< Предыдущая		Оглавление		Следующая >

ГЛАВА 19 ЗАЩИТА ОТ АКУСТИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

19.1. Защита от шума

Звуковые колебания в воздухе приводят к его сжатию и разреженнию. В областях сжатия давление воздуха возрастает, а в областях разнрежения понижается. Разность между давлением, существующим в среде р_ср в данный момент, и атмосферным давлением p_атм называется звуковым давлением:

(19.1)

Акустическим полем называют область упругой среды, которая явнляется средством передачи акустических волн. Акустическое поле ханрактеризуется звуковым давлением р_т и акустическим сопротивленнием z_a - Энергетическими характеристиками акустического поля явнляются: интенсивность энергии J, мощность излучения Ф - количенство энергии, проходящей за единицу времени через охватывающую источник звука поверхность, Вт.

Звуковая волна является носителем энергии в направлении своего движения. Количество энергии, переносимой звуковой волной за одну секунду через пространство с площадью сечения 1 м², перпендинкулярному направлению движения, называется интенсивностью звунка (Вт/м²):

(19.2)

где z_A - акустическое сопротивление среды, кг/(м² с).

Поверхность тела, совершающая колебания, является излучатенлем (источником) звуковой энергии, который создает акустическое поле.

Уровень шума, возникающий от нескольких некогерентных иснточников, работающих одновременно, подсчитывают на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных иснточников:

(19.3)

где L_i - уровень звукового давления i-го источника шума; п - колинчество источников шума.

Суммарный уровень шума от n одинаковых по интенсивности источников шума в равноудаленной от них точке определяют по формуле

(19.4)

где - уровень шума одного источника, дБ.

При одновременном действии двух источников с разными уровннями суммарный уровеньопределяют по формуле

(19.5)

где L₁ - наибольший из двух суммарных уровней шума; ΔL - добавнка в функции разности уровней источников.

Значения ΔL в зависимости от разности уровней источников принведены ниже:

Разность уровней двух источников, дБ
L1 - L2 (при L1 > L2) ЕЕЕЕЕ 0	1	2,5	4	6	10
ΔL, дБ ЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ3	2,5	2	1,5	1	0,5

При большом числе источников шума суммирование уровней иннтенсивностей производится последовательно от наибольшего к наинменьшему.

Если уровень шума одного источника превышает уровни шума других источников на 8... 10 дБ, то будет превалировать шум более иннтенсивного источника, так как добавка к суммарному уровню шума будет пренебрежимо малой. Следовательно, уровень менее громкого источника в этом случае можно не принимать во внимание.

Нормирование шума. Нормирование акустических загрязнений является одним из исходных данных при разработке методов зашиты окружающей среды.

Для оценки степени шумового загрязнения окружающей природнной среды необходимо знать как реальный шумовой фон, так и донпустимый уровень шумов, установленный Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жинлых, общественных зданий и на территории жилой застройки". В сонответствии с этими нормами суммарный, фактический шум, созданваемый различными техногенными источниками, не должен превыншать допустимых уровней шума.

Предельные значения уровня звука (УЗ) различны для различных сред обитания человека.

Нормируемыми параметрами постоянного шума в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки явнляются уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах со средннегеометрическими частотами: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Для ориентировочной оценки допускается использонвать уровни звука L_А, дБА.

Нормируемыми параметрами непостоянного шума в жилой занстройке являются эквивалентные (по энергии) уровни звука L_Aэкв дБА, и максимальные уровни звука L_Amax, дБА.

В связи с тем, что шум является вредным производственным факнтором, а в ряде случаев и опасным, предельно допустимые уровни для шумов разных видов сравнивают с эквивалентными уровнями непренрывных шумов.

Предельно допустимые дозы (по шкале А в дБ) в зависимости от продолжительности воздействия приведены ниже.

Продолжительность возндействия, ч	8	4	2	1	0,5	0,25	0,12	0,02	0,01
Предельно допустимые дозы (по шкале А), дБ	90	93	96	99	102	105	108	117	120

Принятые в нашей стране нормы шума основываются на спекнтральной и интегральной оценке, хотя за рубежом применяют нормы, устанавливающие предельные уровни звука в акустических децибенлах.

Применительно к производственной среде разработан стандарт ГОСТ 12.1.003-83 "Шум. Общие требования безопасности", котонрый устанавливает классификацию шума, характеристики и допустинмые уровни шума на рабочих местах, общие требования к защите от шума на рабочих местах, шумовым характеристикам машин, механнизмов, средств транспорта и другого оборудования (далее - машин) и измерениям шума. Стандартом установлены уровни звукового давнления и эквивалентные уровни звука на рабочих местах производстнвенных предприятий в зависимости от тяжести и напряженности трунда в диапазоне частот 63...8000 Гц, а также максимальные уровни звункового давления в функции частоты, ниже которых воздействие шума можно считать безопасным. При этом исходят не из комфортных уснловий труда, а из условий, при которых вредное действие шума незнанчительно.

Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах разработаны с учетом напряженности и тяженсти трудовой деятельности (табл. 19.1).

Таблица 19.1. Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентного уровня звука на рабочих местах и производственных помещениях и на территории предприятий

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных понлосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентнные уровни звука, дБА
31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Помещения коннструкторских бюро, расчетчиков, пронграммистов вычиснлительных машин, лабораторий для теоретических работ	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50
Помещения управнления, рабочие комннаты	93	79	70	68	58	55	52	50	49	60
Продолжительность возндействия, ч	8	4	2	1	0,5	0,25	0,12	0,02	0,01
Предельно допустимые дозы (по шкале А), дБ .	90	93	96	99	102	105	108	117	120
Кабины наблюденний и дистанционнного управления:
- без речевой свянзи по телефону	103	94	87	82	78	75	73	71	70	80
- с речевой свянзью по телефону	%	83	74	68	63	60	57	55	54	65
Помещения и учанстки точной сборки, машинописные бюро	%	83	74	68	63	60	57	55	54	65

Нормирование шумов, создаваемых городским транспортом, устанавливает значения уровней звука в соответствии с ГОСТ 27436-87 и ГОСТ 27.004.022-86.

Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах частот, эквивалентных и максимальных уровней звука пронникающего шума в помещения жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки приведены в табл. 19.2.

Таблица 19.2. Нормы допустимых уровней звука в жилой застройке

Территории	Допустимые УЗД, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими значениями, Гц	Допустимые УЗ и эквиванлентные УЗ, дБА
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Непосредственно принлегающие к зданиям больниц, санаториев	59	48	40	34	30	27	25	23	35
Непосредственно принлегающие к жилым донмам (2 м от ограждающих конструкций), площадки отдыха	67	57	49	44	40	37	35	33	45
Жилые помещения	55	44	35	29	25	22	20	15	30

Примечание. Нормы приведены для ночного времени (с 23.00 до 07.00 чансов), для дневного времени (с 07.00 до 23.00 часов) принята поправка + 10дБ (дБА).

Нормирование инфразвука. На основании исследования инфранзвука были разработаны гигиенические нормы этого фактора. Гигиеническое нормирование инфразвука в какой-то мере базируется на критериях здоровья и работоспособности с оценкой влияния фактора на весь организм в процессе трудовой деятельности с учетом напрянженности и тяжести.

Нормируемыми параметрами, согласно санитарным нормам СанПиН 2.2.4./2.1.8.583-96 "Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки" явнляются:

уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометнрическими частотами 2,4, 8 и 16 Гц (дБ), определяемые по формуле

(19.6)

где р - среднеквадратическое значение звукового давления, Па; р₀ - исходное значение звукового давления в воздухе, равное 2  10-5 Па;

уровни звукового давления (при одночисловой оценке), измереннные по шкале шумомера "Линейная", дБ Лин (при условии, что разнность между уровнями, измеренными по шкалам "Линейная" и "А" на характеристике шумомера "Медленно", составляет не менее 10 дБ).

Нормируемыми характеристиками непостоянного инфразвука являются эквивалентные по энергии уровни звукового давления "Ежа" (дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц и эквивалентный общий уровень звукового давления (дБ Лин), определяемые по формуле

(19.7)

где Т - период наблюдения, ч; t_i - продолжительность действия шума с уровнем L_i ч; n - общее число промежутков действия инфранзвука; L_i - логарифмический уровень инфразвука в i-й промежуток времени, дБ.

Общий (линейный) уровень звукового давления, дБ Лин, - величинна, измеряемая по шкале шумомера "Линейная" или рассчитанная путем энергетического суммирования уровней звукового давления в октавных полосах частот без корректирующих октавных поправок.

Эквивалентный (по энергии) общий (линейный) уровень звукового давления LЭ_KB, дБ Лин, - уровень постоянного широкополосного иннфразвука, среднеквадратическое звуковое давление которого такое же, как и данного непостоянного инфразвука в течение определеннонго интервала времени.

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки привендены в табл. 19.3.

Таблица 19.3. Нормы инфразвука

Назначение помещений	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полонсах со среднегеометрическими частотами, Гц	Общий уровень звукового давления, дБ Лин
2	4	8	12
Для работы различнной степени тяжести	100	95	90	85	100
Для работы различнной степени интелнлектуально-эмоционнальной напряженнности	95	90	85	80	95
Территория жилой застройки	90	85	80	75	90
Жилые и общестнвенные здания	75	70	65	60	75

Для шумов, спектр которых охватывает инфранизкий и звуковой диапазоны, измерение и оценка корректированного уровня звуковонго давления инфразвука являются дополнительными к измерению и оценке шума в соответствии с санитарными нормами "Шум на рабончих местах, в помещениях жилых, общественных зданий, на территонрии жилой застройки" СН 2.2.4./2.1.8.562-96 и ГОСТ 12.1.003-83 "Шум. Общие требования безопасности".

На территории жилой застройки в случае постоянного инфразвунка уровни звукового давления не должны превышать 90 дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2; 4; 8; 16; 31,5 Гц. Для третьоктавных полос со среднегеометрическими частотами 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40 Гц уровни звукового давленния не должны превышать 80 дБ.

В случае непостоянного инфразвука нормируемыми параметрами выбираются эквивалентные по энергии уровни звукового давления для тех же октавных полос.

Нормирование ультразвука. Общие требования безопасности к воздействию ультразвуковых колебаний устанавливаются стандарнтом ГОСТ 12.1.001-89. Стандарт распространяется на ультразвуконвые колебания в диапазоне частот от 1,12  10⁴ до 1,0  10⁹ Гц, перендающиеся в воздушной, жидкой и твердой средах.

Стандарт устанавливает классификацию, характеристику, допуснтимые уровни ультразвука на рабочих местах и общие требования к ультразвуковым характеристикам оборудования, методам контроля и защите от воздействия ультразвука.

Характеристикой воздушного ультразвука на рабочих местах явнляются уровни звукового давления в децибелах в третьоктавных понлосах со среднегеометрическими частотами 12,5, 16, 20, 25, 31,5, 40, 50, 63, 80, 100 кГц.

Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах не должны превышать значений, приведенных ниже.

Среднегеометрические частоты третьеоктавных полос, кГц . . .	12,5	16	20	25	31,5... 100,0
Уровень звукового давления, дБ .	80	80 (90)	100	105	110

Нормируемой характеристикой контактного ультразвука являются пиковые значения виброскорости L_v или ее логарифмические уровни в децибелах в октавных полосах частот со среднегеометриченскими частотами 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8 000,16 000, 31 500 кГц, определяемые по формуле

(19.8)

где ν - пиковое значение виброскорости, м/с; v₀ - опорное значенние виброскорости, равное 510^-8 м/с.

Допустимые уровни виброскорости и ее пиковые значения для контактного ультразвука на рабочих местах не должны превышать значений, приведенных в табл. 19.4.

Таблица 19.4. Допустимые уровни виброскорости для контактного ультразвука

Среднегеометрические частонты октавных полос, кГц	Пиковые значения вибронскорости, м/с	Уровни виброскорости, дБ
8...63	5  10-3	100
125...500	8,9  10-3	105
1  103..31,5  103	1,6 10-3	110

Допустимые уровни контактного ультразвука принимают на 5 дБ ниже значений, указанных в табл. 19.4, в тех случаях, когда работающие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактнного ультразвука.

При использовании ультразвуковых источников бытового назнанчения, как правило, генерирующих колебания с частотами ниже 100 кГц, допустимые уровни воздушного и контактного ультразвука не должны превышать 75 дБ на рабочей частоте источника.

Методы борьбы с шумом подразделяют на методы по снижению шума в источнике его образования и методы по снижению шума на пути его распространения от источника.

Если звуковая волна встречает преграду с иным, чем акустиченская среда, волновым сопротивлением, то часть звуковой энергии отражается от преграды, часть проникает в нее и поглощается пренградой, превращаясь в теплоту, а оставшаяся часть проникает сквозь преграду.

Свойства самой преграды и материала, покрывающего эту прегранду, определяются следующими показателями: коэффициент звукопоглощения

(19.9)

где J_погл - поглощенная материалом или преградой звуковая энергия; Jпад - падающая на преграду звуковая энергия; коэффициент отражения

(19.10)

где J_отр - отраженная от преграды звуковая энергия; коэффициент звукоизоляции

(19.11)

коэффициент прохождения (проницаемости или проникновения)

(19.12)

где J_пр - прошедшая сквозь преграду звуковая энергия; коэффициент рассеяния от поверхности преграды

(19.13)

Величины коэффициентов α, β, δ, τ зависят от частоты звуковой волны.

Используя эти формулы, можно записать следующие соотношенния:

(19.14)

Для оценки и сравнения звукового давления р (Па), интенсивнонсти J (Вт/м²) и звуковой мощности Ф (Вт) различных источников приняты характеристики их уровней Li, выраженные в безразмерных единицах - децибелах (дБ):

(19.15)

(19.16)

(19.17)

где р₀ = 2  10^-5 Па - стандартное звуковое давление, соответствуюнщее порогу слышимости; j₀ = 10^-12 Вт/м² - интенсивность звука при пороге слышимости; Ф₀ = 10^-12 Вт - опорная звуковая мощность.

Увеличение интенсивности звука в 10 раз соответствует одному белу (Б): 1 Б = 10 дБ.

При разработке или выборе методов защиты окружающей среды от шумов принимается целый комплекс мероприятий, включающий: проведение необходимых акустических расчетов и измерений, их сравнение с нормированными и реальными шумовыми характеринстиками;

выбор соответствующего оборудования и оптимальных режимов работы;

замену шумных источников и технологий на малошумные; изменение направленности излучения шума источником; снижение шума по пути распространения от источника до защинщаемого от шума места;

комплекс средств защиты от шума в шумном агрегате, транспортнном средстве;

архитектурно-планировочные меры в жилой застройке; организационные мероприятия; улучшение качества воспринимаемого звука; новые акустические технологии.

Перечисленные мероприятия относятся к коллективным средстнвам защиты от шума (рис. 19.1), широко применяемым на промышнленных предприятиях.

Звукоизоляция - уменьшение уровня шума при помощи защитнонго устройства, которое устанавливают между источником и приемнинком, имеющего большую отражающую и (или) поглощающую спонсобность.

Основными характеристиками звукоизоляции при использованнии плотных преград являются масса преграды и частота звука. Акунстические свойства конструкции, не имеющей отверстий и щелей, определяются, в основном, коэффициентами α и β, коэффициент τ имеет значение в десятки раз меньше по сравнению с коэффициентанми а и β.

Рис. 19.1. Схема коллективной защиты от шума

Эффективность звукоизоляции оценивается в децибелах:

(19.18)

При наличии отдельных участков с более низкой звукоизоляцией, чем у основной конструкции, акустические свойства конструкции определяются коэффициентом прохождения х. При достаточно больншой собственной звукоизоляции пластины общая звукоизоляция преграды со сквозным отверстием равна

(19.19)

где S₀, S - площадь отверстия и площадь пластины соответственнно, м².

Звукопоглощение. Одним из эффективных средств снижения шума является применение в конструкциях звукопоглощающих материанлов. Эффективность звукопоглощающих материалов по уменьшению шума определяется их коэффициентом звукопоглощения а. Для мягнких пористых материалов значение коэффициента а находится в пренделах 0,2...0,9, для плотных твердых материалов (кирпич, дерево) а составляет сотые доли единицы.

Единицей звукопоглощения является сэбин (сб), а полное звуконпоглощение материала

(19.20)

где S - площадь данного материала, м².

Ослабление шума в помещении при увеличении звукопоглощенния стен

(19.21)

где A₁, и A₂ - полное звукопоглощение помещения до и после внесенния звукопоглощающих материалов; α₁ и α₂ - коэффициенты звуконпоглощения помещения до и после внесения звукопоглощающих мантериалов.

Уровни звукового давления в расчетных точках не должны пренвосходить уровней, допустимых по нормам во всех октавных полосах. Требуемое снижение уровней звукового давления (дБА) определяют по формуле

(19.22)

где L_p - измеренный уровень звукового давления в рабочей точке; L_p.доп - допустимые уровни звукового давления согласно действуюнщим нормативам.

Защита от инфразвука. Средства защиты от инфразвука в значинтельной мере отличаются от средств, применяемых для борьбы с шунмом. Это связано с особенностями физических характеристик иннфразвуковых колебаний, в частности со значительно большей длиной волн инфразвука по сравнению с размером препятствий на пути их распространения.

Защита от вредного воздействия инфразвука расстоянием малоэфнфективна, так как поглощение в нижних слоях атмосферы инфразвунковых колебаний частотой ниже 10 Гц не превышает 8  10 дБ/км.

Защита от инфразвука может осуществляться в источнике вознникновения, по пути распространения, в ограждаемом помещении.

Снизить интенсивность инфразвука можно изменением режима работы устройства или его конструкции; звукоизоляцией источника; поглощением звуковой энергии при помощи глушителей шума иннтерференционного, камерного, резонансного и динамического тинпов, а также за счет использования механического преобразователя частоты.

Звукоизоляция источника инфразвуковых колебаний не обладает достаточной эффективностью на частотах менее 10 Гц, хотя на пракнтике в ряде случаев применяется. Поскольку инфразвуковые волны без существенного затухания распространяются в открытом пронстранстве, а также без заметного ослабления проникают в закрытые помещения, основной мерой звукоизоляции помещений на низких частотах является увеличение жесткости ограждений. Для повышенния ее эффективности на частотах ниже 10 Гц требуется создавать мощные, жесткие конструкции из материалов с поверхностной плотнностью 10...10 кг/м, что в ряде случаев нерентабельно.

Защита от ультразвука. Основной мерой по защите от вредного влияния ультразвука является защита расстоянием, т. е. запрещение непосредственного контакта работающих с рабочей поверхностью оборудования в процессе его обслуживания, жидкостью и обрабатынваемыми деталями во время возбуждения в них ультразвука.

Для исключения контакта с источниками ультразвука необходинмо применять:

дистанционное управление оборудованием;

автоблокировку, т.е. автоматическое отключение оборудования при выполнении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка продукции, нанесение контактных смазок и т. д.);

приспособления для удержания источника ультразвука или обранбатываемой детали.

Стационарные ультразвуковые источники, генерирующие уровнни звукового давления, превышающие нормативные значения, должнны оборудоваться звукопоглощающими кожухами и экранами и разнмещаться в отдельных помещениях или звукоизолированных кабиннах.

Для защиты рук от возможного неблагоприятного воздействия контактного ультразвука в твердой или жидкой средах необходимо применять две пары перчаток - резиновые (наружные) и хлопчатонбумажные (внутренние) или только хлопчатобумажные.

Для защиты работающих от неблагоприятного воздействия возндушного ультразвука в качестве средств индивидуальной защиты слендует использовать противошумы.

< Предыдущая		Оглавление		Следующая >