Шум как вредный фактор производства

1 Безопасность жизнедеятельности  при воздействии шума и вибрации в условиях производственной деятельности лесоперерабатывающих предприятий

 

 

1.  Шум, вибрация, их воздействие на организм человека

 

 

Шум, являясь беспорядочным сочетанием звуков разной интенсивности и частоты, по природе возникновения может быть механическим, гидроаэродинамическим и электромагнитным.

Механические шумы вызваны  ударными процессами, трением узлов и деталей.

Гидроаэродинамические шумы возникают при движении жидкостей или газов, а электромагнитные - при работе электрических машин и установок.

Шумы, распространяющиеся в  воздухе, называются воздушными, а в  твердых телах (конструкциях) - структурными.

Для оценки измерений интенсивности  звука и таких его параметров, как звуковое давление, мощность, вводится относительная логарифмическая единица, называемая уровнем звукового давления, или уровнем интенсивности, измеряемая в безразмерных единицах белах

 

                                                 ,                                                  (1.1)

 

где - интенсивность звука, соответствующая пороговому уровню, = 10^-12 Вт/м².

 

Так как интенсивность  звука пропорциональна квадрату звукового давления, то для уровня звукового давления можно записать

 

                                         ,                                              (1.2)

 

где - пороговое значение звукового давления, равное 2∙10^-5 Па.

 

Ухо человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, поэтому для удобства использования  в практике при оценке и измерениях получила единица звукового давления децибел (дБ), равная 0,1 бела, то есть .

Неблагоприятное действие шума на человека зависит не только от уровня звукового давления, но и от частотного диапазона шума, а также от равномерности  воздействия в течение рабочего времени.

 

Каждый источник шума может  быть представлен составляющими его тонами в виде зависимости уровней звукового давления от частоты (частотным спектром шума или просто спектром). Спектры шумов могут быть линейчатыми (дискретными), сплошными и смешанными. Большинство источников шума на предприятиях имеет смешанный или сплошной спектр.

При измерении и анализе  шумов, а также при проведении акустических расчетов весь диапазон частот разбивают на полосы частот определенной ширины. Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно двум, называется октавой. Если , то ширина полосы равна 1/3 октавы. Для гигиенических целей шумы исследуют обычно в октавных, а для технических  - в 1/3-октавных полосах частот.

Характеристикой каждой полосы частот является среднегеометрическая частота  , которая для октавы вычисляется по выражению , а для 1/3 октавы - по выражению .

Широкополосные шумы имеют  непрерывный спектр, шириной более  одной октавы, а в спектре тональных  шумов слышатся отдельные тона.

По временным характеристикам  шумы делятся на постоянные и непостоянные. Постоянным считается такой шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА. Непостоянные шумы, уровень звука которых изменяется за 8-часовой рабочий день более чем на 5 дБА, в свою очередь делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные (состоящие из сигналов длительностью менее 1 с).

Шум, являясь общебиологическим  раздражителем, не только действует  на органы слуха человека, но и может  вызвать расстройство сердечнососудистой и нервной систем, пищеварительного тракта, а также способствовать возникновению гипертонической болезни. Кроме того, шум является одной из причин быстрого утомления работающих, что может привести к несчастному случаю.

Интенсивный шум при ежедневном воздействии приводит к возникновению  профессионального заболевания - тугоухости, выражающейся в постепенной потере остроты слуха.

Ультразвук представляет собой механические колебания упругой среды, имеющие одинаковую со звуком физическую природу, но отличающиеся более высокой частотой, превышающей принятую верхнюю границу слышимости - свыше 20 кГц, хотя при больших интенсивностях (120…145 дБ) слышимыми могут быть и звуки более высокой частоты.

Ультразвуковой диапазон частот подразделяется на низкочастотные колебания (от 1,12 ∙ 10⁴ до 1,0 ∙ 10⁵ Гц), распространяющиеся воздушным и контактным путем, и высокочастотные колебания (от 1,0 ∙ 10⁵ до 1,0 ∙ 10⁹ Гц), распространяющиеся только контактным путем.

Ультразвук, как и звук, характеризуется ультразвуковым давлением Па, интенсивностью Вт/м² и частотой колебаний Гц.

Промышленные ультразвуковые установки работают в основном с  частотами от 18 до 30 кГц при интенсивности  до 60…70 кВт/м².

При длительной работе с  низкочастотными ультразвуковыми  установками, генерирующими шум  и ультразвук, превышающими установленные  ПДУ, могут произойти функциональные изменения центральной и периферической нервной системы, сердечнососудистой системы, слухового и вестибулярного аппарата и т.п. По сравнению с  высокочастотным шумом ультразвук значительно слабее влияет на слуховую функцию, но вызывает более выраженные отклонения от нормы вестибулярной  функции, болевой чувствительности и терморегуляции.

Вибрация - это сложный колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести тела или системы тел от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела, которую оно имело в статическом положении. Вибрация возникает при работе машин и механизмов, инструментов, имеющих неуравновешенные вращающиеся или совершающие возвратно-поступательное движение узлы и детали.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются: амплитуда смещения (наибольшее отклонение точки от положения равновесия) А, м; колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с²; период колебаний Т, с; частота колебаний , Гц. Вибрации несинусоидального характера всегда можно представить в виде суммы синусоидальных составляющих с помощью разложения в ряд Фурье. Для исследований вибрации весь диапазон частот вибрации (так же, как для шума) разбивается на октавные диапазоны. Среднегеометрическое значения частот, на которых исследуют вибрацию, следующие: 2, 4, 8, 16, 31, 50, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц. Учитывая, что абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в широких пределах, на практике пользуются понятиями уровней параметров.

Уровень колебательной скорости, ускорения, дБ

 

                                      ,                                      (1.3)

 

где V₀, W₀ - пороговые значения ускорения и скорости соответственно, принятые за начало отсчета.

 

По способу передачи на человека вибрации подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека.

Систематическое воздействие  локальной вибрации вызывает вибрационную болезнь (неврит) с потерей трудоспособности. Эта болезнь возникает постепенно, вызывая боли в суставах, судороги пальцев, спазмы сосудов.

Общая вибрация оказывает  неблагоприятное воздействие на нервную и сердечнососудистую системы, вызывает нарушение опорно-двигательного аппарата, желудочно-кишечного тракта.

По направлению действия вибрацию подразделяют на действующую  вдоль осей ортогональной системы  координат и действующую вдоль  ортогональной системы координат.

Общую вибрацию по источнику  ее возникновения подразделяют на:

1. транспортную, которая возникает в результате движения машин по местности, лесным дорогам при их строительстве, по лесосекам. Источниками транспортной вибрации являются тракторы лесопромышленные, самоходные машины, лесовозы, самосвалы; строительно-дорожные машины (в том числе бульдозеры, скреперы, катки); снегоочистители, уборочные машины.
2. транспортно-технологическую, которая возникает при работе машин, выполняющих технологическую операцию в стационарном положении и при перемещении. Источниками этой вибрации являются автопогрузчики, плитоукладчики (дорожные), путеукладчики, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт, экскаваторы, валочно-пакетирующие машины (ВПМ), харвесторы и др.
3. технологическую, которая возникает при работе стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Источниками технологической вибрации является оборудование - лесопильное, деревообрабатывающее, для изготовления технологической щепы, металлообрабатывающее, кузнечнопрессовое, а также компрессоры, насосные агрегаты, вентиляторы и другие установки.

 

 

2.  Нормирование уровней шума и вибраций и приборы для их измерения

 

 

Гигиенические нормы шума (звукового давления, уровня звука) и вибрации определены ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности» и ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ «Вибрация. Общие требования безопасности». Уровень звукового давления нормируется по предельному спектру шума и по уровню звука. Первый метод нормирования - основной для постоянных шумов и оценивается в децибелах (дБ) среднеквадратических звуковых давлений в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Второй метод нормирования общего шума, который измеряют по шкале А шумомера, называемого уровнем звука, в децибелах А (дБА) используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шумов.

В производственных условиях очень часто шум имеет непостоянный характер. В этих условиях наиболее удобно пользоваться некоторой средней величиной, называемой эквивалентным (по энергии) уровнем звука L_’экв и характеризующей среднее значение энергии звука в дБА. Этот уровень измеряется специальными интегрирующими шумомерами или рассчитывается.

Допустимые уровни звукового  давления для рабочих мест у ультразвуковых установок регламентируются в соответствии с ГОСТ 12.1.001-89 «Ультразвук. Общие требования безопасности». В качестве средств индивидуальной защиты используют противошумы по ГОСТ Р 12.4.208-99.

Гигиеническое нормирование общей и локальной вибрации в соответствий с ГОСТ 12.1.012-90 осуществляется одним из следующих методов:

• частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра в октавных полосах частот;
• интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;
• дозой вибрации.

В зависимости от принятого  метода оценки стандарт регламентирует разные параметры вибрации.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами являются среднеквадратические значения виброскорости V (и их логарифмические уровни Lv) или виброускорения, для локальной вибрации - в октавных полосах частот, а для общей вибрации - в октавных или 1/3-октавных полосах частот.

При использовании метода интегральной оценки вибрации по частоте нормируемым параметром является корректированное значение контролируемого параметра U (виброскорости или виброускорения), измеряемое с помощью специальных фильтров или вычисляемое по формулам, приведенным в ГОСТ 12.1.012-90.

При оценке вибрации дозой  нормируемым параметром является эквивалентное  корректированное значение U_экв определяемое по выражению

 

                                                 ,                                                 (1.4)

 

где Д - доза вибрации.

 

                                              ,                                               (1.5)

 

где - мгновенное корректированное значение параметра вибрации в момент времени , получаемое с помощью корректирующего фильтра с характеристикой в соответствии с таблицей, приведенной в стандарте;

     t - время воздействия вибрации за рабочую смену.

 

Вибрацию, воздействующую на человека, нормируют отдельно для  каждого установленного направления, учитывая, кроме того, при общей  вибрации ее категорию, а при локальной  - время фактического воздействия.

Аппаратура для измерения  шума с определенными частотными характеристиками включает в себя микрофон, преобразующий звуковое давление в электрический сигнал; усилительное устройство и октавный или третьоктавный фильтр, а также показывающий или самопишущий прибор.

Измерительный тракт для  оценки вибраций содержит пьезоэлектрический датчик, преобразующий энергию колебаний в электрический сигнал, пропорциональный величине ускорения колеблющегося источника; усилитель сигнала; октавный или третьоктавный фильтр, показывающий или самопишущий прибор.

Из отечественных измерительных  средств наибольшее распространение получили виброакустическая аппаратура ИШВ различных модификаций, а также аппаратура фирмы «Октава».

Из зарубежных фирм следует  особо отметить виброакустические  системы «Брюль и Къер», производящие прецизионные шумомеры, измерительные  магнитофоны, анализаторы сигналов.

 

 

1.3 Источники шума и вибрации в лесопромышленном производстве

 

 

Технологические процессы лесопромышленного  производства осуществляются с использованием машин, оборудования, инструментов, технологических комплексов, генерирующих в процессе работы шумы и вибрации.

В лесозаготовительном производстве интенсивными источниками шума и  вибрации являются бензиномоторные  и электромоторные пилы, лесопромышленные тракторы и специальные лесозаготовительные машины, лесовозный автомобильный транспорт, установки для первичной обработки хлыстов и деревьев на нижних лесных складах.

Основными источниками шума и вибрации у перечисленных выше машин и оборудования являются двигатели  внутреннего сгорания, а также  работа гидрооборудования и процессы резания древесины.

В деревообрабатывающем производстве шум и вибрация вызваны процессами взаимодействия режущих устройств  с древесиной при ее обработке  на различных типах деревообрабатывающих станков.