боли в руках, ногах, мышцах, их дрожание, похолодание рук, постоянно мерзнут ноги, возможен отек).
Ангиодистонический синдром (нарушение тонуса кровеносных сосудов) также очень характерен для вибрационной болезни. Возникает он в результате поражения как сосудодвигательного центра, так и непосредственного механического влияния вибрации на сосуды. Вибрация способствует повреждению внутренней стенки артерии, здесь появляются тромбы, которые с током крови переносятся в более мелкие сосуды и их перекрывают. В результате пораженная часть тела синеет, становится холодной, теряется ее чувствительность. Спустя время могут появляться длительно незаживающие язвочки. Этому способствует также сосудосуживающее действие высокочастотной вибрации, повышение вязкости крови. В случае общей вибрации, значительно повышается риск инфарктов, инсультов, артериальной гипертензии.
Как говорилось выше, вибрационные колебания гасятся мягкими тканями опорно-двигательного аппарата - это положительная сторона. Однако, с течением времени, связки, хрящи и мышцы, находящиеся под постоянным действием вибрации, становятся очень грубыми, в них появляется плотная, рубцовая ткань (подобно мозолям на ладонях после длительной физической нагрузки) – это негативные последствия. Такие рубцы препятствуют нормальной работе органов: связки становятся менее прочными, легче разрываются при большой нагрузке; движения в суставах затрудняются, здесь появляются боли, припухлость; повышается мышечная усталость, боль, снижается сила мышц, они уменьшаются в размерах (атрофия).
Лечение вибрационной болезни основано на двух принципах. Первый - это исключение воздействия вибрации на организм (этиологический принцип).
Второй - комплексное лечение всех возникших симптомов. Здесь применяются анальгетики, препараты, улучшающие кровообращение, нейропротекторы, на опорно-двигательный аппарат назначаются физиопроцедуры, рефлексотерапия и другие (патогенетический и симптоматический принцип лечения).
Шум как гигиенический фактор — это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, которые воспринимаются органами слуха человека и вызывают неприятное субъективное ощущение .Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды, носящее обычно случайный характер. Известно, что упругие волны в среде, имеющие частоту в пределах от 16 Гц до 20 кГц, называют звуковыми. При частоте ниже 16 Гц волны называются инфразвуком, а при частоте выше 20 кГц – ультразвуком. Звуковые волны создают в среде области переменного сжатия и разряжения с соответствующим изменением давления в сравнении с давлением в невозмущенной среде. Переменная составляющая давления называется акустическим давлением и определяет восприятие человеком звука.
Ухо человека – это совершенный прибор, способный реагировать на звуки, различающиеся по интенсивности в 1012 раз.
Уровни шума измеряются в единицах, выражающих степень звукового давления. Они связаны с именами двух известных ученых - А. Г. Белла, изобретателя телефона, и немецкого физика Генриха Герца. В Беллах или чаще, в децибелах измеряется относительная громкость звука. Децибел это десятикратный логарифм отношения интенсивности звуковой энергии к ее значению.
Шумомер — прибор для объективного измерения уровня звука. Не следует путать этот параметр с уровнем громкости. Не всякий прибор, измеряющий шум, является шумомером. Существует российские и международные стандарты, устанавливающие требования к этим приборам. В России пока еще действует советский стандарт ГОСТ . В 2008 этот ГОСТ гармонизирован с европейским стандартом МЭК 61672-1 (IEC 61672-1), результатом чего стал новый ГОСТ Р 53188.1-2008.Фактически шумомер представляет собой микрофон, к которому подключен вольтметр, отградуированный в децибелах. Поскольку электрический сигнал на выходе с микрофона пропорционален исходному звуковому сигналу, прирост уровня звукового давления, воздействующего на мембрану микрофона, вызывает соответствующий прирост напряжения электрического тока на входе в вольтметр, что и отображается посредством индикаторного устройства, отградуированного в децибелах.
Как и любое другое образовательное учреждение, наш ВУЗ подвергнут шумовому загрязнению. Окна многих кабинетов выходят на дорогу, по которой нескончаемым потоком едет автотранспорт. Шум, создаваемый проходящими машинами, составляет около 80-90 дБ. Ко всему прочему, такой шум отрицательно влияет на работоспособность учеников, отвлекает их внимание. Конечно, хорошие стеклопакеты несколько уменьшают этот шум, но стоит открыть окно – и в класс снова врывается грохот машин.
Были проведены замеры уровня шума в четырех аудиториях, при открытых и закрытых окнах.
Уровень шума во всех аудиториях, во время занятия не превышает допустимый и составляет 52-55 дБ. Уровень шума при открытых окнах существенно выше - 64,7 дБ. Проведенное исследование позволило сделать следующие выводы:
Уровень шума в аудиториях во время занятий соответствует нормально-допустимому значению.
Главным источником шумового загрязнения в аудиториях является автомагистраль.
При поиске способов подавления шума мы обнаружили следующие советы, которые помогут каждому из нас снизить уровень шумового загрязнения:
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Нормирование и измерение звуковых колебаний и вибраций
(в настоящее время приборов для измерения звуковых колебаний и вибраций достаточно много. Есть и универсальные, например серии ОКТАВА-101, позволяющие измерять звук, вибрацию, инфра- и ультразвук одним прибором.)
Звук – это волнообразное распространение механических колебательных движений частиц упругой среды.
Звуковое давление – это переменная составляющая давления воздуха или газа, возникающая в результате звуковых колебаний, Па.
Громкость звука зависит от интенсивности звука, т.е. определяется амплитудой колебаний в звуковой волне. Наибольшей чувствительностью слуховой анализатор человека обладает к звукам с частотами от 700 до 6000 Гц.
Звуковая мощность определяется отношением звуковой энергии ко времени
P = W/t = [1 Дж/с =1 Вт].
Интенсивность звука определяется отношением звуковой мощности к площади поперечного сечения
Производственным шумом называют хаотическое сочетание различных по частоте и силе звуков, вызывающих неприятные ощущения и оказывающих вредное или раздражающее воздействие.
В соответствии с “ГОСТ 12.1.003-83* ССБТ. Шум. Общие требования безопасности” производственные шумы по происхождению подразделяются на:
· механические шумы, возникающие при вибрации;
· аэродинамические (горение в форсунках, большая скорость струи воздуха и др.);
· структурные (колебание поверхностей, стен и т.п.).
Шумы подразделяются на постоянные (изменения интенсивности до 5 дБ) и не постоянные (интенсивность звукового давления меняется в диапазоне более 5 дБ).
Нормируется шум по предельному спектру и в зависимости от характера помещений и выполняемых там работ. В ГОСТ 12.1.003-83 приведены допустимые уровни звукового давления в децибелах соответственно для каждой из восьми среднегеометрических частот октавных полос (63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц). Это так называемая спектральная характеристика шума. Наряду с этим способом нормирования, для ориентировочной оценки, допускается за характеристику постоянного шума на рабочем месте принимать уровень звука в дБА, измеряемой и оцениваемой по шкале “А” измерительного прибора (шумомера).
Основные нормированные параметры для широкополосного шума приведены в таблице 7.
Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах и эквивалентные уровни звука на рабочих местах
3. Кабинеты наблюдений и дистанционного управления:
а) без речевой связи по телефону
б) с речевой связью по телефону
В соответствии с санитарными нормами “СН 2.2.4/2.1.8.562 – 96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданиях и на территории жилой застройки”:
1) Допустимый уровень шума – это уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к шуму;
2) Предельно допустимый уровень шума – это уровень шума, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений;
3) Нормирование звукового давления (интенсивности) выполняется на разных частотах с учётом характера выполняемой работы – прежде всего напряжённости труда (табл. 8).
Допустимые уровни звукового давления для некоторых видов работ
По интенсивности звукового давления, шумы приближенно можно оценить по таблице 9.
Субъективная оценка звукового давления (шума)
Под влиянием производственного шума возникают заболевания: снижение чувствительности слуха, аритмия сердца, повышение кровяного давления, неврозы, нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта. Через нервную систему шум вызывает заболевания сердца, а в некоторых случаях приводит к хроническим заболеваниям коры головного мозга, почек, к появлению гипертонической болезни. В общем случае у работающего в условиях высокого шума развивается так называемая “шумовая болезнь”, проявляющаяся в общем заболевании всего организма.
При уровне шума 65 дБ и выше, увеличивается давление крови, появляется быстрая утомляемость.
Уровень шума 90 дБ и выше, приводит к нарушению слуха, ухудшению деятельности желудочно-кишечного тракта, нарушению нервной деятельности.
Шум более 120 дБ вызывает механические колебания тканей и разрушение нервных клеток.
Проявление вредного влияния шума может проявиться через длительное время.
Вибрация представляет собой механические колебания тел. Вибрации присуща низкая частота колебаний до 20 Гц, а свыше 29 Гц является суммарным влиянием вибрации с шумом.
Вредное действие вибрации, прежде всего, вызывает снижение коэффициента полезного действия (КПД) машин и преждевременный износ деталей, что может привести к поломкам, авариям и катастрофам.
Человек ощущает вибрацию при контакте с колеблющимися предметами: инструментами, оборудованием и др. При длительном действии вибрации на организм человека возникают заболевания двух типов: общие и местные (локальные). Общие заболевания могут проявиться через 4-12 месяцев в тех случаях, если работа сопровождается постоянной вибрацией рабочих мест. При этом возникают головные боли, зрительные расстройства, повышение температуры, расстройства со стороны желудка и сердечно-сосудистой системы.
Локальные формы заболеваний возникают при действии вибрации на отдельные участки тела (руки, ноги и др.). При этом происходят изменения нервной и костно-сосудистой систем, повышается артериальное давление, снижается мышечная сила и уменьшается вес человека, появляются спазмы сосудов.
В общем случае воздействие вибрации на человеке сопровождается неприятными ощущениями в виде “онемения”, слабости в кисти руки, судорогами. Локальные вибрации вызывает спазмы сосудов фаланг пальцев, сосудов сердца. Кроме того, вибрация сопровождается потерей чувствительности кожи, “окостенениями” сухожилий мышц, отложениями солей в суставах. Эти воздействия особенно усиливаются в холодный период года.
Систематическое воздействие вибрации приводит к вибрационной болезни - общему заболеванию всего организма, при котором нарушается деятельность различных органов и функциональных систем. Эти нарушения проявляются в виде: головокружения, повышенной раздражительности, нарушение сна, болей в области сердца.
При колебаниях с частотой ниже 20 Гц и относительно больших амплитудах вибрации происходит расстройство вестибулярного аппарата человека, появляются симптомы “морской болезни”. При колебаниях рабочих мест с частотами близкими к собственным частотам внутренних органов (6-9 Гц) могут происходить их механические повреждения или даже разрыв.
Классификация и нормирование вибрации выполняется в соответствии с санитарными нормами “СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий”.
Вибрация измеряется виброметрами в соответствии с “ГОСТ 12.4.012-83 ССБТ. Вибрация. Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования”.
Ультразвук, как и шум, - это механические колебания упругой среды, но в отличие от звуковых волн, ультразвуковые волны имеют большие амплитуды, что обусловило его широкое применение в технике. Ультразвук, также как и шум, нормируется по допустимым уровням звукового давления на рабочих местах в зависимости от среднегеометрической частоты (ГОСТ 12.1.001-89 ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности).
Инфразвук возникает на частотах менее 20 Гц и вызывает утомление, головокружение, головную боль, болезнь типа морской (вестибулярные нарушения). Воздействие инфразвука приводит к снижению остроты слуха и зрения, в некоторых случаях появляется чувство страха и т.п., возможны обмороки и параличи. Низкочастотные колебания с уровнем инфразвукового давления свыше 150 дБ могут вызвать смертельный исход. Особенно опасны инфразвуковые колебания с частотой от 2 до 15 Гц в связи с возникновением резонансных явлений в организме человека, причём наиболее опасна частота 7 Гц, так как возможно его совпадение с альфа-ритмом биотоков мозга.
Источниками инфразвука являются механизмы (компрессоры, дизельные двигатели), транспорт (электровозы), медленно работающие машины и др. В воздухе инфразвук мало поглощается и поэтому способен распространяться на большие расстояния. Многие явления природы (землетрясения, морские бури) сопровождаются излучением инфразвуковых колебаний.
Классификация и нормирование инфразвука выполняется в соответствии с санитарными нормами “СН 2.2.4/2.1.8.583-96. Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки”.
Защита от звуковых колебаний и вибраций
В борьбе с производственным шумом применяют следующие методы:
Технологические и конструктивные;
Защита работающих от шума может осуществляться как коллективными средствами и методами (ГОСТ 12.1.029-80 ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация), так и индивидуальными средствами (ГОСТ 12.4.051-87 ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов слуха. Общие технические условия и методы испытаний).
Коллективные средства защиты в свою очередь подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.
Снижение шума в источнике достигается путём его конструктивных изменений. Это обеспечивается изменением движения деталей, улучшением смазки и класса чистоты трущихся поверхностей, заменой материалов и т.д.
Снижение шума на пути его распространения достигается проведением строительно-акустических мероприятий. Методы снижения шума на пути его распространения реализуются применением: кожухов, экранов, кабин наблюдения (при дистанционном управлении), звукоизолирующих перегородок между помещениями, звукопоглощающих облицовок, глушителей шума и др.
Из средств индивидуальной защиты, позволяющих снизить уровень воспринимаемого звука на 10-45 дБ, можно назвать противошумовые: вкладыши, наушники (антифоны), шлемы и каски (при уровнях 120 дБ и выше), специальные костюмы.
В условиях повышенного шума, при отсутствии специальных средств индивидуальной защиты, используйте подручные средства, так, например, обычная вата снижает шум на 6 дБ, вата с жиром – до 18 дБ, воск - до 24 дБ.
В соответствии с “ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования” защита от вибрации включает в себя технические и медико-профилактические мероприятия.
К техническим мерам защиты относятся:
· снижение вибрации в источнике её возникновения путём более точной балансировкой вращающихся частей и изменением резонансной частоты системы;
· виброгашение, путем установления механизмов на самостоятельные фундаменты и применение динамических виброгасителей, увеличением массы (инерции) фундаментов или их жёсткости;
· виброизоляция, препятствующая передаче вибрации от источника (механизма) к защищаемому объекту, и осуществляемая с помощью виброизоляторов (дерево, резина, войлок, пружины, рессоры);
· вибропоглощение (вибродемпфирование) путём покрытия вибрирующих деталей виброизолирующим материалом.
Широкое распространение получили вибродемпфирующие покрытия, которые подразделяются на жёсткие и мягкие. Первые эффективны в области низких частот, вторые – области высоких.
Наиболее эффективны покрытия из вязко-упругих материалов, к которым относятся твёрдая пластмасса, рубероид, битуминизированный войлок со слоем фольги и др. В качестве жёстких применяются металлические покрытия на основе алюминия, меди, свинца, олова и др. Мягкими вибродемпфирующими покрытиями являются мягкие пластмассы, резины, пенопласт и др.
В борьбе с вибрацией при работе с ручным инструментом важное значение имеет также удобство рабочей позы. Необходимы организации режима труда и отдыха, гимнастические упражнения (1-2 раза в смену), полезны тепловые ванны, массаж конечностей, ультрафиолетовое облучение, проведение медицинских осмотров.
Рекомендуется, чтобы общее время контакта с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует допустимым уровням, не превышала 2/3 длительности рабочей смены, а непрерывная продолжительность воздействия вибрации, включая микропаузы, не более 20 минут.
Средства индивидуальной виброзащиты подразделяются на средства защиты для рук, ног и тела оператора. В качестве средств защиты для рук применяются рукавицы и перчатки, вкладыши и прокладки. Виброзащитная спецобувь изготовляется в виде сапог, полусапог, полуботинок. Защита от вибрации обеспечивается специальной конструкцией низа обуви из упруго-демпфирующего материала. Средства защиты для тела оператора по форме исполнения подразделяется на нагрудники, пояса, специальные костюмы из упруго-демпфирующих материалов.
Защита от ультразвука включает в себя использование более высоких частот (допустимые уровни выше), изолирующих корпусов и экранов, изоляцию излучающих установок, дистанционное управление и средства индивидуальной защиты.
При проектировании и эксплуатации ультразвуковых установок следует руководствоваться санитарными правилами и нормами, отражёнными в “СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96. Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения”.
Для борьбы с инфразвуком более эффективны меры позволяющие снизить уровень инфразвука в источнике его возникновения. Для этого нужно устранять источники низкочастотной вибрации, повышать быстроходность машин, увеличивать жёсткость конструкций больших размеров, устанавливать глушители и т.п.
В соответствии с санитарными нормами уровни инфразвукового давления на среднегеометрических частотах 2, 4, 8 и 16 Гц не должны превышать 105 дБ, а в полосе с частотой 32 Гц - 102 дБ.
Читайте также: