Акустические колебания и вибрация. Нормирование шума и вибраций. Электромагнитные поля и ионизирующие излучения, их нормирование. Действие электрического тока на организм человека. Напряжение шага и напряжение прикосновения.
Акустические колебания и вибрация Акустическими (звуковыми) колебаниями называют механические колебания, возникающие в газообразных, жидких и твердых средах. Энергия от источника колебаний передается частицам среды, которые в свою очередь вовлекают в колебательный процесс соседние частицы, и таким образом, происходит распространение акустических волн.
Пространство, в пределах которого распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.
Колебания частиц воздуха вызывают изменения давления. Основными физическими характеристиками акустических колебаний являются: Ø звуковое давление (Па); Ø частота колебаний (Гц); Ø интенсивность звука (Вт/м 2); уровень звукового давления (д. Б). Звуковое давление (р)-разность между давлением в данной точке колеблющейся воздушной среды и давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде. Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).
Звуковое давление рассчитывается в соответствие с законом Вебера – Фехнера по формуле L=20 lg(p/p 0), - p — среднее квадратическое значение звукового давления, Па; - p 0 — пороговое значение звукового давления, Па;
При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Энергию звуковой волны принято характеризовать интенсивностью звука (L) - энергией, переносимой звуковой волной через единицу площади в единицу времени. Важной характеристикой звука является его частота (f )- количество колебаний воздушной среды в единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц, L/с) количестве колебаний в секунду.
Выделяют следующие звуковые диапазоны: низкочастотный (20 -400 Гц); среднечастотный (400 -1000 Гц); высокочастотный (свыше 1000 Гц). Звуковые волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуковыми, Ø с частотой более 20 000 Гц — ультразвуковыми. Инфра- и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются.
Шум - беспорядочное сочетание различных по уровню и частоте звуков. Шум не только действует на слуховой аппарат, но может вызвать расстройства сердечнососудистой и нервной систем, пищеварительного тракта, гипертоническую болезнь, головокружение, ослабление внимания, замедление психических реакций, повышенную склонность к различным заболеваниям и т. д.
Ухо человека воспринимает звуковые колебания с частотой от 16 до 20000 Гц. Звуки с частотой ниже 16 Гц называют инфразвуками, Ø выше 20000 Гц - ультразвуками. Инфразвуки и ультразвуки также воздействуют на человека, но он их не слышит. Основной характеристикой шума является интенсивность - мощность потока энергии Вт на м 2. Мощность потока прямо пропорциональна квадрату звукового давления или силе, действующей на единицу площади.
На крупных магистралях городов шум порой превышает 100 д. Б днем и даже ночью не бывает ниже 70 д. Б. Шум при взлете реактивного самолета - 140 д. Б, ракеты - 175 д. Б. Уровень шума в 20 -30 д. Б практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь. Звук в 130 д. Б уже вызывает у человека болевое ощущение, а в 150 становится для него непереносимым, может произойти разрыв барабанной перепонки.
Некоторые данные по шуму: 3 • 20 д. Б - практически безвредно для человека, это естественный шумовой фон; 70 д. Б - громкая речь; 80 д. Б - допустимая граница звуков на производстве по шкале "А" шумомера; 80 • 100 д. Б - шум мотоцикла, автобуса, грузовика; 95 д. Б - токарный станок при точении; 130 д. Б - вызывает у человека болевое ощущение; 190 д. Б - вырывает заклепки из металла. Зрительная реакция при шуме 90 д. Б уменьшается на 25 %.
Источник шума Уровень звука, Б Примечание Тихая сельская местность 20 - Шепот 40 На расстоянии 0, 3 м Речь средней громкости 60 На расстоянии 1 м Металлорежущие станки 80 -90 На рабочих местах Ткацкие станки 90 -100 На рабочих местах Магистральная улица 85 -100 На расстоянии 7 м Отбойный молоток 100 На расстоянии 1 м Выступление поп-оркестра 110 На расстоянии 1 м
Постоянный шум - уровень звука за 8 - часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 д. БА. Непостоянный шум - уровень звука за 8 -часовой рабочий день изменяется не менее чем на 5 д. БА. Непостоянный шум подразделяется на колеблющийся во времени, прерывистый, импульсный. Гигиенические нормы допускаемых уровней звукового давления и уровня звука на рабочих местах приводятся в Сан Пи. Н 2. 2. 4 548 -96.
ВИБРАЦИЯ Помимо акустических колебаний, на человека может негативно сказаться воздействие таких механических колебаний, как вибрация. Вибрация - механические колебания упругих тел при низких частотах (1 • 100 Гц), передаются на человека через конструкцию машин, фундамент, пол. Различают общую и локальную вибрацию.
Общие вибрации - вибрации, передающиеся на тело человека через его опору. Локальные вибрации – это вибрации передающиеся через руки. Общие вибрации подразделяют на Ø транспортные (автомашины, трактора), Ø транспортно-технологические (машины с ограниченной подвижностью, например, экскаваторы и краны) Ø технологические (стационарные машины и станки).
Воздействие вибрации на человека классифицируют: Ø по способу передачи колебаний; по направлению действия вибрации; Ø по временной характеристике вибрации. По направлению действия вибрацию подразделяют: Ø на вертикальную, распространяющуюся по оси х, перпендикулярной к опорной поверхности; горизонтальную, распространяющуюся по оси у, от спины к груди; Ø горизонтальную, распространяющуюся по оси г, от правого плеча к левому плечу.
По временной характеристике различают: постоянную вибрацию, для которой контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза (6 д. Б); непостоянную вибрацию, изменяющуюся по контролируемым параметрам более чем в 2 раза.
Выделяют три вида вибрационной патологии от воздействия общей, локальной и толчкообразной вибраций. При действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный.
Основные характеристики вибраций: Ø частота колебаний f, Гц (диапазон общих вибраций 0, 8. . . 80 Гц, локальных 1. . . 1000 Гц) Ø виброскорость V, м/С Ø виброускорение а, м/с2. Для вибрации устанавливаются ПДУ виброскорости, величина которых зависит от вида источника вибрации, типа вибрации (воздействующей только на руки, на все тело человека) и ее частоты.
Гигиеническое нормирование вибраций регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием, ГОСТ 12. 1. 012 -90 "ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования» , Санитарные нормы СН 2. 2. 4/2. 1. 8. 556 -96
Шум - признак не прогресса техники, а ее несовершенства. Проектирование и создание бесшумных или малошумных машин, станков, автоматов, другого промышленного оборудования, транспортных средств - наиболее важный этап борьбы с шумом. На последующих этапах - применение специальных звукопоглощающих материалов, замена шумных процессов менее шумными: ковка и штамповка, например, прессованием, рихтовка листов - вальцовкой, клепка сваркой.
Методы и средства защиты от акустических колебаний принято подразделять на три группы: Ø снижение шума в источнике его возникновения Ø снижение шума на пути его распространения (звукопоглощение, звукоизоляция, глушители шума) Ø применение средств индивидуальной защиты (наушники, беруши, шлемы). Нормативным документом, регламентирующим воздействие шума на человека при различных видах деятельности, является ГОСТ 12. 1. 00383 , воздействие инфразвука –Сан. Пи. Н 2. 2. 4/2. 1. 8. 583 - 96, ультразвука –ГОСТ 12. 1. 001 – 89.
Наиболее эффективным средством защиты от вибрации является устранение контакта человека с вибрирующим оборудованием. Следует иметь представление о средствах индивидуальной защиты от вибраций, а также таких методах виброзащиты, как виброизоляция, вибродемпфирование, виброгашение, снижение вибрации в источнике ее возникновения.
Электромагнитные поля, ионизирующие излучения. Электромагнитное поле– это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Электрическое поле создается электрическими зарядами и заряженными частицами в пространстве.
Для характеристики величины электрического поля используется понятие напряженность электрического поля, обозначение Е, единица измерения В/м (Вольт-на-метр). Величина магнитного поля характеризуется напряженностью магнитного поля (Н), единица А/м (Ампер-на-метр). Магнитное поле – создается при движении электрических зарядов по проводнику. При измерении сверхнизких и крайне низких частот часто также используется понятие магнитная индукция (В), единица Тл(Тесла), одна миллионная часть Тл соответствует 1, 25 А/м.
Электромагнитные волны характеризуются длиной волны, обозначение - l (лямбда). Источник, генерирующий излучение, а по сути создающий электромагнитные колебания, характеризуются частотой, обозначение - f.
По этой классификации электромагнитное поле подразделяется на «ближнюю» и «дальнюю» зоны. «Ближняя» зона (иногда называемая зоной индукции) простирается до расстояния от источника, равного 0 -3 l, где l- длина порождаемой полем электромагнитной волны. «Дальняя» зона – это зона сформировавшейся электромагнитной волны. Здесь напряженность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника. В этой зоне справедливо экспериментально определенное соотношение между напряженностями электрического и магнитного полей
Основные источники ЭМП Среди основных источников ЭМИ можно перечислить: Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда, …) Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные, …) Электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации…) Бытовые электроприборы Теле- и радиостанции (транслирующие антенны) Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны) Радары Персональные компьютеры
Принципы обеспечения безопасности населения Основной принцип защиты здоровья населения от электромагнитного поля ЛЭП состоит в установлении санитарнозащитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов. Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП которых на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля - 1 к. В/м.
Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП согласно СН № 2971 -84 Напряжение ЛЭП 330 к. В Размер санитарно 20 м защитной (охранной) зоны 500 к. В 750 к. В 1150 к. В 30 м 40 м 55 м
В пределах санитарно-защитной зоны ВЛ запрещается: Ø размещать жилые и общественные здания и сооружения; Ø устраивать площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта; Ø размещать предприятия по обслуживанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов; Ø производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов. Ø Территории санитарно-защитных зон разрешается использовать как сельскохозяйственные угодья, однако рекомендуется выращивать на них культуры, не требующие ручного труда.
Действие электрического тока на организм человека Электрический ток представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов, то есть напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.
Электрическим ударом называется поражение организма электрическим током, при котором возбуждение живых тканей сопровождается судорожным сокращением мышц. Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний характер. Проходя через организм человека, электроток производит термическое, электролитическое, механическое, биологическое и световое воздействие. При термическом действии происходит перегрев и функциональное расстройство органов на пути прохождения тока.
Электролитическое действие тока выражается в электролизе жидкости в тканях организма, в том числе крови, и нарушении ее физикохимического состава. Механическое действие приводит к разрыву тканей, расслоению, ударному действию испарения жидкости из тканей организма. Механическое действие связано с сильным сокращением мышц вплоть до их разрыва. Биологическое действие тока выражается в раздражении и перевозбуждении нервной системы. Световое действие приводит к поражению глаз.
В зависимости от возникающих последствий электроудары делят на четыре степени: I - судорожное сокращение мышц без потери сознания; II - судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца; III - потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого); IV - состояние клинической смерти.
Тяжесть поражения электрическим током зависит от многих факторов: - силы тока, - электрического сопротивления тела человека, - длительности протекания тока через тело, - рода и частоты тока, - индивидуальных свойств человека, - условий окружающей среды.
Основной фактор, обусловливающий ту или иную степень поражения человека, - сила тока. Для характеристики его воздействия на человека установлены три критерия: - пороговый ощутимый ток - наименьшее значение тока, вызывающего ощутимые раздражения; - пороговый неотпускающий ток - значение тока, вызывающее судорожные сокращения мышц, не позволяющие пораженному освободиться от источника поражения; - пороговый фибрилляционный ток - значение тока, вызывающее фибрилляцию сердца. Фибрилляцией называются хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, полностью нарушающие ее работу.
Средние значения пороговых токов Значение тока Ток Переменный частотой 50 Гц Постоянный порогового ощутимого, м. A порогового неотпускающего, м. А порогового фибрилляционного, м. А 0, 5. . . 1, 5 6. . . 10 50. . . 100 5. 0. . . 20 50. . . 80 300
На исход поражения сильно влияет сопротивление тела человека. Наибольшим сопротивлением (3. . . 20 к. Ом) обладает верхний слой кожи (0, 2 мм), состоящий из мертвых ороговевших клеток, тогда как сопротивление спинномозговой жидкости 0, 5. . . 0, 6 Ом. Общее сопротивление тела за счет сопротивления верхнего слоя кожи достаточно велико, но как только этот слой повреждается его значение резко снижается. При расчетах, связанных с электробезопасностью, сопротивление тела человека принимают равным 1 к. Ом.
Напряжение шага, напряжение прикосновения Напряжением шага - напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, принимаемым равным 1 м, на которых одновременно стоит человек, или, иначе говоря, падение напряжения в сопротивлении тела человека, В: Uш =Ih × Rh где Ih — ток, проходящий через человека по пути нога — нога, A; Rh — сопротивление тела человека, Ом.
Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается, так как сечение проводника (почвы) увеличивается пропорционально квадрату радиуса, и на расстоянии, примерно равном 20 м, может быть принят равным нулю. Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает: напряжение шага возрастает, так как ток проходит уже не через ноги, а через все тело человека.
Напряжение шага, В, будет: Uш =j х - j х+а. (1) Поскольку j х, и j х+а являются частями потенциала заземлителя j з, то разность их также есть часть этого потенциала. Поэтому выражение (1) записываем в виде: Uш =j з b 1, (2) где b 1 — коэффициент напряжения шага или просто коэффициент шага, учитывающий форму потенциальной кривой:
Напряжение шага определяется отрезком АВ длина которого зависит от формы потенциальной кривой, т. е. от типа заземлителя, и изменяется от максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя: Ø напряжение шага при одиночном заземлителе; Ø напряжение шага при групповом заземлителе
Напряжение шага при одиночном заземлителе Наибольшие значения Uш и b 1 будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой — на расстоянии шага от него. Объясняется это тем, что потенциал вокруг заземлителей распределяется по вогнутым кривым и, следовательно, наибольший перепад оказывается, как правило, в начале кривой. Наименьшие значения Uш и b 1, будут при бесконечно большом удалении от заземлителя, т. е. за пределами поля растекания тока (практически дальше 20 м). В этом месте Uш » 0 и b 1 » 0. На расстояниях меньше 20 м Uш и b 1 будут иметь промежуточные значения, зависящие от типа заземлителя. В практике устройства защитных заземлений особый интерес представляют максимальные значения шаговых напряжений: при одиночном полушаровом заземлителе; при одиночном стержневом вертикальном заземлителе; при одиночном протяженном заземлителе круглого сечения.
Если человек прикасается к корпусу электроприемника с поврежденной изоляцией (рис. 8), он в свою очередь оказывается под напряжением по отношению к земле. Напряжением прикосновения (Uт). называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Опасность такого прикосновения оценивается значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения и зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали (т. е. заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей относительно земли и т. д.
Скачать презентацию Акустические колебания и вибрация Нормирование шума и вибраций
ЛЕК.5 БЖД-2012.pptx