第四节 振动环境
人体振动特性
人体对振动频率的反应
振动对人体的影响
振动对工效的影响
振动的评价
振动的测量
振动的控制与防护
一、人体振动特性
人体是一个复杂的振动系统，其动力学效应主要由频率响应和幅度响应构成 。
人体频率响应特性分为低频反应部分和高频反应部分，其分界点大致是50 Hz
二、人体对振动频率的反应
人体对低频反应的主要现象是身体共振。
振动能量在人体内的传递率逐渐衰减，其生物效应也相应减弱 。
三、振动对人体的影响
全身振动对人体的影响
局部振动对人体的影响
振动的心理效应
1.全身振动对人体的影响
全身振动多为低频大幅度的振动。
全身振动能引起前庭器官、内分泌系统、循环系统、消化系统和植物神经系统等一系列变化，并使人产生疲劳、劳动机能衰退等主观感觉。
由于人体不同部位和系统有各自的固有频率，所以当人体承受的振动频率接近或等于某一部位的固有频率时，就会产生共振，共振使得生理效应增大。如果是重要的器官发生了共振，则人体的反应最强烈。
2．局部振动对人体的影响
局部振动病是长期使用振动工具引起的。
局部振动能引起神经系统、循环系统、骨关节肌肉运动系统的障碍及其他系统不同程度的机能改变。
振动的早期影响以神经系统受损为主。一般情况下先出现神经末梢病变（功能受损），继而发生中枢神经系统病变（大脑皮层功能简下降，反应时间延长，血压不稳）。
振动对骨骼肌肉系统的影响表现为肌无力，肌肉疼痛和萎缩。振动对胃肠功能、妇女月经、生理及生殖功能也可能发生影响。
3. 振动的心理效应
振动引起的心理效应主要是感觉不舒适和烦恼，甚至疼痛，进而影响工效。
不同的振动参数下人体受振时的主观感觉不同。
坐姿的人，对1～2 Hz的轻度振动感觉轻松和舒适；
对4～8 Hz的中度振动，感觉十分不适。
四、振动对工效的影响
对人体视觉的影响
对操作反应的影响
(1）对视觉辨认绩效的影响
振动对视觉绩效的影响主要有两种情形：
①视觉对象处在振动环境中；
②观察者处于振动环境中。
图6-4人受横向水平振动时的选择反应时间
（2）对操作动作的影响
通过手或足操纵控制器以追踪某一活动目标的追踪活动是比较典型的操作动作。振动引起操纵界面的运动可使手控工效降低，这是由于手、脚和人— 机界面的振动，使人们的动作不协调、操纵误差大大增加。
图6-5垂直振动时人的手眼协调的平均动作时问
五、振动的评价
（一）振动评价标准
1．国际标准化组织提出的“人承受全身振动的评价指南”[ IS02631-1989（E）]
该标准根据加速度有效值（0.1～20m/s2）、振动频率（1/3倍频程的中心频率，1～80 Hz）、振动方向（Z轴向，X、Y轴向）、接触振动持续时间（1分钟到24小时）这四个振动参数制定了全身振动评价的界限曲线，并依据参数之间的关系来评价全身振动对人体的影响。
（一）振动评价标准
图6-6 全身振动允许界限
(1)疲劳一工作效率降低界限。疲劳—工作效率降低界限是从振动引起人体疲劳，从而影响其工作效率的角度而确立的。超过这个界限，人会产生疲劳，降低工效。图6-6所示的界限正是疲劳一工作效率降低界限。该界限主要用于劳动环境振动评价。
(2)舒适性降低界限。舒适性降低界限以不影响人的日常活动或工作中的基本动作(如饮食、阅读或书写等)为基础，此界限与保持在振动环境下人体的舒适感有关。它比疲劳一工作效率降低界限的振动级低10dB，超过这个界限，人可能不舒适。该界限较多用于交通工具振动评价。
(3)受振极限(或健康界限)。受振极限是区分振动强度对人体健康与安全是否有损害的界限。它比疲劳—工作效率降低界限的振动级高6 dB，超过这个界限，会影响人体健康与安全。
2．我国振动控制标准
GBZl--2002《工业企业设计卫生标准》中对工作场所的振动强度规定如下：局部振动作业，其接振强度4小时等能量频率计权振动加速度不得超过5 m/s2，接振时间少于4小时可按表6-17适当放宽。
表6-17 局部振动强度卫生限值
表6-18 全身振动强度卫生限值
六、振动的测量
振动测量是测量振动强度、频率及不同频率下的加速度
把声级计上的电容传声器换成振动传感器，就可以用于振动测量
七、振动的控制与防护
（1）减少和消除振源。这是减少振动最根本的措施。通常采取以下方法：
1） 隔离振源。
2）改进生产工艺，如用液压、焊接代替铆接可消除或减少振动。
3)增加设备的阻尼，如采用吸振材料、安装阻尼器或阻尼环、附加弹性阻尼材料等，以减轻设备的振动。对于可能引起机械振动的陈旧设备，应定期检查、维修或改造。
4）采取隔振、吸振、阻尼等措施来消除或减小振动，阻止振动的传播，最大限度地减少振动对人体的不良影响。例如设计减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响
5)采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡板、空气弹簧和油压减振器等多种形式的减振器。
6)降低设备减振系统的共振频率。可通过减少系统刚性系数或增加质量来降低共振频率。例如，风扇、吹风机、泵、空气压缩机等，常用增加质量的方法来降低共振频率。
（2）个体防护。使用防振手套，在全身振动时使用防振鞋等。由于防振鞋内有由微孔橡胶做成鞋垫，利用其弹性使全身减振。对于坐姿作业人员，可使用减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响。
（3）限制接触振动时间。
