Тема: Производственный шум

Лекция №5

(Время: 8/12/4)

1. Источники шума на производстве.

2. Влияние шума на организм человека, шумовая болезнь.

3. Физические характеристики шума, единицы измерения, классификация шумов.

4. Гигиеническое нормирование, приборы и методы контроля шума. Контроль шумовых характеристик машин.

5. Средства и методы защиты от шума.

Шум - это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах, оказывающих неблагоприятное воздействие на организм человека.

Шумовое загрязнение - одна из форм физического загрязнения среды обитания, приносящая вред организму, снижающая работоспособность, внимание.

Причиной возникновения шумов могут быть механически, аэродинамические, гидродинамические и электромагнитные явления. Шум сопровождает работу многочисленных машин и механизмов.

Источниками шума на производстве являются:

· станки по механической обработке металлов, дерева и пластмасс;

· прессы, штамповочные машины;

· внутризаводской транспорт, краны;

· механизированный и электрифицированный инструмент;

· системы вентиляции;

· аэродинамические установки.

Источники шума формируют звуковые волны, возникающие вследствие воздействия на среду возмущающей силы, которые, распространяясь в пространстве, формируют звуковое поле. В этом звуковом поле находятся рабочие места, в которых человек занимается той или иной производственной деятельностью.

Действие шума на организм человека подразделяется на специфическое и неспецифическое.

Неспецифическое действие шума проявляется в виде реакции со стороны центральной нервной, сердечно-сосудистой систем, желудочно-кишечного тракта, обмена веществ. Это так называемая "шумовая болезнь" по Андреевой-Галаниной. Длительное воздействие шума вызывает реакции со стороны вегетативной нервной системы (ее симпатического отдела): повышение артериального давления, учащение пульса и дыхания, изменение обмена веществ и возрастание энергозатрат, снижение желудочной секреции, снижение остроты зрения, возникновение неврозов, бессонницу. Воздействие шума становится заметным с уровня > 35-40 дБА. Реакция со стороны центральной нервной системы проявляется в снижении внимания, увеличении количества ошибок, снижении производительности труда и качества работы. Для интеллектуального труда граница шума лежит на уровне 50дБА.

Ослабление реакции на действующие опасные производственные факторы вследствие нарушения информационных связей снижает безопасность труда и может привести к производственному травматизму.

Специфическое действие шума начинает проявляться с его уровня, равного 75дБА (обычно с уровня 80-85дБА), и связано с воздействием на слуховой анализатор, с его повреждением.

Возможны 3 исхода:

- временное снижение чувствительности к звукам определенных частот (от минуты до нескольких месяцев);

- повреждение органов слуха;

- мгновенное наступление глухоты.

Временное снижение слуховой чувствительности - это защитная реакция нервной системы в ответ на сверхсильные звуковые раздражители, заключающаяся в снижении порога слуховой чувствительности соответствующих нервных центров. Через некоторое время после окончания шумового воздействия чувствительность нервных клеток коры головного мозга восстанавливается.

Повреждение органов слуха у 90% работающих вызывает шум с уровнем звука более 130дБА. Он вызывает болевые ощущения.

Шум с уровнем более 140дБА (150дбА приводит к разрыву барабанной перепонки и мгновенному наступлению глухоты. Шум с уровнем более 160дБА может привести к смерти.

Эффект воздействия шума зависит от уровня звукового давления, частоты, звукового диапазона, временных характеристик.

Кроме того, степень шумовой патологии зависит от функционального состояния центральной нервной системы и от индивидуальной чувствительности. Индивидуальная чувствительность к шуму составляет 4¸17%. Считают, что повышенная чувствительность к шуму определяется сенсибилизированной реакцией вегетативной нервной системы, присущей 11% населения. Женский и детские организмы особенно чувствительны к шуму. Высокая индивидуальная чувствительность может быть одной из причин повышенной утомляемости и развития различных неврозов.

Развивающаяся у работающих в шумных производствах профессиональная тугоухость и глухота формируется обычно в течении 5-7 лет и более. Снижается разборчивость речи, сигналов, команд. Работники жалуются на головные боли, шум и писк в ушах. Все эти симптомы являются проявлением кохлеарного неврита (неврита слухового нерва) различной степени (от нулевой до 3-й)

Оценка состояния слуховой функции базируется на количественном определении потерь слуха и производится по показателям аудиометрического исследования. Основным методом исследования слуха является тональная аудиометрия. Оценивать и прогнозировать потери слуха дает возможность стандарт ИСО 1999 (1975) "Акустика - определение профессиональной экспозиции шума и оценка нарушений слуха, вызванных шумом".

При оценке слуховых функций определяющими приняты средние показатели порогов слуха в области восприятия слуховых частот (500, 1000, 2000 Гц), а также потеря слухового восприятия в области 4000 Гц.

Критерием профессионального снижения слуха принят показатель средней арифметической величины снижения слуха в речевом диапазоне, равном 11 дБ и более. Снижение слуха за 50 лет стажа нормируется на уровне <20 дБ.

Звуковое поле, формируемое источниками шума, представляет собой беспорядочное сочетание звуков.

Звук представляет собой колебания среды: твердой, жидкой и газообразной. Звук, распространяющийся в воздухе, называется воздушным, а в материале конструкций - структурным.

Звук характеризуется колебательной скоростью V (м/с), частотой f (Гц), интенсивностью J (Вт/м²) и звуковым давлением Р (Па).

Колебательная скорость V (м/с) - скорость колебания частиц относительно положения равновесия.

Частотная характеристика характеризуется среднегеометрической частотой f_ср (Гц). Ухо человека воспринимает звуковые волны с частотой от 16 до 20 000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20 000 Гц (ультразвук) слуховых ощущений не вызывают.

Весь воспринимаемы ухом диапазон частот условно разделен на полосы - октавы, каждая из которых характеризуется среднегеометрической частотой. , где f_в - верхняя частота в октаве, f_н - нижняя частота, f_в/f_н=2. Стандартизированны октавы со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Ухо человека плохо воспринимает низкие частоты, восприятие становится полным на частоте 1000 Гц.

При распространении звуковых волн происходит перенос кинетической с энергии. Звуковая энергия, проходящая в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звука, представляет собой интенсивность (силу) звука J (Вт/м²). Соотношение между интенсивностью звука и звуковым давлением

, где r - плотность среды (кг/м³), С - скорость звука в среде (м/с).

Скорость распространения звука в воздухе - 330 м/с. Ухо человека реагирует не на интенсивность (силу) звука, а на звуковое давление, его среднеквадратичное давление.

Звуковое давление (Па) - разность между мгновенным значением давления и среднем давлением в невозмущенной среде. , где r - плотность среды (кг/м³), rс - удельное акустическое сопротивление среды (Па с/м).

Минимальное звуковое давление (Р₀) и минимальная интенсивность звука (J₀)называются пороговыми (порог слышимости). Минимальные их уровни и уровни вызывающие болевые ощущения (болевой порог) отличаются более чем в миллион раз.

В связи с большим диапазоном воспринимаемого ухом человека звукового давления (от 2*10^-5 до 200 Па) и соответствующей ему интенсивности (от 10^-12до 10² Вт/м²), а также ступенчатостью восприятия звукового давления человеком введены логарифмические уровни, характеризующие отношение фактических значений звукового давления и интенсивности звука к пороговым (опорным); за единицу приняты бел (б) и децибел (дБ) (1дБ=0,1 Б).

Т.к. , то уровни звукового давления , дБ

уровни интенсивности звука ,

где Р, J - фактические значения звукового давления (Па), и интенсивности звука (Вт/м²);

Р₀, J₀ - опорные значения звукового давления и интенсивности звука.

При распространении звука в атмосферных условиях L_J=Lр.

Диапазон звуков воспринимаемых органом слуха человека от 0 до 140 дБ.

Уровнями интенсивности шума пользуются при акустических расчетах, а уровнями звукового давления - при измерении шума и оценке его воздействия на человека.

Зависимость среднеквадратических значений синусоидальных составляющих шума или соответствующих им уровней в децибелах от частоты называется частотным спектром шума. Спектры используются для сравнения шумовых характеристик, для нормирования.

Шумы классифицируют по частоте, по спектральным и временным характеристикам.

По частоте слышимый спектр звуковых колебаний делится на низкочастотные (до 400 Гц), среднечастотные (400-1000 Гц) и высокочастотные шумы (>1000 Гц). Последние оказывают более сильное воздействие на организм

По характеру спектра шум подразделяется на широкополосный с непрерывным спектром более 1 октавы и тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона. Тональный шум наиболее вреден для человека. (См. рис. 1).

Спектры широкополосного (а) и тонального (б) шума

L, дБ

0 f, Гц

а) 8000

L, дБ

0 f, Гц

б) 8000

Рис. 1. Спектры широкополосного (а) и тонального (б) шума.

По временным характеристикам шум подразделяется на постоянный и непостоянный (колеблющийся во времени, прерывистый и импульсный). Наиболее вреден для организма человека импульсный шум.

Постоянным считается шум, уровень которого за восьмичасовой рабочий день изменяется не более, чем на 5 дБ, непостоянным - более, чем на 5 дБ.

Колеблющимся во времени считается шум, уровень звука которого измеряется во времени непрерывно, прерывистым уровень звука которого изменяется ступенчато на 5дБ и более, длительность интервалов - более 1с.

Импульсным называется шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1с. с разностью в уровнях не менее 7дБ.

Гигиеническое нормирование шума на рабочих местах определено ГОСТом 12.1.003-83 с дополнениями 1989 г. "Шум. Общие требования безопасности" и СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки".

При нормировании шума используется два метода:

1. Нормирование по предельному спектру шума;

2. Нормирование уровня звука в децибелах А (дБА) по шкале "А" шумомера.

Первый метод нормирования является основным для постоянных шумов. При этом нормируются уровни звуковых давлений в 9-ти октавных полосах от 31,5 до 8 000 Гц. Нормирование ведется для различных рабочих мест в зависимости от характера выполняемых на них работ. Максимально допустимые уровни отнесены к постоянным рабочим местам и к рабочим зонам помещений и территорий.

Нормирование распространяется также на все подвижные транспортные средства.

Каждый из спектров имеет свой индекс ПС, где цифра (например ПС-45, ПС-55, ПС-75) обозначает допустимый уровень звукового давления (дБ) в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц.

В таблице 1 в качестве примера приведены некоторые значения предельно допустимых уровней звукового давления, уровней звука, эквивалентных уровней звука на рабочих местах по ГОСТ 12.1.003-83 с дополнениями 1989 г.

Таблица 1

Вид трудовой деятельности, рабочие места	Уровни звукового давления в дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
31,5
1.Творческая деятельность, руководящая работа, научная деятельность конструирование и проектирование, преподавание и обучение, врачебная деятельность (рабочие места)
2.Высококвалифицированная работа требующая сосредоточенности, административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории (рабочие места)
3.Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных в пунктах 1 и 2) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятия

Приведенные нормативы могут быть изображены графически в виде спектров, см. рис. 2.

L, дБ

100									Рис. 2. Нормирование шума по предельному спектру
90
					ПС75
					ПС55
					ПС45
31,5									f, Гц

L, дБ

+20									Рис. 3. Частотные характеристики шкал "А" и "С"
+20
+10
		С
-10
-20	А
-30
31,5									f, Гц

Второй метод нормирования общего уровня шума (звука), измеренного по шкале шумомера "А". Если шкала шумомера "С" отражает уровень звукового давления как физическую величину, дБ, то шкала "А" имеет различную чувствительность к различным частотам, копируя, имитируя звуковую чувствительность уха человека. А оно "глухо" на низких частотах и только на частоте 1000 Гц чувствительность его выравнивается до чувствительности прибора, истинного значения звукового давления, см рис.3.

Этот метод используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума. Уровень звука связан с предельным спектром (ПС) зависимостью:

L_A = ПС + 5, дБА.

Нормируемым параметром непостоянного шума L_А экв. (дБА) является эквивалентный по энергии уровень звука, оказывающий на человека такое же воздействие, как и постоянный шум. Этот уровень измеряется специальными интегрирующими шумомерами или рассчитывается по формуле. При замере они записываются на листы самописцами или считываются с показаний шумомера и данные специальным образом обрабатываются.

Для тонального и импульсного шума ПДУ должны приниматься на 5 дБА меньше значений, указанных в ГОСТе

Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах согласно СН 2.2.4/2.1.8-562-96 устанавливается в зависимости от категорий тяжести и напряженности труда. Стандартом предписывается зоны с уровнем звука более 80 дБА обозначать специальными знаками, работающих в них обеспечивать СИЗ. В зонах, где уровни звукового давления превышают 135 дБ в любой из октавных полос временное пребывание человека запрещено.

Измерение шума проводят с целью определения уровней звуковых давлений на рабочих местах и оценки соответствия их действующим нормам, а также для разработки и оценки мероприятий по снижению шума.

Основным прибором для измерения шума является шумомер. Диапазон измерительных уровней шума обычно составляет 30-130 дБ при частотных границах 20-16 000 Гц.

Измерение шума на рабочих местах производят на уровне уха при включении не менее 2/3 установленного оборудования. Используются новые отечественные шумомеры ВШМ-003-М2, ВШМ-201, ВШМ-001 и зарубежных фирм: Robotron, Брюль и Къер.

Установление шумовых характеристик стационарных машин производят следующими методами (ГОСТ 12.0.023-80):

1. Метод свободного звукового поля (в открытом пространстве, в заглушенных камерах);

2. Метод отраженного звукового поля (в реверберационных камерах, в гулких помещениях;

3. Метод образцового источника шума (в обычных помещениях и в реверберационных камерах)

4. Измерение шумовых характеристик на расстоянии 1м от наружного контура машины (в открытом пространстве и в заглушенной камере).

Наиболее точными являются первые два метода. В паспорте на шумящую машину смотрят уровень звуковой мощности и характер направленности шума.

В свободном звуковом поле интенсивность звука убывает пропорционально квадрату расстояния от источника. Отраженное поле характеризуется постоянством уровней звукового давления во всех точках.

Цель измерений - обеспечение надлежащих условий труда, получение объективных данных о машине, оценка конструктивного совершенства и качества изготовления. Измерения проводят в 3-х точках, включая рабочее место. Измерения в кабинах машин проводят при закрытых окнах и дверях.

Для снижения уровня шума в производственных помещениях могут применятся различные методы.

Методы защиты от шума могут быть подразделены на

- борьбу с шумом в источнике возникновения, на путях распространения и в объекте шумозащиты (по вектору распространения);

- по способу реализации: акустические, архитектурно-планировочные и организационно-технические;

- активные, пассивные (без дополнительного источника энергии).

Снижение уровней звукового давления может быть достигнуто уменьшением уровня звуковой мощности источника шума путем замены устаревшего оборудования менее шумным, грамотной технической эксплуатацией и ремонтом оборудования; правильной ориентацией источника шума или места излучения шума по отношению к расчетной точке, например, воздухозаборное устройство компрессорной установки должно располагаться так, чтобы излучаемый шум был направлен в противоположную сторону от рабочих или жилых помещений; размещением источника шума на возможно большем расстоянии от расчетной точки.

Конкретно уменьшить механический шум можно путем совершенствования техники и технологии, своевременным ремонтом машин.

- Штамповку следует заменять прессованием, клепку - сваркой, обрубку - обрезкой;

- Возвратно-поступательное движение следует заменять равномерным вращением;

- Вместо прямозубых шестерен следует применять косозубые и шевронные, повышать класс точности и чистоту обработки;

- Зубчатые и цепные передачи следует заменять клиноременными и зубчато-ременными;

- Подшипники качения следует заменять подшипниками скольжения;

- Заменять металлические детали на детали из пластмасс (пластиковые и капроновые шестерни);

- Использовать пластмассу для изготовления корпусов, крышек редукторов и т.д.

- Применять принудительную смазку;

- Проводить балансировку быстровращающихся деталей;

- Устанавливать мягкие подкладки в местах падения деталей с конвейера;

- Галтовочные барабаны и шаровые мельницы облицовывать листовой резиной.

Уменьшение шума на пути его распространения от источника до расчетной точки достигается за счет средств звукоизоляции, глушителей, звукопоглощения. В том числе:

1. Применения таких материалов и конструкций при проектировании стен, дверей, ворот, которые обеспечивают необходимую звукоизоляцию ограждений (расчетное значение звукоизоляции определяется по формуле R_расч=20 lg Gf-47,5 дБ, где G - поверхностная плоскость материала (кг/м²); f - частота (Гц), звукоизоляция тем эффективнее, чем мощнее конструкция.

2. Устройства звукоизолированных кабин, пультов управления.

3. Звукоизоляции технологических трубопроводов и воздуховодов, проходящих через внешние ограждения;

4. Устройства специальных звукоизолированных боксов и звукоизолирующих кожухов для шумящегооборудования; внутренние поверхности облицовывают звукопоглощающим материалом, исключая щели и проемы;

5. Применения экранов, выгородок, препятствующих распространению звука от оборудования, размещенного в помещении;

Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени. Степень проникновения звуковой волны зависит от соотношения между размером экрана и длиной волны. Поэтому экраны эффективны для средне- и высокочастотного шума (начиная с 500-до 250 Гц). Чем меньше расстояние до экрана, тем эффективность его выше.

6. Устройства глушителей шума на воздуховодах и трубопроводах установок, излучающих так называемый аэродинамический шум (вентиляционные установки, насосы, компрессорные станции, газотурбинные установки); звукоизоляционной облицовки каналов, излучающих шум;

Глушители бывают: адсорбционные, реактивные и комбинированные. Адсорбционные глушители, содержащие звукопоглощающий материал, поглощают звуковую энергию, а реактивные отражают ее обратно к источнику. В комбинированных глушителях происходит как поглощение, так и отражение звука.

7. Выполнения акустической обработки помещений, через ограждающие конструкции которых шум излучается в смежные помещения.

Акустическая обработка помещений заключается в обработке внутренней поверхности помещений (потолок, верхняя треть стен) звукопоглощающими облицовками, а также установке над наиболее шумными участками штучных звукопоглотителей. В качестве звукопоглощающего материала часто используется стекловата, капроновое волокно, минеральная вата, различные жесткие пористые плиты и др. Звукопоглощающие свойства зависят от толщины материала и наличия промежутка между ним и стеной. Эффект звукопоглощения обеспечивается за счет перехода энергии колеблющихся масс в теплоту. Эффективность - 4-7 дБ (до 10-12 дБ в отдельных полосах частот).

Методы расчетов приводятся в гл. СНиП II-12-77 "Защита от шума".

8. Защита временем. Одним из наиболее эффективных способов снижения шумовой экспозиции является введение перерывов, т.е. рационализация режимов труда в условиях воздействия интенсивного шума. Длительность дополнительных регламентированных перерывов устанавливается с учетом уровней шума, его спектра и средств индивидуальной защиты. Так, при работе без противошумов длительность перерывов при его уровне до 95 дБА до и после обеденного перерыва - 10-15 минут. При интенсивности шума до 115 дБ соответственно до и после обеда - 20-25 минут. При работе при этой интенсивности с противошумами 10-15 минут до и после обеда. Отдых в период регламентированных перерывов следует проводить в специально оборудованных помещениях. Во время обеденного перерыва уровень шумов не должен превышать 50 дБА.

Средства индивидуальной защиты от шума целесообразны в тех случаях, когда коллективные средстьва и другие способы не обеспечивают снижение шума до допустимых уровней. К ним относятся наушники, вкладыши (беруши, антифоны), шлемофоны, каски, костюмы. Последние применяются при очень высоких уровнях шума. Эффективность СИЗ колеблется от 10 до 40 дБ.

Так, наушники ВЦНИИОТ снижают уровень звукового давления на 7-38 дБ в диапазоне частот 125-8000 Гц. Для предохранения от воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше рекомендуется применять шлемофоны, которые герметично закрывают всю околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30-40 дБ в диапазоне частот 125-8000 Гц.

Дата добавления: 2015-07-07