6. Защита от производственного шума

Одной из важных проблем безопасности является в настоящее время защита от шума. Внедрение в промышленность новых технологических процессов (плазменная резка, напыление, штамповка, взрыв и др.), рост мощности и быстро­ходности оборудования, механизация производственных процессов привели к то­му, что человек на производстве и в быту подвергается воздействию высоких уровней шума.

Для нормального существования, для того, чтобы не ощущать себя изоли­рованным от мира, человеку нужен шум 20-30 дБ (шум листвы). При работе в уч­реждениях человек испытывает шум 50 - 70 дБ, на заводах 80 - 100 дБ, в метро шум достигает 95 дБ, а на оживленных улицах 80 - 90 дБ. Количество людей, работаю­щих в условиях повышенного шума (>85 дБ) составляет в США - 5,2 миллиона че­ловек (30 %), в Великобритании - 2 млн. человек (12 %), в ФРГ - 3,5 миллиона (13 %), у нас 5-7 млн. человек (13-19 %).

Такой уровень шума отрицательно влияет на общее состояние организма, вызывает быстрое утомление, способствует снижению производительности труда (на 10 - 50%), увеличению числа ошибок, росту травматизма и ведет к потере слу­ха. Неврит слуховых нервов - профессиональное заболевание от воздействия шу­ма, у нас занимает с 1983 года 3 место, после виброболезни и заболеваний дыха­тельных путей. В России ежегодно заболевают невритом слуховых нервов при­мерно 1000 человек, а в Н.Новгороде - 20 случаев в 1985 году, 8 случаев - в 1988 году.

Неблагоприятно действует на слух и громкая музыка. Прослушивание му­зыки более чем 24 часа в неделю при уровне звука 88 дБ ведет к серьезному нару­шению слуха. Во время рок-концертов в центре зала уровни звука достигают 106 -108 дБ, а вблизи оркестра почти 120 дБ. Музыка может вызвать поразительные физические явления: изменение пульса и дыхания, повышенную секрецию эндок­ринных желез, что изменяет содержание сахара в крови. Кроме того, музыка ока­зывает сильное психическое воздействие (нервно - чувствительное возбуждение, вызывающее эйфорию, истерию, галлюцинации, склонность к вандализму и т.п.)

Часто возникает необходимость защиты не только от шума, но и от ультра- и инфразвука.

6.1. Физические характеристики шума

Шум - это совокупность звуков различной интенсивности и частоты. Звук представляет собой упругие колебания, распространяющиеся волнообразно в твердой, жидкой или газообразной среде. Звуковая волна характеризуется длиной волны l, м:

( 6.1)

где С - скорость звука, м/с. Скорость звука в воздухе ~ 340 м/с, в жидкости -1500 м/с, в металлах - 5000 м/с. f - частота звука, Гц.

Звуковые волны передают энергию, которая оценивается как интенсивность звука I, Вт / м ².

( 6.2)

где: W - звуковая мощность источника, Вт.

S - площадь поверхности, м ²

Звуковая мощность различных источников колеблется в очень широких пределах, например стартовый двигатель ракеты "Сатурн" - 10⁸ Вт, реактивный самолет - 10⁴ Вт, двигатель автомобиля - 10^-2 Вт, голос - 10^-5 Вт, шепот - 10^-9 Вт.

Ухо человека не может определять звуковую мощность в абсолютных еди­ницах, но может сравнивать мощность различных источников звука. Именно поэтому, а также учитывая большой диапазон мощностей различных источников в акустике для оценки мощности и интенсивности звука применяются логарифмиче­ские уровни Lw и LI, дБ

( 6.3) ,(6.4)

где Wo=10^-12 Вт, Io =10^-12 Вт/м² - пороговые значения мощности и интенсив­ности звука, соответственно.

При прохождении звуковой волны в пространстве образуется звуковое дав­ление Р, Па. Это разность между мгновенным значением полного давления и сред­ним значением в невозмущенной среде.

Интенсивность звука связана со звуковым давлением соотношением

( 6.5)

где r- плотность среды, кг/м² С - скорость звука, м/с.

На слух действует средний квадрат звукового давления `Р², Па.

( 6.6)

Это усредненное значение за период T_о = 30 - 100 мс для органов слуха человека.

Уровень звукового давления определяется как

( 6.7)

где: Ро=^-5 Па - пороговое звуковое давление на частоте 1000 Гц.

При нормальных атмосферных условиях, когда акустическое сопротивление среды ( r с) постоянно LI = Lр.

Снижение шума DL определяется разностью начального и конечного уровней в дБ.

( 6.8)

Суммарный уровень шума от нескольких источников находится сложением их интенсивностей звука.

I _е = I ₁ + I ₂ + I ₃ + ... + I _N ( 6.9)

и определяется выражением

( 6.10)

где Li - уровень шума, создаваемый i-м источником.

Когда имеется N - одинаковых источников, суммарный уровень шума мож­но определить по

формуле L = L₁ + 10g N, где L1 - уровень шума одного источника. При этом, устранение одного источника не дает существенного снижения шума.

Если имеется несколько разных по уровню шума источников, то суммиро­вание можно проводить по формуле L = L₁ + DL , где L₁ - уровень шума наибольшего источника, а DL - поправка, которая определяется в зависимости от разности уровней первого и второго источников (L₁ - L₂) по графику: ( рис. 6.1) :

DL

3

2

1

5 10 15 L₁ - L₂

Рис. 6.1 Величина поправки в зависимости от разности уровней шума 1 и 2 источников.

Из рис. 6.1 видно, что суммирование источников шума имеет смысл, если они отличаются по уровню не более чем на 10 дБ.