Безопасность жизнедеятельности. Часть I. Учебное пособие

-транспортно – технологическую, которая возникает при работе машин, выполняющих технологическую операцию в стационарном положении или при перемещении в специально изготовленной части производственного помещения на промышленной площадке или горной выработке;

-технологическую, которая возникает при работе стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников.

Длительное действие вибрации может привести к ухудшнию самочувствия и поражению отдельных систем организма: сердечно – сосудистой, нервной, кровеносной, вестибулярного аппарата и других, изменению мышечных и костных тканей. Поэтому особое значение приобретают методы и средства уменьшения вибрации. Совокупность таких методов и средств принято называть виброизоляцией.

Классификацию методов и средств, предназначенных для уменьшения вредного воздействия на оператора вибрации ручных, стационарных, самоходных и транспортных машин устанавливает ГОСТ 12.4.046-90. Методы и средства вибрационной защиты.

Одним из методов снижения вибрации в производственных условиях является виброизоляция, т.е. уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем снижения амплитуды колебаний, передаваемых ему от источника колебаний. Виброизоляцию осуществляют с помощью специальных устройств, вводимых между защищаемым объектом и источником вибрации. К таким устройствам относятся виброизоляторы в виде стальных пружин, листовых рессор, прокладок из упругих материалов, а также гидравлические, пневматические и комбинированные амортизаторы, гибкие вставки.

Влабораторной работе исследуется пассивная виброизоляция, осуществляемая с помощью пружинных виброизоляторов. В установке имитируется общая технологическая вер-

61

тикальная (по оси Z) вибрация, создаваемая электродвигателем, установленным на “плавучем” основании, которые применяются в промышленности во избежание распространения вибраций через грунт.

Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи:

Kт = ( f f0I)2 − I ,(1)

где f – частота колебаний вибрационного механизма, Гц; f0 – частота собственных колебаний изолируемого объ-

екта, Гц.

Частоту колебаний вибрационного механизма определяют по формуле:

f = 60n ,(2)

где n – число оборотов электродвигателя в минуту: n = 1490 об/мин.

Частота собственных колебаний изолируемого объекта

	определяется по формуле:
	f0 =15,8	I	,(3)
		xcm
	где статическая осадка системы:
	Xcm = X2 – X1,		(4)

где X2 – высота пружины без нагрузки, см, X2 = 5,8;

X1 – высота пружины под нагрузкой, см. (инд. задание, табл.2).

62

Эффективность виброизолиции можно выразить в процентах:

Э = (I - Kп) 100%,

(5)

Нормирование вибрации

Гигиеническое нормирование вибрации машин, технологического оборудования и т.п., действующей на человека, служит для обеспечения вибробезопасных условий труда. Оно заключается в ограничениях уровней вибрации элементов машин, с которыми соприкасается тело человека.

Действие вибрации на организм человека определяется четырьмя основными характеристиками вибрационного процесса: интенсивностью, спектральным составом, длительностью воздействия, направлением действия.

Показателями интенсивности служат среднеквадратические или амплитудные значения виброускорения, виброскорости или вибросмещения, измеренные на рабочем месте.

Виброскорость, м/с:

		U = 2πfA,		(6)
где f – частота колебаний, Гц;
A – амплитуда вибросмещения, мм.
Логарифмический уровень колебательной скорости, дБ:
Lu = 20lg		U	,(7)
	5	10−8

где 5 10-8 – пороговая виброскорость, м/с.

При нормировании вибрации ее спектральный состав оценивают в октавных или 1/3 октавных полосах частот.

Гигиенические нормы вибрации, воздействующей на человека в производственных условиях указаны в табл.1.

63

Описание лабораторной установки и приборов

Схема лабораторной установки показана на рис.3. Электродвигатель 1 жестко закреплен на платформе 2. Платформа установлена на основании 3 с помощью пружин виброизоляторов 4. Прижимные винты 5 позволяют жестко соединить платформу и основание (виброизоляция выключена). В этом случае платформа и основание будут колебаться как одно целое. При ослаблении прижимных винтов, платформа будет покоиться на амортизаторах (виброизоляция включена). Амплитуда вибраций электродвигателя изменяется с помощью грузиков “а” и “б” балансировочного устройства 8 на роторе электродвигателя.

Измерение вибрации производится вибрографом ВР-1 6, закрепленным на штативе 7. Виброграф ВР – 1 позволяет регистрировать амплитуды колебаний от 0,05 до 6 мм при частотах от 5 до 100 Гц. Ширина ленты для записи 24 мм. На ленте дается запись измеряемого колебания и временная отметка, равная 1 сек. При обработке записи колебаний виброграммы, полученной с помощью вибрографа ВР – 1, следует учитывать, что амплитуда колебаний А = а/2.

Рис.3. Схема лабораторной установки

64

Меры безопасности

1.Не включать лабораторную установку без ограждающего кожуха на маховике.

2.Включать лабораторную установку в сеть только с разрешения преподавателя и в его присутствии.

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с устройством вибрографа и вибростенда, рис.3.

2.Прижимными винтами 5 соединить платформу с основанием (виброизоляция выключена). Включить электродвигатель.

3.Прижать наконечник вибрографа к платформе. Ручку пуска лентопротяжного механизма вибрографа поставить в положение “включено”.

4.Произвести замер параметров исследуемых вибраций. После замера ручку пуска поставить в положение “выключено”.

5.Выключить электродвигатель.

6.Отпустить прижимные винты (виброизоляция включена). При включенной виброизоляции повторно произвести измерения согласно п.п.2-5.

Обработка экспериментальных данных.

1.Извлечь из вибрографа ленту и замерить с помощью микроскопа двойной размах колебаний.

2.Подсчитать по виброграмме частоту колебаний в интервале отметчика времени прибора, который делает отметку на ленте ежесекундно с точностью до 0,1 с.

3.Определить амплитуду колебаний по формуле:

65

А = К	Пd	(8)
	2 ×103

где К=1/6 – коэффициент, учитывающий соотношение плеч рычага прибора;

П – величина двойной амплитуды колебаний, измеренная с помощью микроскопа;

d – цена деления сетки микроскопа; d = 0,05 мм.

4.Эффективность виброизоляции вычислить по форму-

лам (1) и (3).

5.Вычислить величину колебательной скорости по формуле (6).

6.Вычислить уровень виброскорости по формуле (7).

7.Результаты измерений параметров вибрации и обработки виброграмм занести в протокол 1.

Таблица 1 Допустимые нормы виброскорости и логарифмического

уровня виброскорости

	Направления,	Среднеквадратичные значения виброскорости, м/с 10-2
Виды вибрации	по которым	Логарифмические уравнения виброскорости (дБ) в октав-
	нормируется	ных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	вибрация	1	2	4	8	16	31,5	63	125	250	500
Общая вибрация	Вертикальная	20	7,1	2,5	1,3	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1
	(по оси Z)	132	123	114	108	107	107	107	107	107	107
Транспортная	Горизонтальная	6,3	3,5	3,2	3,2	3,2	3,2	3,2	3,2	3,2	3,2
	(по осям X и Y)	122	117	116	116	116	116	116	116	116	116
Транспортно-	Вертикальная	3,5	3,5	1,3	0,03	0,56	0,56	0,56	0,5	3,2	3,2
технологическая	(по оси Z) или	117	117	108	102	101	101	101	116	116	116
	горизонтальная
	(по осям X и Y)
Технологическая	Вертикальная	1,3	1,3	0,48	0,22	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
на рабочих мес-	(по оси Z) или	109	108	99	93	92	92	92	92	92	92
тах	горизонтальная
	(по осям X и Y)
Локальная	По каждой из	6,5	6,0	5,5	5,0	5,0	3,5	2,5	1,8	1,1	0,9
	осей	135	130	127	120	120	117	114	111	108	105

8. Сопоставить измеренные и вычисленные параметры с допустимыми (табл.1).

66

Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Результаты измеренных параметров вибрации (протокол 1).

3.Анализ эффективности виброизоляции.

Примечания: числитель соответствует значению виброскорости, умноженному на 10-2 (формула 6);

знаменатель соответствует логарифмическому уровню виброскорости, Гц (формула 7).

Таблица 2

Индивидуальные задания

Номера	х1, см	Виды вибрации
вариантов
1	3,5	общая
2	3,6	транспортная
3	3,7	транспортно-технологическая
4	3,8	технологическая на рабочем месте
5	3,9	локальная
6	4,0	общая
7	4,1	транспортная
8	4,2	транспортно-технологическая
9	4,3	технологическая на рабочем месте
10	4,4	локальная
11	4,5	общая
12	4,6	транспортная
13	4,7	транспортно-технологическая
14	4,8	технологическая на рабочем месте
15	4,9	локальная
16	5,0	общая
17	5,1	транспортная
18	5,2	транспортно-технологическая
19	5,3	технологическая на рабочем месте
20	5,4	локальная
21	5,5	общая
22	5,4	транспортная
23	5,3	транспортно-технологическая

		Продолжение табл. 2
24	5,2	технологическая на рабочем месте
25	5,1	локальная
26	5,0	общая
27	4,9	транспортная
28	4,8	транспортно-технологическая
29	4,7	технологическая на рабочем месте
30	4,6	локальная
31	4,5	общая
32	4,4	транспортная
33	4,3	транспортно-технологическая
34	4,2	технологическая на рабочем месте
35	4,1	локальная

Индивидуальные задания для двойной амплитуды колебаний

Номера	П1 (с виброизоляцией)	П2 (без виброизоляции)
вариантов	число делений микроскопа	число делений микроскопа
1	11	20
2	10	21
3	9	22
4	8	23
5	13	24
6	12	25
7	11	20
8	10	21
9	9	22
10	8	23
11	11	24
12	10	25
13	9	20
14	8	21
15	13	22
16	12	23
17	11	24
18	10	25
19	9	20
20	8	21

67 68

				Продолжение
21		13		22
22		12		23
23		11		24
24		10		25
25		9		20
26		8		21
27		13		22
28		12		23
29		11		24
30		10		25
				Протокол 1
Параметры		Величина параметров вибрации
вибрации		без виброизоляции		с виброизоляцией
Частота, Гц.
Амплитуда, м.
Скорость, м/с.
Уровень вибро-
скорости, дБ

Лабораторная работа 6 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА

Цель работы

Ознакомиться с наиболее эффективными методами снижения производственного шума.

Дать оценку эффективности звукоизолирующих материалов.

69

Основные положения

В настоящее время защита человека от шума стала одной из актуальных проблем. Это является следствием возрастания интенсивности шума в результате внедрения в промышленность новых технологических процессов, роста мощности оборудования и машин. При определенных условиях шум отрицательно воздействует на организм человека, снижая его производительность, сопротивляемость заболеваниям, способствуя возникновению несчастных случаев.

Звуковые процессы возникают в упругих средах (твердых, жидких или газообразных). Возникающие при этом звуковые волны характеризуются звуковым давлением P. В практике акустических измерений звуковое давление может изменяться в очень широких пределах (от 2 10-5 до 1 102 Па). Поскольку оперировать многозначными числами неудобно, а также вследствие способности уха человека оценивать не абсолютное, а относительное изменение звукового давления, введено понятие уровня звукового давления, величина которого выражается в децибелах (дБ) зависимостью

L = 20lg P ,(1)

P0

где P – измеренное или рассчитанное звуковое давление от источника звука, Па;

Pо – пороговое звуковое давление, равное 2 10 –5 Па. Как любой колебательный процесс звук характеризуется

частотой. Человек воспринимает на слух звуки, частота которых находится в пределах от 16 до 20000 Гц. Колебания с частотой менее 16 Гц. называются инфразвуками, а с частотой выше 20000 Гц. – ультразвуками. И те и другие человеческим ухом не воспринимаются, хотя при определенной

70

интенсивности являются вредными. Наиболее неприятны высокочастотные звуки.

Анализ шума производится с помощью анализирующих устройств, состоящих из набора электрических фильтров, каждый из которых пропускает в исследуемом шуме определенную полосу частот, которая характеризуется граничными частотами (f1 – нижняя граничная частота, f2 - верхняя), шириной и среднегеометрической частотой fс, равной

fc = f1 f2 ,(2)

При исследовании шумов обычно пользуются октавными фильтрами с полосой пропускания f2 / f1 = 2.

Нормируемыми параметрами шума являются уровни звуковых давлений L (дБ) в октавных полосах со стандартными среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по формуле (1).

Предельно допустимые уровни шума на производстве регламентируются ГОСТ 12.1.003 – 80 или СНиП 11 – 12 – 77 (табл.1).

Мероприятия и средства борьбы с шумом (кроме организационных) основаны на трех основных методах:

1.Ослабление шума в источнике.

2.Изоляция шума.

3.Поглощение шума.

Ослабление шума в источнике – наиболее радикальная мера борьбы с ним. Этот метод реализуется обычно на стадии проектирования. На действующих предприятиях, из – за сложности конструктивных изменений в машинах осуществление этого метода не всегда возможно. В таких случаях наиболее эффективно применение методов изоляции и поглощения.

В данной лабораторной работе исследуется эффективность мероприятий, относящихся к методам изоляции и по-

71

глощения шума, а именно, установки звукоизолирующего кожуха на источник шума, звукопоглощающей облицовки помещения и звукоизолирующей перегородки.

Порядок выполнения работы

1.Охарактеризовать назначение лабораторной работы.

2.Выполнить расчеты эффективности звукоизолирующего кожуха, звукопоглощающей облицовки помещения и звукоизолирующей перегородки.

3.Построить частотную характеристику изоляции воздушного шума для ограждающих конструкций (рис.1).

4.Охарактеризовать основные приборы измерения шума и их назначение.

5.Провести эксперимент.

1. Расчет звукоизолирующего кожуха

Звукоизолирующими кожухами закрывают наиболее шумные механизмы. Кожухи изготавливают обычно из дерева, металла или пластмассы. Внутренняя поверхность стенок кожуха обязательно облицовывается звукопоглощающим материалом. Чтобы обеспечить отвод тепла от механизма, кожух снабжается вентиляционными отверстиями с глушителями. Эффективность установки кожуха ∆Lк определяется по формуле:

∆Lк = Rк + 10 lg α,

(3)

где α - коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха (табл.1);

Rк - звукоизоляция стенок кожуха, дБ.

Величина звукоизоляции Rк определяется по формуле:

72

Rк = 20 lg (G f) – 47,5 ,	(4)
где G – масса 1м2 стенок кожуха, кг (табл.1);
f – частота, Гц (табл.1).
Подставив выражение (4) в формулу (3), получим:
∆Lк = 20 lg (G f) – 47,5 + 10 lg α.	(5)

Звуковое поле в помещении создается прямыми (идущими от источника шума) и отраженными от стен помещения, звуковыми волнами. Применение звукопоглощающей облицовки основано на уменьшении энергии отраженных звуковых волн за счет их поглощения.

2. Расчет звукоизолирующей облицовки

Для определения эффективности звукопоглощающей облицовки в помещении воспользуемся формулой:

	∆L0 = 10 lg	A1	,	(6)
		A
		2

где A1 и A2 – суммарное звукопоглощение в помещении до и после облицовки, м2.

А1 = α1 S1,

(7)

гдеα1 - коэффициент звукопоглощения необлицованных поверхностей стен, потолка и пола помещений. α1 = 0,25 α2;

S – площадь их поверхности (табл.1).

А2 = α2 S0 - α1 (S-S0),	(8)
	73

где α2 - коэффициент звукопоглощения облицовки (табл.1); S0 – площадь поверхности помещения, на которую на-

носится облицовка (табл.1).

Используя выражения для А1 и А2 , получаем:

∆L	=10lg α2 S0 +α1 (S − S0 ) .	(9)
0	α1S

3. а) Расчет звукоизолирующей перегородки

Метод 1

Эффективность установки звукоизолирующей перегородки ∆Lп определяется по формуле:

∆Lп.= Rп. + 10 lg α,

(10)

где α - коэффициент звукопоглощения материала перегородки (табл.2);

Rп - звукоизоляция перегородки, дБ.

Величина звукоизоляции Rп определяется по формуле:

Rп = 20 lg (G f) – 6,

(11)

где G – масса 1м2 перегородки, кг (табл.1);

f– частота, Гц (табл.1).

4.б) Расчет звукоизолирующей перегородки

Метод 2

Построение частотной характеристики изоляции воздушного шума однослойной ограждающей конструкции.

Определить частотную характеристику изоляции воздушного шума однослойной плоской ограждающей

74

конструкции. Построить график, изображенный на рис.1. Для построения графика находят координаты точек В и С. Координаты fв и fс находят по табл.3 (индивидуальное задание, табл.1 – материал и толщина перегородки). Для этих же значений там же находят координаты Rb и Rc. Точки В и С соединяют прямой. Наклон отрезка ВА следует принимать 5 дБ на каждую октаву для других материалов. Подъем отрезка СД принимают равным 8 дБ на каждую октаву для любого материала. По графику значение частотной характеристики определяется по индивидуальному заданию и заносится в протокол 1.

Рис.1. Частотная характеристика изоляции шума плоскими ограждающими конструкциями

Для построения частотной характеристики изоляции воздушного шума однослойной плоской ограждающей конструкции необходимо нанести октавные полосы на оси f, для чего предварительно необходимо нанести границы октавных полос. Например, для октавной полосы 63 Гц границы будут 63 0,7 = 44Гц и 63 1.4 = 88 Гц, а для октавной полосы 8000

Гц будут 8000 0,7 = 5.600 Гц и 8000 1,4 = 11.200 Гц.

75

Затем определяют координаты fb и fc по табл.3. Например, для перегородки из сухой штукатурки толщиной 5 мм:

fb = 190005 = 3800Гц fc = 380005 = 7600Гц

Для fв координаты Rв = 36 дБ.

Для fс координаты Rc = 30 дБ. (см. табл.3).

Определяем координату точки Д от 7600 Гц до 11200 Гц расстояние 3600 Гц, что составляет 3500/5000 = 0,644 окта-

вы. RД = 30 + 8 × 0,644 = 35,15 дБ

Определяем координату точки А: от 3800 Гц до 2800 Гц расстояние 1000 Гц, что составляет 1000/2800 = 0,356 октавы, а всего до начала координаты точки А 6,356 октавы.

RА = 36 - 4 × 6,356 = 10,6 дБ.

Правила безопасности при проведении работ

1.Перед включением стенда ознакомиться с содержанием лабораторной работы.

2.Убедиться в наличии защитного заземления шумомера и генератора звука.

76

3.Запрещается проводить на стенде самостоятельно любые ремонтные работы.

4.Недопустимы удары по корпусу микрофона.

Описание установки и приборов

Общий вид установки показан на рис.2. Камера 1 имитирует производственное помещение, в котором имеется источник шума 2. Звуковой сигнал подается на источник от звукового генератора 4. Для измерения шума в камере установлен микрофон 3, соединенный с шумомером 5. В составе стенда – звукоизолирующий кожух 6 с экраном 7, облицовочные щиты 8 камеры 1, изолирующая перегородка 9.

Звукоизолирующий кожух 6 изготовлен из фанеры с внутренней звукопоглощающей облицовкой – поролоном толщиной 20 мм и экраном: кожух снабжен вентиляционными устройствами с глушителями.

Звукопоглощающая облицовка 8 выполнена в виде съемных щитов из звукопоглощающего материала, устанавливаемых по стенкам и потолку камеры 1.

Изолирующая испытуемая перегородка 9, выполненная из материала (табл.1, индивидуального задания), вставляется в специальное окно, геометрически разделяя камеру 1 на две части.

Звуковой генератор включается в электрическую сеть через понижающий трансформатор или ЛАТР10, напряжение питания генератора 36 В или 42 В.

Применяемые приборы

1. Шумомер 00 024

Измеритель шума 00 024 предназначен для измерения уровней звукового давления в октавных полосах частот (с октавным фильтром 01016) и уровней звука по различным

77

частотным характеристикам, в том числе и характеристике “А”. При акустических измерениях диапазон измерения по уровню составляет от 30 до 130 дБ, в частотном диапазоне - от 40 до 10000 Гц. Общий вид шумомера показан на рис.2.

Рис.2. Общий вид установки. Размещение и назначение органов управления шумомера

Переключатели: Lin (линейно, без приведения), А (А - приведение) и EX1 (внеш.) для измерения с частотным фильтром.

Диапазон служит для ступенчатого переключения (ступени по 10 дБ) от 30 до 130 дБ.

Кнопки: 0/1 – кнопка включения прибора должна застопориться;

S/F – SLOW – отпущена (медленный замер); FAST – нажата (быстрый замер); LOSCHFN – гашение показаний прибора;

- кнопка определения пригодности батарей.

78

	Работа с прибором
Перед измерением стрелка корректируется на нулевую
отметку.
Далее включают прибор нажатием кнопки 0/1, затем
проверяют пригодность батарей нажатием кнопки (-| |-).
Стрелка должна указывать на черную полоску шкалы
прибора или находится выше ее. Если стрелка не доходит до
черной полоски, батарейки подлежат замене. Калибровка
шумомера осуществляется с помощью пистофона; ввиду вы-			Рис.3. Импульсный шумомер 00 024:
сокой точности импульсного шумомера 00024 нет необхо-
димости в калибровке перед каждым измерением. Проверять			1 – микрофон; 2 – переключатель оценки;
пистофоном можно один раз в год. К выходам прибора			3 – переключатель диапазона; 4 – кнопка контроля
могут быть подключены магнитофоны, наушники, а к выхо-			напряжения батареи; 5 – кнопка включения прибора;
дам	(FILTER) и	(EXT) присоединяют частотный	6 – регулятор нулевой точки; 7 – кнопка гашения;
фильтр (рис.3).			8 – кнопка импульса; 9 – кнопка временной оценки
			(медленно, быстро); 10 – регулятор калибровки

Результат измерений получается как сумма численных значений. Например, при частоте октавы 500 Гц измерительный диапазон установлен на 76 дБ. Кнопка S/F должна показывать SLOW.

Показания при измерении шума на шкале колеблются от 6 до 8 дБ.

Итог измерений будет такой: Lокт 500 = 77дБ.

1. Звуковой генератор

Звуковой генератор (рис. 5) предназначен для генерирования различных по спектральному составу шумов.

Рис.4. Октавный фильтр 01016:

1 – переключатель частот; 2 – переключатель режимов; 3 – контроль напряжения батарей; 4 – крепительные детали ремня

79 80