|
< Предыдущая |
Оглавление |
Следующая > |
|---|
Глава 6. Защита от производственного шума
6.1. Общие сведения о производственном шуме
Шум Ц это совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека и мешающих его работе и отдыху.
Источниками звука являются колебания материальных частиц и тел, передаваемых жидкой, твердой и газообразной средой.
Звук, распространяющийся в воздухе или через ограждающие конструкции, называется воздушным, а в материале Ц структурным. Звук в воздухе распространяется волнами сжатия и разряжения, а в твердых телах возможна передача другими видами волн.
Область пространства, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем, которое характеризуется скоростью распространения звука, интенсивностью звука и звуковым давлением.
Скорость, с которой распространяется звуковая волна, называется скоростью звука. Скорость звука С, м/с, является функцией плотности р, кг/м3, и модуля объемной упругости К, Па, среды и определяется по формуле
(6.1)
Скорость звука для газообразной среды является функцией температуры и определяется по формуле
(6.2)
где tc Ц температура окружающей среды,
Скорость звука в воздухе при нормальной температуре составляет приблизительно 340 м/с, в воде Ц 1430 м/с, в морской воде Ц 1510 м/с, во льду Ц 3200 м/с, в стали Ц 5200 м/с, в алмазе Ц 18 000 м/с.
Звук, параметры которого изменяются во времени по гармоническому закону, называется тоном. Тон звука определяется его частотой. Высокочастотные звуки воспринимаются как звуки высокого тона, а низкочастотные Ц низкого тона.
Звук с частотой от 16 Гц до 20 кГц называется слышимым, с частотой менее 16 Гц Ц инфразвуком и более 20 кГц Ц ультразвуком.
Звуковая мощность и уровень звуковой мощности. Источник звука излучает энергию более или менее независимо от окружающей среды. Мощность источника звука находится в широких пределах от 10-12 до многих миллионов ватт. Звуковая мощность говорящего человека составляет 10-5 Вт.
Ухо человека не может определять звуковую мощность в абсолютных единицах, но может сравнивать мощность различных источников звука по уровню звуковой мощности LN, дБ, связанной со звуковой мощностью N источника зависимостью
(6.3)
где No = 10-12 Вт Ц минимальное значение звуковой мощности, с которой шум начинает восприниматься ухом человека.
За единицу измерения уровня звуковой мощности источника звука принят децибел (дБ).
Интенсивность звука. Звуковые волны передают энергию, а на их возбуждение в каждую единицу времени также затрачивается определенная энергия, т. е. мощность. Звуковая мощность источника определяет интенсивность генерируемых волн Ц это количество звуковой энергии, передаваемой звуковой волной за 1 секунду через площадку 1 квадратный метр, перпендикулярную направлению распространения звука. За единицу интенсивности принят поток звуковой энергии в 1 ватт на квадратный метр поверхности (Вт/м2). Интенсивность звука определяется по формуле
(6.4)
где РэЦэффективное (среднеквадратичное) значение звукового давления, Па;
р Ц плотность среды, кг/м3;
С Ц скорость звука, м/с.
Эффективное значение звукового давления определяется по формуле
(6.5)
где Р Ц мгновенное значение звукового давления, Па;
Т Ц время воздействия шума, ч.
Уровень интенсивности звука Lp дБ, определяется из выражения
(6.6)
где I0 Ц пороговое значение интенсивности звука, равное 10-12 Вт/м2.
Звуковое давление и уровень звукового давления. Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления, создаваемого звуковой волной и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде. За единицу измерения звукового давления принят Паскаль (Па).
Звуковое давление в данной окружающей среде зависит от акустических свойств этой среды и от источника звука. Диапазон звукового давления очень широк. Звуковое давление от обычной речи человека на расстоянии 1 м составляет 0,02 Па, а при взлете реактивного самолета на расстоянии 15 м Ц 200 Па.
Порог слуха молодого человека в диапазоне частот от 1000 до 4000 Гц соответствует давлению 2 10-5 Па. Это наименьшее значение звукового давления, воспринимаемое человеческим ухом. Наибольшее значение звукового давления, вызывающего болезненные ощущения, называется порогом болевого ощущения и составляет 2 102 Па. Между этими значениями лежит область слухового восприятия.
Восприятие шума органами слуха человека, согласно закону Вебера-Фехнера, пропорционально логарифму отношения эффективного значения звукового давления к порогу слуха. Отсюда уровень звукового давления L, дБ, определяется зависимостью
(6.7)
где P0 = 2 10-5 Па, пороговое значение звукового давления, или порог слышимости;
Рэ Ц эффективное (среднеквадратичное) значение звукового давления в среде, Па.
На пороге слышимости при среднегеометрической частоте 1000 Гц уровень звукового давления равен нулю, а на пороге болевого ощущения составляет 120-130 дБ.
Звуковое поле вокруг точечного источника шума характеризуется тем, что уровень звукового давления убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника. При этом уровень звукового давления снижается на 6 дБ при удвоении расстояния от источника.
При оценке поступающего в расчетную точку шума от нескольких источников суммировать можно только энергетические характеристики шума Ц интенсивность шума.
Уровни звуковой мощности, уровни интенсивности являются логарифмическими величинами, которые суммировать нельзя. Поэтому уровень звукового давления от нескольких источников шума определяется по формуле
(6.8)
Если источники шума имеют одинаковый уровень звуковой мощности, то суммарный уровень звукового давления в расчетной точке определяется по формуле
(6.9)
где Li Цуровень звукового давления в расчетной точке от одного источника шума;
n Ц количество источников шума.
Для изучения шума, генерируемого производственным оборудованием, весь диапазон частот разделен на октавные полосы. Октавной полосой частот называется полоса, в которой значение верхней границы в два раза выше нижней. Каждая октавная полоса частот характеризуется среднегеометрической частотой fсг, которая определяется из выражения
где fH Ц нижнее значение частоты в рассматриваемом интервале частот, Гц;
fВ Ц верхнее значение частоты в рассматриваемом интервале частот, Гц.
Разделение шума на октавные полосы облегчает конструирование средств снижения шума, так как дает возможность независимо рассматривать высоко-, средне-, низкочастотные составляющие спектра.
По характеру спектра шума выделяют:
Х широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
Х тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тоны. Тональный характер шума для практических целей устанавливается измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
По временным характеристикам шума выделяют:
Х постоянный шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени не более чем на 5 децибелов акустических (дБА) при измерениях по шкале УАФ на временной характеристике шумомера УмедленноФ;
Х непостоянный шум, уровень которого за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени более чем на 5 дБА при измерениях по шкале УАФ на временной характеристике шумомера УмедленноФ.
Уровень звука LA, дБА, постоянного широкополосного шума на рабочих местах, измеренный на временной характеристике шумомера УмедленноФ, определяется по формуле
(6.10)
(6.11)
где РА Ц среднеквадратичная величина звукового давления с учетом коррекции УАФ шумомера, Па.
Эквивалентный по энергии уровень звука LАЭКВ, дБА, непостоянного шума за время Т Ц уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет такое же среднеквадратичное звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течение определенного интервала времени.
Максимальный уровень звука LAMAKC, дБА, Ц уровень звука, соответствующий максимальному показателю измерительного, прямо показывающего прибора (шумомера) при визуальном отсчете, или значение уровня звука, превышаемое в течение 1% времени измерения при регистрации автоматическим устройством.
Вредное воздействие шума зависит от длительности нахождения человека в неблагоприятных в акустическом отношении условиях. Поэтому введено понятие дозы шума Д, Па2-ч, как интегральной величины, учитывающей акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени Т. Доза шума определяется по формуле
(6.12)
где РА Ц среднеквадратичное значение звукового давления с учетом коррекции УАФ шумомера, Па.
|
< Предыдущая |
Оглавление |
Следующая > |
|---|