Учебное пособие Москва 2007 Содержание Лекция № Актуальность борьбы с шумом на производстве, основные параметры, классификация и нормирование источников шума 1 Актуальность борьбы с шумом на производстве

Вид материала

Учебное пособие

Содержание 1.2.1 Анкетные данные шума 1.2.2 Энергетические параметры источников шума Частотные характеристики шума 1.2.4 Пространственные характеристики источников шума 1.3 Классификация источников шума и их краткая характеристика. 1.4.1 Акустический расчет интенсивностей шума 1.4.2 Нормирование шума 1.4.3 Измерения основных параметров шума 1.4.4 Типовые приборы для измерения шума 1.4.6 Физиологическое действие шума 2.1 Классификация методов защиты от шума и их характеристика. 2.2 Акустические методы защиты от шума по пути его распространения 2.2.1 Звукоизоляция преградой (ограждением)

Подобный материал:

• Учебное пособие Москва 2007 Содержание Лекция № Принцип действия лазеров, классификация, 799.05kb.
• Краткое содержание дисциплин, основные разделы, 55.77kb.
• И в срок Актуальность. Основными направлениями развития спортивной борьбы являются, 14.45kb.
• Учебно-методическое пособие по дисциплине Основы рекламы Ярославль, 2007, 1406.32kb.
• Положение о XI международном юношеском Фестивале спортивной борьбы (греко-римской борьбы,, 60.59kb.
• Лекция Расследование, учёт и анализ несчастных случаев на производстве, 49.87kb.
• Учебное пособие москва 2011 фгб оу впо «московский государственный университет путей, 1445.09kb.
• Учебно-методическое пособие по дисциплине Управленческие решения Ярославль, 2011, 991.2kb.
• План реферата. Актуальность темы. Определение меланомы. Эпидемиология меланомы. Классификация, 240.33kb.
• Учебное пособие по курсу "Биотехнология" для студентов фармацевтического факультета, 1364.67kb.

1.2.1 Анкетные данные шума

Звуковая волна представляет собой колебательный процесс и характеризуется такими понятиями, как частота колебаний - число колебаний в единицу времени, измеряется в Гц, период колебаний Т- время, в течение которого совершается одно полное колебание, с., т.е. это такой временной интервал, через который в каждой точке пространства временное развитие колебаний будет повторяться. Этому временному интервалу соответствует пространственный интервал повторения волновой картины, называемый длиной волны = а/, где а- скорость звука, равная при нормальных параметрах атмосферы (температура 20С и давление 0, 1013 МПа) 344 м/с.

Наибольшее отклонение колеблющегося тела от точки устойчивого равновесия называют амплитудой колебаний А_м

X=A_м sin t, =2 .

Длины волн звуковых колебаний, составляющих слышимый шум, изменяются в диапазоне от 17 м до 1,7 мм.

1.2.2 Энергетические параметры источников шума

К энергетическим параметрам источников шума относятся: звуковое давление, интенсивность звука и звуковая мощность.

Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в невозмущенной среде, обозначается – р, измеряется в Н/м² или в Паскалях- 1Па=1 Н/м².

При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии, определяемый интенсивностью звука.

Интенсивностью звука в данной точке называется усредненный поток энергии в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, расположенной перпендикулярно распространяющимся звуковым волнам, обозначается – I, измеряется в Bт/м².

I = р²/ а,

 – плотность среды, в которой распространяются звуковые колебания;

а - скорость звука в среде;

а - акустическое сопротивление среды, Н/м³. Для воздуха акустическое сопротивление составляет 410 Н/м³.

Звуковая мощность источника шума определяется общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени, обозначается Р и измеряется в Вт.

Между порогом слышимости и болевым порогом, лежит область слышимости, занимающая 14 порядков. Чтобы не оперировать большими числами предложено, использовать, логарифмическую шкалу, то есть весь огромный диапазон физических характеристик интенсивностей и звуковых давлений выражать не многозначными числами абсолютных значений, а логарифмами отношений этих величин к значениям соответствующим порогу слышимости.

I_o =10^-12 Вт/м² - пороговая интенсивность, т.е. порог слышимости на частоте 1000 Гц.,

I_б =10² Вт/м² - болевой порог,

р_о = 2 10^-5 Н/м² - пороговое значение звукового давления.

р_б = 200 Н/м² - болевой порог.

Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума называется уровнем интенсивности и измеряется в безразмерных единицах (в Белах) Б, обозначается L

L_I= lg I/Io, Б;

Соответственно:

Lр= lg р²/р_о²= 2 lg р/р ₀, Б

Для удобства принята в 10 раз меньшая единица измерения, называемая дБ:

L_I= 10 lg (I/Io), дБ

Lp=20 lg (р/р ₀), дБ

L_I= 10 lg (100/10^-12)= 10 lg 10^-14 = 140 дБ, т. е. вся шкала звуковых давлений и интенсивностей изменяется от 0 до 140 дБ.

Перевод дБ в Н/м² достаточно прост.

Например, 80дБ перевести вН/ м².

L_p=20 lg (р/р_o)=80; lg (р/р_o)=80/20=4;

р/р_o=10⁴ ; р = 10⁴  р_o = 10⁴210^-5 = 210^-1 Н/ м².

Обратный перевод Н/ м² в дБ:

р= 20.000 Па ( показал прибор),

р=20.000 Па  10^-6 = 210^-2 Па,

L_p=20 lg (р/р_o) = 20 lg ((210^-2)/(210^-5)) = 20 lg 10³ = 203 = 60 дБ.

Ещё один пример: р =10⁷ Па =10⁷  10^-6 = 10 Па;

L_p=20 lg(р/р₀)= 20 lg (10/210^-5)= 20 (lg 5+lg 10⁵)= 20*(0.7+5)=114 дБ.

Значения целых чисел под знаком логарифма приведены в табл. 1.1.


Таблица 1.1

Число под знаком lg	1	2	3	4	5	6	8	10
Значение lg	0	0,3	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1

Уровнями интенсивности шума обычно оперируют при выполнении акустических расчетов, а уровнями звукового давления – при гигиенической оценке воздействия шума на работающих.

3. Частотные характеристики шума
   

Как правило, для проведения гигиенической оценки и проведения акустических расчетов, весь диапазон частот разбивают на полосы частот определенной ширины.

Полосу частот, у которой отношение верхней частоты к нижней частоте равно двум, называют октавой.

₂/₁=2

Характеристикой каждой октавы является среднегеометрическая частота.

_сг=₁₂

Весь диапазон звуковых частот разбивается на девять октав, характеристики которых представлены в табл. 1.2


Таблица 1.2

f1	f2	fсг
22,5	45	31,5
45	90	63
90	180	125

Уровни звукового давления или звуковой мощности, отнесенные к октавным полосам частот, называют октавными уровнями, а уровни, отнесенные ко всей полосе частот, называют общими уровнями.

Для оценки шума одним числом, учитывающим субъективную оценку воздействия шума на человека используется так называемый уровень звука в дБА. Уровень звука в дБА – это общий уровень звукового давления, измеренный шумомером на кривой частотной коррекции А шумомера, характеризующей приближенно частотную характеристику восприятия шума человеческим ухом.


1.2.4 Пространственные характеристики источников шума


Одной из важных пространственных характеристик всякого источника шума является направленность излучения. Как правило, источники шума имеют неравномерное излучение по различным направлениям. Неравномерность излучения характеризуется коэффициентом направленности:

Ф =р_r ²/ р_ср²,

где р_r –звуковое давление от источника шума в данном направлении на расстоянии r, Па;

р_ср- звуковое давление усредненное по всем возможным направлениям на том же фиксированном расстоянии r, Па.

Характеристику направленности также выражают через показатель направленности:

G = 10Lg Ф= L – L_ср,

где L- уровень звукового давления от источника шума в данном направлении на расстоянии r, дБ;

L_ср- усредненный по всем направлениям уровень звукового давления на том же фиксированном расстоянии r, дБ.


1.3 Классификация источников шума и их краткая характеристика.


В зависимости от источников шума различают шумы :

• Механический ( от превращения механической энергии в звуковую);
  
• Аэродинамический, когда в звуковую энергию превращается энергия струи газа;
  
• Электромагнитный шум (возникает от превращения электромагнитной энергии в звуковую под влиянием перемещающихся магнитных сил);
  
• Гидродинамический (когда в звуковую энергию превращается энергия струи жидкости).
  

По пути распространения шум подразделяется на:

• воздушный (распространяется в воздушной среде от источника шума до наблюдателя);
  
• структурный шум (шум, который излучается поверхностями любых колеблющихся конструкций ), передается через любые материалы.
  

По характеру спектра шумы делятся на:

• широкополосные;
  
• тональные.
  

К широкополосным относятся шумы с непрерывным спектром и шириной полосы излучения более одной октавы.

К тональным относятся шумы, в спектре которых имеются дискретные тона.

Тональность шума устанавливается путем измерений в треть октавных полосах частот, при условии превышения уровня звуко-

вого давления в одной полосе над соседними не менее, чем на 10дБ.

По временным характеристикам шумы делятся на постоянные и непостоянные.

К постоянным относятся шумы, уровни звука которых за 8-ми часовой рабочий день изменяется во времени не более, чем на 5дБА.

К непостоянным шумам относятся шумы, у которых за 8-ми часовой рабочий день уровень звука изменяется более, чем на 5 дБА.

Непостоянные шумы подразделяются на колеблющиеся, прерывистые и импульсные.

К колеблющимся шумам относятся шумы, уровень звука которых непрерывно меняется во времени (например, шум автомобильного транспорта).

К прерывистым шумам относятся шумы, уровень звука которых меняется ступенчато на 5дБ за время более 1 секунды (например, шум железнодорожного транспорта, метро).

К импульсным шумам относятся шумы, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый из которых имеет длительность менее 1 секунды (например, шум гудка железнодорожного транспорта).

По частотным характеристикам шумы подразделяются на:

• низкочастотные до 400 Гц;
  
• среднечастотные до 1000 Гц;
  

• высокочастотные больше 1000 Гц.
  

4. Нормирование шума (допустимые уровни шума на рабочих местах).
   

1.4.1 Акустический расчет интенсивностей шума


Уровень интенсивности звука создаваемый источником шума на рабочем месте зависит от характеристик самого источника, от расположения работающего относительно источника шума, от наличия других источников вблизи источника шума, от погодных условий.

L = f ( P, Ф, к, )

Акустический расчет необходим для предварительной оценки шумовой обстановки помещения.

Задача акустического расчета:

1. Определение уровня интенсивности в расчетной точке, когда известен источник шума и его шумовые характеристики.
   
2. Расчет необходимого уровня снижения шума.
   
3. Разработка мероприятий по снижению уровня шума до допустимых величин.
   

При таких расчетах принимаются следующие допущения:

• Звуковое поле является стационарным (шум постоянны).
  
• Расчет проводится для интенсивности усредненных в октавных полосах частот.
  
• В пределах каждой октавной полосы характеристики излучения шума и затухания считаются неизменными.
  
• Источник шума является точечным, то есть его размеры малы по сравнению с расстоянием до наблюдателя.
  

Расчет уровня звукового давления от 2 и более источников шума проводится по следующей упрощенной схеме: Пусть задано три источника шума:

L1 =83 дБ; L2 =77 дБ; L3=82 дБ

Найти L сумарное – ?

РАЗНОСТЬ 2х складываемых уровней L1 - L2=83 – 77=6дБ

По табл.2 находим добавку к большему значению L1,равную 1дБ; тогда L_б= L1+1=83+1=84дБ;

РАЗНОСТЬ 2х складываемых уровней L_б – L3=84 – 82=2дБ; по табл. 1.3 находим добавку к большему значению L_б ,равную 2,2дБ и расчетный уровень звукового давления от трех источников шума будет равен L_с= L_б +2,2=84+2,2=86,2дБ


Таблица 1.3

Разность 2х уровней	0	1	2	3	6	10	20
Добавка L, дБ	3	2.5	2.2	1.8	1	0.4	0

1.4.2 Нормирование шума


Нормативным документом, регламентирующим уровень шума для различных категорий рабочих мест, служебных помещений является ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности» и Санитарные нормы и правила: СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилых застроек».

Нормирование шума осуществляется по различным параметрам в зависимости от вида шума.

Для постоянного шума нормируемым параметром является уровень звукового давления, измеренный в девяти октавных полосах со среднегеометрическими частотами:

F_сг 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

L 107; 95; 87; 82; 78; 75; 73; 71; 69 дБ

Для ориентировочной оценки используется величина общего уровня звука в дБА.

Уровни шума, устанавливаемые санитарными нормами, ориентированы не на устранение утомляющего действия шума, а лишь на исключение возможности возникновения профессиональных заболеваний.

Для не постоянного шума нормируемым параметром является эквивалентный уровень звука. Это уровень звука, постоянного шума, оказывающего на человека такое же действие, как и непостоянный шум.

L_экв. = 20 lg 1/Т ∫р/р₀ dt, дБА;

Т – время действия непостоянного шума.

р – текущее значение звукового давления, измеренного по шкале А шумомера.

р₀ – пороговое значение звукового давления.


1.4.3 Измерения основных параметров шума


Акустические измерения – это измерения механических величин, связанных с колебаниями частиц среды относительно положения, которые занимали бы частицы среды при отсутствии звуковых акустических колебаний.

Измеряются: звуковое давление, колебательные смещения, скорость и ускорение частиц.

Измерение проводится для контроля соответствия фактических уровней на рабочих местах допустимым, но действующим нормативным документом. Особенностью акустических измерений является большой динамический диапазон измерений от 0 до 140 дБ и широкий частотный диапазон от 20 Гц до 20 кГц.

Как правило, измеряются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 31,5 до 1000 Гц. Уровень звука в дБА измеряется по шкале А, а для непостоянного шума измеряется Lэкв., дБА


1.4.4 Типовые приборы для измерения шума


Типовые приборы для измерения шума называются шумомерами и включают четыре основных элемента: измерительный микрофон, усилитель, частотные фильтры и измерительный прибор. (рис. 2.3) Шумомер предназначен для измерения уровня звука от 20 до 130 дБ в диапазоне частот от 20 до 20х10³ Гц.

Измерительный микрофон

Усилитель

Частотный фильтр

Измерительный прибор

Рис. 1.3

1.4.5 Порядок проведения измерения

Измерения проводятся на постоянных рабочих местах, при этом должно быть включено не менее 2/3 установленного оборудования и обязательно включено оборудование, которое наиболее сильно шумит.

При измерении микрофон следует располагать на уровне головы человека, он должен быть направлен в сторону источника шума, и удален от человека на 0,5 метра - ГОСТ 12.1.050-86 «Методы измерения на рабочих местах».

Начинаются измерения с определения уровня шума при включении шкалы А (дБА).

Измерение уровня звукового давления в октавных полосах частот производит по шкале «фильтры» или по шкале С и к шумомеру подсоединяются соответствующие октавные фильтры.


▲L=L _изм. – L _доп.


1.4.6 Физиологическое действие шума


Шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы организма. В зависимости от уровня и характера шума, его продолжительности, а также индивидуальных особенностей человека, последствия воздействия шума могут быть самыми разными.

Интенсивный шум при ежедневном воздействии приводит к возникновению профессионального заболевания - тугоухости. Основным симптомом тугоухости является постепенная потеря слуха. Первоначально она возникает в области высоких частот, далее тугоухость распространяется на более низкие частоты, определяющие способность воспринимать речь.

При очень большом звуковом давлении может произойти повреждение слухового аппарата, вплоть до разрыва барабанной перепонки.

Кроме непосредственного воздействия на органы слуха шум влияет на различные отделы головного мозга, нарушая нормальные процессы высшей нервной деятельности. Это воздействие возникает даже раньше, чем изменения в органе слуха. Характерными являются жалобы на повышенную утомляемость, общую слабость, раздражительность, апатию, ослабление памяти, потливость и т.п.

Под влиянием шума наступают изменения в органах зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к разным цветам и др.) и вестибулярном аппарате; нарушаются функции желудочно-кишечного тракта; повышается внутричерепное давление и т.п.

Шум, особенно прерывистый, импульсный, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации.

В результате неблагоприятного воздействия шума на работающего происходит снижение производительности труда, увеличивается количество брака, создаются предпосылки к возникновению несчастных случаев.

Приближенно действие шума в зависимости от его уровня можно охарактеризовать следующим образом.

Шум уровня 50-65 дБ может вызывать раздражение, однако его последствия носят лишь психологический характер. Особенно отрицательно сказывается воздействие шума малой интенсивности при умственной работе. Кроме того, психологическое воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызывать сильное раздражение.

При уровне шума 65-90 дБ возможно его физиологическое воздействие. Пульс и давление крови повышаются, сосуды сужаются, что снижает снабжение организма кровью, и человек быстрее устает.

Воздействие шума с уровнем 90 дБ и выше приводит к нарушениям работы органов слуха, усиливается его влияние на систему кровообращения. При такой интенсивности ухудшается деятельность желудка и кишечника, появляются ощущения тошноты, головная боль и шум в ушах

Физиологическое действие шума зависит от трех основных параметров:

1. 
   От длительности воздействия шума.
   
2. От интенсивности шума.
   
3. От частотных характеристик, чем больше в шуме преобладает высоких частот, тем больше он опасен (например, комар).
   

Психические расстройства, сердечно-сосудистые заболевания, раздражение, утомление, повышенная агрессивность, ухудшение слуха, шумовая болезнь (неврит слухового нерва занимает 3-е место среди профзаболеваний) сопровождают воздействие шума при превышении допустимых уровней.

Акустическое воздействие ощущает каждый второй человек на планете, поэтому эта одна из глобальных проблем экологии. В связи с этим должны быть новые тенденции в технологии - “Лучше, Безопаснее, Тише”.


Лекция №2 Методы и средства борьбы с шумом

на производстве


2.1 Классификация методов защиты от шума и их характеристика.

2.2 Акустические методы защиты от шума по пути его распространения.

2.3 Медицинские профилактические мероприятия по защите от шума


2.1 Классификация методов защиты от шума и их характеристика.

В соответствии с ГОСТ 12.1.029-80, ГОСТ 12.1.003-83 защита от шума должна достигаться разработкой шумобезопасной техники, применением методов и средств коллективной и индивидуальной защиты.

Средства коллективной защиты по отношению к источнику возбуждения шума подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения и, средства снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.

Основным способом снижения шума является снижение шума в источнике возникновения.

Снижение шума в источнике возникновения достигается путем конструктивных изменений, применением технологических процессов и оборудования, не создающих чрезмерного шума, а также соблюдением условий эксплуатации оборудования.

Cнижение шума в источнике его возникновения достигается:

• Заменой ударных процессов на безударные (штамповкой-прессованием, клепка-сваркой, обрубка-фрезерованием);
  
• Заменой возвратно-поступательного перемещения деталей вращательным;
  
• Заменой зубчатых передач гидравлическими;
  
• Заменой интенсивно звучащих материалов на материалы с меньшей звучностью (чугун вместо стали, металлы на пластмассы);
  
• Повышение точности изготовления деталей и качества балансировки вращающихся деталей;
  
• Применение новых методов металлообработки (лазерная, электронно-лучевая, плазменная, тонкое литье вместо ковки);
  
• Устранение резонансных явлений, то есть рассогласование собственных частот колебаний механизма с частотой возбуждающей силы;
  
• Новые методы снижения шума – создание антизвука. Там, где надо уменьшить шум, устанавливаются: микрофон, динамики, формируется аналогичный шум и накладывается на имеющийся, т.е. происходит интерференция звуковых полей;
  
• Соблюдение условий эксплуатации (применение гостированного инструмента, порядок и чистота на рабочем месте, применение смазки и ее замена через определенное время, соблюдение температурно-влажностного режима).
  

Все мероприятия по защите от шума по пути его распространения подразделяются на:

1. Организационно-технические.

2. Архитектурно-планировочные.

3. Акустические.

Организационно-технические мероприятия заключаются:

1. В применении малошумных технологических процессов и оборудования.
   
2. В совершенствовании технологии ремонта и обслуживания машин.
   
3. В использовании рациональных режимов труда и отдыха.
   
4. В сокращении времени нахождения персонала в зонах с повышенным уровнем шума (шум, превышающий ПДУ более чем на 3 дБ требует сокращения времени пребывания на рабочем месте).
   

Архитектурно-планировочные мероприятия включают:

1. Создание шумоизолирующих зон.
   
2. Рациональное размещение технологического, энергетического оборудования и рабочих мест.
   
3. Рациональное размещение помещений (служебные и жилые помещения следует располагать от источников шума через складские, санитарно-бытовые помещения).
   

2.2 Акустические методы защиты от шума по пути его распространения


Акустические средства защиты от шума по пути его распространения включают звукоизоляцию и звукопоглощение.

Основным эффективным способом снижения шума по пути распространения является звукоизоляция. С помощью звукоизоляции снижают шум на 30-70 дБ.

Звукопоглощение или так называемая акустическая обработка помещений, позволяет снизить шум всего лишь на 5-10 дБ.

Звукоизоляция достигается созданием герметичной преграды на пути распространения воздушного шума в виде стен, звукоизолирующих кабин, кожухов и экранов.

2.2.1 Звукоизоляция преградой (ограждением)

Звукоизоляция ограждением должна обеспечивать снижение шума на рабочих местах во всех октавных полосах частот за счет отражения звука от преград. Отражение и поглощение звука зависит от частоты, угла падения, и от физических свойств ограждающей конструкции, в основном от ее жесткости и толщины слоя.

При возбуждении колебательного движения ограждения воздушным шумом ее звукоизолирующее действие состоит в том, что она отражает большую часть падающей на нее звуковой мощности, т.к. коэффициент отражения плотных и гладких поверхностей достигает 0.9 (бетон, стекло, камень). Отсюда внутри шумящих помещений стены и полы нельзя красить масляной краской, плитками.

I






_пад

I




_отр I_пр


=(I_пог/I_пад), =(I_отр/I_пад), =(I_пр/I_пад)


++=1


Звукоизоляционные качества преграды от шума характеризуются коэффициентом звукопроницаемости =(Р_пр/Р_пад)². Звукоизолирующая способность преграды зависит от размеров, числа слоев, веса, условий закрепления, от частотных характеристик источника шума и собственной частоты колебаний преграды. Звукоизолирующая способность преград возрастает с увеличением их веса и частоты источника шума, но резко снижается при совпадении частоты звука с частотой собственных колебаний преград или наличия отверствий в преграде.

R=10*lg1/, - звукоизолирующая способность преграды;


Требуемая звукоизолирующая способность преграды определяется следующим образом:

R_тр.огр=L - L_N + 10*lgS_огр/B=L + 10*lgS_огр/B, где

L – уровень звука в данном помещении;

S_огр – площадь ограждения, м²;

B – специальный коэффициент, (постоянная помещения, которая определяется в зависимости от объема помещения);

L_N – допустимые октавные уровни звукового давления в изолируемом помещении.

По вычисленным значениям требуемой звукоизолирующей способности ограждения подбирается материал конструкции таким образом, что реальные значения R_огрR_тр.огр для каждой октавной полосы частот.

Тогда уровень шума в изолируемом помещении определится по формуле:

L_изл=L - R_огр, где

R_огр – звукоизолирующая способность ограждения.


Звукоизоляция однородной перегородки увеличивается с увеличением веса единицы поверхности, т.е. для звукоизоляционных конструкций целесообразно выбирать тяжелые материалы (ж/бетон, кирпич, стальные перегородки) для них:


R=20*lg (m₀*f) - 47.5, где

m₀ – удельная масса 1 м² ограждения;

f – частота источника шума.