Негативное воздействие вибраций и акустических колебаний. Способы и средства защиты

Московский Государственный  Университет имени 

Михаила Васильевича  Ломоносова

Филиал в городе Севастополь

Кафедра: Прикладная математика и информатика

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по курсу  «Безопасность жизнедеятельности»

на тему:  «Негативное  воздействие вибраций и акустических колебаний. Способы и средства защиты»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

           Студент ПМ-101

                                     Закора Александр Леонидович

Проверил(а):

   Ясенева Е.В.

Акустические  колебания и их негативное воздействие

Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как  слышимые, так и неслышимые колебания  упругих сред. Акустические колебания  в диапазоне 16 Гц - 20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называются слуховыми, с частотой менее 16 Гц - инфразвуковыми, выше 20 кГц - ультразвуковыми.

Колебания источника звука  производят попеременное сжатие и разрежение воздуха, образуя волнообразное  колебание его, распространяющееся от источника звука во все стороны  в виде увеличивающихся в объеме сфер. Это называется распространением звуковой волны. По мере израсходования на колебание воздуха сообщенной источником энергии звуковая волна постепенно затухает. Слуховое ощущение зависит не только от амплитуды звукового давления или от интенсивности звука, но и от его частоты. Человек слышит низкие и высокие частоты гораздо хуже, чем частоты в среднем диапазоне от 1 до 5 кГц. К тому же наш слуховой аппарат устроен так, что линейное изменение звукового давления сложнее. Поэтому важнейшей физической величиной при описании звука является не громкость, а уровень силы звука, измеряемый в белах, вернее, в десятых долях бела - децибелах.

Минимальное изменение громкости, которое способен уловить человек, как раз и составляет примерно 1 децибел. Если к одному источнику акустических колебаний добавить второй точно такой же, уровень звукового давления возрастёт примерно на 3 децибела. Увеличение интенсивности звука в 100 раз субъективно воспринимается как увеличение громкости всего лишь вдвое.

Звуковые волны, встретив на пути распространения любые поверхности (твердые, жидкие), передают им эти колебания. Подобным препятствием звуковой волне  может служить и орган слуха, который состоит у человека из ушной раковины со слуховым проходом (наружное ухо), барабанной перепонки, соединенной с системой слуховых косточек (среднее ухо), и внутреннего  уха. Звуковая волна вызывает колебания  барабанной перепонки, которые, приводя в движение систему косточек среднего уха, передаются окончаниям (рецепторам) слухового нерва, вызывая в них соответствующие нервные импульсы, посылаемые в головной мозг. Более интенсивный звук, то есть с большей энергией колебаний, воспринимается как громкий, менее интенсивный - как тихий.

Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя - порог слышимости, верхняя - порог  болевого ощущения. Если слуховой порог  принять за 0 децибел, то уровень  звука в зимнем лесу в безветренную погоду составляет 3 децибела, шорох  листьев в летнем лесу -10 децибел, шёпот на расстоянии в 1 метр - 20 децибел, нормальная разговорная речь - 50 децибел. Болевым порогом принято считать  звук с уровнем 140 дБ, что соответствует  звуковому давлению 200 Па. Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).

Учитывая эти особенности  восприятия, для характеристики звука  в целом надо знать не только его интенсивность, но и спектр, то есть частоту колебаний звуковой волны. 

Шум и его негативное воздействие

Шум - совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровень звука в дБ.

Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная  речь - 50 - 60 дБ, автосирена - 100 дБ, шум двигателя легкового автомобиля - 80 дБ, громкая музыка - 70 дБ, шум от движения трамвая - 70 - 80 дБ, шум в обычной квартире - 30 - 40 дБ.

Шум определяют как совокупность апериодических звуков различной интенсивности  и частоты. Нормируемой характеристикой  непостоянного шума является эквивалентный  по энергии уровень звука в  дБА.   Шум, даже когда он невелик (при уровне 50—60 дБА), 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 в 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.

По характеру нарушения  физиологических функций шум разделяется на:

- мешающий (препятствует языковой связи);

- раздражающий (вызывает нервное напряжение и вследствие этого - снижения работоспособности, общее переутомление);

- вредный (нарушает физиологические функции на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка);

- травмирующий (резко нарушает физиологические функции организма человека).

Следствием вредного действия производственного шума могут быть профессиональные заболевания, повышение  общей заболеваемости, снижение работоспособности, повышение степени риска травм  и несчастных случаев, связанных  с нарушением восприятия предупредительных  сигналов, нарушение слухового контроля функционирования технологического оборудования, снижение производительности труда.

Производственный шум  различной интенсивности и спектра (частоты), длительно воздействуя  на работающих, может привести со временем к понижению остроты слуха у последних, а иногда и к развитию профессиональной глухоты. Такое неблагоприятное действие шума связано с длительным и чрезмерным раздражением нервных окончаний слухового нерва во внутреннем ухе (кортиевом органе), в результате чего в них возникает переутомление, а затем и частичное разрушение. Исследованиями установлено, что чем выше частотный состав шумов, чем они интенсивнее и продолжительнее, тем быстрее и сильнее оказывают неблагоприятное действие на орган слуха. При чрезмерно интенсивных высокочастотных шумах, если не будут проведены необходимые защитные мероприятия, возможно поражение не только нервных окончаний, но и костной структуры улитки, кортиева органа и иногда даже среднего уха.

Помимо местного действия — на орган слуха, шум оказывает  и общее действие на организм работающих. Шум является внешним раздражителем, который воспринимается и анализируется корой головного мозга, в результате чего при интенсивном и длительно действующем шуме наступает перенапряжение центральной нервной системы, распространяющееся не только на специфические слуховые центры, но и на другие отделы головного мозга. Вследствие этого нарушается координирующая деятельность центральной нервной системы, что, в свою очередь, ведет к расстройству функций внутренних органов и систем. Например, у рабочих, длительное время подвергавшихся воздействию интенсивного шума, особенно высокочастотного, отмечаются жалобы на головные боли, головокружение, шум в ушах, а при медицинских обследованиях выявляются язвенная болезнь, гипертония, гастриты и другие хронические заболевания.

Некоторые данные по шуму:

3 – 20 дБ - практически  безвредно для человека, это естественный  шумово фон;

70 дБ - громкая речь;

80 дБ - допустимая граница  звуков на производстве по  шкале «А» шумомера;

80 – 100 дБ - шум мотоцикла,  автобуса, грузовика;

95 дБ - токарный станок  при точении;

130 дБ - вызывает у человека  болевое ощущение;

190 дБ - вырывает заклепки  из металла.

290 дБ - при таком уровне  шума зрительная реакция 

уменьшается на 25 %.

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.

Защита от шума

Одним из наиболее простых  технических средств борьбы с  шумом на путях передачи является снижение шума звукоизоляцией. 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. Звукоизолирующие конструкции изготавливаются из плотного материала (металл, дерево, пластмасса). Применение звукоизолирующего кожуха, который может закрывать отдельный шумный узел машины, также относится к методу звукоизоляции. Значительный эффект снижения шума от оборудования дает применение акустических экранов, отгораживающих шумный механизм от рабочего места или зоны обслуживания машины. За счет применения метода звукоизоляции шум снижается на 60 дБ.

Не менее эффективно использование  метода звукопоглощения (применение материалов из минерального войлока, стекловаты, поролона и т. д.). 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. Акустическая обработка помещения предусматривает покрытие потолка и верхней части стен звукопоглощающим материалом. Применение звукопоглощающих облицовок для отделки потолка и стен шумных помещений приводит к изменению спектра шума в сторону более низких частот, что даже при относительно небольшом снижении уровня шума существенно улучшает условия труда. Эффект акустической обработки больше в низких помещениях (где высота потолка не превышает 6 м) вытянутой формы. Акустическая обработка позволяет снизить шум на 8 дБ.

Учитывая, что с помощью  технических средств в настоящее  время не всегда удается решить проблему снижения уровня шума большое внимание должно уделяться применению средств  индивидуальной защиты (антифоны, заглушки, вкладыши, наушники, шлемы и др.). Эффективность средств индивидуальной защиты может быть обеспечена их правильным подбором в зависимости от уровней и спектра шумов, а также контролем за правильностью их использования и хранения.

Вибрация, ее влияние  на организм человека и защита от нее.

Вибрации – это колебания твердых тел – частей аппаратов, машин, оборудования, сооружений, воспринимаемые организмом человека как сотрясения. Часто вибрации сопровождаются слышимым шумом.

По способу передачи на человека вибрация подразделяется на локальную и общую.

Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека. Наиболее опасная частота общей вибрации лежит в диапазоне 6-9 Гц, поскольку она совпадает с собственной частотой колебаний внутренних органов человека, в результате чего может возникнуть резонанс.

Локальная (местная) вибрация передается через руки человека. К локальной вибрации может быть отнесена и вибрация, воздействующая на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов.

Источниками локальной вибрации, передающейся на работающих, могут быть: ручные машины с двигателем или ручной механизированный инструмент; органы управления машинами и оборудованием; ручной инструмент и обрабатываемые детали.

Общая вибрация в зависимости  от источника ее возникновения подразделяется на:

общую вибрацию 1 категории  – транспортную, воздействующую на человека на рабочем месте в самоходных и прицепных машинах, транспортных средствах при движении по местности  и дорогам;

общую вибрацию 2 категории - транспортно-технологическую, воздействующую на человека на рабочих местах в  машинах, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок;

общую вибрацию 3 категории  – технологическую, воздействующую на человека на рабочем месте у  стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

 

По временным характеристикам  вибрация подразделяется на:

– постоянную, для которой  спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения (не менее 10 минут  или время технологического цикла) изменяются не более чем в 2 раза (6 дБ) при измерении с постоянной времени 1 с;

– непостоянную вибрацию, для  которой спектральный или корректированный по частоте нормируемый параметр за время наблюдения (не менее 10 минут или время технологического цикла) изменяются более чем в 2 раза (6 дБ) при измерении с постоянной времени 1 с.

Предельно допустимый уровень  вибрации - это уровень фактора, который  при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или  отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или  в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Вред вибрации

Вибрация относится к  факторам, обладающим высокой биологической активностью. Выраженность ответных реакций обусловливается главным образом силой энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время этого контакта являются главными параметрами, определяющими развитие вибрационных патологий, структура которых зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий.