Шум как вредный фактор производства

Деревообрабатывающий инструмент работает на больших окружных скоростях при значительных динамических нагрузках на режущую кромку. В процессе работы инструмент изнашивается, изменяется микрогеометрия его режущих кромок, ухудшается их острота. Процесс резания древесины затупленной режущей кромкой более шумен. Поэтому деревообрабатывающий инструмент при самых неблагоприятных режимах резания твердых пород древесины, древеснослоистых пластиков, древесных плит и других материалов с повышенной твердостью должен обладать более высокой износоустойчивостью.

Режущая кромка деревообрабатывающего  инструмента входит в контакт  с обрабатываемой поверхностью, как  правило, по всей ширине. При небольшой ширине кромки резца это не сказывается заметно на шумообразовании, в то время как при широком захвате обрабатываемой поверхности (в станках строгальной группы) этот фактор имеет определяющее значение в формировании шума.

В ножевых валах станков  строгальной группы режущие кромки (лезвия ножей) располагаются параллельно  образующей цилиндра вращения вала. При  таком расположении ножей процесс  взаимодействия ножей с обрабатываемой поверхностью является ударным, что способствует дополнительному шумообразованию.

Кроме того, ножи вала, взаимодействуя с окружающим воздухом, генерируют воздушный шум с тональными составляющими, кратными величине nz/60 (n - частота вращения вала; z - число ножей на валу).

 

 

1.4 Меры безопасности при воздействии шума и вибрации в лесопромышленном производстве

 

 

При разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин и оборудования, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочего места следует принимать необходимые меры по снижению шума, ультразвука и вибрации до значений, не превышающих допустимые. Осуществлять эти меры следует: техническими средствами борьбы с шумом (уменьшение шума машин в источнике; применение менее шумных технологических процессов, дистанционное управление шумными машинами; автоматизацией управления шумными машинами; устройством систем блокировки, отключающих генератор источника ультразвука при нарушении звукоизоляции и др.); строительно-акустическими мероприятиями; применением средств индивидуальной защиты; организационными мероприятиями (выбором рационального режима труда и отдыха, сокращением времени нахождения в шумных условиях, лечебно-профилактическими мерами и др.).

В практике борьбы с производственными  шумами используются различные технические  средства и методы.

Снизить шум в источнике  его возникновения можно за счет применения более совершенных зубчатых передач, подшипников, более точного изготовления сопрягаемых деталей и т.д. Если шум в источнике не может быть снижен до допустимых уровней, то в этом случае необходимо использовать метод звукоизоляции, заключающийся в создании конструкций, препятствующих распространению шума от источника. Звукоизолирующие конструкции изготовляются из плотных твердых материалов (металла, дерева, пластмассы), хорошо препятствующих распространению шума. Шумящие агрегаты можно изолировать с помощью звукоизолирующих полукожухов, кожухов, кабин, которые следует устанавливать без жестких связей с оборудованием.

Одним из распространенных методов борьбы с шумом является звукопоглощение, основанное на переходе колебательной энергии в теплоту  за счет трения в звукопоглотителе. Материалы, имеющие хорошие звукопоглощающие свойства, сравнительно легки и пористы (минеральный войлок, стекловата, поролон и др). В малых помещениях звукопоглотительными материалами облицовывают стены. В больших помещениях (более 300 м³) облицовка малоэффективна, и шум в них снижают с помощью звукопоглощающих экранов (плоских и объемных). Экраны размещают вблизи источников шума, и снижение шума при этом достигает 7…8 дБА.

Для увеличения эффективности  звукоизоляции внутренние поверхности кожухов, полукожухов, кабин должны облицовываться звукопоглощающими материалами.

Звукоизолирующие кабины и звукопоглощающие перегородки  эффективно снижают только воздушный  шум (при работе вентиляторов, компрессоров, кузнечных молотов и др.). Вибрация от этих машин и от их фундаментов в виде упругих волн распространяется по конструкции здания во все помещения, где и проявляется структурный шум. Ослабить такой шум можно методами виброизоляции и вибропоглощения.

Виброизоляция в виде упругих  прокладок (пружин, резины и др.) устраняет  жесткие связи между неуравновешенными машинами и конструкцией фундамента оборудования. Прокладки помещают между источником вибрации и фундаментом. По периметру фундамента должен быть воздушный зазор не менее 70 мм. Снижение вибрации, распространяющейся по трубопроводам вентиляции, достигается устройством разрывов в отдельных участках трубопроводов с установкой в эти участки мягких вставок из брезента (резины). Колебания вибрирующих поверхностей уменьшают за счет покрытия их специальными материалами с высоким внутренним трением - войлоком, рубероидом и т.д. Вибропоглощающие покрытия - фетр, пробка, войлок, резина, асбест, пластмасса или мастика - позволяют уменьшить интенсивность шума вибрирующих деталей до 10 дБА.

Радикальным способом снижения шума в источнике являются глушители (для уменьшения шума различных аэрогазодинамических установок). Глушители разделяются  на активные, поглощающие поступившую в них звуковую энергию, и реактивные, отражающие энергию обратно к источнику. К простым глушителям активного типа относятся трубчатый (круглый или квадратный) и экранный (листовой). Простейшие реактивные глушители шума выполняют в виде расширительных камер, узких отростков и др. Они работают, главным образом, по принципу резонансного поглощения звука.

Шум лесозаготовительных  машин, оборудования и инструментов может быть снижен за счет применения глушителей шума, использующих принцип активного и реактивного шумоглушения, а также шумовиброизолированных кабин для машинистов.

При создании кабин для  лесопромышленных тракторов и специальных лесозаготовительных машин для снижения аэродинамического шума, генерируемого дизелем машины, работой гидрооборудования и процессами резания, используются специальные материалы для внутренней обшивки кабины на пеноуретановой основе.

Для снижения структурного шума кабина виброизолируется от остова трактора на специальных виброизоляторах.

По данным исследований, эти мероприятия позволяют снизить  уровень шума в кабине до 80 дБА (валочно-пакетирующая машина ЛП-19А, трелевочный трактор  ТТ-4М).

Снизить уровень шума деревообрабатывающих станков и, в частности, строгальных можно, применяя перфорированные губки-стружколоматели. Перфорацию выполняют в виде наклонных щелей, параллельных оси ножевого вала. Перфорационные отверстия выравнивают перепады давления над губками и под ними, возникающие в результате аэродинамических процессов при вращении ножевого вала. Перфорированные губки-стружколоматели при неизменном зазоре между ними и линией вращения ножей (вала) способствуют снижению уровня шума при холостом ходе (в полосе частот 250…2000 Гц) на 4…9 дБ, в рабочем режиме (в диапазоне частот 2500…8000 Гц) на 2…5 дБ.

Режущий инструмент при взаимодействии с материалом заготовки и окружающей средой находится в состоянии вибрации, частота которой зависит от скорости вращения инструмента, числа ножей (зубьев) на длине окружности ножевого вала головки или пильного диска и скорости подачи заготовки.

Колебания, возбуждаемые в  массе режущего инструмента, через индивидуальные опорные узлы передаются элементам станка, его корпусу и жестко связанным с ним конструкциям. Колеблющиеся элементы станка и жестко связанные с ним конструкции возбуждают звуковые волны в прилегающих к ним воздушных массах, образуя структурный шум. Уменьшают уровень структурного шума, применяя амортизирующие прокладки в опорных шпиндельных узлах, а также вибропоглощающие покрытия, заменяя жесткое крепление ножей в пазах вали, при котором вибрация полностью передается корпусу вала и через опорные шпиндельные узлы корпусу станка, на нежесткое.

Гидравлическая система  крепления ножей в пазах вала придает необходимую эластичность и служит демпфером при воздействии на ножи динамических нагрузок.

Для демпфирования вибраций шпиндельного вала применяют виброгасящие втулки, насаживаемые на его подшипники. Динамическая нагрузка, воспринимаемая шпиндельным валом, через опорные подшипники передается вибропоглощающим втулкам, которые в значительной мере демпфируют колебания, снижая тем самым уровень структурного шума.

Одним из источников шума круглопильных  станков, особенно на холостом ходу, является вибрирующий пильный диск. Для  снижения вибрации устанавливают демпфирующие диски диаметром, равным 2/3 диаметра пилы. Применение демпфирующих дисков снижает уровень шума холостого хода круглопильного станка на 12…15 дБА, а в режиме пиления - на 3…4 дБА. Снижение эффективности работы демпферного диска в режиме пиления происходит за счет ограничения амплитуды вибрации пилы.

Наиболее простой и  распространенный способ гашения вибрации пильного диска во время работы на холостом ходу - установка вибрирующего упора. Демпфирование вибрации упором основано на постоянном давлении штифта из антифрикционного материала на боковую поверхность пильного диска. Этот способ снижения шума дает хорошие результаты при работе станка на холостом ходу. Все приведенные способы демпфирования колебаний дают эффект в снижении шума холостого хода у большинства круглопильных станков, близкого к уровню шума на рабочих режимах, демпфировать колебания пильных дисков нецелесообразно.

Для зашиты от вредного воздействия  вибрации на работающего используют метод уменьшения вибрации в источнике  ее возникновения или по пути распространения.

При наличии контакта оператора  с вибрирующим объектом передачу вибрации можно исключить или уменьшить, используя систему дистанционного управления или автоматизацию процесса.

Если это осуществить  невозможно, то следует использовать один из следующих методов: виброгашение, вибропоглощение и виброизоляцию.

Виброгашение достигается увеличением массы агрегата или повышением его жесткости. Увеличение массы чаще всего осуществляют путем установки агрегатов на самостоятельные фундаменты или массивные плиты между основанием и агрегатом.

Вибропоглощение (вибродемпфирование) осуществляется за счет увеличения потерь энергии в системе, что достигается применением вязких смазочных материалов, переводом механической колебательной энергии в другие виды энергии.

Виброизоляция заключается во введении в колеблющуюся систему дополнительной упругой связи, которая уменьшает долю вибрации, передающейся or агрегата к основанию, смежным конструкциям или к человеку.

Упругие элементы, вводимые в колеблющуюся систему (виброизоляторы, амортизаторы), могут быть пружинные, резиновые и комбинированные.

Основным показателем, определяющим качество любого вида виброзащиты, является коэффициент эффективности виброзащиты, представляющий собой отношение  значения перемещения (скорости или  ускорения) защищаемого объекта  до введения виброзащиты к значению этой же величины после ее введения.

Одним из опасных источников локальной вибрации, приводящей к  профессиональному заболеванию, в  лесопромышленном производстве являются бензиномоторные пилы.

Высокие уровни вибраций пил обусловлены действием неуравновешенных сил инерции 1-го и 2-го порядков, а также неуравновешенностью крутящего момента кривошипно-шатунной и поршневой групп двигателя, а также процессами резания древесины.

Снижение уровней вибрации пил до требований санитарных норм осуществляется с использованием метода ослабления колебаний в источнике  путем введения в конструкцию  двигателя уравновешивающего механизма сил инерции 1-го порядка и вращающихся масс, за счет общей компоновки пилы (максимальная величина виброизолированной массы) и введением упругих элементов между двигателем и рукоятками пилы.

Одной из проблем, требующей  своего решения, является ослабление общих вибраций, действующих на оператора самоходных колесных лесных машин, у которых наибольшие уровни вибрации на сиденье наблюдаются в пределах частот 1…3 Гц и превышают допустимые требования в 2,5…3 раза.

Использование систем виброзащиты, основанное на методе виброизоляции кабины и сиденья оператора, не обеспечивает нормативных уровней.

Использование же активных систем виброзащиты является на сегодня дорогостоящим и малонадежным.

Единственным мероприятием в этом случае является соблюдение операторами рациональных режимов  труда и отдыха.

 

 

1.5 Строительно-акустические методы снижения производственного шума

 

 

К числу основных строительно-акустических методов по снижению уровней звукового давления в цехах относятся:

• рациональная планировка цехов и размещение зеленых насаждений на территории предприятия. Наиболее шумные цехи следует располагать вдали от малошумящих с подветренной стороны;
• установка оборудования, производящего шум меньших уровней;
• установка оборудования и машин в отдельное помещение с повышенной звукоизоляцией конструкций и минимальными размерами необходимых технологических отверстий;
• установка звукоизолирующих полукожухов, кожухов и кабин закрытого и полузакрытого типов для оператора, а также звукоизолирующих укрытий для вспомогательного персонала, кабин для отдыха и дистанционного управления;
• планировка помещений и рациональное размещение шумящего оборудования;
• акустическая звукопоглощающая облицовка стен, потолков и полов помещений, установка кулисных звукопоглотителей в зоне работы оборудования;
• установка акустических экранов у наиболее интенсивных источников шума;
• устройство вибропоглощающих покрытий;
• устройство глушителей шума в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, вакуум-насосах, компрессорных установках;
• выведение приводного оборудования в отдельное помещение либо частичная его изоляция с обязательным устройством звукопоглощающей облицовки на участке размещения приводного оборудования;
• установка глушителей на технологические конвейеры подачи древесины окорочного барабана к рубительной машине;
• установка приемных и выгрузочных воронок к рубительной машине из металлов с демпфирующим слоем.