Защита от производственного шума и вибрации, инфра- и ультразвука

            ЛЕКЦИЯ №7 (курс лекций: 32ч-16пар)

ШУМ И ВИБРАЦИЯ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИСТОЧНИКИ НОРМИРОВАНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ

§ 6. ЗАЩИТА ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА И  ВИБРАЦИИ, ИНФРА-  И  УЛЬТРАЗВУКА

6.1. Источники и характер воздействия на людей шума и вибраций

Звук представляет собой колебательные движения, распространяющиеся в упругой, чаще всего воздушной, среде. С физиологической точки зрения, шум – это любой нежелательный звук, мешающий восприятию полезных человеку звуков. С физической точки зрения шум представляет собой беспорядочное сочетание различных по частоте и силе звуков. Поэтому обобщив можно сказать, что Шум это совокупность звуков разной интенсивности и частоты, которые беспорядочно изменяются во времени и вызывают у человека неприятные субъективные ощущения.

Производственный шум и вибрация определяются особенно­стью технологических процессов, оборудования и инструмента, используемых в судостроении. Характерным для судостроитель­ной промышленности является корпусное производство: корпусозаготовительные, сборочно-сварочные и стапельные цехи. В этих цехах изготавливают листовые и профильные детали, собирают корпусные конструкции, причем широко используют пневматический инструмент ударно-вращательного действия (рубильные, клепальные и зачистные молотки, зачистные ма­шинки с абразивными кругами). При выполнении сборочных операций возникают «ударные» шумы. Эти операции в основ­ном определяют технологические источники шума корпусного производства, где при обработке относительно тонких листовых конструкций значительных размеров излучается структурный, непостоянный широкополосный шум, достигающий на рабочих местах 110-125 дБА. В дополнение к этим источникам посто­янный шум (фон) создается стационарным оборудованием це­хов:   системами   общеобменной   и   временной   вентиляции,   сварочными генераторами, станочным и крановым оборудованием.

Механомонтажные, трубомедницкие, механические цехи су­достроительных предприятий характеризуются относительно не­высокими уровнями шума, примерно 80-90 дБА. Основным ис­точником шума в этих цехах является станочное оборудование: металлорежущее, кузнечно-штамповочное и др. Эти источники излучают стационарный широкополосный шум.

Шум как физиологическое явление характеризуется ощуще­нием слуховым аппаратом человека волновых колебаний воз­душной среды.

Вредное воздействие шума проявляется в нару­шении физиологических функций слуховых органов. В зависимости от ха­рактера этих нарушений шум подразделяется на 1)мешающий (речевой связи), 2)раздражающий (вызывающий нервное напря­жение, снижение работоспособности),3)вредный (вызывающий хронические заболевания сердечно-сосудистой и нервной сис­тем) и 4) травмирующий (резко нарушающий физиоло-гические функции организма человека).

На рис. 18 показан физиологический

эффект маcкировки.      

Опасность воздействия шума состоит и в том, что при одно­временном восприятии ухом человека двух или нескольких раз­ных по громкости звуков более тихие могут быть не восприняты (замаскированы громкими шумами). Это явление назы­вается маскировкой и может привести к возникновению опас­ной ситуации на производстве, если используется звуковая сиг­нализация. При наличии мешающего сигнала частотой изме­няется чувствительность уха, причем чем громче мешающий сигнал, тем больше изменяется чувствительность.

Действие вибрации проявляется: в расстройстве сердечно-со­судистой, нервной и костно-мышечной системы человека, нару­шении зрения, развитии виброболезни.  Наиболее неблагоприятное воздействие оказывает вибрация с частотами, близкими к частотам собственных колебаний жизненно важных органов человека (резонансные колебания). Колебания с частотой ниже 1 Гц (качка) приводят к расстройству вестибулярного аппарата — морской болезни.

6.2. Шум и вибрация. Основные понятия

Шум(звук) как физическое явление характеризуется вол­новыми колебаниями воздушной среды и определяется звуко­вым давлением.

В зависимости от частотного спектра шумы делят на низко­частотные (наибольшие уровни звукового давления ниже 300 Гц); среднечастотные (наибольшие уровни в диапазоне 300-800 Гц); высокочастотные (наибольшие уровни выше 800 Гц).

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, когда уровень звука за 8-часовую рабочую смену изменяется во времени не более чем на 5 дБА; непостоянные, когда уровень звука за 8-часовую смену изменяется во времени не менее чем на 5 дБА.

Непостоянные шумы, в свою очередь, делятся на колеблю­щиеся во времени, прерывистые, импульсные.

По природе возбуждения звукового поля шумы могут быть аэродинамическими, гидродинамическими, электромагнитными, механическими (или структурными).

║Физическое (объективное) состояние звукового поля опре­деляют акустические величины. Основной такой величиной яв­ляется звуковое давление . За единицу звукового давления принят 1 Па.

Шум характеризуется дискретными полосами частот, каж­дая из которых представлена среднегеометрической частотой, определяемой по формуле:

 

где  и  - нижняя и верхняя граничные частоты полосы, Гц.

Применяется также среднеквадратичное распределение частот, звуковых давлений, скоростей:

Распределение уровней звукового давления по дискретным полосам частот называют спектром шума.

При октавном делении частотного диапазона соотношение частот ; (так, к примеру, для октавной полосы, определяемой среднегеометрическим значением гц, нижний и верхний предел полосы будет:гц, и гц)

При третьеоктавном делении частотного диапазона - .

В зависимости от характера рас­пределения уровня звукового давления по октавным полосам частот различают шумы: широкополосные, с непрерывным спектром шириной более одной октавы; тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона. Причем то­нальный характер условно имеет такой шум, когда измере­нием установлено превышение уровня в одной из третьеоктавных полос более чем на 10 дБ над соседними полосами частот.

В технической акустике и при санитарно-гигиеническом нор­мировании шума и вибрации в основном используют октавные полосы со следующими среднегеометрическими значениями частот: 63, 125, 250, 1000, 2000, 4000, 8000 и т. д.

║Мерой распространения энергии звуковой волны является интенсивность звука :

,

где  - среднеквадратичное значение звукового давления, Па;

 - среднеквадратичное значение колебательной скорости час­тиц в звуковой волне, м/с;   - сдвиг фаз между колебательной скоростью и звуковым давлением.

Для свободного звукового поля , a колебательная скорость примет вид , где - плотность среды, кг/м²; - скорость звука в среде, м/с. ║Тогда интенсивность звука . Величины ,  определяют только физическое состоя­ние звукового поля в точке пространства.

║Характеристикой ис­точника шума является его звуковая мощность или ко­личество звуковой энергии, излучаемое источником в простран­ство за единицу времени, Вт: , где  — интенсивность звука (шума), Вт/м²; - площадь по­верхности излучения, м².

║Функциональными характеристиками слухаявляются чув­ствительность, избирательность и адаптивность (приспосабливаемость).

Ощущение звука (шума) – чувствительность-опре­деляется интенсивностью физического воздействия, т. е. звуко­вым давлением в зависимости от частоты. Ухо человека вос­принимает звуковые давления: от порога слышимости 2∙10^-5 до порога болевого ощущения 2∙10² Па в диапа­зоне частот от 16-20 Гц до 16-20 кГц.