Анализ методов защиты от вибрационных и шумовых воздействий

Верхняя кривая на рис. 1 соответствует  порогу болевого ощущения (I = 120—130 дБ). Звуки, превышающие по своему уровню этот порог, могут вызвать боли и повреждения в слуховом аппарате.

Область по частотной шкале, лежащая между этими кривыми, называется областью слухового восприятия.

В зависимости от уровня и характера  шума, его продолжительности, а также  от индивидуальных особенностей человека шум может оказывать на него различное действие.

Действие  шума на организм человека

Шум, даже когда он невелик (при уровне 50—60 дБ), создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека б момент действия шума и другие факторы. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума. Неприятное 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 вызвать сильный раздражающий эффект.

Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы, в ряде случаев желудочно-кишечные и кожные заболевания, связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда и отдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости, а часто и к заболеваниям. В этой связи необходимо отметить, что шум в 30—40 дБА в ночное время может явиться серьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБА и выше шум может оказывать определенное физиологическое воздействие на человека, приводя к видимым изменениям в его организме.

Под воздействием шума, превышающего 85—90 дБА, в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах.

Сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей. Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходят изменения объема внутренних органов.

Воздействуя на кору головного  мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет психические реакции. По этим причинам сильный шум в условиях производства может способствовать возникновению травматизма, так как на фоне этого шума не слышно сигналов - транспорта, автопогрузчиков и других машин.

Эти вредные последствия  шума выражены тем больше, чем сильнее  шум и чем продолжительнее  его действие.

Таким образом, шум вызывает нежелательную реакцию всего организма человека. Патологические изменения, возникшие под влиянием шума, рассматривают как шумовую болезнь.

Звуковые колебания  могут восприниматься не только ухом, но и непосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума, передаваемого этим путем, на 20—30 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях передача за счет костной проводимости мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на человека.

При действии шума очень  высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки.

 

 

 Классификация методов защиты от шума

 

Средства защиты от шума подразделяют на средства коллективной и индивидуальной защиты.

Меры относительно снижения шума следует предусматривать на стадии проектирования промышленных объектов и оборудования. Особое внимание следует обращать на вынос шумного оборудования в отдельное помещение, что позволяет уменьшить число работников в условиях повышенного уровня шума и осуществить меры относительно снижения шума с минимальными расходами средств, оборудования и материалов. Снижение шума можно достичь только путем обесшумливания всего оборудования с высоким уровнем шума.

Работу относительно обесшумливания действующего производственного оборудования в помещении начинают с составления шумовых карт и спектров шума, оборудования и производственных помещений, на основании которых выносится решение относительно направления работы.

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 вибродемпфирущиим материалом, статическая и динамическая балансировки.

Архитектурно-планировочный  аспект коллективной защиты от шума связан с необходимостью учета требований шумозащиты в проектах планирования и застройки городов и микрорайонов. Предполагается снижение уровня шума путем использования экранов, территориальных разрывов, шумозащитных конструкций, зонирования и районирования источников и объектов защиты, защитных полос озеленения.

Организационно-технические  средства защиты от шума связаны с изучением процессов шумообразования промышленных установок и агрегатов, транспортных машин, технологического и инженерного оборудования, а также с разработкой более совершенных малошумных конструкторских решений, норм предельно допустимых уровней шума станков, агрегатов, транспортных средств и т. д.

Акустические  средства защиты от шума подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения и глушители шума.

Классификация средств защиты приведены на рис. 2.

Рис. 3 Средства защиты от шума на пути его распространения

Звукоизоляция. Суть этого метода заключается в том, что шумоизлучающий объект или несколько наиболее шумных объектов располагаются отдельно, изолировано от основного, менее шумного помещения звукоизолированной стеной или перегородкой. Звукоизоляция также достигается путем расположения наиболее шумного объекта в отдельной кабине. При этом в изолированном помещении и в кабине уровень шума не уменьшится, но шум будет влиять на меньшее число людей. Звукоизоляция достигается также путем расположения оператора в специальной кабине, откуда он наблюдает и руководит технологическим процессом. Звукоизолирующий эффект обеспечивается также установлением экранов и колпаков. Они защищают рабочее место и человека от непосредственного влияния прямого звука, однако не снижают шум в помещении.

Звукопоглощение достигается за счет перехода колебательной энергии в теплоту вследствие потерь на трение в звукопоглотителе. Звукопоглощающие материалы и конструкции предназначены для поглощения звука как в помещениях с источником, так и в соседних помещениях. 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:

 Потери на трение  наиболее значительны в пористых  материалах, которые вследствие  этого используются в звукопоглощающих материалах. Звукопоглощение используется при акустической обработке помещений.

Акустическая обработка  помещения предусматривает покрытие потолка и верхней части стен звукопоглощающим материалом. Вследствие этого снижается интенсивность отраженных звуковых волн. Дополнительно к потолку могут подвешиваться звукопоглощающие щиты, конусы, кубы, устанавливаться резонаторные экраны, то есть искусственные поглотители. Искусственные поглотители могут применяться отдельно или в сочетании с облицовкой потолка и стен. Эффективность акустической обработки помещений зависит от звукопоглощающих свойств применяемых материалов и конструкций, особенностей их расположения, объема помещения, его геометрии, мест расположения источников шума. Эффект акустической обработки больше в низких помещениях (где высота потолка не превышает 6 м) вытянутой формы. Акустическая обработка позволяет снизить шум на 8 дБА.

α = Е_погл/Е_пад

Причем при α = 0 звуковая энергия отражается без поглощения, при α = 1 вся энергия поглощается (рис. 4).

 

Рис. 4. Схема  поглощения (отражения) звуковой энергии  в листовом конструкционном материале

Глушители шума применяются в основном для снижения шума различных аэродинамических установок и устройств.

В практике борьбы с шумом  используют глушители различных  конструкций, выбор которых зависит от конкретных условий каждой установки, спектра шума и требуемой степени снижения шума.

Глушители разделяются  на абсорбционные, реактивные и комбинированные. Абсорбционные глушители, содержащие звукопоглощающий материал, поглощают поступившую в них звуковую энергию, а реактивные отражают ее обратно к источнику. В комбинированных глушителях происходит как поглощение, так и отражение звука.

Индивидуальные средства защиты. Суммарный уровень шума можно снизить на 5-20 дБ, используя вкладыши в ушные раковины, беруши, вату, губку и яр. При уровне шума выше 120 дБ применяют наушники (антифоны) и специальные шлемы. Существуют шумопоглошающие кабины, внедряется дистанционное управление сверхшумными процессами или испытаниями.

Принятие решения о  применении средств защиты от шума должно базироваться на результатах  специализированного расчета. Выбор защитных материалов и методов защиты вообще в первую очередь определяется частотами в которых необходимо уменьшить шум.

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 в затраты на каждый последующий снижаемый децибел могут быть сравнимы с затратами на 5 - 10 дБ предыдущих.

Поэтому борьба с акустическим загрязнением биосферы будет определяться в первую очередь экономическими затратами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вибрационные воздействия.

 

Под вибрацией понимают механические, часто синусоидальные колебания системы с упругими связями, возникающие в машинах и аппаратах при периодическом смещении центра тяжести какого-либо тела от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела, которую оно имело в статическом состоянии. Чаще всего такое колебательное движение сходит из-за неуравновешенных силовых воздействий: дисбаланс вращающихся частей, инерционное возбуждение при работе возвратно-поступательных механизмов, ударные процессы и др.

Классификация вибрационных воздействий и их основные характеристики

Вибрацию по способу  передачи на человека (в зависимости  от характера контакта с источниками вибрации) подразделяют на местную (локальную), передающуюся чаще всего на руки работающего, и общую, передающуюся посредством вибрации рабочих мест и вызывающую сотрясение всего организма. Локальной вибрации подвергаются люди, работающие с ручным  механизированным электрическим или пневматическим инструментом. В производственных условиях нередко интегрированно действует местная и общая вибрации.

По источнику возникновения  вибрацию подразделяют на:

• транспортную (страдают операторы подвижных машин и транспортных средств при их движении);
• транспортно-технологическую, связанную с ограниченным перемещением только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений;
• технологическую (при работе стационарных машин или предающаяся на рабочее место, не имеющее источников вибрации).

 

Спектры уровней колебательной  скорости являются основными характеристиками вибраций. Они бывают (как и для шума) дискретными, сплошными и смешанными

По характеру спектра вибрацию подразделяют на узкополосную и широкополосную; по частотному составу — на низкочастотную с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах 8 и 16 Гц, среднечастотную - 31,5 и 63 Гц, высокочастотную — 125, 250, 500, 1000 Гц для локальной вибрации; и соответственно 1 и 4, 8 и 16, 31,5 и 63 Гц для вибрации рабочих мест

По временным характеристикам  вибрацию подразделяют постоянную, для которой величина виброскорости изменяется не более чем в два раза (на 6 дБ) за время наблюдения не мене 1 мин, и непостоянную, для которой величина виброскорости изменяется не менее чем в два раза (на 6 дБ) за то же время наблюдения (> 1 мин).                                                                             

Непостоянную вибрацию подразделяют на колеблющуюся во времени, прерывистую и импульсную.

Воздействие вибрации на человека

 

Наиболее опасная частота  общей вибрации лежит в диапазоне 6—9 Гц, поскольку она совпадает с собственной частотой колебаний тела человека (~6 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.