CC BY
5
THE EFFECT OF IMPULSE NOISE ON THE HUMAN BODY
A. A. Arkadievsky, L. I. Maksimova
Investigations show that the high frequency impulse noise at an impulse frequency of 180/min and an intensity of 90 dc does not differ from the stable noise in respect to its effect. Impulse noise at a frequency of 20 imp/min and an intensity of 90 db does not produce any significant changes in the investigated functions of the body (hearing, oculomotor reaction rate, pulse rate and the arterial pressure).
УДК 613.644:621.924
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВИБРАЦИИ, ШУМА И ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СДВИГОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ РАБОТЕ ВЫСОКООБОРОТНЫМИ ШЛИФОВАЛЬНЫМИ МАШИНКАМИ
Канд. мед. наук Л. Я. Тартаковская, Н. М. Гридин, В. К. Агапова Свердловский институт гигиены труда и профпатологии
Физическая характеристика и влияние на организм вибрации, создаваемой ручным механизированным инструментом с большим числом оборотов, изучены недостаточно. Между тем возможна вибрационная болезнь у работающих с такого рода инструментом (Dart; Peters; Ф. Ф. Горбачевский; Е. Ц. Андреева-Галанина и соавторы; Н. Н. Ма-линская и соавторы).
Представляет интерес проведение исследований по определению функциональных сдвигов в организме при применении ручных высо кооборотных шлифовальных машинок — так называемых воздушных турбинок на участках кузнечных штампов.
Спектральный анализ вибрации машинок производили прибором ИВПШ, который с пьезодатчиками ВЗЧ или ПД-1 и полуоктавным фильтром ПФ-1 обеспечивал измерение среднеквадратичных значений поступающих на вход сигналов в диапазоне частот от 40 до 10 000 гц. Фоторегистрацию колебаний осуществляли с помощью индукционного датчика СПЭД-56 с магнитоэлектрическим осциллографом Н-700. Всего записано 48 осциллограмм, проведено 36 исследований спектра вибрации. Для исследования шума была использована многоканальная измерительная установка МИУ-5 с фильтром ПФ-1.
Как показала расшифровка осциллограмм, основная частота вибрации корпуса пневматических машинок на холостом ходу колеблется в пределах 320—600 гц, а при шлифовке металла и с увеличением диаметра абразива она снижается до 240—430 гц. Основная частота колебаний электрической машинки с гибким валом на холостом ходу, под нагрузкой и при увеличении диаметра абразива сохраняется на уровне 98—110 гц. Амплитуда колебаний при шлифовке металла и увеличении диаметра абразива возрастает.
Данные спектрального анализа вибрации машинок при шлифовке стальных штампов приведены на рисунке. Каждый из спектров представляет собой результат усреднения 4—5-разовых исследований вибрации корпуса и рукоятки новых, а также бывших в употреблении машинок после балансировки вращающихся частей.
Полученные при измерении вибрации среднеквадратичные значения ускорения пересчитаны в пиковые значения амплитуды ускорения и смещения. На рисунке А, приведены спектры пиковых амплитуд ус-
3 Гигиена и санитария. № 5
33
корения в логарифмическом масштабе (в децибелах) и единицах ускорения силы тяжести (£). В основу пересчета положено тарировочное соотношение прибора — 123,8 дб соответствует 1 g.
Спектр виброускорения пневматических машинок имеет возрастающий характер с максимумом (138—146 дб) в области частот 3200— 6400 гц, после которых уровень виброускорения снижается Хорошо выражен пик (136 дб) в области частот 400—560 гц, близких к основной частоте колебаний, и дополнительный подъем (127— 134 дб) на частотах 70— 140 гц. Спектр вибрации электрической машинки имеет максимум (128 дб) на частоте 100 гц.
Спектры пиковых амплитуд смещения тех же инструментов (см. рисунок, Б) имеют ниспадающий характер. Наибольшие амплитуды смещения (42—145 мк) в спектрах пневматических машинок соответствуют частотам 50—100 гц; на частоте 140 гц величина амплитуд уменьшается до 18— 32 мк, на частоте 280 гц — до 4—6 мк, а с 560— 800 гц — менее чем до 1 мк. Сопоставление амплитуд смещения по компонентам спектра с предельно допустимыми показывает, что наибольшее превышение последних отмечается в области частот 70—140 гц. В спектре электрической машинки с гибким валом максимум амплитуды смещения наблюдается на частоте 100 гц.
1 Здесь и дальше — среднегеометрические частоты полу-октавных полос.
200
50 70100ПО 700 400 800 1600 3200 6400 8960 780 560 иго 7240 4480 Частота (в гц)
Графики спектров вибрации на корпусе и рукоятках высокооборотных шлифовальных машинок при обработке стальных штампов.
Л — по ускорению; Б — по смещению. 1 — пневматическая машинка X» 1; 2 — пневматическая машинка № 2; 3 — пневматическая машинка Л 3; 4 — электрическая машинка с гибким (алом. Давление сжатого воздуха 5 атм.
100
9
400 800 1600 3200 6400 8960 Частота ¡Лгц)
Таким образом, исследованные нами высокооборотные механизированные инструменты имеют широкополосные спектры вибрации с наличием составляющих как ниже, так и выше основной частоты колебаний в спектре виброускорения и с максимальными значениями амплитуды смещения в области ниже основной частоты колебаний в спектре вибросмещения.
Процесс обработки штампов шлифовальными машинками служит источником воздействия на работающих интенсивного шума. Шум пневматических машинок отличается от шума электрических машинок значительно большими уровнями звукового давления в области частот 1000—8000 гц (табл. 1), что объясняется наличием выхлопа сжатого воздуха.
Сравнительная оценка машинок по характеру вызываемых физиологических сдвигов проводилась нами в условиях дозированного во времени производственного эксперимента. Испытуемыми были 40 практически здоровых мужчин в возрасте от 19 до 39 лет, по профессии станочники, слесари и электрики, работавшие на участках, смежных с участками изготовления штампов, не подвергавшимися ранее воздействию вибрации. Каждый испытуемый работал шлифовальной машинкой не более 1 раза в день в течение 20 мин.
Таблица 1
Уровни звукового давления в октавных полосах шума, возникающего при шлифовке стальных штампов ручными высокооборотными машинками
Среднегеометрические частоты октавных полос (в гц)
машинки
62 125 250 500 1000 2000 1 4000 8000 £
У ровни звукового давления (в дб)
№ 1 (ШТМ). . . № 2 (УВМ) . . . Электрическая с гибким'валом
56 62 72 83 85 86 95
56 66 65 91 85 89 98
58 66 62 80 75 72 75
93 93
67
Сдвиги физиологических функций изучали путем измерения электротермометром кожной температуры III и IV пальцев руки, снятия осциллограммы плечевой артерии, исследования вибрационной чувствительности, измерения мышечной силы и статической выносливости кисти динамометром В. В. Розенблата. Измерения проводили на обеих руках до работы и после окончания работы, в восстановительном периоде. Пороги вибрационной чувствительности определяли на ладонной поверхности ногтевой фаланги IV пальца руки с помощью специально сконструированного вибратора со звуковым генератором на частотах 100, 200, 400 и 600 гц.
Приведенные в табл. 2 данные свидетельствуют о зависимости изменений температуры кожи от температуры сжатого воздуха и воздуха в цехе, что затрудняет выявление сдвигов, связанных с вибрационным воздействием. Однако статистически достоверное снижение кожной температуры при работе пневматическими машинками № 1 и 2 отмечается при относительно высокой температуре сжатого воздуха (17—19°) и поверхности машинок (20—25°). Это может служить косвенным показателем сосудистого спазма, возникшего в результате воздействия вибрации сложного спектрального состава, создаваемой высокооборотными шлифовальными машинками. При работе электрической машинкой температура кожи повышалась в результате нагревания корпуса машинки.
3*
35
Таблица 2
Изменения кожной температуры (в градусах) после 20-минутной работы шлифовальными машинками в сравнении с уровнем до работы
Число Температура воздуха в цехе Температура сжа- Температура Изменения температуры кожи
Тип машинки дова-ний того воздуха на выхлопе поверхности машинки правой руки левой руки
№ 1 (ШТМ) № 2 (УВМ) 72 40 23 54 24 19 24—26 23 19—21 18 17—19 23—25 19—23 19—22 17—18 23—25 24—28 21,2—24,4 21,5—22 20—22,4 —2,0±0,3 —0,4±0,3 —1,2±0,6 —2,4 + 0,4 —5,2±0,9 —2,0±0,3 +0,4±1,5 +0,8±0,7 +0,4±0,6 —5,1 ±1,1
Электрическая с гибким валом 90 24—26 — 34—36 +2,6±0,3 +2,8±0,2
Примечание. Здесь и в табл. 3 приведены значения средней арифметической и ее средней ошибки.
Анализ осциллограмм плечевой артерии, снятых до работы, на 1-й и 7-й минуте восстановительного периода, показал, что в 50—69% случаев сдвиги максимального, среднего и минимального артериального давления не превышали 5 мм, а осцилляторного индекса — 1 мм. Наибольшие сдвиги артериального давления составляли ±12 мм. При этом преобладала тенденция к снижению максимального и среднего и повышению минимального давления.
После 20-минутной работы шлифовальными машинками обнаружено статистически достоверное повышение порогов вибрационной чувствительности. Вибрационная чувствительность не восстанавливалась и на 12—15-й минуте по окончании работы. Выраженность изменений на обеих руках была приблизительно одинакова, поэтому в табл. 3 нами приведены усредненные данные. Степень повышения порогов вибрационной чувствительности у испытуемых находилась в прямой зависимости от параметров воздействовавшей на них вибрации.
Таблица 3
Степень повышения порогов вибрационной чувствительности (в дб) после 20-минутной работы шлифовальными машинками в сравнении с исходным уровнем
Тип машинки Число исследований Частота (в гц)
100 200 400 600
№ 1 (ШТМ)....... № 2 (УВМ)....... Электрическая с гибким налом ......... № 1 (ШТМ)....... № 2(УВМ) ....... Электрическая с гибким валом ......... 144 520 184 144 520 184 На 2-й ми 8,7 ± 0,25 7,5 ±0,27 4,2±0,4 На 12—15-й 4,9±0,51 3,5 ± 0,54 1,2 ±0,43 нуте восста Ю,6±0,18 7,5±0,38 6,0 ± 0,76 минуте восс 6,2 ± 0,66 2,8 ± 0,75 3,7 ± 0,85 ювительног 8,7±0,376 8,1 ±0,44 5,9± 1,07 тановительн 6,1±1,03 5,1 ±0,66 1,9±0.59 о периода 9,5±0,10 10,6±0,59 8,9± 1,05 ого периода 4,1 ±1,02 6,3±0,57 2,9±0,75
Меньшее повышение порогов вибрационной чувствительности после работы электрической машинкой (на 4,2—8,9 дб) в сравнении с пневматическими ( на 7,5—10,6 дб) находится в соответствии с меньшей ин-
тенсивностью вибрации, создаваемой этой машинкой. Различия в степени изменений вибрационной чувствительности после работы пневматическими машинками № 1 и 2 отмечаются лишь на частотах 100 и 200 гц (8,7—10,6 дб для машинки № 1 и 7,5 дб для машинки № 2); они связаны с особенностями спектров вибрации машинок: более высоким уровнем спектральных составляющих в области частот до 200 гц машинки № 1.
Из 4 исследованных нами частот наиболее выражены изменения вибрационной чувствительности на частоте 600 гц, а в 1 случае—на частоте 200 гц, хотя интенсивность спектральных составляющих в этой области частот как по смещению, так и по ускорению для пневматических машинок № 1 и 2 и особенно электрической машинки меньше, чем на предшествующих частотах. Следовательно, отмечается большая чувствительность к воздействию вибрации более высоких частот.
После 20-минутной работы шлифовальными машинками наблюдается сравнительно небольшое, но статистически достоверное снижение мышечной силы на 3—3,8% и снижение статистической выносливости на 1,4—6,8%.
Исследования позволили установить, что спектры вибрации ручных пневматических шлифовальных машинок с основной частотой колебаний 320—600 гц имеют сложный характер с наличием составляющих выше и ниже основной частоты колебаний в спектре виброускорения и максимальными значениями амплитуды смещения в области ниже основной частоты колебаний в спектре вибросмещения.
В условиях дозированного во времени производственного эксперимента у работающих машинками значительно повышаются пороги вибрационной чувствительности, понижается температура кожи кисти рук, возникают незначительные сдвиги осциллографических показателей, мышечной силы и статической выносливости.
ЛИТЕРАТУРА
Андреева-Галанина Е. Ц., Дрогичина Э. А., Артамонова В. Г. Вибрационная болезнь. Л., 1961. — Горбачевский Ф. Ф. К физиолого-гигиениче-ской характеристике вибрации высоких частот. Автореф. дисс. канд. Л., 1959. — Мали иск а я Н. Н., Шкаринов Л. Н., Чемнын А. Б. и др. Гиг. труда, 1963, № 12, с. 17, —Dart Е. Е., Oecup. Med., 1946, v. 1, p. 515. —Peters F. M„ Ibid., v. 2, p. 55.
Поступила 22/1 1965 r.
SPECTRAL ANALYSIS OF VIBRATION, NOISE AND THE FEATURES OF PHYSIOLOGICAL SHIFTS OCCURRING IN WORK WITH HIGHSPEED POLISHING MACHINES
L. Ya. Tartakovskaya, N. M. Gridin, V. К■ Agapova
The mechanized instuments have a wide band of vibration spectrum. The persons under investigation presented a considerable rise in threshold values of vibration sensitivity, a fall of skin temperature on hands and insignificant changes of oscillographic indices, the muscle strength and of the static endurance.
