Защита от шума, вибрации, инфразвука и ультразвука

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Интенсивное использование  природных ресурсов и загрязнение  окружающей среды, широкое внедрение  техники, систем механизации и автоматизации  во все сферы общественно-производственной деятельности сопровождается появлением и широким распространением различных природных, биологических, техногенных, экологических и других опасностей. Они требуют от специалиста умения определять и осуществлять комплекс эффективных мер защиты от их негативного действия на организм человека.

Основной задачей такой  науки как безопасность жизнедеятельности  является создание комфортных и безопасных условий для человека в бытовой и производственной среде. Поддержание оптимальных условий деятельности и отдыха человека создает предпосылки для эффективной работоспособности.

Обеспечение безопасности труда и отдыха способствует сохранению жизни и здоровья людей за счет снижения риска возникновения заболеваний и травм.

Основополагающей формулой безопасности жизнедеятельности является предупреждение и устранение потенциальной опасности, существующей при взаимодействии человека со средой обитания. Все действия человека и все компоненты среды обитания (прежде всего технические средства) помимо положительных свойств и результатов обладают способностью генерировать опасные и вредные факторы. При этом новый положительный результат, как правило, соседствует с новой потенциальной опасностью или группой опасностей.

Целью работы является изучение влияния шума, вибрации, инфра- и ультразвука на организм человека. Для этого необходимо:

1. Изучить понятия шума, вибрации, инфра- и ультразвука
2. Выяснить их воздействие на человеческий организм
3. Определить методы защиты от вышеперечисленных факторов.

Влияние шума, вибрации, инфра- и ультразвука на организм человека

 

Использование современного производственного оборудования сопровождается значительным уровнем шума и вибрации, который негативно влияет на состояние здоровья трудящихся. С точки зрения безопасности труда шум и вибрация – одни из наиболее распространенных вредных производственных факторов на производстве, которые при определенных условиях могут представлять серьезную опасность. Кроме шумового и вибрационного воздействия, вредное влияние на человека в процессе труда могут оказывать инфразвуковые и ультразвуковые колебания.

Шум с физиологической точки зрения - это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, которое воспринимается органами слуха во время действия на них звуковых волн в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц.

Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды.

Производственным  шумом называется шум в рабочей зоне и на рабочих местах, который возникает во время производственного процесса.

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

Характер производственного  шума зависит от вида его источников.

Механический  шум возникает в результате работы различных механизмов с неуравновешенными массами вследствие их вибрации, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей сборочных единиц или конструкций в целом.

Аэродинамический  шум возникает при движении воздуха по трубопроводам, вентиляционным системам или вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах.

Электромагнитный  шум возникает вследствие колебаний элементов электромеханических устройств (ротора, статора, сердечника, трансформатора и т. д.) под влиянием переменных магнитных полей.

Гидродинамический шум возникает вследствие процессов, которые происходят в жидкостях (гидравлические удары, кавитация, турбулентность потока и т.д.).

Звук, распространяющийся в воздушной среде, называется воздушным звуком, а звук, распространяющийся в твердых телах — структурным.

Часть воздуха, охваченная колебательным процессом, называется звуковым полем. Свободным называется такое звуковое поле, в котором звуковые волны распространяются свободно, без препятствий (открытое пространство, акустические условия в специальной заглушенной камере, облицованной звукопоглощающим материалом). Диффузным называется звуковое поле, в котором звуковые волны поступают в каждую точку пространства с одинаковой вероятностью со всех сторон (встречается в помещениях, внутренние поверхности которых имеют высокие коэффициенты отражения звука).

В условиях помещения или территории предприятия структура звукового поля может быть качественно близкой или промежуточной к предельным значениям свободного или диффузного звукового поля.

Во многом тип волны, распространяющейся в звукопроводящем материале, зависит от его вида и размеров, а также от самой длины волны. Рассмотрим случай распространения звуковых волн в неограниченных средах, размеры которых значительно больше длины волны. В этих средах распространяются продольные и поперечные волны.

В продольной волне меняются местами зоны сжатия (области с повышенным давлением) и зоны растяжения (области с пониженным давлением). Поэтому другое название этих волн – волны сжатия (волны давления). Для этих волн направление колебания частиц совпадает с направлением распространения волны. В природе такой тип волн распространяется в твердых, жидких и газообразных средах, например слышимый звук в воздухе.

В поперечных волнах направление колебания частиц перпендикулярно направлению распространения волны. Эти волны также носят название сдвиговых волн, так как вызывают в звукопроводящем материале сдвиг. Они могут распространяться только в твердой среде.

По современным измерениям скорость звука в воздухе при  нормальных условиях равна 331 м/с. В таблице 1 приведены скорости распространения звуковых волн в различных веществах при комнатной температуре.

 

Таблица 1. Скорость распространения продольных и поперечных волн для различных веществ

Вещество	Скорость распространения волн, м/с
	Продольных	Поперечных
Алюминий	6320	3130
Свинец	2160	700
Железо	5900	3230
Медь	4730	2300
Никель	5894	3219
Цинк	4120	2350
Кварцевое стекло	5570	3520
Вода (273 К)	1481	-
Воздух	331	-

Сила воздействия звуковой волны на барабанную перепонку человеческого уха и вызываемое ею ощущение громкости зависят от звукового давления. Звуковым давлением называют дополнительное давление, возникающее в газе или жидкости при нахождении там звуковой волны.

В природе величины звукового  давления и интенсивности звука, генерируемые различными источниками шума, меняются в широких пределах: по давлению – до 10⁸ раз, а по интенсивности – до 10¹⁶ раз.

 

Человеческое ухо воспринимает как слышимые колебания, лежащие в пределах от 20 до 20 000 Гц. Звуковые волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуковыми, а с частотами более 20 кГц – ультразвуковыми. Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются.

Инфразвук человек не слышит, но ощущает его воздействие. Инфразвук оказывает разрушительное действие на организм человека. Высокий уровень инфразвука вызывает нарушение функций вестибулярного аппарата, вызывая головокружение и головную боль. Помимо этого, снижается внимание и работоспособность. Возникает чувство страха, общее недомогание. Бытует мнение, что инфразвук оказывает сильное влияние на человеческую психику.

Все механизмы, которые  работают при частотах вращения меньше 20 об/с, излучают инфразвук. При движении автомобиля со скоростью более 100 км/час  он является источником инфразвука, который возникает за счет срыва воздушного потока с его поверхности. В машиностроительной отрасли инфразвук возникает при работе вентиляторов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, дизельных двигателей.

Ультразвук широко используется во многих отраслях промышленности. Источниками ультразвука являются генераторы, которые работают в диапазоне частот от 12 до 22 кГц для очистки отливок, в аппаратах для очистки газов. В гальванических цехах ультразвук возникает во время работы травильных и обезжиривающих ванн. Его влияние наблюдается на расстоянии 25—50 м от оборудования. При загрузке и выгрузке деталей имеет место контактное влияние ультразвука.

Ультразвуковые генераторы используются также при плазменной и диффузионной сварке, резке металлов, при напылении металлов.

Ультразвук высокой интенсивности  возникает во время удаления загрязнений, при химическом травлении, обдувке  струей сжатого воздуха при очистке  деталей, при сборке.

Ультразвук влияет на человека через  воздух, а также через жидкую и твердую среды. Также вызывает функциональные нарушения нервной системы, головную боль, изменение кровяного давления, состава и свойства крови, предопределяет потерю слуховой чувствительности, повышает утомляемость.

Характеристиками ультразвуковых и инфразвуковых колебаний, как и в случае звуковых волн, являются уровень интенсивности (Вт/м²), уровень звукового давления (Па) и частота (Гц).

 

В процессе своей жизнедеятельности человек постоянно сталкивается с колебательными процессами различной физической природы. Это  могут быть колебания: механические, тепловые, и т.д.

Колебания – это процесс, характеризующий некоторое изменение состояния, т.е. изменение во времени величин, определяющих это состояние. Процесс колебаний состоит в том, что некая величина, связанная с рассматриваемым объектом, во времени поочередно, то возрастает, то убывает.

Механические колебания – процесс изменения какой-либо механической величины, определяющей положения материального тела или его точки, при котором эта величина или величина, характеризующая скорость её изменения, поочерёдно, то возрастает, то убывает во времени.

Вибрация – процесс механических колебаний и только механических. Но не всякие механические колебания принято называть вибрацией.

Для вибрации присущи следующие признаки:

• относительно малые отклонения тела или его точек по отношению к характерным размерам тела;
• вибрации подвержены упругие тела и тела, находящиеся в поле действия переменных электромагнитных сил.

В соответствии с ГОСТ 24346-80 «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Вибрацию вызывают неуравновешенные силовые воздействия, возникающие при работе различных машин и механизмов. Вибрация является наиболее опасной из всех видов механического воздействия. Знакопеременные напряжения, вызванные вибрацией, содействуют накоплению повреждений в материалах, появлению трещин и разрушению. Чаще всего и довольно быстро разрушение объекта наступает при вибрационных влияниях в условиях резонанса. Вибрация вызывает также и отказы машин и приборов.

Различают общую и местную вибрации. Общая вибрация действует на весь организм в целом, а местная – только на отдельные части его (верхние конечности, плечевой пояс, сосуды сердца).

При воздействии общей  вибрации наблюдаются нарушение  сердечной деятельности, расстройство нервной системы, спазмы сосудов, изменения  в суставах, приводящие к ограничению  подвижности. Если частоты колебания рабочих мест совпадают с собственными частотами колебаний внутренних органов человека (явление резонанса), то возможно механическое повреждение данных органов вплоть до разрыва.

При действии на руки работающих местной вибрации (вибрирующий инструмент) происходит нарушение чувствительности кожи, окостенение сухожилий, потеря упругости кровеносных сосудов и чувствительности нервных волокон, отложение солей в суставах кистей рук и пальцев и другие негативные явления. Длительное воздействие вибрации приводит к профессиональному заболеванию – вибрационной болезни, эффективное лечение которой возможно лишь на начальной стадии ее развития.

Функциональные изменения, связанные с действием вибрации на человека-оператора – это ухудшение зрения, изменение реакции вестибулярного аппарата, возникновение галлюцинаций, быстрая утомляемость.

 

 

 

 

 

 

Нормирование  шума, вибрации, инфра- и ультразвука

 

Шум нормируется на рабочих  местах согласно ГОСТ 12.1.003-83 «Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности» и СН № 3223-85 «Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах».