10

Министерство образования рф

Пермский государственный технический университет

Кафедра безопасности жизнедеятельности

и рудничной вентиляции

Оценка производственного шума,

средства и методы защиты от него

Методические указания к учебно-исследовательской

лабораторной работе

Пермь 2000

Составитель Н.А.Трофимов

УДК 628.517.2

Оценка производственного шума, средства и методы защиты от него: Метод. указания к учебно-исследовательской лабораторной работе /Сост. Н.А. Трофимов; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2000. -16 c.

Приведены общие теоретические сведения о шуме, воздействии шума на организм человека, нормировании производственного шума и защита от него. Изложено описание конструкции лабораторного стенда и измерительного прибора, а также методика проведения измерений параметров шума и обработки результатов измерений.

Предназначены для выполнения лабораторной работы студентами всех специальностей университета.

Табл. 1. Ил. 2. Библиогр.: 8 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, доцент Н.И. Захаров

 Пермский государственный

технический университет, 2000

Цели работы:

1. Ознакомление с общими сведениями о шуме, его воздействием

на организм человека, а также средствами и методами борьбы с ним.

2. Изучение нормируемых параметров и предельно допустимых

уровней шума на рабочих местах.

3. Изучение способов измерения параметров шума и сопоставления

их с предельно допустимыми.

4. Изучение способов оценки эффективности используемых

средств защиты от шума.

1. Теоретическая часть

1.1. Общие сведения

Любое нарушение стационарности состояния сплошной среды (твердой, жидкой или газообразной) в какой-то точке пространства приводит к появлению возмущений, распространяющихся от этой точки, которые называют волнами. В твердой среде могут распространяться как продольные, так и поперечные волны. В продольных волнах материальные частицы колеблются вдоль направления распространения волны. В жидкости и газе могут распространяться только продольные волны по разным направлениям. В диапазоне частот 16…20000 Гц волны, воспринимаемые органом слуха человека как звук, называются звуковыми. Необходимо иметь в виду, что с возрастом у человека слышимость звуков высоких частот уменьшается. Большинство взрослых людей едва ли воспринимают звуки с частотой более 12000 Гц, а пожилые люди отчетливо воспринимают звуки частотой всего лишь 6000….8000 Гц. Колебания частотой ниже 16…20 Гц относятся к инфразвукам, а более 20000 Гц – ультразвукам. Они не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.

Самым простым звуком является “тон”, относящийся к определенному звуковому колебанию без каких-либо сопутствующих колебаний и имеющий вид синусоиды. Если звуки состоят из нескольких тонов, частоты которых находятся между собой в целых кратных отношениях, то они называются музыкальными звуками. Звуки, состоящие из бессистемного сочетания чистых тонов, частоты которых не подчинены определенным числовым отношениям, называются шумами. Под шумом может пониматься и любой звук, оказывающий неблагоприятное влияние на человека, которое в общем случае зависит не только от вида звука, но и от продолжительности и обстановки его воздействия.

Область пространства (среды), где происходит распространение звуковых волн, называется звуковым полем, которое характеризуется плотностью среды  (кг/м³), скоростью распространения колебаний частиц среды (звуковой скоростью)с (м/с) и звуковым давлениемр(Па). Под звуковым давлением понимается разность между значениями мгновенного полного давления и среднего давления, которое наблюдается в невозмущенной среде (атмосфере).

Количество энергии, переносимой волной в звуковом поле в 1с через площадь в 1 м², перпендикулярной распространению волны, называется силой звука и измеряется в Вт/м².

Между силой звука I(Вт/м²) и звуковым давлениемр(Па) существует связь, выражаемая уравнением:

I=р² (с)^-1.

Минимальная величина звукового давления, которую ощущает ухо человека, носит название порога слышимости или ощущения и обозначается р₀. Максимальное давление, создающее болевые ощущения, называется болевым порогом и обозначаетсяр_max. Аналогично имеются значения пороговых сил звукаIиI_max. ЗначенияриIна обоих порогах изменяются в зависимости от частоты.

Международной организацией по стандартизации за пороговые значения р₀,р_max,I₀иI_maxприняты значения на частоте 1000 Гц:

р₀ = 2  10^-5 Па, I₀ = 10^-12 Вт/м² ,

р_max = 2  10^-2 Па, I_max = 10² Вт/м².

Величины звукового давления и силы звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких пределах: по давлению до 10⁸ раз, по силе звука до 10¹⁶раз. Естественно, что оперировать такими цифрами неудобно, и, кроме того, орган слуха человека способен реагировать на относительное изменение давления, а не на абсолютное. Ощущения человека, возникающие при различного вида раздражениях, в том числе и при шуме, пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя (закон Вебера-Фехнера), поэтому были введены логарифмические величины – уровни звукового давления и силы звука в децибелах (дБ).

Величина уровня звукового давления Lопределяется по выражению:

L= 20lg(рр₀^-1),

где р– среднеквадратическая величина звукового давления, Па.

Для уровня силы звука выражение имеет вид:

L = 10  lg(I  I₀^-1),

где I– среднеквадратическая величина силы звука, Вт/м².

В практических расчетах все вычисления проводятся до целых чисел децибел, так как изменение уровня звукового давления менее 1 дБ органом слуха не воспринимается.

Весь слышимый диапазон на стандартной частоте 1000 Гц укладывается в интервале уровней от 0 до 120 дБ. При больших значениях уровней человек вместо звука испытывает боль в ушах.

Абсолютные значения звукового давления, а, следовательно, и его уровня на частотах, отличных от 1000 Гц имеют другие численные значения, что особенно заметно на пороге слышимости (рис.1.1).

Рис. 1.1. Кривые равной громкости

Увеличение частоты слышимых звуков субъективно воспринимается органами слуха как возрастание, пропорциональное не абсолютному, а относительному изменению частоты. Поэтому частотный диапазон обычно делят на полосы измерения, носящие название октавных полос. Октавная полоса – полоса частот, в которой верхняя граница частоты в 2 раза больше нижней (f_max / f_min = 2). Среднегеометрическая частота полосыf_сопределяется по выражению:

f_с = (f_max  f_min)^0,5.

Зависимость среднеквадратических значений синусоидальных составляющих шума (или соответствующих им уровней в децибелах) от частоты называется частотным спектром шума или просто спектром. Спектр шума может быть представлен таблицей или графиком.

Значения уровней звукового давления, выраженные в децибелах, не позволяют судить о физиологическом ощущении громкости. Вследствие этого для физиологической оценки шума приняты кривые равной громкости (см. рис.1.1), полученные по результатам изучения свойств органа слуха оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, определяя, какой из них сильнее или слабее (громче или тише). За единицу уровня громкости, называемую фоном, принимается разность уровней звукового давления в один децибел эталонного звука частотой 1000 Гц. Следовательно, уровень громкости является функцией звукового давления и частоты. Каждая кривая (см. рис.1.1) представляет собой геометрическое место точек, координаты которых – уровень звукового давления и частота – обеспечивают одинаковую громкость звуков.

Для стандартной частоты 1000 Гц уровни звукового давления (силы звука) и громкости численно равны, в то время как для других частот равенства не наблюдается. В соответствии с кривыми звук частотой 100 Гц и уровнем 52 дБ воспринимается в сравнении со звуком частотой 1000 Гц и уровнем 21 дБ как равно громкий. Уровень громкости при этом составляет 21 фон. Пользуясь кривыми равной громкости, можно определить уровень громкости звука на любой частоте, если известно его значение уровня звукового давления в децибелах.

Шумы подразделяются:

1. По характеру спектра на:

а) широкополосные с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;

б) тональные, в спектре которых имеются выраженные тона. Тональный характер шума устанавливается измерением в 1/3 октавных полосах по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

2. По временным характеристикам на:

а) постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике “медленно” и с учетом коррекции А шумомера;

б) непостоянные:

- колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;

- прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется (на 5 дБ и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

- импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБАIи дБА, измеренные соответственно на временных характеристиках шумомера “импульс” и “медленно”, отличаются не менее чем на 7 дБ.

1.2. Воздействие шума на организм человека

Неблагоприятные последствия воздействия шума на организм человека достаточно хорошо изучены и нашли отражение в многочисленных работах отечественных и зарубежных исследователей.

В результате экспериментальных, физиологических и клинических исследований было установлено, что воздействие шума различной интенсивности и продолжительности может вызвать функциональные нарушения со стороны ряда систем и органов человека, а именно: центральной нервной системы (характерные субъективные симптомы – рассеянность, раздражительность, ослабление памяти и внимания, вялость, увеличение времени двигательной реакции на звуковые и световые сигналы, повышенная потливость, головные боли и т.д.), сердечно-сосудистой системы (изменение кровяного давления, болевые ощущения в области сердца, сердцебиение, повышение внутричерепного давления и т.д.), органов слуха (снижение остроты слуха, изменение нормальных функций адаптации, возникновение тугоухости и глухоты), органов пищеварения (снижение аппетита, иногда изжога и тошнота, понижение кислотности желудочного сока, изменение деятельности желудка, слюнных желез и пр.), вестибулярного аппарата (периодические головокружения, ощущения неустойчивости, потемнение в глазах), органов зрения (снижение устойчивости ясного видения и чувствительности глаз к красному и оранжево-красному цветам), мышечной системы (изменение силы мышц, снижение мышечной работы и пр.). У лиц, работающих в условиях интенсивного шума, выявлены также нарушение обменных процессов, в частности белкового, изменения состава и свертываемости периферической крови и прочие нарушения в других органах и системах, но они встречались реже и были менее выражены.

Исследованиями установлено также, что первоначальное вредное воздействие шума сказывается на центрально-нервной и сердечно-сосудистой системах и только затем на слуховом анализаторе.

Возникновение и быстрота развития функциональных нарушений организма зависит от многих факторов: уровня воздействующего шума, продолжительности его воздействия, индивидуальной чувствительности организма, возраста и пола человека, вида труда, состояния здоровья и т.д.

При воздействии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) - смерть.

Под воздействием шума снижаются качество и производительность труда, причем это снижение тем больше, чем сложнее трудовой процесс и чем больше в нем элементов умственного труда.

1.3. Нормирование производственного шума

В соответствии с ГОСТ 12.1.003 - 83 и СН 2.2.4/2.1.8.562 - 96 нормируемыми характеристиками (параметрами) постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления Lв дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Для ориентировочной оценки (например, при контроле органами государственного надзора и контроля, выявлении необходимости осуществления мер по снижению шума и пр.) допускается в качестве нормируемой характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука в дБА, измеряемый на временной характеристике “медленно” шумомера.

Чувствительность органа слуха человека неодинакова для звуков разной частоты (см. рис.1.1). Для того чтобы приблизить результаты объективных измерений к субъективному восприятию, введено понятие корректированного уровня звукового давления. Коррекция заключается в том, что вводятся зависящие от частоты звука поправки к уровню соответствующей величины. Эти поправки стандартизованы, и наиболее употребительна коррекция А.

В качестве нормируемой характеристики непостоянного шума на рабочих местах принимается интегральный критерий – эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Под ним понимается уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет то же самое среднеквадратичное звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течение определенного интервала времени.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука основных наиболее типичных видов трудовой деятельности и рабочих мест, разработанные с учетом категории тяжести и напряженности труда в соответствии с санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562 - 96 принимают:

- для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шума – по табл. 1.1;

- для тонального и импульсного шума ПДУ на 5 дБА меньше значений, указанных в табл. 1.1;

- для шума, создаваемого в помещениях установками кондиционирования воздуха, вентиляции, воздушного отопления – на 5 дБА меньше фактических уровней шума в помещениях (измеренных или рассчитанных), если последние не превышают значений, указанных в табл.1.1 (поправка для тонального и импульсного шума при этом не учитываются), в противном случае – на 5 дБА меньше значений, указанных в табл.1.1;

- дополнительно для колеблющегося во времени и прерывистого шума максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБА, а для импульсного шума – 125 дБАI.

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

1.4. Средства и методы защиты от шума

При разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует предусматривать необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека, до значений, не превышающих предельно допустимые.

Защита от шума осуществляется в соответствии с требованиями, изложенными в ГОСТ 12.1.001 - 83 и СНиП II - 12 - 77.

Средства и методы защиты от шума (по ГОСТу 12.1.029 - 80) по отношению к защищаемому объекту подразделяются на:

- средства и методы коллективной защиты (СКЗ);

- средства индивидуальной защиты (СИЗ);

СКЗ по отношению к источнику возбуждения шума подразделяется на:

- средства, снижающие шум в самом источнике;

- средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.

СКЗ в зависимости от способа реализации подразделяются на:

- акустические (звукоизоляция ограждениями, экранами, кожухами; звукопоглощение облицовками и объемными поглотителями; виброизоляция; вибродемпфирование; глушители аэродинамического шума);

- архитектурно-планировочные методы (рациональное размещение технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест и др.);

- организационно-технические методы (применение малошумных технологических процессов, машин дистанционного управления, рациональных режимов труда и отдыха работников и пр.).

СИЗ от шума в зависимости от конструктивного исполнения подразделяются на:

Таблица 1.1

Предельно допустимые уровни звукового давления, звука и эквивалентные уровни звука для основных наиболее типичных видов трудовой деятельности и рабочих мест

Вид трудовой деятельности, рабочее место.	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц									Уровни звука и эквив.
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	уровни звука, дБА.
1. Творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, научная деятельность, конструирование, проектирование, программирование, преподавание и обучение, врачебная деятельность. Рабочие места в помещениях дирекции, проектно-конструкторских бюро, расчетчиков, программистов вычислительных машин, в лабораториях для теоретических работ и обработки данных, приема больных в здравпунктах	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50
2. Высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории, рабочие места в помещениях цехового управленческого аппарата, в рабочих комнатах конторских помещений, в лабораториях	93	79	70	68	58	55	52	52	49	60
3.Работа, выполняемая с часто получаемыми указаниями и акустическими сигналами; работа, требующая постоянного слухового контроля; операторская работа по точному графику с инструкцией, диспетчерская работа. Рабочие места в помещениях диспетчерской службы, кабинетах и помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону; машинописных бюро, на участках точной сборки, на телефонных и телеграфных станциях, в помещениях мастеров в залах обработки информации на вычислительных машинах	96	83	74	68	63	60	57	55	54	65
4. Работа, требующая сосредоточенности, работа с повышенными требования ми к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами. Рабочие места за пультами в кабинетах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону, в помещениях лабораторий с шумным оборудованием, в помещениях для размещения шумных агрегатов вычислительных машин	103	91	83	77	73	70	68	66	64	75
5. Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных в п.п. 1…4 и аналогичных им) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий	107	95	87	82	78	75	73	71	69	80

- противошумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход или прилегающие к нему (до уровня 105 дБ);

- противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи (до уровня 120 дБ);

- противошумные каски (до уровня 120 дБ) и шлемы (выше 120 дБ);

- противошумные костюмы (выше 130 дБ).