Классификация шумов по различным признакам

 

По характеру спектра шум подразделяется:

- на широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

- тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона.

Тональный характер шума для практических целей (при контроле параметров на рабочих местах) устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной полосе над соседними не менее чем 10 дБ.

По временным характеристикам шумы делятся на постоянные, уровень которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более, чем на 5 дБА и непостоянные – более, чем на 5 дБА, а последние подразделяются на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.

Колеблющийся во времени шум, уровень звука которого непрерывно меняется во времени.

Прерывистый шум, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1с и более.

Импульсный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1с, при этом уровни звука, измеренные в дБАI и дБА соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера, отличаются не менее, чем на 7 дБ.

 

Действие шума на организм человека, субъективное восприятие шума

 

Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, повышению артериального давления, может приводить к профессиональному снижению слуха.

Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на снижение быстроты реакции, сбор информации и аналитические процессы, ухудшая качество работы.

В биологическом отношении шум является заметным стрессовым фактором. Акустический стресс может приводить к различным проявлениям: от функциональных нарушений до морфологически обозначенных дегенеративных процессов в различных органах и тканях. Степень шумовой патологии зависит от интенсивности и продолжительности воздействия, функционального состояния ЦНС, индивидуальной чувствительности организма к акустическому раздражителю. С гигиенических позиций придается большое значение амплитудно-временным, спектральным и вероятностным параметрам непостоянных шумов, наиболее характерных для современного производства.

Шум с уровнем звукового давления до 30-35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40-70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия. Воздействие шума с уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха – профессиональной тугоухости. При действии шума более 140 дБ возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.

Оценивать и прогнозировать потери слуха, связанные с действием производственного шума, дает возможность стандарт ИСО 1999 «Акустика – определение профессиональной экспозиции шума и оценка нарушений слуха, вызванных шумом».

Орган слуха человека неодинаково чувствителен к звукам разных частот. Звуки, равные по силе, но разные по частоте, кажутся неодинаково громкими. Наибольшей чувствительностью ухо человека обладает на частотах 800-4000 Гц, а наименьшей – при 16-100 Гц. Поэтому для сравнения звуков различных частот, наряду с понятием уровня интенсивности звука, введено понятие уровня громкости с условной единицей – фон. Один фон – громкость звука при частоте 1000 Гц и уровне интенсивности 1 дБ. На частоте 1000 Гц уровни громкости приняты равными уровням звукового давления.

Для приближения результатов объективных измерений к субъективному восприятию шума человеком вводят понятие корректированного уровня звука в единицах дБА. Коррекция заключается в том, что вводят зависящие от частоты поправки к уровню соответствующей величины. В приборах по измерению шума (шумомерах) есть специальная шкала «А» с коррекцией низкочастотной составляющей шума в соответствии с чувствительностью органов слуха человека.

Нормирование шума

 

При нормировании шумовых характеристик рабочих мест, как правило, регламентируется общий шум независимо от числа источников шума в помещении и их характеристик. В условиях производства в большинстве случаев технически трудно снизить шум до очень малых уровней, поэтому при нормировании исходят не из оптимальных (комфортных), а из допустимых условий, т.е. таких, когда вредное действие шума на человека проявляется незначительно.

Санитарно-гигиенические нормы устанавливают предельно допустимые уровни шума на рабочих местах, допустимые уровни шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки [19,20]. Технические нормы устанавливают допустимые шумовые характеристики источников шума и шумовые характеристики рабочих мест для оценки, нормирования шума и проведения мероприятий по его снижению [20].

Предельно допустимый уровень (ПДУ) шума – это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего стажа работы не должен вызывать отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления в децибелах (дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц при непрерывном действии шума не менее 4 часов за рабочую смену. Совокупность девяти нормативных уровней звукового давления на среднегеометрических частотах называется предельным спектром (ПС).

Допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука, измеренный на характеристике “медленно” шумомера, определяемый по формуле, дБА:

L_А = 20 lg P_А/P_o, (4.9)

где Р_А – среднеквадратичная величина звукового давления с учетом коррекции “А” шумомера, Па;

Р_о – значение звукового давления соответствующее порогу слышимости (табл.1), Па.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень звука, определяемый по формуле, дБА:

_Т

L_Аэкв = 10 lg 1/Т ò [Р_А(t)/Р_о]²dt, (4.10)

⁰

где Р_А(t) – текущее значение среднего квадратичного значения звукового давления с учетом коррекции “А” шумомера, Па;

Р_о – значение звукового давления соответствующее порогу слышимости (табл.4.1), Па;

Т - время действия шума, ч.

В реальных условиях для расчета эквивалентного уровня звука часто пользуются упрощенным методом [7]. Он применим в тех случаях, когда имеются данные об уровнях и продолжительности воздействия шума на рабочих местах, в рабочей зоне или различных помещениях. В соответствии с данным методом из каждого измеренного уровня звука вычитается поправка по таблице 4.2 (см. прил.), соответствующая времени его действия (в часах или в процентах от общего рабочего времени). Затем, используя данные табл.4.3 (см. прил.) производят последовательное суммирование измеренных уровней L₁, L₂, L₃ …L_n попарно следующим образом. По разности двух уровней L₁ и L₂ по табл.4.3 определяют добавку DL, которую прибавляют к большему уровню, в результате чего получают уровень L₁₂ = L₁+DL. Уровень L₁₂ суммируют таким же образом с L₃ и получают уровень L₁₂₃ и т.д. Окончательный результат L_экв округляют до целого числа децибел (дБА).

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука в зависимости от вида трудовой деятельности на рабочих местах принимаются по таблице 4.4, а для жилых помещений по таблице 4.5 (см. приложение).

Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах с учетом напряженности и тяжести трудового процесса представлены в приложении, табл. 4.6.

Тяжесть труда – характеристика трудового процесса, отражающая преимущественную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы организма (сердечно-сосудистую, дыхательную и др), обеспечивающие его деятельность. Тяжесть труда характеризуется физической динамической нагрузкой, массой поднимаемого и перемещаемого груза, общим числом стереотипных рабочих движений, величиной статической нагрузки, формой рабочей позы, степенью наклона корпуса, перемещениями в пространстве.

Напряженность труда – характеристика трудового процесса, отражающая нагрузку преимущественно на центральную нервную систему, органы чувств, эмоциональную сферу работника. К факторам, характеризующим напряженность труда, относятся интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки, степень монотонности нагрузок, режим работы.

Количественную оценку тяжести и напряженности трудового процесса следует проводить в соответствии с Руководством Р 2.2.755-99 «Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса» [7].

 

Способы защиты от шума

Для снижения шума в производственных помещениях применяют следующие меры защиты:

1. Уменьшение уровня шума в источнике его возникновения (создание малошумного оборудования).

2. Уменьшение шума на пути его распространения:

а) применение укрытий для шумящего оборудования;

б) устройство преград на пути его распространения в виде кабин, экранов, зеленых насаждений;

в) использование глушителей шума;

г) объемно-планировочные решения (размещение шумящего оборудования в отдельном помещении, вдали от тихих участков);

д) акустическая обработка помещений;

е) применение средств индивидуальной защиты (СИЗ) от шума.

Для реализации мероприятий по снижению шума используют материалы, обладающие звукоотражающими, звукопоглощающими и звукоизолирующими свойствами.

Звукоотражение – способность материалов отражать падающую на них звуковую энергию. Этим свойством обладают гладкие массивные поверхности (мраморная стена называется акустическим зеркалом).

Звукопоглощение основано на снижении уровня отраженного от поверхностей помещения (стен, пола, потолка) прямого звука. Поглощение звука происходит путем перехода энергии звуковых колебаний главным образом в тепловую энергию за счет потерь на трение в пористом материале облицовки или поглотителя. Звукопоглощающие материалы подразделяют на 4 класса:

1. Волокнисто-пористые – войлок, вата, акустическая штукатурка, стекловолокно, пенополиуретан и др.

2. Мембранные – полимерные пленки (ПВХ, ПП и др.), тонкие листы фанеры или металла на обрешетке и т.п.

3. Резонансные – специальные конструкции, основанные на акустических свойствах резонаторов.

4. Комбинированные из первых 3-х.

Звукопоглощающие материалы характеризуются коэффициентом звукопоглощения a, равным отношению звуковой энергии, поглощенной материалом, к энергии, падающей на него. Свойством звукопоглощения обладают практически все строительные материалы, однако звукопоглощающими принято считать лишь те, у которых на средних частотах a > 0,2.

Эффект снижения шума (дБ) за счет применения пористой звукопоглощающей облицовки можно оценить по формуле:

DL (дБ) = 10 lg (В₂/В₁), (4.11)

где В₁ и В₂ – постоянные помещения до и после проведения акустической обработки;

В = А/(1- a_ср), (4.12)

где А = Sa_i S_i – эквивалентная площадь звукопоглощения;

a_i и S_i – коэффициент звукопоглощения облицовки и соответствующая ему поверхность;

a_ср – средневзвешенный коэффициент поглощения:

_n

a_ср = Sa_iS_i/S_пов, (4.13)

ⁱ⁼¹

где S_пов – общая площадь поверхностей помещения, м².

При расчете В₁ поглощающими поверхностями являются потолок, стены и пол с соответствующими им коэффициентами звукопоглощения, а при расчете В₂ – те же поверхности, но с учетом звукопоглощающих облицовок.

В замкнутом пространстве уровень шума определяется как прямой волной, идущей от источника шума, так и совокупностью волн, отраженных от всех поверхностей помещения. Подобное звуковое поле называют диффузным, и шум в этом случае может определяться по формуле:

L = L_w + 10lg [Ф/S(r) + 4/B], (4.14)

где L_w – уровень звуковой мощности источника шума, дБ;

S(r) – площадь поверхности, через которую на расстоянии r от источника шума проходит звуковая энергия, м².

Если r меньше наибольшего размера источника шума, то S(r) – площадь геометрически подобной поверхности, проходящей через расчетную точку; если r больше наибольшего размера источника шума, то

S(r) = W× r², (4.15)

где W - телесный угол, в который излучает источник шума, стерад:

W = 4p - если источник уединенный (напр.,подвешен в центре помещения);

W = 2p - если источник находится на поверхности (напр., на полу);

W = p - если источник находится у стены;

W = p/2 – если источник находится в углу комнаты.

Ф – фактор направленности, для равномерно излучающего источника шума принимается равным 1.

В – постоянная помещения.

Если до акустической обработки постоянная помещения была В₁, а после нее В₂, то в расчетной точке шум уменьшится на:

DL (дБ) = 10lg{[Ф/S(r) + 4/B₁] / [Ф/S(r) + 4/B₂]}. (4.16)

Если разделить числитель и знаменатель выражения, находящегося под логарифмом, на Ф/S(r), то получим акустическое отношение М = [4/B]/[Ф/S(r)],

тогда DL можно записать:

DL (дБ) = 10lg (1+М₁)/(1+М₂). (4.17)

Так как звукопоглощение весьма дорогой метод защиты от шума, то использовать его для снижения шума следует только в том случае, если М >>1. Если М» 1, то за счет звукопоглощения удается снизить уровень звука не более, чем на 3 дБ. Коэффициенты звукопоглощения некоторых материалов приведены в табл.4.7.

Звукоизоляция – это способность конструкции не пропускать звуковую энергию за ее пределы. Звукоизоляция может осуществляться за счет использования как звукоотражающих, так и звукопоглощающих материалов. Для звукоотражающих материалов (кожухи, экраны, кабины и т.п., выполняемые из бетона, кирпича, стали, сплавов, пластмасс и т.д.) звукоизолирующая способность ограждений оценивается по уровню ослабления звуковой энергии, определяемой по уравнению:

DL (дБ) = 10lg (1/t_q), (4.18)

где t_q = òt₀×Sin2q×dq - коэффициент звукопроницаемости или звукопередачи при падении звуковой волны под углом q, с учетом волн, отраженных от конструкций помещения, когда звуковое поле близко к диффузному;

t₀ = (Р_пр/Р_пад)² – коэффициент звукопроницаемости или звукопередачи при падении звуковой волны под прямым углом;

Р_пр и Р_пад – звуковые давления соответственно прошедшей и падающей волн, Па.

Падающая звуковая волна приводит ограждение в колебательное движение, поэтому эффективность звукоизоляции в значительной мере зависит от массы единицы площади конструкции. На низких частотах (несколько десятков герц) звукоизолирующая способность ограждений определяется внутренними резонансными явлениями. На частотах выше первых двух-трех частот собственных колебаний ограждения (обычно выше 63 Гц) звукоизоляция подчиняется закону массы и для однослойной перегородки может быть определена по формуле:

DL (дБ) = 20lg (m_of) – 47,5; (4.19)

где m_o - масса 1 м² перегородки, кг/м²,

f – частота звука, Гц.

С дальнейшим увеличением частоты при достижении некоторого критического значения (f_кр.) становится возможным явление волнового совпадения (внешнего пространственного резонанса):

f_кр. = С²/1,8 ×С₀×h, (4.20)

где С – скорость звука в воздухе, м/с;

С₀ – скорость звука в материале ограждения, м/с;

h – толщина ограждения, м.

Закон массы действует обычно при частоте f < 0,5f_кр.

 

При распространении шума внутри рабочего помещения и при условии, что расстояние от источника шума (ИШ) до расчетной точки больше максимального размера ИШ (т.е. ИШ рассматривается, как точечный) уровень шума на рабочем месте - L, дБ (дБА) определяется по формуле:

L = L_w + 10lgФ – 10lgW - 20lgr, (4.21)

где L_w – уровень звуковой мощности источника шума, дБ (дБА);

Ф – фактор направленности (см. ф-лу 4.14);

W - телесный угол, в который излучает источник шума, стерад [см.ф-лу (4.15)];

r- расстояние от источника шума до расчетной точки, м.

 

Распространение шума на территории города – сложный процесс, характеризующийся такими явлениями как расхождение звуковой энергии, интерференция, дифракция, поглощение звука элементами внешней среды и др. [21].

Для оценки допустимости акустического воздействия в расчетных точках, расположенных на территории жилой застройки, прилегающей к территории промышленных, коммунальных, энергетических предприятий, автомобильных и железных дорог, или на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) промышленных предприятий, уровень звука можно рассчитать по формуле:

L_А = L_wA - 10lgW - 20lgr - D_Ar - DL_СА, (4.22)

где L_A – уровень звукового давления в расчетной точке, дБА;

L_wA – уровень звука, создаваемого источником шума, дБА;

r – расстояние от источника шума до расчетной точки, м;

W - пространственный угол излучения звука [см.ф-лу (4.15)];

D_Ar – поправка на поглощение звука в воздухе, дБА (прил.,табл.4.8);

DL_СА – дополнительное снижение уровня звука элементами окружающей среды, дБА.

DL_СА = DL_Аэкр+ b_Азелl, (4.23)

DL_Аэкр – снижение уровня звука экраном, расположенным между источником шума и расчетной точкой, дБА;

b_Азел – коэффициент ослабления звука полосами лесонасаждений, принимают равным 0,8 дБА/м; при ширине полосы более 100 м снижение уровня звука принимают равным 8 дБА;

l – ширина лесополосы, м.

Санитарно-гигиенические нормативы для помещений жилых и общественных зданий и территории жилой застройки приведены в [20] (см. прил., табл.4.5).

 

Защита от вибрации

Под вибрацией понимают колебательное движение механических систем, вызванное неуравновешенностью силовых воздействий. По способу передачи вибрация подразделяется на общую (воздействует на все тело человека через основные опорные поверхности) и локальную (главным образом, через руки). Общую вибрацию по источнику ее возникновения подразделяют на транспортную, технологическую и транспортно-технологическую. По времени воздействия как общая, так и локальная вибрация подразделяются на постоянную, величина параметров которой изменяется не более, чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения, и непостоянную, величина параметров которой изменяется не менее, чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения.

Длительное воздействие вибрации ведет к развитию профессиональной виброболезни: нарушению функций нервной системы, зрения, опорно-двигательного аппарата, спазмам сосудов, деформации суставов, тканей и клеток отдельных органов и т.п.

В случае гармонических колебаний уравнение движения точки соответствует синусоидальному закону:

х = х_о ×Sin (wt + j), (4.24)

где х_о - амплитуда колебаний или амплитуда вибросмещения, м;

w - круговая частота; j - начальная фаза; t – время вибрации.

Виброскорость и виброускорение являются соответственно первой и второй производной координаты по времени:

V = dх/dt = 2pfх_o, (4.25)

a = d²х/d²t = (2pf)²х_o, (4.26)

где V – виброскорость, м/с; а- виброускорение, м/с²; f – частота колебаний, Гц.

Для санитарного нормирования и контроля вибрационной нагрузки на человека-оператора используются как средние квадратичные значения виброскорости и виброускорения, так и их логарифмические уровни, дБ:

L_v = 20lg V/V_o, (4.27)

L_a = 20lg a/a_o, (4.28)

V_o - пороговое значение виброскорости - 5Ч10^-8 м/с; a_o - пороговое значение виброускорения - 10^-6 м/с².

При нормировании учитывается вид вибрации: общая или локальная. Для общей вибрации установлены допустимые значения показателей для транспортной, технологической и транспортно-технологической вибрации. Учтены координаты распространения вибрации (х, y, z). Все это позволяет оценить уровень и степень воздействия вибрации для различных источников ее проявления.

Допустимые уровни показателей, характеризующих вибрацию, приведены в ГОСТ 12.1.012.90 [22]. Установлены предельно допустимые величины амплитуды вибросмещения, виброскорости, виброускорения, а также уровни виброскорости и виброускорения по среднегеометрическим и третьгеометрическим частотам октавных полос – 0,8; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц – общая и 8, 16, 31,5; 63, 125, 250, 500, 1000 Гц – локальная вибрации (прил., табл. 4.8).

При суммировании колебаний от нескольких некогерентных источников результирующее действие виброскорости равно:

n_S = (å n_i ²)^0,5, (4.29)

где n_i – среднеквадратическое значение виброскорости каждого источника.

Для защиты от вибрации применяют следующие методы:

1) снижение виброактивности машин и оборудования;

2) отстройка от резонансных частот;

3) вибродемпфирование, виброизоляция, виброгашение;

4) индивидуальные средства защиты.

Одним из наиболее распространенных методов защиты от вибрации является пассивная виброизоляция (без применения дополнительных источников энергии). Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника к защищаемому объекту при помощи специальных устройств – виброизоляторов, помещаемых между ними. В качестве виброизоляторов используют упругие прокладки, пружины или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивается коэффициентом передачи – КП, равным отношению амплитуды вибросмещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта (F_осн) к соответствующему параметру источника вибрации (F_ист):

КП = F_осн / F_ист, (4.30)

а также уровнем снижения вибрации в децибелах:

DL = 20lg (1/КП). (4.31)

Для виброизолированных систем, в которых можно пренебречь трением:

КП = 1/[(f/f_o)² – 1], (4.32)

где f – частота вынужденных колебаний;

f_о – собственная частота виброизолированной системы.

f = n×m/60, (4.33)

где n – частота вращения вала двигателя, об/мин.

m – номера гармоник (m = 1,2,3 …). Для электродвигателей превалирующее влияние в частотном спектре имеют гармонические составляющие 1-го порядка, поэтому при расчете допускается принимать m = 1.

f_о = (сg/М)^0,5/2p, (4.34)

где с – жесткость виброизиляторов (сила, требующаяся для их деформации на единицу длины), кгс/см;

М – масса двигателя (станка), покоящегося на виброизоляторах, кг;

g – ускорение свободного падения.

КП<1 и чем меньше КП (чем ниже собственная частота по сравнению с частотой вынужденных колебаний), тем эффективнее виброизоляция, однако при слишком малых КП возникает неустойчивое состояние системы. Поэтому на практике при использовании виброизоляции исходят из значения f/f_o в пределах от 2,5 до 5. При равенстве частот резко возрастает амплитуда колебаний системы, вызывая явление резонанса, а при f < f_o виброизоляция теряет свое значение. Эффект, достигаемый применением виброизоляторов, оценивается коэффициентом поглощения - m, показывающим, какая часть динамических усилий поглощается виброизоляторами:

m = 100 (1 – КП). (4.35)

При отношении f/f_o = 2,5¸5 виброизоляторы поглощают от 80 до» 90% колебательной энергии.

Гигиенические нормативы вибрации приведены в табл.4.9.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: