Электромагнитное загрязнение Лекция ОБЖ Негативные факторы производственной среды Вибрационные воздействия Вибрация - механические колебания упругих тел, проявляющиеся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве, а также в периодическом изменении ими формы, которую они имели в статическом состоянии. Основными источниками вибраций являются рельсовый транспорт (трамвай, метрополитен, железная дорога), различные технологические установки (компрессоры, двигатели), кузнечно-прессовое оборудование, строительная техника (молоты, пневмовибрационная техника), системы отопления и водопровода, насосные станции и т.д. Особенность действия вибраций заключается в том, что эти механические упругие колебания распространяются по грунту и оказывают свое воздействие на фундаменты различных сооружений, вызывая затем звуковые колебания в виде структурного шума. Вибрации делятся на вредные и полезные. Вредные вибрации создают не только шумовые загрязнения окружающей среды, неблагоприятно воздействуя на человеческий организм, но и представляют определенную опасность для различных инженерных сооружений, вызывая в ряде случаев их разрушение. Полезные вибрации используют в ряде технологических процессов (виброуплотнение бетона, вибровакуумные установки и т.д.), но и в этом случае необходимо применять соответствующие меры защиты. Действие вибрации на организм проявляется по-разному в зависимости оттого, как действует вибрация. Общая вибрация воздействует на весь организм. Этот вид вибрации проявляется на транспорте, в ряде производственных и строительных работ (например, виброуплотнение бетона). Локальная (местная) вибрация воздействует на отдельные части тела (например, при работе ручным пневмоинструментом, виброуплотнителями и т.д.). В зависимости от продолжительности воздействия вибрации, частоты и силы колебаний возникает ощущение сотрясения (паллестезия), а при длительном воздействии возникают изменения в опорно-двигательной, сердечно-сосудистой и нервной системах. Биологическое действие вибраций в диапазоне частот до 15 Гц проявляется в нарушении вестибулярного аппарата, смещении органов. Вибрационные колебания до 25 Гц вызывают костно-суставные изменения. Вибрации в диапазоне частот от 50 до 250 Гц вредно воздействуют на сердечно-сосудистую и нервную системы, часто вызывают вибрационную болезнь, которая проявляется болями в суставах, повышенной чувствительностью к охлаждению, судорогах. Эти изменения наблюдаются вместе с расстройствами нервной системы, головными болями, нарушениями обмена веществ, желез внутренней секреции. Наиболее опасны для человека частоты колебаний 6...9 Гц, так как они совпадают с собственной частотой колебаний внутренних органов человека. Одной из основных причин появления низкочастотных вибраций при работе различных механизмов является дисбаланс вращающихся деталей, возникающий в результате смещения центра масс относительно оси вращения. Как и при всяком колебательном движении, параметрами вибрации являются частота (Гц); амплитуда смещения (м или см); виброскорость (м/с); виброускорение (м/с2); период колебаний (с). По частотному составу выделяют: низкочастотные вибрации (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1...4 Гц для общих, 8...16 Гц - для локальных вибраций); среднечастотные вибрации (8...16 Гц - для общих, 31,5...63 Гц - для локальных вибраций); высокочастотные вибрации (31,5...63 Гц - для общих, 125... 1000 Гц - для локальных вибраций). По временным характеристикам различают: постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения; непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при изменении с постоянной времени 1 с, в том числе: колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени; прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с; импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с. Вибрации подчиняются всем физическим законам, относящимся к звуковым колебаниям. Вибрации в инженерном деле рассматриваются отдельно от звуковых колебаний и в общем случае аппроксимируются колеблющейся системой с шестью степенями свободы. В тех случаях, когда вибрирующая поверхность имеет размеры, соизмеримые с половиной длины волны, и вибрации ее происходят с звуковой частотой, в воздухе возникает шум. Нормирование вибрации.Различают санитарно-гигиеническое и техническое нормирование производственных вибраций. При санитарно-гигиеническом нормировании вибрации производится ограничение параметров производственной вибрации рабочих мест и поверхностей контакта виброопасных механизмов с руками работающего, исходя из физиологических требований. При техническом нормировании осуществляется ограничение уровня вибраций с учетом технически достижимого уровня защиты от вибраций. Санитарно-гигиенические нормы вибраций устанавливаются для длительности рабочей смены 8 ч. Требования ГОСТ распространяются на рабочие места, на которых человек подвергается воздействию вибрации, машины, оборудование и технологические процессы, являющиеся источниками вибрации. Показатели вибрационной нагрузки на человека-оператора формируются из следующих параметров: виброускорение (виброскорость); диапазон частот; время воздействия вибрации. При оценке вибрационной нагрузки на человека-оператора предпочтительным параметром является виброускорение. Различают шесть способов борьбы с вибрацией: снижение вибрации в источнике, отстройка от режима резонанса, виброгашение, виброизоляция, вибродемпфирование, применение средств индивидуальной защиты. Снижение вибрации в источнике (уменьшение возмущающей силы F) – основной способ борьбы с вибрацией. Он производится путем проведения статической и динамической балансировки вращающихся частей машины, замены подшипников качения на подшипники скольжения; применения конструкционных материалов с повышенным внутренним трением. Применение специальных видов зацепления и чистоты поверхности шестерен позволяет снизить уровень вибрации на 3-4 дБ. Отстройка от режимов резонанса достигается либо изменением характеристик системы (массы и жесткости) и соответственно собственной частоты колебаний машины, либо изменением угловой скорости и соответственно частоты возмущающей силы. Жесткостные характеристики системы изменяются введением в конструкцию ребер жесткости или изменением ее упругих характеристик. Виброизоляция. Между источником вибрации и ее приемником, являющимся одновременно объектом защиты, устанавливают упругодемпфирующее устройство – виброизолятор В качестве виброизоляторов используют упругие материалы: пружины, резину, пробку, войлок Выбор того или иного материала обычно определяется величиной требуемого статического прогиба и условиями, в которых будет работать виброизолятор. Виброгашение (увеличение т) реализуется при увеличении эффективной жесткости и массы корпуса машины за счет их объединения в единую замкнутую систему с фундаментом с помощью анкерных болтов или цементной подливки. Другим способом подавления вибраций является установка динамических виброгасителей, представляющих собой дополнительную колебательную систему с массой и жесткостью. Динамический виброгаситель крепится на вибрирующий агрегат, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе к колебаниям агрегата. Недостаток динамического виброгасителя заключается в том, что он подавляет колебания только определенной частоты, соответствующей его собственной. Вибродемпфирование (увеличение μ) – это снижение вибрации объекта путем превращения ее энергии в другие виды (в конечном счете в тепловую). Вибродемпфирование может быть реализовано в машинах с интенсивными динамическими нагрузками применением материалов с большим внутренним трением: чугун с малым содержанием углерода и кремния, сплавы цветных металлов. Используются вибродемпфирующие покрытия для снижения колебаний, распространяющихся по трубопроводам, воздуховодам. К таким материалам относят: покрытия мастичные (пластик, мастика, пластикат, антивибрит и др.); покрытия листовые (пенопласт, волосяной войлок, поролон, минераловатная плита, губчатая резина, винипор, фольгоизол, стеклоизол, гидроизол и др.). Толщина покрытий берется равной 2-3 толщинам демпфируемого элемента конструкции. Хорошо демпфируют колебания смазочные масла. Вибродемпфирование реализуется применением поверхностного трения (например, рессоры, пачка листов железа), установкой специальных демпферов (амортизаторов). Использование средств индивидуальной защиты. Средства индивидуальной защиты от вибрации рук и ног отличаются от обычных образцов спецодежды и спецобуви наличием в них специальных упругодемпфирующих элементов, поглощающих вибрацию. Защиту рук от контактной вибрации обеспечивают с помощью виброзащитных рукавиц и перчаток. Их либо полностью изготавливают из упругодемпфирующего материала, либо прикрепляют к ладонной стороне рукавицы демпфирующий элемент, который изготавливается из поролона, пенопласта, губчатой резины, эластично-трубчатых элементов и др. Толщина прокладки должна быть минимальной, чтобы обеспечивать демпфирование и свободу движения руки, и составляет от 5 до 10 мм. Виброзащитная обувь изготавливается с упругой подошвой, со съемными упругими каблуками и подметкой, с упругой стелькой. Электромагнитное загрязнение В процессе эволюции и жизнедеятельности человек испытывает влияние естественного электромагнитного фона, характеристики которого используются как источник информации, обеспечивающий непрерывное взаимодействие с изменяющимися условиями внешней среды. Однако вследствие научно-технического прогресса электромагнитный фон Земли в настоящее время не только увеличился, но и претерпел качественные изменения. Появились электромагнитные излучения таких длин волн, которые имеют искусственное происхождение в результате техногенной деятельности (например, миллиметровый диапазон длин волн и др.). Спектральная интенсивность некоторых техногенных источников электромагнитного поля (ЭМП) может существенным образом отличаться от эволюционно сложившегося естественного электромагнитного фона, к которому привыкли человек и другие живые организмы биосферы. Источники электромагнитных полей К основным источникам ЭМП антропогенного происхождения относятся телевизионные и радиолокационные станции, мощные радиотехнические объекты, промышленное технологическое оборудование, высоковольтные линии электропередач промышленной частоты, термические цехи, плазменные, лазерные и рентгеновские установки, атомные и ядерные реакторы и т.п. Следует отметить техногенные источники электромагнитных и других физических полей специального назначения, применяемые в радиоэлектронном противодействии и размещаемые на стационарных и передвижных объектах на земле, воде, под водой, в воздухе. Любое техническое устройство, использующее либо вырабатывающее электрическую энергию, является источником ЭМП, излучаемых во внешнее пространство. Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как суммарного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный параметр). Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цеха и участки в зонах, примыкающих к предприятиям. Воздействие ЭМП промышленной частоты связано с высоковольтными линиями (ВЛ) электропередач, источниками постоянных магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях. Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и РЛС, имеют размеры до 100...150 м. При этом внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые значения. При использовании компьютерной техники проблема состоит в том, что электрические и магнитные поля от дисплеев столь же интенсивны, как и от телевизоров, а усадить пользователя персонального компьютера (ПК) на расстоянии двух-трех метров от дисплея невозможно. Пользователь ПК подвергает себя воздействию электромагнитных полей. В последнее время появились многочисленные сведения о неблагоприятных последствиях таких воздействий. На рабочих местах с ПК можно выделить два вида пространственных полей: а) создаваемые собственно ПК; б) создаваемые посторонними источниками, окружающими рабочее место. Современная компьютерная техника – энергонасыщенное оборудование с потреблением до 200–250 Вт, содержащим несколько электро- и радиоэлектронных устройств с различными принципами действия. Вокруг ПК создаются поля с широким частотным спектром и пространственным распределением: – электростатическое поле; – переменные низкочастотные электрические поля; – переменные низкочастотные магнитные поля. Потенциально возможными вредными факторами могут быть также: – рентгеновское и ультрафиолетовое излучение электронно-лучевой трубки дисплея; – электромагнитное излучение радиочастотного диапазона; – электромагнитный фон (электромагнитные поля, создаваемые другими источниками, в том числе и токоподводящими линиями). Спектр электромагнитных излучений техносферы Электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Электромагнитное поле в вакууме характеризуется векторами напряженности электрического поля Е и индукции магнитного поля В, которые определяют силы, действующие на неподвижные и движущиеся заряды. В системе единиц СИ размерность напряженности электрического поля [Е] = В/м - вольт на метр и размерность индукции магнитного поля [В] = Тл - тесла. Источниками электромагнитных полей являются заряды и токи, т.е. движущиеся заряды. Единица заряда в СИ называется кулон (Кл), а единица тока - ампер (А). ЭМП от отдельных источников могут быть классифицированы по нескольким признакам, наиболее общий из которых - частота. Неионизирующие электромагнитные излучения занимают довольно широкий диапазон частот от ультранизкочастотного (УНЧ) интервала в 0...30 Гц до ультрафиолетовой (УФ) области, т.е. до частот 3 · 1015 Гц. Спектр техногенных электромагнитных излучений простирается от сверхдлинных волн (несколько тысяч метров и более) до коротковолнового γ-излучения (с длиной волны менее 10-12 см). Известно, что радиоволны, свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, рентгеновские лучи и γ-излучение - все это волны одной электромагнитной природы, отличающиеся длиной волны (табл. 5.4). Поддиапазоны 1...4 относятся к промышленным частотам, поддиапазоны 5...11 - к радиоволнам. К СВЧ-диапазону отнесены волны с частотами 3...30 ГГц. Однако исторически сложилось так, что под СВЧ-диапазоном понимают колебания волны длиной от 1 м до 1 мм. Таблица 5.4. Шкала электромагнитных волн Длина волны λ | Поддиапазоны волн | Частота колебаний v | Диапазон | λ → ∞ | - | v → 0 | | 104 м | № 1...4. Сверхдлинные волны | 30 кГц | | 103 м | № 5. Километровые волны (НЧ - низкие частоты) | 300 кГц | | 102 μ | № 6. Гектометровые волны (СЧ - средние частоты) | 3 МГц | | 10 μ | № 7. Декаметровые волны (ВЧ - высокие частоты) | 30 МГц | Радиоволны | 1 μ | № 8. Метровые волны (ОВЧ - очень высокие частоты) | 300 МГц | | 0,1 μ | № 9. Дециметровые волны (УВЧ - ультравысокие частоты) | 3 ГГц | | 1 см | № 10. Сантиметровые волны (СВЧ - сверхвысокие частоты) | 30 ГГц | | 1 мм | № 11. Миллиметровые волны (миллиметровый диапазон) | 300 ГГц | | 0,1 мм (100 мкм) | Субмиллиметровые волны | 3000 ГГц | | 0,76 мкм | Инфракрасное излучение (ИК-диапазон) | 4,3 · 1014 Гц | Оптический диапазон | 0,38 мкм | Видимый диапазон | 7,5 · 1014 Гц | 100 А | Ультрафиолетовое излучение (УФ-диа- пазон) | 3· 1016 Гц | | 0,1 А | Рентгеновский диапазон | 3· 1019 Гц | | 0,001 А | γ-Излучение | 3 · 1021 Гц | - | λ→ 0 | Космические лучи | V →∞ | | Под оптическим диапазоном в радиофизике, оптике, квантовой электронике понимается диапазон длин волн примерно от субмиллиметрового до дальнего ультрафиолетового излучений. К видимому диапазону относятся колебания волн длинами от 0,76 до 0,38 мкм. Видимый диапазон составляет небольшую часть оптического диапазона. Границы переходов УФ-излучения, рентгеновского, γ-излучений точно не фиксированы, но примерно соответствуют указанным в табл. 5.4 значениям λ и v. Гамма-излучение, обладающее значительной проникающей способностью, переходит в излучение очень больших энергий, называемое космическими лучами. |