bezopasnost_zhiznedeyatelnosti_uchebnik_bezopasnost_truda_na_zheleznodorozhnom_transporte_2014

(выше 800 Гц). Кроме того, шумы подразделяются на широкополосные с непрерывным спектром шириной более одной октавы (шум водопада, подвижного состава) и тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона (звук определенной частоты), например, вой сирены, свистки локомотива и т.д.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется по времени не более чем на 5 дБ и на непостоянные, уровень звука которых изменяется во времени не менее чем на 5 дБ.

9.1.1. Действие шума на человека

Звук с уровнем звукового давления менее некоторой величины, называемой порогом слышимости, не воспринимается человеком. Для каждого человека существует свой порог слышимости, который зависит от возраста, состояния слуха, утомления, индивидуальных особенностей организма, а также от частоты звука (на низких и очень высоких частотах он повышается).

На низких частотах чувствительность слуха ниже, чем на высоких.

Различают пять ступеней действия шума на человека в зависимости от уровня звукового давления. Если уровень звукового давления ниже порога слышимости, что соответствует полной тишине (первая ступень действия шума), то человек ощущает психологический дискомфорт. Он невольно прислушивается к шуму своего дыхания, процесса пищеварения и т.п. В природе такие условия практически не встречаются. Обычно человека окружает нормальный, привычный для него шумовой фон (вторая ступень действия шума) с уровнями звукового давления на средних частотах 15—35 дБ. Такой шум необходим для нормальной жизнедеятельности.

При увеличении уровня звукового давления до 40—70 дБ наступает третья (психологическая) область действия шума. Этот шум, особенно если он неконтролируем и несет определенную информацию, оказывает раздражающее действие, не изменяя функций слуха и не мешая восприятию полезных сигналов. Он может снизить производительность умственного труда, ухудшить самочувствие. Примером такого шума служат мешающая музыка или разговор, шум санитарно-технического или инженерного оборудования зданий и т.д.

381

Уровни звуковых давлений 75—120 дБ (четвертая область действия шума), характерные для производственных и транспортных шумов, производят неблагоприятное физиологическое действие. В этом случае значительно раньше, чем поражается орган слуха, страдают центральная нервная (ее вегетативная область) и сердечно-сосу- дистая системы. Работники, подвергающиеся воздействию такого шума, часто жалуются на раздражительность, головные боли, снижение внимания и памяти, сонливость, повышенную утомляемость, нарушения сна, иногда — на головокружение. Они чаще болеют гипертонией, язвенной болезнью, колитами и гастритами, неврозами.

Уних чаще и скорее развивается профессиональная тугоухость. Постоянный шум с уровнями звукового давления более 120 дБ,

а также импульсный шум с уровнями, превышающими 150 дБ при длительности воздействия 100 мс и 160 дБ при длительности воздействия 5 мс, могут привести к акустической травме в виде значительного понижения слуха (пятая ступень действия шума). При постоянном шуме с уровнями 170 дБ и выше и импульсном шуме с уровнями 180 дБ и выше может наступить контузия и даже смерть.

Одновременное воздействие, наряду с шумом, других вредных факторов (вибраций, запыленности и загазованности воздуха, плохой освещенности и т.п.) усугубляет неблагоприятное влияние шума на человека.

Для измерения давления шума и его спектра применяют шумомеры с соответствующими фильтрами и частотные анализаторы. Измерение давления шума проводят для контроля соответствия фактических его уровней на рабочих местах установленным нормам, для оценки шумового режима в помещениях и разработки мероприятий по снижению шума и оценки их эффективности.

9.1.2. Определение суммарного уровня звукового давления, создаваемого несколькими источниками

Для разработки мероприятий по борьбе с шумом необходимо определить суммарный уровень звукового давления, создаваемый одновременной работой нескольких машин. При этом уровни звукового давления каждой машины могут быть разными или одинаковыми.

382

Для суммирования уровней звукового давления различных источников можно использовать метод относительных долей, суть которого заключается в следующем: выписываем уровни, создаваемые в точке измерения отдельно каждым из n источников в убывающей последовательности L1>L2 … >Ln. Принимаем, что источник L1 вносит в суммарный уровень долю, равную 1. Затем по разности уровней L1—L2 находят долю второго источника и по этой доле добавку L. Суммарный уровень шума от источников L1 и L2 при одновременной работе определяют по формуле

	LΣ = L1+		L,	(9.4)
Для удобства в работе значения			L в зависимости от разности
L1—L2 приведены в табл. 9.2.
				Таблица 9.2
Значения L в зависимости от разности L1—L2
Разность двух	Добавка к более		Разность двух	Добавка к более
складываемых	высокому уровню		складываемых	высокому уровню
уровней L1 и L2	L	уровней L1 и L2		L
0	3,0		6	1,0
1	2,5		7	0,8
2	2,0		8	0,6
3	1,8		9	0,5
4	1,5		10	0,4
			15	0,2
5	1,22
			20	0

Описанным выше способом определяют долю следующего источника. Таким путем получают суммарный уровень всех источников.

Если уровни звукового давления рассматриваемых источников равны, то их суммарный уровень рассчитывают следующим образом:

LΣ = L + 10 lgn,

(9.5)

где L — уровень звукового давления одного источника; n — общее число одинаковых источников.

Значение добавки к уровню одного источника в зависимости от числа источников находят по табл. 9.3.

383

Таблица 9.3

Значение добавки к уровню одного источника в зависимости от числа источников

	Число источников	Добавка к уровню	Число источников	Добавка к уровню
	шума, n	одного источника	шума, n	одного источника
		10lgn, дБ		10lgn, дБ
	1	0	8	9
	2	3	10	10
	3	5	20	13
	4	6	30	15
	5	7	40	16
	6	8	100	20

9.1.3. Звуковая мощность источника шума

Звуковая мощность источника — это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени. Единицей звуковой мощности является ватт (Вт). Звуковая мощность источника Р связана с интенсивностью шума соотношением

Р = JSS,

(9.6)

где S — площадь поверхности, на которой определяют интенсивность шума JS (измерительной поверхности), м2.

Уровень звуковой мощности, дБ, для каждой октавной полосы частот определяется по формуле

Lp= 10 lg	P	,	(9.7)
	P0

где Р0 — пороговое значение мощности, равное произведению пороговой

интенсивности J0 = 10–12 Вт/м2 на единичную площадь S0 = 1 м2, т.е. Р0 = = 10–12 Вт.

Уровни звуковой мощности источников определяют в соответствии с государственными стандартами.

Представим уровень звуковой мощности через уровень интенсивности, тогда

	L	p	= 10 lg	I S S	= 10 lg	I S	+10 lg S .	(9.8)
				I 0S j
						I 0

384

Поскольку первый член выражения (9.8) представляет собой уровень интенсивности LJS, измеренный па поверхности площадью S, выражение для уровня звуковой мощности можно записать в виде

Lp = LJS + 10lgS, дБ.

(9.9)

Уровни интенсивности звука в точках, расположенных вблизи источника, как правило, существенно различаются. Это объясняется тем, что различные участки механизмов излучают неодинаковую звуковую энергию. Однако, когда расстояние от поверхности машины до измерительной поверхности составляет не менее двух максимальных ее размеров, звуковое поле источника приобретает сферический характер. В этом случае измерительная поверхность представляет собой сферу или полусферу, центр которой примерно совпадает с проекцией геометрического центра машины.

9.1.4.Распространение шума в открытом пространстве

ив закрытом помещении

Воткрытом пространстве интенсивность звука J на расстоянии, равном радиусу r от источника шума, в случае, когда источник излучает волны в сферу, может быть выражена через звуковую мощность следующим образом:

J = Р/4πr2,

(9.10)

где Р — излучаемая источником звуковая мощность, Вт;

4πr2 — площадь сферы с центром, расположенным примерно в центре источника, и радиусом r, равным расстоянию от центра до рассматриваемой точки, м.

Из выражения (9.10) следует, что интенсивность звука уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Переходя к уровням интенсивности, получаем

LJ = 10 lg	I	= 10 lg	P	, дБ.	(9.11)
	I 0		4πr 2I 0

Воспользовавшись зависимостью (9.6), выражение (9.11) можно представить в виде

L	=10 lg	I	S	S	=10 lg	I	S	+10 lg S +10 lg	1	.	(9.12)
		4πr 2I 0
J						I 0			4πr 2

385

Поскольку сумма первых двух членов в соответствии с выражением (9.8) представляет собой уровень звуковой мощности источника, выражение (9.12) можно записать в следующем виде:

	L		= L		+ 10 lg	1	,	дБ.	(9.13)
		J		p		4πr 2

Учитывая затухание звука в атмосфере, уровни шума в открытом пространстве на расстоянии от источника можно вычислить по

формуле
L		= L		+ 10 lg		1	−	βr			, дБ,			(9.14)
	J		p			4πr 2
							1000
где β — затухание звука в атмосфере, дБ/км (табл. 9.4).
													Таблица 9.4
Значения затухания звука в атмосфере β в зависимости от частоты
Частота, Гц		63		125		250	500			1000		2000	4000	8000
Затухание β,		0		0,7		1,5	3			6		12	24	48
дБ/км

Последний член выражения (9.14), как правило, невелик и при r < 50 м его можно не учитывать.

В закрытом помещении звуковые волны отражаются от его поверхности. Если отражающие поверхности помещения (стены, полы, потолки) имеют коэффициент поглощения α, который характеризуется отношением поглощенной звуковой мощности к падающей, то мощность (Вт), накопившаяся в помещении в единицу времени, Вт, начиная с момента включения источника, будет равна Р до первого отражения Р; Р1 = Р(1–α) после первого отражения;

после второго отражения Р2 = Р(1–α)2, после n-го отражения Рn = = Р(1–α)n.

Звуковое поле в закрытом помещении состоит из двух компонентов: прямой волны, создаваемой звуковой волной, распространяющейся от источника до первого отражения, и диффузного звукового поля, возникающего в помещении из-за многократного отражения звука.

Мощность диффузного звукового поля, накопившаяся в единицу времени в результате п последовательных отражений:

386

Рд = Р1+Р2 +…+Рn = Р(1 – α) + (1 – α)2 +…+ (1 – α)n, Вт. (9.15)

Результирующую мощность в стационарном режиме, когда поглощение на ограждениях помещения будет полностью компенсироваться мощностью, излучаемой источником звука, определяют из выражения (15) при n→∞.

Воспользовавшись известной формулой суммы членов геометрической прогрессии, получим следующее выражение для резуль-

	тирующей мощности:
	Ррез	= P	1 − α	, Вт.	(9.16)
			α

При исследовании звукового поля в закрытых помещениях обычно пользуются понятием «плотность звуковой энергии», которая представляет энергию, заключенную в единице объема помещения.

Плотность звуковой энергии в диффузном поле Е — есть отношение результирующей энергии Ррез к объему помещения V, умноженное на время свободного пробега звуковой волны в по-

мещении:
E =	Pрез	τ =	Pτ(1 − α)	, Дж/м3.	(9.17)
			αV
	V

Подставляя значение τ — время свободного пробега звуковой волны в выражение (9.17), получаем

	Е =	4P (1 − α)		(9.18)
		αcSог .

Из выражения (9.18) видно, что плотность звуковой энергии в помещении зависит от его акустических свойств — площади ограждения Sог и коэффициента звукопоглощения α, значения которого

приводятся в специальной литературе.
Обозначив	αS	= Q, запишем выражение (9.18) в виде
1 − α
			4P
		Ед =		,	(9.19)
			cQ

где Q — акустическая постоянная помещения, м2.

387

Распространение звука в прямой волне не отличается от его распространения в открытом пространстве. Если источник излучает шум в сферу, то плотность звуковой энергии в прямой волне

	Е		=	P	, Дж/м3.	(9.20)
		д
				4πr 2c

Плотность звуковой энергии в помещении, включающая прямую и диффузную составляющие поля:

Е = Е

+ Е

=

P

1

+

4

, Дж/м3.

(9.21)

п

д

C

π

2

4

Q

r

Учитывая, что плотность звуковой энергии связана с интенсивностью звука J соотношением J = Ес, можем определить интенсивность звукового поля в помещении:

			1		+		4
J = Р								, Вт/м2.	(9.22)
			π	2
						Q
		4	r

Переходя к уровням интенсивности шума, получаем

I

P

1

4

L

=10 lg

=10 lg

+10 lg

+

, дБ.

(9.23)

I

P

π

2

J

Q

0

0

4

r

Так как первый член выражения (9.23) в соответствии с зависимостью (9.8) представляет собой уровень звуковой мощности источника, то уровень интенсивности звукового поля в помещении

L

= L

1

+

4

J

p

+10 lg

, дБ.

(9.24)

π

2

Q

4

r

Из выражения (9.24) видно, что первый член в скобках, характеризующий прямую волну, убывает по мере удаления от источника, а второй, характеризующий диффузное звуковое поле, имеет одинаковые составляющие во всех точках помещения независимо от расстояния до источника шума.

9.1.5. Гигиеническая оценка шума

Вредность шума как фактора производственной среды и среды обитания человека приводит к необходимости ограничивать его

388

Рис. 9.1. График предельных спектров шума

уровни. Санитарные уровни шума нормируют двумя способами — методом предельных спектров (ПС) и методом уровня звука.

Метод предельных спектров, применяемый для нормирования постоянного шума, предусматривает ограничение уровней звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.

Совокупность этих предельных октавных уровней называют предельным спектром. Обозначают тот или иной предельный спектр уровнем его звукового давления на частоте 1000 Гц. Например, «ПС-60» означает, что данный предельный спектр имеет на частоте 1000 Гц уровень звукового давления 60 дБ. На частоте 63 Гц уровень для этого спектра равен 83 дБ, 125 Гц — 74 дБ, 250 Гц — 68 дБ, 500 Гц — 63 дБ, 2000 Гц — 57 дБ, 40000 Гц — 55 дБ, а на частоте 8000 Гц — 54 дБ (рис. 9.1).

Для оценки шума по этому способу сначала измеряют шумомером и октавным анализатором уровни звукового давления в ка- ком-то конкретном производственном помещении и сравнивают эти показания с нормированными значениями. Если измеренные значения превышают нормированные, то даются рекомендации по снижению их до нормированных.

Метод уровней звука применяют для нормирования непостоянного шума, например, внешнего шума транспортных

средств, городского шума. По этому методу измеряют скорректированный по частоте об-

щий уровень звукового давления во всем диапазоне частот, соответствующих перечисленным выше октавным полосам

(табл. 9.5). Измеренный таким обра-

зом уровень звука позволяет характеризовать шум не восемью цифрами уровней звукового давления, как в методе предельных спектров, а одной.

389

Таблица 9.5

Нормативные уровни звукового давления

	Уровни звукового давления (дБ)									Эквива-
	в октавных полосах со среднегеомет-									лентные
Рабочее место		рическими частотами (Гц)								уровни
	63	125	250	500	1	2		4	8	звука,
					кГц	кГц		кГц	кГц	дБА
1	2	3	4	5	6	7		8	9	10
Предприятия, учреждения и организации
1. Помещения конструк-
торских бюро, расчетчиков,
программистов вычислитель-
ных машин, лабораторий	71	61	54	49	45	42		40	38	50
для теоретических работ и
обработки эксперименталь-
ных данных, приема больных
в здравпунктах
2.Помещения управления,	79	70	63	58	55	52		50	49	60
рабочие комнаты
3. Кабины наблюдений дис-
танционного управления:
без речевой связи по теле-	94	87	82	78	75	73		71	70	80
фону
с речевой связью по теле-	83	74	68	63	60	57		55	54	65
фону
4. Помещения и участки
точной сборки, машинопис-	83	74	68	63	60	57		55	54	65
ные бюро
5. Помещения лабораторий
для проведения эксперимен-
тальных работ, помещения	94	87	82	78	75	73		71	70	80
для размещения шумных
агрегатов вычислительных
машин
6. Постоянные рабочие места
и рабочие зоны в производс-
твенных помещениях и на
территории предприятий,	99	92	86	83	80	78		76	74	85
постоянные рабочие места
стационарных машин (сель-
скохозяйственных,
горных и др.)

390