Освещенность - отношение светового потока к площади равномерно освещаемой им поверхности. Освещенность прямо пропорциональна силе света и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света до освещаемой поверхности. Освещенность является основным параметром при расчете величины экспонирования. Для определения освещенности применяют приборы, называемые люксметрами.
К оптической области излучений принято относить электромагнитные колебания с длиной волны от 10 до 340000 нм, причем диапазон длин волн от 10 до 380 нм относят к области ультрафиолетового (УФ) излучения, от 380 до 770 нм - к видимой области спектра и от 770 до 340000 нм - к области инфракрасного (ИК) излучения. Глаз человека имеет наибольшую чувствительность к излучению с длиной волны 540 -550 нм (желто-зеленый цвет).
Освещенность помещений имеет характеристику качественных и количественных показателей. Примеры количественных показателей:
§ световой поток F - часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет (измеряется в люменах [лм]);
§ сила света I=dF/d? - плотность светового потока в пределах единичного телесного угла (измеряется в канделлах [кд]);
§ освещенность Е = dF/dS - отношение светового потока, который падает на элемент поверхности dS к площади этого элемента (измеряется в люксах [лк]);
§ яркость L = dI/dS cos? = d2F/dS d? cos? - поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению (измеряется в (кд/м2).
Переход от одной яркости поля зрения к другой требует определенного времени на так называемую адаптацию зрения, которая может составлять при переходе из темного в ярко - освещенное помещение 1,5-2 мин, а при обратном переходе до 5-6 минут, в течение которых человек плохо различает окружающие предметы, что может послужить причиной несчастного случая. При пульсации светового потока возникает стробоскопический эффект, вследствие чего вращающиеся предметы могут казаться неподвижными или имеющими другое направление вращения, что также может привести к травмам.
Требования к освещению помещений и рабочих мест
Различают искусственное, естественное и совмещенное освещение помещений, т.е. такое, при котором недостаточная естественная освещенность компенсируется искусственными источниками света. При наличии достаточного естественного освещения искусственное включают, если освещенность на улице ниже 5000 лк.
Использовать в качестве рабочих помещений, в которых отсутствует естественное освещение, разрешается только в особых случаях, когда это диктуется особенностями производства. При этом люди, работающие в таких помещениях, должны подвергаться УФ облучению под надзором врача.
Насколько хорошо или плохо естественное освещение, можно узнать с помощью коэффициента естественной освещаемости (КЕО). Естественное освещение осуществляется за счет прямого и отраженного света неба. Для характеристики естественного освещения используется коэффициент естественной освещенности (КЕО).
,
где Е - освещенность на рабочем месте, лк (люкс);
Е0 - освещение на улице при средней облачности.
6. Механические колебания. Виды вибраций и их воздействие на человека. Нормирование вибраций, вибрационная болезнь
Механические колебания. Вибрация
В технике и в окружающей среде, помимо поступательного и вращательного движений, есть и другой вид механического движения - колебания. Существует несколько видов колебаний. Собственные колебания - такие колебания, которые совершаются при отсутствии воздействия на колеблющуюся систему из внешней среды, и возникают при появлении какого-либо отклонения этой системы от равновесного состояния. Вынужденные колебания - колебания, которые возникают под действием внешних сил. Например, колебания силы тока в электроцепи, которые вызываются переменой э.д.с.; колебания маятника, которые вызываются переменой внешних сил. В жизни наиболее распространенными являются вынужденные колебания. Тело в свободном колебании постепенно приближается к равновесному состоянию из-за присутствия разного рода сопротивлений, которые противостоят распространению энергии колебаний. Такие колебания называются затухающими. Затухание происходит быстрее при большем сопротивлении. При очень большом сопротивлении движения возникает толчок, при котором тело вне положения равновесия возвращается к исходному своему положению, то есть покою. При этом очень важно учитывать время действия толчка и его амплитуду. Автоколебания - это колебания, которые сопровождаются влиянием внешних сил на данную систему, и моменты времени задаются этой колеблющейся системой. Пример: часы, в которых маятник получает толчки за счет действия на него гири или пружины. Параметрические колебания - это колебания, которые возникают при изменении параметров колеблющейся системы. Бывает система становиться неустойчивой и из-за случайных действий приводит к возникновению и нарастанию колебаний. Такое явление называют параметрическим возбуждением колебаний.
Общим признаком механических колебаний являются повторы движения через промежуток времени. Период колебаний(T) - самый маленький интервал времени, через который происходит повтор движения тела, выражается в секундах. Частота определяет количество колебаний за 1 секунду. Единица частоты - 1 Гц.
Периодические - колебания, у которых значения всех физических величин, характеризующих колебательную систему и изменяющихся при её колебаниях, повторяются через равные промежутки времени.
Гармонические - колебания, описываемые уравнением x=x0 cos(щt+ц0), где x - смещение тела от положения равновесия, щ - циклическая частота колебаний, t - параметр времени.
Амплитуда колебаний - максимальное значение смещения «А» тела от положения равновесия.
Фаза гармонического колебания - величина, стоящая под знаком косинуса (ц) и выражающаяся следующим уравнением ц=щt+ц0.
Начальная фаза - фаза колебаний «ц0 » в начальный момент времени t=0.
При совершении гармонического колебательного движения, материальное тело обладает некоторым запасом энергии. Этот запас энергии состоит из кинетической энергии движения Ек и потенциальной Еn , возникающий благодаря восстанавливающей силе.
7. Вибрация
Вибрация - это движение механической системы или же точки, во время которого происходит поочерёдное убывание и возрастание во времени каких либо значений, по крайней мере одной координаты. Возбуждение вибрационных движений происходит вследствие возникающих при работе машин и агрегатов неуравновешенных силовых воздействий. Их источниками являются возвратно-поступательные движущие системы, например, кривошипно-шатунные механизмы, ручные перфораторы, вибротрамбовки и агрегаты виброформования. Также их источниками являются неуровновешанные вращающиеся массы, например, ручные электрические и пневматические шлифовательные машины, режущий инструмент станков и т.д. Вибрации могут создаваться ударами деталей, например, зубчатые зацепления, подшипниковые узлы. Величина дисбаланса во всех случаях приводит к появлению неуровновешанных сил. Неоднородность материала вращающегося тела, несовпадение центра массы тела и оси вращения, деформация деталей от неравномерного нагрева при горячих и холодных посадках - всё это может явиться причиной дисбаланса. Воздействие вибрации на человека чаще всего связано с колебаниями, обусловленными внешним переменным силовым воздействием на машину, либо отдельную её систему. Возникновение такого рода колебаний может быть связано не только с силовым, но и с кинетическим возбуждением, например, в транспортных средствах при их движении по неровному пути. Вибрация, состоящая из одной частной составляющей, называется моногармонической (гармоническая). На практике более часто встречается полигармоническая вибрация.
Основные характеристики вибрации. Измерение вибрации
Для количественной оценки вибрации рассматривают следующие ее параметры: двойная амплитуда (размах колебаний) используется для оценки, когда смещение деталей машин является, с точки зрения допустимых механических напряжений и зазоров, критическим. Колебательная энергия, соответствует среднему квадратическому значению амплитуды, характеризует разрушительное действие колебаний. Очевидно, что единственным параметром вибрации не может быть механическое движение (вибросмещение объекта), виброскорость и виброускорение не менее применимы для изучения.
Производная по времени от вибросмещения - виброскорость. Производная по времени от виброскорости - виброускорение (виброперемещение) измеряется при низкочастотной вибрации с верхней границей частотных составляющих 100-200 Гц. Эти измерения актуальны при проведении балансировке ротов, в строительной виброакустике, при исследовании машин с малыми зазорами между узлами и при прогнозе усталостных разрушений.
Виброускорение применяется при виброакустической диагностике, измеряется при наличии широкополостной вибрации, в диапазоне 100 -10000 Гц.
Виброскорость характеризует колебательную энергию, самый «измеряемый» параметр вибрации. Амплитуда частотных составляющих виброскорости в достаточно широкой полосе (10-1000 Гц) равномерна, что повышает достоверность и упрощает измерение. По уровню виброскорости определяют техническое состояние машин, их узлов и деталей.
Виды вибрации
Воздействие вибрации на человека классифицируют:
§ по направлению действия вибрации;
§ по способу передачи колебаний;
§ по временной характеристике вибрации.
В зависимости от способа передачи колебаний человеку вибрацию подразделяют:
- на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
- на локальную, передающуюся через руки человека.
Общей вибрации подвергаются транспортные рабочие, операторы мощных штампов, грузоподъемных кранов и некоторых других видов оборудования. Локальной вибрации подвергаются работающие с ручным электрическим и пневматическим механизированным инструментом. В некоторых случаях при работе на строительно-дорожных машинах и транспорте работник может в одно и то же время быть подвергнутым общей и локальной вибрации.
Вибрации общие разделяются по возможности их регулирования интенсивности на:
§ транспортные. Эти вибрации появляются в результате движения машин по агрофонам, безрельсовым дорогам, по местности и промышленным площадкам, и их интенсивность может меняться за счет изменения скорости движения;
§ транспортно-технологические. Такие вибрации получаются при работе машин в стационарном положении, и их интенсивность и воздействие на человека может ослабляться оператором в ограниченных пределах лишь на транспортном режиме;
§ технологические. Такие вибрации получаются при движении узлов, механизмов и систем стационарных машин, и их интенсивность воздействия на человека жестко регулируется технологическими предписаниями и не может ослабляться по желанию оператора;
§ внешние. Это такие вибрации, которые вызываются машиной, располагающейся вне помещения, в котором находятся рабочие места, и вибрация не связана с выполняемой работой, но она вызывает раздражающее действие при выполнении умственным и точных работ.
Вибрация - это фактор высокой биологической активности. Ответные реакции обуславливаются силой энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность - главный параметр колебательного процесса в зоне контакта и время контакта. Они определяют развитие вибрационных патологий, их структура зависит от: частоты, амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других факторов. Между уровнем воздействующей вибрации и ответными реакциями организма нет линейной зависимости. Причина этого явления заложена в резонансном эффекте.
Вибрационная болезнь
Вибрационная болезнь относится к группе профзаболеваний и эффективное её лечение возможно лишь на ранних стадиях. Восстановление нарушенных функций протекает очень медленно, а в особо тяжелых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности. В диапазоне частот от 1 до 63 Гц проводят гигиеническую оценку общей вибрации, а локальная вибрация - от 8 до 1000 Гц. Важной характеристикой является направление действия вибрации на человека - уровни вибрации оцениваются в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Вибрация имеет биологическое действие.
Стадии вибрационной болезни:
§ начальная стадия. Такая стадия проходит без особо выраженных симптомов. Могут возникать боли и парестезии в руках, а так же появляется снижение чувствительности кончиков пальцев;