Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

Глава шестая

ЗАЩИТА ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА И ВИБРАЦИЙ

6.1. Основные понятия и определения: частота колебаний возмущенной среды, звуковое давление, интенсивность звука.

Шум и вибрации оказывают вредное действие на организм человека. При длительном воздействии шума у человека снижается острота слуха и зрения, повышается кровяное давление, ухудшается деятельность органов дыхания, происходит ослабление внимания, памяти. Сильный продолжительный шум может быть причиной нарушений работы сердечно-сосудистой и нервной систем.

Совет Министров СССР принял 03.10.1973 г. постановление «О мерах по снижению шума на промышленных предприятиях, в городах и других населенных пунктах», которое обязывает министерства и ведомства обеспечить разработку и осуществить мероприятия по снижению шума на производстве и в быту до уровня, установленного санитарными нормами.

Вибрации, передаваемые организму человека, также вредны, они могут быть причиной расстройств сердечнососудистой и нервной систем, а также опорно-двигательного аппарата человека. Заболевание от воздействия вибраций характеризуется головными болями, головокружением, повышенной утомляемостью. При передаче вибраций на руки наблюдается их онемение.

Звук - это волновое движение упругой среды, воспринимаемое слуховым аппаратом. Колебания с частотами 16-20 000 Гц воспринимаются человеком в виде звука. Колебания с частотой ниже 16 и выше 20 000 Гц не вызывают слуховых ощущений, но оказывают вредное биологическое воздействие на организм.

Шум - это беспорядочное сочетание звуков различных частоты и интенсивности. Источниками производственного шума и вибраций являются различные машины и механизмы, вентиляторы, электрические машины и трансформаторы, пневмо- и электроинструменты и др.

Основные характеристики звука - частота колебаний возмущенной среды (Гц), звуковое давление (Па), интенсивность звука (Вт/м²). Скорость распространения звуковых волн в воздухе при 20 °С равна 344 м/с.

Звуковым давлением называется переменная составляющая давления воздуха, возникающая вследствие колебаний источника звука, накладывающаяся на атмосферное давление. Количественная оценка звукового давления определяется его среднеквадратичным значением.

Звуковые волны переносят энергию, которая определяется интенсивностью звука. Интенсивность звука представляет собой мощность на единицу площади, передаваемую в направлении распространения звуковой волны. Интенсивность звука и звуковое давление связаны соотношениями J = pv или J = p²/ρc,

где р - среднеквадратичное звуковое давление, Па; v - среднеквадратичное значение колебательной скорости частиц среды в звуковой волне, м/с; ρ - плотность среды, кг/м³; с-скорость звука, м/с. Произведение ρс называется удельным акустическим сопротивлением среды (Па*с/м).

Минимальные звуковое давление и интенсивность звука, едва различимые слуховым аппаратом человека, называются пороговыми. Чувствительность человека к звукам разных частот неодинакова, она наибольшая при частотах 2- 5 кГц. За эталонный принят звук частотой 1 кГц. При этой частоте порог слышимости по интенсивности J₀=10^-14 Вт/м², а соответствующее ему звуковое давление р₀=2*10^-5 Па.

Верхняя граница воспринимаемых человеком звуков характеризуется порогом болевого ощущения, равным J_п=10^-1 Вт/м², что в 10¹³ раз превышает нижнюю пороговую. Поскольку человек воспринимает звуки в очень большом диапазоне интенсивностей, то и пользоваться для оценки звука абсолютными значениями интенсивности звука или звукового давления неудобно. Принято измерять и оценивать их относительные уровни по отношению к пороговым значениям, выраженным в логарифмической форме.

Таким образом, уровень интенсивности (децибел дБ)

L_J=10 lg J/J₀;

уровень звукового давления

L_p=20 lg p/p₀.

Измерение уровней звукового давления в децибелах удобно, поскольку большой диапазон слышимых звуковых укладывается в пределах от 1 до 140 дБ. Отметим, что изменение уровня звукового давления на 1 дБ практически незаметно на слух.

Звуковое давление и интенсивность звука характеризуют звуковое поле в определенной точке пространства, но не характеризуют сам источник шума. Характеристикой непосредственно источника шума является его звуковая мощность Р - общее количество звуковой энергии, излучаемой в окружающее пространство в 1 с. Уровень звуковой мощности источника шума (дБ) определяется по формуле

L_P=10 lg P/P₀,

где Р₀- пороговое значение, принятое 10^-12 Вт.

ГОСТ 12.1.003-76 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» предусматривает классификацию шумов, допустимые уровни шума на рабочих местах, общие требования к шумовым характеристикам машин, механизмов и оборудования, методы измерения шума и защиту от шума.

Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру частот, называется широкополосным. Звук определенной частоты называтся тональным. Шум, воспринимаемый как отдельные импульсы (удары), называется импульсным.

Звуковую мощность и звуковое давление как величины переменные можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различной частоты. Зависимость среднеквадратичных значений этих составляющих (или их уровней) от частоты называется частотным спектром шума. Обычно частотные спектры шума определяют опытным путем, находя значения звукового давления не для каждой отдельной частоты, а для октавных (или третьоктавных) полос частот. Среднегеометрическая октавная полоса частот определяется по формуле

где f_н -нижняя граничная частота, Гц; f_в - верхняя граничная частота, Гц. Для октавных полос f_в/f_н=2; для третьоктавных полос f_в/f_н =1,26.

Частотные спектры выражают в виде таблиц или графиков. По характеру спектра шумы подразделяются на низкочастотные, когда максимум звукового давления находится в диапазоне частот ниже 400 Гц, среднечастотные (максимум звукового давления в диапазоне 400-1000 Гц) и высокочастотные (максимум - выше 1000 Гц).

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные. Непостоянные шумы подразделяются на:

колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно меняется во времени;

прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума;

импульсные, состоящие из сигналов длительностью менее 1 с.

Вибрации - это колебания твердых тел (машин, аппаратов, оборудования, строительных конструкций и сооружений), воспринимаемые организмом человека как сотрясения. Часто вибрации сопровождаются слышимым шумом.

Вибрации характеризуются следующими величинами: амплитудой перемещения А, м (наибольшим отклонением колеблющейся точки от положения равновесия); амплитудой колебательной скорости v, м/с; амплитудой колебательного ускорения ω, м/с²; периодом Т, с; частотой колебаний, Гц.

В соответствии с ГОСТ 17770-72 нормируемыми параметрами вибраций являются действующее значение колебательной скорости и уровень действующего значения колебательной скорости, дБ, определяемый относительно порогового значения, принятого v₀ = 5*10^-8 м/с,

L_v=20 lg v/v₀.

Для ручных машин (электро- и пневмоинструмент) нормируются, кроме того, сила нажатия (подачи), прикладываемая в процессе работы к машине руками оператора, и масса ручной машины или ее частей, воспринимаемая руками работающего.