Общие сведения

Вопросы борьбы с шумом имеют большое значение во всех областях техники и технологии. Производственный шум наносит большой ущерб, снижает производительность труда, вызывает утомление, способствует воз­никновению травм.

Шум - это механические колебания воздуха различной частоты и ин­тенсивности (силы).

Различают ударный, механический, аэро -, газо- и гидродинамический шум. Ударный шум возникает при штамповке, клепке, ковке и других подоб­ных работах. В химических производствах в основном встречается механи­ческий шум. Механический шум возникает при трении и биении узлов и де­талей машин и механизмов (компрессоры, насосы, вентиляторы, двигатели, центрифуги, дробилки, вальцы и др.).

Аэро-; газо- и гидродинамический шум также широко распространен в химической промышленности. Он возникает в аппаратах и трубопроводах при больших скоростях движения воздуха, газа или жидкости и при резких изменениях направления их движения и давления.

Шум вредно отражается на здоровье человека, снижает его работоспо­собность, вызывает профессиональные заболевания.

Шум характеризуется частотой, мощностью и силой звука.

Частота звука характеризуется числом колебаний звуковой волны в

единицу времени (с) и измеряется в герцах. В качестве стандартной часто­ты сравнения принята частота 1000 Гц.

Органы слуха человека воспринимают звуковые колебания в интервале частот 16-20000 Гц. Принято разделять звуки на низкочастотные (до 300 Гц), средне частотные (300-800 Гц) и высокочастотные (свыше 800 Гц).

Минимальная сила звука, которая воспринимается ухом, называется порогом слышимости и равна 10" Вт/м~ на частоте 1000 Гц.

Наибольшая сила звука, которую человек воспринимает еще без ощу­щения боли, но превышение которой приводит к резкому болевому ощуще­нию, называется болевым порогом.

Порог слышимости различен для звуков разной частоты. В интервале частот 800-4000 Гц величина порога слышимости минимальна, по мере уда­ления от этих частот вверх и вниз его величина растет. Особенно заметно увеличение порога слышимости на низких частотах. Поэтому высокочастот­ные звуки более неприятны, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).

Пороговое значение звукового давления Р₀ соответствует порогу слы­шимости L = 0 дБ, порог болевого ощущения 120-130 дБ. Под воздействием шума 85-90 дБ в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Шум, даже когда он невелик (50-60 дБ), создает значи­тельную нагрузку на нервную систему, оказывая психологическое воздейст­вие. Звуковые колебания воспринимаются не только ухом, но и непосредст­венно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума, воспринимаемого этим путем, на 20-30 дБ меньше уровня, восприни­маемого ухом. При высоких уровнях шума костная проводимость значитель­но возрастает и усугубляется вредное действие шума на человека. При дейст­вии шума более 140-145 дБ возможен разрыв барабанной перепонки.

Между этими порогами лежит область слухового восприятия. Для субъективной оценки действия шума на человека введено понятие уровня

шума (уровень звукового давления), измеряемого в децибелах (дБ). Уровень шума - это логарифм отношения звукового давления данного шума к звуко­вому давлению на пороге слышимости, т.е.

[ L = 10*lg(P^-2/P_0^2) = 20*lg(sqrt(P^2/P_0^2)) = 20*lg(P/P_0) ]

(2.1 )

где Р - звуковое давление шума, Па, (Р=2-10" Па при частоте 3000 Гц);

Р/, - пороговое звуковое давление, Па.

Использование логарифмической шкалы для измерения уровня шума позволяет укладывать большой диапазон значений звуковых давлений в сравнительно небольшой интервал логарифмических единиц. При этом пере­ход от одного деления шкалы к другому соответствует изменению звукового давления не на определенное число единиц, а в определенное число раз.

Для характеристики шума с точки зрения его физиологического вос­приятия введено понятие громкость шума. Для количественной оценки уровня громкости шума различных источников его сравнивают с шумом при частоте 1000 Гц, для которого уровень силы шума условно принят равным уровню громкости.

Уровень громкости шума частотой 1000 Гц при уровне силы шума в I дБ является единицей уровня громкости и называется фоном.

Анализ шума проводится с помощью устройств, состоящих из набора электрических фильтров, каждый из них пропускает в исследуемом шуме оп­ределенную полосу частот, за которую обычно принимают среднегеометри­ческие частоты октавпых полос в герцах.

При исследовании шумов обычно пользуются фильтрами с постоянной относительной полосой пропускания. Полоса, в которой Xi/A,₂=2, называется октавой. В этом случае анализ производится в октавных полосах частот.

При нормировании шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шума и нормирование уровня звука в дБА.

Нормативные требования к уровню производственного шума изложены

в ГОСТ 12.1.003.83 «Шум. Общие требования безопасности». Нормируются допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот со сред­негеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000; 8000 Гц при непрерывном действии шума не менее 4 ч за рабочую смену.

Совокупность восьми допустимых уровней звукового давления назы­вается предельным спектром. Каждый спектр имеет свой индекс, например ПС-75, где 75 - допустимый уровень звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц.

Второй метод- нормирование общего уровня шума, называемого уров­нем звука, в дБА, используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, так как мы не знаем спектра шума в этом случае. Уро­вень звука (дБА) связан с предельным спектром соотношением:

L_A = ПС + 5.

Нормирование шума в жилых, общественных зданиях и на территории

предприятий производится по СН 2.2.4/2.1.8.562-96. s

Уровни звукового давления измеряются с помощью шумомера. Прин­цип работы шумомера состоит в том, что мембрана микрофона, восприни­мающая звуковые колебания, создает переменное электрическое напряжение, величина которого пропорциональна уровню звукового давления. Это на­пряжение поступает на вход специального усилителя, увеличивается в опре­деленное число раз, выпрямляется и измеряется стрелочным индикатором, проградуированным в децибелах.

Для снижения шума применяют следующие методы: уменьшение шума в источнике, изменение направленности, акустическая обработка, уменьше­ние шума на пути распространения, рациональная планировка сооружений, индивидуальная защита.

Уменьшение шума в источнике образования наиболее рационально. При этом необходимы конструктивные изменения, например для уменьше­ния механического шума необходимо:

• заменять штамповку прессованием;

• применять оборудование с гидроприводом;

• использовать вращательное движение вместо возвратно- поступательного;

• заменять подшипники качения на подшипники скольжения (снижение Шумана 10-15 дБ);

• использовать пластмассы для изготовления корпусов и крышек аппа­ ратов.

Для защиты от производственных шумов используется изоляция ис­точника шума от окружающей среды с применением звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов.

Под звукопоглощением следует понимать способность материала или конструкции поглощать энергию звуковых волн за счет вязкого трения в уз­ких каналах или порах материала, трансформируя ее в другие виды энергии, в основном тепловую (легкие волокнисто-пористые материалы - войлок, ва­та, акустическая штукатурка и т.п.). Выбор типа и конструкции звукопогло­щающего материала в производственных зданиях должен базироваться на ре­зультатах акустического расчета в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Под звукоизоляцией следует понимать создание специальных строи­тельных устройств - преград в виде стен, перегородок, кожухов, экранов и т.д., препятствующих распространению шума из одного помещения в другое или в одном и том же помещении, для изготовления которых чаще всего ис­пользуются тяжелые и плотные материалы (бетон, кирпич, керамические блоки, металлы и т.п.), обладающие большой инерцией к возбуждению в них звуковых колебаний.

К средствам индивидуальной защиты относят вкладыши, наушники и шлемы. Вкладыши - дешевые и компактные средства защиты, но их эффек­тивность невелика (на 5-20 дБ снижение шума). Наушники являются эффек­тивным средством на высоких частотах. Шлемы используют при уровнях

шума более 120 дБ, так как шум в этом случае действует непосредственно на мозг человека.

Экспериментальная часть

Исследование шума и звукоизолирующих устройств проводится на ус­тановке, представляющей собой макет производственного помещения с ис­точниками шума.

В макете производственного помещения имеются: гнездо для установ­ки микрофона шумомера, лабораторные столы, в правой части помещения находятся источники шума - вакуумный насос, компрессор, центрифуга. Ис­точники шума от основного помещения могут отделяться изолирующими пе­регородками из различных материалов: дерево, пластик и оргстекло. С целью изучения звукоизоляции на источнике шума предусмотрена установка кожу­хов.

В качестве измерительной аппаратуры используются точный импульс­ный шумомер с октавными фильтрами.

Задание

1. Изучить схему установки.

2. Измерить общий уровень шума от источников шума.

3. Определить уровни звукового давления в октавных полосах.

1. Установить одну из изолирующих перегородок или кожухов (по ука­ занию преподавателя) и измерить уровень шума.

4. Результаты измерений занести в табл. 2.1.

5. Начертить спектрограмму шума в координатах (дБ-Гц).

2. Проанализировать, как уменьшилась громкость при использовании средств звукоизоляции.

3. Сравнить полученные кривые уровней шума с предельным спектром (по указанию преподавателя: ПС-45, ПС-55, ПС-60, ПС-75, ПС-80).

Таблица 2.1

Уровни звукового давления на рабочем месте

Источ­ник шума	Тип звуко­изоля­ции	Уровни звукового давления, дБ.									Общий уровень звука, ДВА
		Октавные полосы, Гц.
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000

В выводах указать, при каких условиях можно работать (допустим ли данный уровень шума для работы) в помещениях с заданным предельным спектром.

ЛАБОРАТОРНО - ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 3

ИЗМЕРЕНИЕ И НОРМИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И

ИСКУССТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ НА РАБОЧИХ МЕСТАХ

Цель работы: ознакомление с приборами и методами определения есте­ственной и искусственной освещенности на рабочих местах, с порядком нормирования, измерения и расчета коэффициента естественной освещенно­сти и величины искусственного освещения.