Содержание лекции 1 Производственный шум 1 1 Интенсивность

Содержание лекции 1 Производственный шум 1. 1 Интенсивность звука 1. 2 Звуковая мощность 1. 3 Проникновение шумов 1. 4 Методы защиты от шума 1. 4. 1 Звукопоглощение 1. 4. 2 Звукоизоляция 1. 4. 3 Индивидуальные средства защиты от шума 2 Вибрация 2. 1 Классификация вибраций 2. 2 Защита от вибраций 2. 2. 1 Виброгашение и вибропоглощение 2. 2. 2 Индивидуальные средства защиты от вибрации Приложения Список литературы

1 Производственный шум Всякий нежелательный для человека звук является шумом. Интенсивное шумовое воздействие на организм человека неблагоприятно влияет на протекание нервных процессов, способствует развитию утомления, изменениям в сердечно сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха. Обычные промышленные шумы характеризуются хаотическим сочетанием звуков. В производственных условиях источниками шума являются работающие станки и механизмы, ручные, механизированные и пневмоинструменты, электрические машины, компрессоры, кузнечно прессовое, подъемно транспортное, вспомогательное оборудование (вентиляционные установки, кондиционеры) и т. д. [1]

B качестве звука человек воспринимает упругие колебания, распространяющиеся в виде волн в твердой, жидкой или газообразной средах. 3 вуковые колебания характеризуется скоростью их распространения c и частотой f. Скорость звука связана с длиной волны и частотой соотношением: (1. 1) где с – скорость звука, м/с; λ – длина волны, м; f – частота, Гц. Скорость распространения звуковых волн, м/с: 1410 в воде; 5000 в стекле и стали; 40– 50 в резине; 343 в воздухе. Человеческое ухо воспринимает как слышимые звуковые колебания с частотой от 16 (20) до 20 000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 (20) Гц (инфразвук) и выше 20 к. Гц (ультразвук) не воспринимаются органами слуха, хотя и вредно влияют на организм человека. Наиболее чувствительно ухо к колебаниям в диапазоне частот от 50 до 5000 Гц, что в основном соответствует диапазону человеческого голоса. [1]

1. 1 Интенсивность звука При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Средний поток энергии в какой либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке. Интенсивность звука I, Вт/м 2, связана со звуковым давлением зависимостью: (1. 2) где p – звуковое давление; ρ – плотность среды (газа). Человеческое ухо воспринимает шум со звуковым давлением p 0 = 2· 10 5 Па при f = 1 к. Гц – порог слышимости, р = 200 Па порог болевого ощущения. Интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, при f = 1 к. Гц составляет I 0 = 10 – 12 Вт/м 2, а соответствующая порогу болевого ощущения I= 100 Вт/м 2. [1]

Для характеристики акустических явлений принята специальная измерительная система интенсивности звука и звукового давления, учитывающая приближенную логарифмическую зависимость между раздражением и слуховым восприятием, – шкала логарифмических единиц – децибелов (д. Б), в которых измеряют уровни I и р Уровень интенсивности звука (1. 3) а уровень звукового давления (1. 4) Подставив значения порога слышимости и порога болевого ощущения в эти формулы, получим, что изменение I и p составляет всего 140 д. Б.

Шум, являющийся сложным звуком, можно разложить на простые составляющие, графическое изображение которых называется спектром. Спектр шума может быть разным. По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные и тональные. По величине интервалов между составляющими его звуками различают: Дискретный (линейчатый) спектр с большими интервалами

Сплошной спектр с бесконечно малыми интервалами

Смешанный спектр, характеризующийся отдельными пиковыми дискретными составляющими на фоне сплошного спектра. Производственные шумы чаще всего имеют смешанный спектр. [1]

По частоте шумы разделяют на: • Низкочастотные – максимум звукового давления лежат в области низких частот (до 350 Гц); • Среднечастотные – максимум в диапазоне частот от 350 до 800 Гц; • Высокочастотные – максимум выше 800 Гц. По временным характеристикам шумы подразделяют на: • Постоянные – шумы, уровни звука которых за восьмичасовой рабочий день изменяются во времени не более чем на 5 д. Б; • Непостоянные, которые делятся на: – Колеблющиеся во времени шумы, уровни звука которых непрерывно меняются во времени; – Прерывистые – шумы, уровни звука которых меняются ступенчато на 5 д. Б; – Импульсные – шумы, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, длительность каждого из которых менее 1 с. Наибольшую опасность для человека представляют тональные высокочастотные непостоянные шумы. [2] (См. приложение 1)

1. 2 Звуковая мощность Любой источник шума характеризуется звуковой мощностью, которая определяет общее количество звуковой энергии, излучаемой источником в окружающее пространство за единицу времени. Мощность звука связана с интенсивностью зависимостью: (1. 5) где S – поверхность сферы, в центре которой находится источник шума интенсивностью L. Уровень акустической мощности источника шума: (1. 6) где W 0 – условный порог акустической мощности (W 0 = 10 12 Вт).

Если в производственном помещении находится n одинаковых источников шума, равноудаленных от расчетной точки и обладающих одинаковым уровнем шума L, то общий уровень их шума: (1. 7) Из формулы следует, что два одинаковых источника создают суммарный уровень шума всего на 3 д. Б больший, чем каждый из них; 10 источников – на 10 д. Б; 100 источников – на 20 д. Б и т. д. [1]

При измерении и анализе шумов, проведении акустических расчетов спектры оценивают в октавных или третьоктавных диапазонах. Полоса частоты, в которой верхняя граничная частота f 2 в два раза больше нижней f 1, называется октавной, т. е. f 2/f 1, = 2. Для третьоктавной полосы f 2/f 1, = 21/3 = 1, 26. В качестве частоты, характеризующей полосу в целом, принимают среднюю геометрическую полосу fср = (f 1 f 2)1/2. Средние геометрические частоты октавных полос стандартизованы и составляют 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц при соответствующих им граничных частотах, Гц: 45 и 90; 90 и 180; 180 и 355; 355 и 710; 710 и 1400; 1400 и 2800; 2800 и 5600; 5600 и 11200. Допустимые уровни звукового давления нормируют для каждой октавной полосы частот в соответствии с рекомендациями. Этот документ предусматривает дифференцированный подход с учетом характера производственной деятельности в условиях шума (умственный труд, нервно эмоциональные нагрузки, физический труд и т. д. ). Учитывают и характер действующего шума (тональный, импульсный, постоянный и др. ) и длительность воздействия шумового фактора при расчете эквивалентных уровней для непостоянных шумов. [1 6] (См. приложение 2)

Допустимые уровни звукового давления нормируют для каждой октавной полосы частот в соответствии с рекомендациями. Этот документ предусматривает дифференцированный подход с учетом характера производственной деятельности в условиях шума (умственный труд, нервно эмоциональные нагрузки, физический труд и т. д. ). Учитывают и характер действующего шума (тональный, импульсный, постоянный и др. ) и длительность воздействия шумового фактора при расчете эквивалентных уровней для непостоянных шумов. Совокупность восьми нормативных уровней звукового давления на разных средних геометрических частотах называется предельным спектром (ПС). Каждый из спектров имеет свой индекс (например, ПС– 80, где 80 – нормативный уровень звукового давления, д. Б, в октавной полосе с f = 1000 Гц). [1]

1. 3 Проникновение шумов В здание: 1 – источник шума; 2 – источник вибраций; I – воздушный шум; II – структурный шум.

Из одного помещения в другое: 1, 2 – распространяющиеся по воздуху звуки или шумы; 3 – энергия упругих колебаний – распространяется по строительным конструкциям и излучается в виде шума (структурные или ударные звуки, шумы); I – шумное помещение; II – тихое помещение.

1. 4 Методы защиты от шума: Уменьшение шума в источнике возникновения: Замена ударных механизмов безударными, возвратно поступательных движений вращательными, подшипников качения на подшипники скольжения, совершенствование кинематических схем, применение пластмассовых деталей, использование глушителей из звукопоглощающего материала, виброизоляция шумных узлов и частей машин, покрытие издающих шум поверхностей вибродемпфирующим материалом, статическая и динамическая балансировки. [3 5]

1. 4. 1 Звукопоглощение Метод звукопоглощения основан на поглощении звуковой энергии волн, распространяющихся по воздуху звукопоглощающими материалами, которые трансформируют ее в тепловую. n n Звукопоглощающие материалы и конструкции подразделяют на: волокнисто – пористые (войлок, минеральная вата, фетр, акустическая штукатурка и др. ); мембранные (пленка, фанера, закрепленные на деревянные обрешетки); резонаторные (классический резонатор Гельмгольца); комбинированные Звукопоглощающие свойства материалов определяются коэффициентом звукопоглощения, равным отношению количества поглощенной звуковой энергии, к общему количеству падающей энергии: (1. 8)

Коэффициент звукопоглощения α конструкционными материалами (элементами): ► Бетоном 0, 015 ► Стеклом 0, 02 ► Деревом 0, 1 ► Войлоком 0, 3 – 0, 5 ► Открытым окном 1, 0

1. 4. 2 Звукоизоляция Метод звукоизоляции основан на отражении звуковой волны, падающей на ограждение (экран). [3] Звукоизолирующие свойства ограждения (экрана) характеризуются коэффициентом звукопроницаемости τ – отношением прошедшей звуковой мощности к падающей: (1. 9) Звукоизолирующая способность конструкции: (1. 10)

1. 4. 3 Индивидуальные средства защиты Суммарный уровень шума можно снизить на 5 20 д. Б, используя вкладыши в ушные раковины: беруши, вату, губку и др. При уровне шума выше 120 д. Б применяют наушники (антифоны) и специальные шлемы. Существуют шумопоглощающие кабины, внедряется дистанционное управление сверхшумными процессами или испытаниями. Можно прогнозировать дальнейшее снижение шума на производственных площадках и, соответственно, в населенных пунктах. Однако при достижении определенных минимальных уровней шума отмечено, что дальнейшее его снижение дается с большим трудом, а затраты на каждый последующий снижаемый децибел могут быть сравнимы с затратами на 5 10 д. Б предыдущих. Поэтому борьба с акустическими загрязнением биосферы будет определяться в первую очередь экономическими затратами. [7] (См. приложение 3)

2 Вибрация

2. 1 Классификация вибраций по способу передачи на человека Местная Общая Передается на руки работающего Вызывает вибрация рабочих мест и сотрясение всего организма

Общая вибрация Транспортная Транспортно – технологическая Технологическая

Классификация вибраций по частотному составу Низкочастотная Максимальный уровень в октавных полосах 8 и 16 Гц Среднечастотная В октавных полосах 31, 5 и 63 Гц Высокочастотная 125, 250, 500, 1000 Гц для локальной вибрации 1 и 4, 8 и 16, 31, 5 и 63 Гц для вибрации рабочих мест

Классификация вибраций по временным характеристикам Постоянная Величина виброскорости изменяется не более чем в два раза (на 6 д. Б) за время не менее 1 мин Непостоянная Величина виброскорости изменяется не менее чем в два раза (на 6 д. Б) за то же время Колеблющаяся во времени Прерывистая Импульсная

В производственных условиях нередко интегрировано действует местная и общая вибрации. Длительное воздействие вибрации высоких уровней на организм человека приводит к преждевременному утомлению, снижению производительности труда, росту заболеваемости и, нередко, к возникновению профессиональной патологии – вибрационной болезни.

Наиболее опасная частота общей вибрации лежит в диапазоне 6– 9 Гц, поскольку она совпадает с собственной частотой колебаний тела человека (б Гц), его желудка (8 Гц). В результате может возникнуть резонанс, который приведет к механическим повреждениям или разрыву внутренних органов. В положении стоя это возможно для головы относительно основания, плечевого пояса, бедер при f = 4. . . 6 Гц, а в положении сидя для головы относительно плеч при f = 4. . . 30 Гц. Для лежачего человека область резонансных частот находится в интервале 3 3, 5 Гц. [1] (См. приложения 4, 5, 6)

К основным характеристикам вибрации относят: амплитуду смещения Ат, м, скорость v, м/с, ускорение а, м/с2, период Т, с, или частоту f, Гц, продолжительность и направление действия. Главные параметры в случае синусоидальных колебаний: A=Amsin(ωt+φ) (2. 1) v=2πf. A (2. 2) а =(2πf)2 A (2. 3) где Am – смещение; ω =2πf – угловая частота; t – время, c; φ – начальная фаза, м. Весь спектр частот вибраций, воспринимаемых человеком, может быть разделен (как и для шума) на октавные и третьоктавные полосы частот со средними геометрическими частотами октавных полос 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц. Порог восприятия вибрации для человека составляет 1· 10 4 м/с. За нулевой уровень колебательного ускорения принимают а 0= 3 · 10 4 м/c 2. При колебательной скорости 1 м/с возникают болевые ощущения.

2. 2 Защита от вибраций должна начинаться с устранения их источника путем совершенствования кинематических схем и улучшения работы механизмов методами: n статической и динамической балансировки, устраняющей дисбаланс вращающихся масс (деталей) оборудования. n виброизоляции, снижающей уровень вибрации путем уменьшения передачи колебаний от их источника к объекту. Ее осуществляют посредством введения в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от машины к основанию. Критерий эффективности виброизоляции – коэффициент передачи, показывающий, какая доля динамической силы, возбуждаемой машиной, передается через амортизаторы на основание: (2. 4)

2. 2. 1 Вибропоглощение и виброгашение Вибропоглощение – нанесение на вибрационную поверхность упруговязких демпфирующих материалов, обладающих большим внутренним трением (резина, мастика, пластики). Виброгашение – создание добавочной колеблющейся системы с динамической частотой, равной частоте возмущающей силы, но с реакциями, противоположными ей. Для снижения вибрации возможно применение виброгасителей ударных: маятникового, пружинного и плавающего типов, а также камерных. Ориентировочно маятниковые ударные виброгасители используют для гашения колебаний с частотой 0, 4 2 Гц, пружинные 2 10 Гц, плавающие выше 10 Гц. [10] (См. приложение 7)

Виброгасители камерного типа по конструкции аналогичны камерным глушителям шума и устанавливаются на всасывающей и нагнетательной стороне компрессоров и трубопроводов. Динамическое виброгашение осуществляется также при установке агрегата на массивном фундаменте. Другим типом виброгасителей являются буферные емкости, служащие для превращения пульсирующего потока газа в равномерный. [11]

2. 2. 2 Индивидуальные средства защиты от вибраций В качестве индивидуальных средств защиты от вибраций применяют: обувь с амортизирующими подошвами (толстая мягкая резина); анти вибрационные рукавицы, в которых амортизатором является прокладка из специального поролона толщиной до 12 мм. Для контроля уровня вибраций применяют виброметры и шумомеры ВМ 1 (ВВМ 001), ВШВ 003, ВШВ 3 М 2 и др. В программе практических мероприятий важную роль отводят разработке и внедрению научно обоснованных режимов труда и отдыхи. Например, суммарное время контакта человека с вибрацией не должно превышать 2/3 продолжительности рабочей смены. (См. приложения 8, 9)

Приложения Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Список литературы 1. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности / A. C. Бобков, A. A. Блинов, И. A. Роздин [и др. ] М. : Химия, 1997. 400 c. 2. Охрана труда / A. Г. Линунов, B. Н. Погорелое, E. A. Подгорных. М. : ИЦ «Витязь» , 1996. 240 c. 3. ГОСТ 12. 1. 0. 03 89. Шум. Общие требования безопасности. 4. ГОСТ 12. 1. 0. 01 89. Ультразвук. Общие требования безопасности. 5. ГОСТ 12. 1. 0. 29 80. Средства и методы защиты от шума. Классификация. 6. СН 2. 2. 4/2. 1. 8. 562 96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. 7. Проблемы акустического загрязнения окружающей среды / H. И. Иванов // Экология и промышленность России. 1998. № 8. C. 30. 8. Инженерная экология / Под ред. B. T. Медведева. М. : Гардарика, 2002. 687 c. 9. Безопасность жизнедеятельности / Под ред. Э. A. Арустамова. М. : Изд. дом «Дашков и Ко» , 2000. 678 c. 10. Охрана окружающей среды / Под ред. C. B. Белова. М. : Высш. шк. , 1991. 319 c.

11. Безопасность жизнедеятельности / Под ред. O. H. Русака. СПб. : ЛТА, 1997. 293 c. 12. Справочная книга по охране труда в машиностроении / Г. B. Бектобеков, H. H. Борисова, B. И. Короткое [и др. ] Л. : Машиностроение, 1989. 541 c. 13. Экология и безопасность жизнедеятельности / Д. A. Кривошеим, Л. A. Муравей, H. H. Роева и др. М. : ЮНИТИ ДАНА, 2000. 447 с. 14. СН 2. 2. 4/2. 1. 8. 556 96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданиях. 15. ГОСТ 12. 4. 0. 12 83. Вибрация. Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. 16. ГОСТ 12. 4. 0. 02 74. Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие требования. 17. ГОСТ 12. 4. 0. 24 76. Обувь специальная виброзащитная. 18. ГОСТ 12. 1. 0. 12 90. Вибрационная безопасность. Общие требования. 19. ГОСТ 12. 1. 0. 43 84. Вибрация. Методы измерения на рабочих местах в производственных помещениях.