Рис. 6.3. Гигиенические нормы вибраций: 1, а - транспортная вертикальная вибрация; 1, б - транспортная горизонтальная вибрация; 2 - транспортно-технологическая вибрация (вертикальная и горизонтальная); 3, а - технологическая вибрация в помещениях с источниками вибрации; 3, б - то же в помещениях без источников вибрации; 3, в - то же в административных помещениях; 4 - локальная вибрация Рис. 6.4. График затухающих колебаний Рис. 6.5. Виброизоляционные амортизаторы: а - комбинированный пружинно-резиновый виброизолятор; б - резиновый виброизолятор; в - чашечный виброизолятор

С физической точки зрения звук - это механические колебания, распространяющиеся в виде волн в газообразной, жидкой или твердой среде. Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды под воздействием на нее какой-либо возмущающей силы.

В то же время шумом принято считать всякий нежелательный для человека звук. Таким образом, звуковые волны могут нести как полезную для оператора информацию, например, о ходе технологического процесса, так и оказывать отрицательное (а иногда и вредное) воздействие.

Источником звуковых колебаний обычно является колеблющееся тело, которое преобразует какую-либо форму энергии в колебания. Этот процесс может представлять собой механическое воздействие на твердое тело, сообщение колебаний воздушному столбу под действием струи сжатого воздуха (свисток или труба) или электромагнитное воздействие на стальную мембрану (электромеханический источник, например телефон) или на кристалл (пьезоэлектрический источник).

Звуковые колебания характеризуются следующими физическими параметрами.

Скорость распространения звуковой волны - зависит от характеристик среды. При нормальных атмосферных условиях (Т = 20С и пометка">звуковым полем . Давление и скорость движения частиц воздуха в каждой точке звукового поля изменяются во времени. Звуковые волны возбуждают колебания частиц воздушной среды, в результате чего изменяется атмосферное давление. Это атмосферное давление по сравнению с давлением, существующим в невозмущенной среде, называют звуковым давлением (р) и измеряют в пометка">интенсивностью , или силой звука в данной точке.

где формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/kg-m2.gif" border="0" align="absmiddle" alt="; с - скорость распространения звука в этой среде, м/с.

Произведение пометка">z или акустическим сопротивлением среды. Его значение для данной среды может быть принято постоянным..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" и с = 344 м/с, получим z = 443 формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/155-1.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=" раз, а по интенсивности в подсказка"> (дБ).

где I и p - соответственно интенсивность и звуковое давление в данной точке; формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/p-o.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" - их пороговые значения, соответствующие вышеприведенным значениям для порога слышимости.

Использование шкалы децибел весьма удобно, так как весь диапазон слышимых звуков от порога слышимости до болевого ощущения, составляет 140 дБ.

Величина уровня интенсивности звука используется при акустических расчетах, а уровня звукового давления - при измерении шума и оценки его воздействия на человека.

В случае, когда в данную точку попадает шум от нескольких источников, складывают их интенсивности, но не уровни.

Если имеется п одинаковых источников шума с уровнем звукового давления, создаваемого каждым из них формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/156-1.gif" border="0" align="absmiddle" alt="

Из этой формулы видно, что два одинаковых источника вместе создадут уровень шума на 3дБ больший, чем каждый в отдельности (так как lg2 =
= 0,3). Кроме того, при большом числе одинаковых источников устранение лишь нескольких из них практически не ослабит суммарный шум. Если же на рабочее место попадает шум от разных по интенсивности источников, то в первую очередь необходимо бороться с шумом от наиболее мощного.

Область слышимых звуков ограничивается не только определенным частотным диапазоном (20-20000 Гц), но и определенными предельными значениями звуковых давлений. На рис. 6.1
представлена доступная нормальному уху человека область слухового восприятия. Нижняя кривая представляет собой порог слышимости, она соответствует самым слабым звукам. Верхняя кривая соответствует громким звукам, восприятие которых вызывает болевое ощущение. Кривые порога слышимости и болевого порога ограничивают область слышимости. Воспринимаемые человеком звуки находятся в этой области. Как видно из рисунка, порог слышимости и болевой порог существенно изменяются с изменением частоты. Ухо наиболее чувствительно к частотам 5-10 кГц. При повышении и понижении частоты значение порога слышимости растет, особенно это заметно на низких частотах. По этой причине высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).

При нормировании и для оценки воздействия шума на человеческий организм используют спектральные характеристики шума. Под спектром шума понимают распределение уровня звукового давления (или уровня звуковой мощности) в пределах диапазона слышимых звуков, т.е. от 20 до 20000 Гц. Весь диапазон разбивают на интервалы (полосы), которые характеризуются граничными значениями частот формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/f-v.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" (верхняя граничная частота). В практике нормирования шума машин приняты октавные и 1/3-октавные полосы частот..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" Вместо того, чтобы характеризовать интервал двумя граничными частотами, используют понятие среднегеометрической частоты формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/(f-cg);.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" 31,5, 63, 125 ,..., 8000 Гц. Аналогично поступают и с 1/3-октавными полосами частот. Предпочтительные значения среднегеометрических частот, которые следует применять при акустических исследованиях установлены в ГОСТ 12090 «Частоты для акустических измерений. Предпочтительные ряды». В соответствии с применяемыми частотными интервалами введены понятия октавного и третьоктавного уровней звукового давления.

Для оценки общего уровня звукового давления вводят частотную коррекцию полосы пропускания шумомера. Кривые А, В, С и D, определяющие частотную характеристику прибора, представлены на рис. 6.2
. Получаемые при их использовании значения общего уровня звукового давления получили названия соответственно: уровень звука формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/B-LpB.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt="

Использование подобной частотой коррекции вызвано тем, что человеческое ухо обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты. Поэтому, для более объективной оценки производственных шумов, осуществляется коррекция частотной характеристики измерительных устройств в соответствии с особенностями слухового восприятия. Наиболее точно эти особенности отражены кривой А (рис. 6.2), поэтому в ГОСТ 12.1.003 «Шум. Общие требования безопасности» и санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» для нормирования производственного шума использован уровень звука А , а в ГОСТ 30691 «Шум машин. Заявление и контроль шумовых характеристик» в качестве одной из шумовых характеристик, подлежащих обязательному заявлению в технической документации на машины принят корректированный по А уровень звуковой мощности выделение">Шум уровня 35-50 дБ оказывает в основном психологическое воздействие. Однако при длительном воздействии он может вызвать нарушение сна, усталость, понижение работоспособности.

Шум уровня 50-65 дБ вызывает раздражение, однако его последствия также носят лишь психологический характер (при длительном воздействии возможны изменения в вегетативной нервной системе). Особенно отрицательно сказывается воздействие шума малой интенсивности на умственной работе. Кроме того, психологическое воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызывать сильное раздражение.

При уровне шума 65-90 дБ возможно его физиологическое воздействие. Пульс и давление крови повышаются, сосуды сужаются, что снижает снабжение организма кровью, и человек быстрее устает. Может наблюдаться снижение порога слышимости, стресс, увеличение кожной проводимости, нарушение моторики желудочно-кишечного тракта.

Воздействие шума уровнем свыше 90 дБ приводит к нарушениям работы органов слуха, усиливается его влияние на систему кровообращения. При такой интенсивности ухудшается деятельность желудка и кишечника, появляются ощущения тошноты, головная боль и шум в ушах. Серьезным признаком ухудшения слуха, является ограниченность восприятия отдельных элементов разговорной речи. Во избежание потери слуха необходимо распознать его нарушение задолго до того, как выявится ограниченность в разборчивости речи, ибо при прогрессирующей стадии нарушения слуха медицинская помощь почти невозможна. Для исследования состояния слуха у людей, работающих в шумных цехах, необходимо проводить регулярные аудиометрические измерения, и по мере выявления каких-либо искажений порога слышимости принимать соответствующие меры.

При уровне шума 120 дБ и выше (болевой порог) он может механически воздействовать на органы слуха - лопаются барабанные перепонки, нарушаются связи между отдельными частями внутреннего уха. В результате может наступить полная потеря слуха. Шум уровнем свыше 120 дБ оказывает механическое воздействие не только на органы слуха, но и на весь организм. Звук, проникая через кожу, вызывает механическое колебание тканей, в результате чего происходит разрушение нервных клеток, разрывы мелких кровеносных сосудов и др.

Физиологическое воздействие на организм человека могут оказывать и звуки, частота которых лежит за пределами восприятия органами слуха, т.е. инфра- и ультразвуки.

Инфразвук возникает при работе технологического оборудования или может представлять собой побочный эффект работы электрооборудования. Инфразвуковые колебания воспринимаются как физическая нагрузка: возникает нарушение пространственной ориентации, морская болезнь, а также пищеварительные расстройства, нарушения зрения, головокружение, нарушается периферическое кровообращение. Тяжесть воздействия зависит от диапазона частот, уровня звукового давления и длительности. Колебания с частотой 7 Гц препятствуют сосредоточению внимания и вызывают ощущение усталости, головную боль и тошноту. Наиболее опасны колебания частотой 8 Гц. Они могут вызывать явление резонанса системы кровообращения, приводящего к перегрузке сердечной мышцы, сердечному приступу или даже к разрыву некоторых кровеносных сосудов. Инфразвук небольшой интенсивности может служить причиной повышенной нервозности, вызывать депрессию.

Ультразвук представляет собой колебания упругой среды, имеющие одинаковую со звуком физическую природу, но отличающиеся более высокой частотой. Она значительно превышает верхнюю границу восприятия и составляет более 20000 Гц. У работающих с ультразвуковыми установками нередко наблюдаются функциональные нарушения нервной системы, изменения давления и состава крови. Часты жалобы на головные боли, быструю утомляемость, потерю слуховой чувствительности.

Вибрация. Вредное воздействие на организм оказывает и вибрация, возникающая при работе технологического оборудования.

Согласно ГОСТ 24346-80 «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Физическими характеристиками вибрации являются: амплитуда вибросмещения X - наибольшее отклонение колеблющейся точки от положения равновесия; амплитуда колебательной скорости V - максимальное значение скорости колеблющейся точки; амплитуда колебательного ускорения А - максимальное значение ускорения колеблющейся точки; частота колебаний f.

Вибрацию, так же, как и шум, принято оценивать в уровнях вибросмещения, виброскорости, виброускорения по отношению к их пороговым значениям: вибросмещения формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/162-1.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt="

где формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/162-4.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" м/с, а при скорости 1 м/с возникают болевые ощущения.

При непродолжительных воздействиях вибрации работник преждевременно утомляется, и производительность его труда снижается. Длительное воздействие вибрации может вызвать профессиональное заболевание - виброболезнь.

Особенно вредна вибрация с частотой, равной резонансной частоте колебаний тела работающего или отдельных его органов. Дело в том, что части тела и внутренние органы человека (голова, сердце, желудок и др.) можно рассматривать как колебательные системы с определенной массой, соединенные между собой упругими элементами. Частота собственных колебаний этих систем лежит в диапазоне 2-30 Гц. Воздействие на организм человека внешних колебаний с такими же частотами вызывает резонансные колебания внутренних органов, их механические повреждения и даже разрывы.

В зависимости от способа передачи вибрации телу человека различают общую вибрацию, передающуюся на тело сидящего или стоящего человека через опорные поверхности тела, и локальную , передающуюся через руки.

Общая вибрация оказывает неблагоприятное воздействие на нервную систему, вестибулярный аппарат, сердечно-сосудистую систему, вызывает нарушения обмена веществ.

По источнику возникновения вибрации различают:

общую вибрацию 1 категории - транспортную вибрацию, воздействующую на операторов подвижных машин и транспортных средств при их движении по местности и дорогам;
общую вибрацию 2 категории - транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на операторов машин, перемещающихся только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и промышленных площадок;
общую вибрацию 3 категории - технологическую вибрацию, воздействующую на операторов стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. В зависимости от характеристики рабочих мест эта категория подразделяется на типы 3а, 3б, 3в.
общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников: городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытые линии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных установок (при эксплуатации гидравлических и механических прессов, поршневых компрессоров, бетономешалок и др.);
общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, насосные пылесосы, холодильники и т.п.), а также встроенных предприятий коммунально-бытового обслуживания, котельных и т.д.

Вибрации различают также по направлению воздействия, по характеру спектра, частотным и временным характеристикам
(СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы»).

Степень и характер воздействия вибрации на организм человека зависят от вида вибрации, ее параметров и направления воздействия.

Наиболее распространены заболевания, вызванные локальной вибрацией. При работе с ручными машинами, вибрация которых наиболее интенсивна в среднечастотной области спектра, возникают в основном заболевания, сопровождающиеся спазмом периферических сосудов. Местная вибрация может вызывать ухудшение кровообращения кистей рук, пальцев, предплечья и сосудов сердца. Это, в свою очередь, понижает чувствительность кожи, вызывает отложение солей, окостенение сухожилий мышц в кистях рук и пальцах. Следствием этого является деформация и снижение подвижности суставов. Так же, как и при общей вибрации, нарушается деятельность сердца и центральной нервной системы. Особенно чувствителен организм к вертикальным вибрациям, когда колебания передаются от ног к голове.

При частоте колебаний тела работающего 38 Гц острота зрения снижается примерно на 25%, при частоте 50-80 Гц нарушается нормальная работа мышц. Вибрация в диапазоне 36-600 Гц может привести к различным заболеваниям рук. При вибрационной болезни появляются головные боли, повышенная утомляемость, боли в суставах и т.д. Женщины более чувствительны к вибрации, чем мужчины. Степень воздействия вибрации на организм работающих зависит как от частоты колебаний, так и от их амплитуды. Например, на частоте 60-70 Гц вибрация с амплитудой до 0,01 мм практически не мешает работать и не ведет к каким-либо патологическим изменениям в организме; колебания с амплитудой от 0,01 до 0,02 мм отвлекают от работы и раздражают; при амплитуде более 0,3 мм создаются невозможные условия для работы.

Нормирование шума. Учитывая большие технические трудности снижения уровня шума при выполнении производственных процессов, приходится ориентироваться не на уровни шума, вызывающие раздражение и утомление, а на такие допустимые уровни, при которых исключается возможность заболеваний работающих.

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены СН 2.2.442.1.8.562-96. Они являются обязательными для всех министерств, ведомств, проектных организаций и предприятий. Эти нормы устанавливают предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах с учетом напряженности и тяжести трудовой деятельности (табл. 6.1).

Количественную оценку тяжести и напряженности трудового процесса следует проводить в соответствии с Руководством Р 2.2.2006-05.

Таблица 6.1

Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука
на рабочих местах для трудовой деятельности разных категорий
тяжести и напряженности в дБА

	Категория тяжести трудового процесса
	тяжелый труд 1 степени	тяжелый труд 2 степени	тяжелый труд 3 степени
Напряженность легкой степени	80	80	75	75	75
Напряженность средней степени	70	70	65	65	65
Напряженный труд 1 степени	60	60	-	-	-
Напряженный труд 2 степени	50	50	-	-	-

Защита от шума

(ауд. 401 а, кафедра БЖД)

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «безопасность жизнедеятельности»

для студентов всех форм обучения

Барнаул 2003

УДК 628.517.2 (075.5)

Гергерт В.Р., Стуров Д.С. Защита от шума: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех форм обучения / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2003.

В работе приведены основные понятия, характеристики и определения по шуму. Даны сведения о нормировании и методах защиты от шума. Описан стенд оригинальной конструкции, выполненный по проекту В.Р. Гергерта и порядок выполнения задания по выбранному варианту. Приведены контрольные вопросы и литература для самоподготовки

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности»

Цель работы

Освоить: Основы защиты от производственного шума, методы измерения шума современными техническими средствами; оценивать результаты в сравнении с санитарными нормами.

Последовательность выполнения работы

1. Ознакомиться с методическими указаниями и уяснить их содержание.

2. Выбрать самостоятельно или с помощью преподавателя вариант задания (таблица 2) и выполнить его в полном объеме.

3. Ответить на контрольные вопросы (пункт 4.7)

4. Оформить отчет в объеме пункта 4.6 и защитить его у преподавателя.

Основные понятия и определения

Звук и шум

Современного человека шум преследует всюду: на производстве, в быту, на транспорте и т.д.

Шум на производстве наносит большой ущерб, вредно действуя на организм человека, снижает производительность труда, приводит к утомлению, увеличению ошибок в работе, к травматизму и заболеваниям.

С физиологической точки зрения, шумом называется всякого рода нежелательные для человека звуки, которые мешают восприятию полезных звуков, нарушают тишину и покой людей, оказывают вредное или разрушающее действие на организм человека.

С физической точки зрения, шум это, как правило, беспорядочное сочетание (нагромождение) множества разнообразных единичных звуков, отличающихся своей интенсивностью и частотой, например, шум в механическом цехе от разнообразных станков, шум в торговом зале магазина, в студенческой аудитории и т. п.

Как физическое явление шум – это волновое колебание упругой среды. Отсюда выходит, что звуки могут распространяться не только в упругой воздушной среде, но и в жидкостях, металлах, земной коре и т.п.

Физические характеристики шума

Звуковыми волнами называются колебательные возмущения, распространяющиеся от источника звука в окружающей среде, а пространство, в котором они наблюдаются, называется звуковым полем .

В каждой точке звукового поля давление и скорость движения частиц воздуха изменяются во времени.

Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением , Па . На человеческий слух действует средний квадрат звукового давления.

Длиной звуковой волны называется расстояние, измеренное вдоль направления распространения звуковой волны между двумя точками звукового поля, в которых фазы колебаний одинаковые.

где - скорость звука, м/с

Частота колебаний, Гц.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии.

Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке Ј, Вт/м 2 .

Величины звукового давления и интенсивность звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут изменяться в очень широких пределах. Так человек способен воспринимать звуковые давления в диапазоне величин от P max (болевой порог слышимости) до P 0 (минимально ощутимый звук) отличающихся друг от друга в 10 8 раз, а по интенсивности этот диапазон Ј max /Ј 0 отличается еще больше – в 10 16 раз.

Естественно, оперировать такими шкалами величин неудобно, к тому же ощущения человека при воздействии шума пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому были введены логарифмические величины – уровни звукового давления L p и уровни интенсивности L I , которые позволили сократить шкалу измеряемых величин от 0 да 140 децибел. 2

Уровень интенсивности звука определяют по формуле:

Уровень звукового давления определяется по формуле

, дБ (2)

При пороговых значениях Ј 0 =10 -12 Вт/м 2 и P 0 =2∙10 -5 становятся равными уровни L I =L P =L – уровень звукового давления.

Эта характеристика широко применяется в практике измерений и при нормировании шума. Звуковое давление и интенсивность звука являются характеристиками звукового поля в определенной точке пространства.

Характеристикой непосредственно источника шума является его звуковая мощность N (Вт) – это общее количество звуковой энергии, излучаемое источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

Уровень звуковой мощности L N определяется по формуле

где N звуковая мощность источника, Вт;

N o – пороговая (минимально ощутимая) величина звуковой мощности, равная 10 -12 Вт.

Частотный спектр шумов – это зависимость среднеквадратичных значений амплитуд параметров (P,Ј ,L) синусоидальных составляющих единичных звуков от частоты колебаний (рисунок 1).

Рисунок 1- Частотный спектр шумов:

а,б,в – единичные синусоидальные звуки;

г – частотный спектр шумов а,б,в … п, т.е. суммарная графическая зависимость P, Ј , L всех единичных звуков от частоты f, Гц;

Если частотный спектр разделить на участки (полосы частот) таким образом, чтобы верхняя граница полосы по частоте была в 2 раза больше нижней границы, то такое давление спектра называется октавным делением , а сама полоса считается октавной полосой, т.е. если

f 2 = 2f 1 ; f 3 = 2f 2 и т.д.

При нормировании шума, исследованиях производственных шумов октавные полосы частот представляют не двумя граничными частотами, а одной среднегеометрической частотой f сг (рисунок 1), которая определяется соотношением:

где f 1 и f 2 нижняя и верхняя граничные частоты.

По воздействию на человека шумы подразделяют на низкочастотные (f < 400Гц ), малораздражительные для организма человека; среднечастотные (f = 400 – 1000 Гц ), и высокочастотные шумы (f >1000Гц ) – это очень раздражительные шумы.

Шум частотой f = 0 – 20 Гц не слышимый для человека называется инфразвук.

Шум частотой f = 20 – 20000 Гц это слышимые шумы. Шум f >20 кГц называется ультразвук - не слышимый для человека.

Введение

Шум на производстве неблагоприятно действует на организм человека: повышает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, значительно ослабляет внимание работающих, увеличивает число ошибок в работе, замедляет скорость психических реакций, в результате чего снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчики, мостовые краны и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Шум оказывает вредное влияние на физическое состояние человека: угнетает центральную нервную систему; вызывает изменение скорости дыхания и пульса; способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни; может приводить к профессиональным заболеваниям.

Исследованиями последних лет установлено, что под влиянием шума наступают изменения в органе зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к различным цветам и др.) и вестибулярном аппарате; нарушаются функции желудочно-кишечного тракта; повышается внутричерепное давление; происходят нарушения в обменных процессах организма и т. п.

Шум, особенно прерывистый, импульсный, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации. В документах Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) отмечается, что наиболее чувствительными к шуму являются такие операции, как слежение, сбор информации и мышление.

Шум с уровнем звукового давления 30 ... 35 дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40 ... 70 дБ создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, снижение производительности умственного труда, а при длительном действии может явиться причиной невроза, язвенной и гипертонической болезни.

Длительное воздействие шума свыше 75 дБ может привести к резкой потере слуха -- тугоухости или профессиональной глухоте. Однако более ранние нарушения наблюдаются в нервной и сердечно-сосудистой системе, других внутренних органах.

Зоны с уровнем звука свыше 85 дБ должны быть обозначены знаками безопасности. Станочников, постоянно находящихся в этих зонах, администрация цеха обязана снабжать средствами индивидуальной защиты органов слуха. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.

Основные характеристики шума

Шумом называют всякий неблагоприятно действующий на человека звук. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности. С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Звуковая волна характеризуется звуковым давлением р , Па, колебательной скоростью V, м/с, интенсивностью I , Вт/м 2 , и частотой -- числом колебаний в секунду f , Гц.

Звуковые колебания какой-либо среды (например, воздуха) возникают при нарушении ее стационарного состояния под воздействием возмущающей силы. Частицы среды начинают колебаться относительно положения равновесия, причем скорость этих колебаний (колебательная скорость) значительно меньше скорости распространения звуковых волн (скорости звука), которая зависит от упругих свойств, температуры и плотности среды.

Во время звуковых колебаний в воздухе образуются области пониженного и повышенного давления, которые определяют звуковое давление.

Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в невозмущенной среде.

Характеристикой источника шума служит звуковая мощность Р, которая определяется общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии. Количество переносимой энергии определяется интенсивностью звука. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20 000 Гц, но наиболее важный для слухового восприятия интервал от 45 до 10000 Гц.

Источниками шума на машиностроительных предприятиях являются: производственное оборудование (станочное, кузнечно-прессовое и т.п.); энергетическое оборудование, компрессорные и насосные станции, вентиляторные установки, трансформаторные подстанции; продукция предприятия -- при ее испытаниях на стендах (двигатели внутреннего сгорания, авиационные двигатели, компрессоры и т. п.).

В зависимости от физической природы возникающего шума они подразделяются на источники механического, аэродинамического, электромагнитного и гидродинамического шума. Снижение шума на рабочих местах должно достигаться прежде всего за счет акустического совершенствования машин -- улучшения их шумовых характеристик.

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность I 0 и звуковое давление Р 0 , которые воспринимает человек, называются порогом слышимости. Пороговые значения I 0 и Р 0 зависят от частоты звука. При частоте 1000 Гц звуковое давление Р 0 = 2 -10 -5 Па, 1 0 = 10 -12 Вт/м 2 . При звуковом давлении 2-10 2 Па и интенсивности звука 10 Вт/м 2 возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика. Чтобы не оперировать большими числами, ученый А. Г. Белл предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности L шума или звука, которая измеряется в безразмерных единицах белах (Б).

где I -- интенсивность звука в данной точке;

I 0 -- интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости.

Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то для уровня звукового давления можно записать:

Ухо человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, поэтому распространение получила единица децибел (дБ), равная 0,1 Б, тогда

Шумовые характеристики (ШХ) источников шума -- активные уровни звуковой мощности (УЗМ) L p , дБ, и показатели направленности излучения шума G , дБ, или предельно допустимые шумовые характеристики (ПДШХ) должны быть указаны в паспорте на них, руководстве (инструкции) по эксплуатации или другой сопроводительной документации. При отсутствии таких сведений необходимо пользоваться справочными данными по шумовым характеристикам применяемой машины или ее аналога.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83* шум классифицируется по спектральным и временным характеристикам.

Спектры шума подразделяются на широкополосные и тональные. Широкополосные характеризуются спектром шума шириной более одной октавы, тональные имеют в своем составе выраженные дискретные тона с превышением уровня звукового давления (в третьоктавной полосе частот) над соседними не менее чем на 10 дБ.

Для оценки и сравнения шумов, изменяющихся по времени, применяют уровни звука. Уровень звука -- это суммарный уровень звукового давления, определенного во всем частотном диапазоне. Измеряют уровень звука шумомером в децибеллах А [дБ (А)] по шкале, имеющей корректирующий контур А по низкочастотной составляющей.

По временным характеристикам шумы подразделяются: на постоянные и непостоянные, а последние, в свою очередь, делятся на колеблющиеся прерывистые и импульсные. Шум относится к постоянному, если уровень звука, характеризующий его, изменяется за восьмичасовой рабочий день (рабочую смену) не более чем на 5 дБ (А); для непостоянных шумов характерно изменение уровня звука в течение рабочего дня более чем на 5 дБ (А).

Колеблющиеся шумы характеризуются уровнем звука, непрерывно изменяющегося во времени, например шум транспортного потока. Для прерывистых шумов уровень звука изменяется ступенчато [на 5 дБ (А) и более], при этом длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более, например шум, возникающий при периодическом выпуске газа из-под поршня. Импульсные шумы -- это один или несколько звуковых сигналов каждый продолжительностью менее 1 с, воспринимаемый человеком как удары, следующие один за другим, уровни звука при этом отличаются не менее чем на 7 дБ. Для машин ударного действия характерен импульсный шум.

Введение

Раздел 1. Сущность шума и вибраций

1.1 Основные понятия

Раздел 2. Шум

2.1 Шумовые эффекты

Раздел 3. Вибрации

3.1 Производственная вибрация

3.3Нормирование вибраций

3.4Методы и средства защиты от вибраций

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Некоторые производственные процессы сопровождаются значительным шумом и вибрацией. Источники интенсивного шума и вибрации – машины и механизмы с неуравновешенными вращающимися массами, а также технологические установки и аппараты, в которых движение газов и жидкостей происходит с большими скоростями и имеет пульсирующий характер. Современное развитие техники, оснащение предприятий мощными и быстродвижущимися машинами и механизмами приводит к тому, что человек постоянно подвергается воздействию шума все возрастающей интенсивности. Повышение уровня шума и вибрации на рабочих местах оказывает вредное воздействие на организм человека. В результате длительного воздействия шума нарушается нормальная деятельность сердечно- сосудистой и нервной системы, пищеварительных и кроветворных органов, развивается профессиональная тугоухость, прогрессирование которой может привести к полной потере слуха.

На промышленных предприятиях среди производственных вредностей одно из ведущих мест занимает шум и вибрация. Вредное воздействие повышенного уровня шума на организм человека общеизвестно, поэтому актуальность данной проблемы очевидна.

РАЗДЕЛ 1. СУЩНОСТЬ ШУМА И ВИБРАЦИЙ

1.1 Основные понятия

В производственных условиях разнообразные машины, аппараты и инструменты, являются источниками шума, вибрации.

Шум и вибрация - это механические колебания, распространяющиеся в газообразной и твердой средах. Шум и вибрация различаются между собой частотой колебаний.

Шум – беспорядочное сочетание разных по силе и частоте звуков; способен оказывать неблагоприятное действие на организм. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления либо механические колебания в жестких, водянистых либо газообразных средах. Источниками шума могут быть движки, насосы, компрессоры, турбины, пневматические и электрические инструменты, молоты, молотилки, станки, центрифуги, бункеры и остальные установки, имеющие передвигающиеся детали. Не считая того, за крайние годы в связи со значимым развитием городского транспорта возросла интенсивность шума и в быту, потому как неблагоприятный фактор он заполучил огромное социальное значение.

Вибрация– это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил.

РАЗДЕЛ 2. ШУМ

2.1 Шумовые эффекты

Шум - один из более распространенных неблагоприятных физических причин окружающей среды, приобретающих принципиальное социально-гигиеническое значение, в связи с урбанизацией, также механизацией и автоматизацией технологических действий, предстоящим развитием дизелестроения, реактивной авиации, транспорта. К примеру, при запуске реактивных движков самолетов уровень шума колеблется от 120 до 140 дБ при клепке и рубке листовой стали - от 118 до 130 дБ, работе деревообрабатывающих станков-от 100 до 120 дБ, ткацких станков-до 105 дБ; бытовой шум, связанный с жизнедеятельностью людей, составляет 45-60 дБ.

Для гигиенической оценки шум подразделяют:

по характеру диапазона - на широкополосный с непрерывным диапазоном шириной наиболее одной октавы и тональный, в диапазоне которого имеются дискретные тона;

по спектральному составу - на низкочастотный (максимум звуковой энергии приходится на частоты ниже 400 гЦ), среднечастотный (максимум звуковой энергии на частотах от 400 до 1000 гЦ) и частотный (максимум звуковой энергии на частотах выше 1000 гЦ);

по временным чертам - на неизменный (уровень звука меняется во времени но наиболее чем на 5 Дб - по шкале А) и непостоянный.

Один из основных источников шума в городе – автомобильный транспорт, интенсивность движения которого постоянно растёт. Наибольшие уровни шума 90-95 дБ отмечаются на магистральных улицах городов со средней интенсивностью движения 2-3 тыс. и более транспортных единиц в час. Уровень уличных шумов обуславливается интенсивностью, скоростью и характером (составом) транспортного потока. Кроме того, он зависит от планировочных решений (продольный и поперечный профиль улиц, высота и плотность застройки) и таких элементов благоустройства, как покрытие проезжей части и наличие зелёных насаждений. Каждый из этих факторов способен изменить уровень транспортного шума в пределах до 10 дБ. В промышленном городе обычно высок процент грузового транспорта на магистралях. Увеличение в общем потоке автотранспорта грузовых автомобилей, особенно большегрузных с дизельными двигателями, приводит к повышению уровней шума. В целом грузовые и легковые автомобили создают на территории городов тяжёлый шумовой режим. Шум, возникающий на проезжей части магистрали, распространяется не только на примагистральную территорию, но и вглубь жилой застройки. Так, в зоне наиболее сильного воздействия шума находятся части кварталов и микрорайонов, расположенных вдоль магистралей общегородского значения (эквивалентные уровни шума от 67,4 до 76,8 дБ). Уровни шума, замеренные в жилых комнатах при открытых окнах, ориентированных на указанные магистрали, всего на 10-15 дБ ниже. Акустическая характеристика транспортного потока определяется показателями шумности автомобилей. Шум, производимый отдельными транспортными экипажами, зависит от многих факторов: мощности и режима работы двигателя, технического состояния экипажа, качества дорожного покрытия, скорости движения. Кроме того, уровень шума, как и экономичность эксплуатации автомобиля, зависит от квалификации водителя. Шум от двигателя резко возрастает в момент его запуска и прогревания (до 10 дБ). Движение автомобиля на первой скорости (до 40 км/ч) вызывает излишний расход топлива, при этом шум двигателя в 2 раза превышает шум, создаваемый им на второй скорости. Значительный шум вызывает резкое торможение автомобиля при движении на большой скорости. Шум заметно снижается, если скорость движения гасится за счёт торможения двигателем до момента включения ножного тормоза. За последнее время средний уровень шума, производимый транспортом, увеличился на 12-14 дБ. Вот почему проблема борьбы с шумом в городе приобретает всё большую остроту.

2.2 Влияние шума на организм человека

Реакция человека на шум различна. Некоторые люди терпимы к шуму, у других он вызывает раздражение, стремление уйти от источника шума. Психологическая оценка шума в основном базируется на понятии восприятия, причем большое значение имеет внутренняя настройка к источнику шума. Она определяет, будет ли шум восприниматься как мешающий. Часто шум, воспроизводимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой шум, вызванный соседями или каким-нибудь другим источником, оказывает сильный раздражающий эффект.

В условиях сильного городского шума происходит постоянное напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога слышимости (10 дБ для большинства людей с нормальным слухом) на 10-25 дБ. Шум затрудняет разборчивость речи, особенно при его уровне более 70 дБ. Ущерб, который причиняет слуху сильный шум, зависит от спектра звуковых колебаний и характера их изменения. Опасность возможной потери слуха из-за шума в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей человека. Некоторые теряют слух даже после короткого воздействия шума сравнительно умеренной интенсивности, другие могут работать при сильном шуме почти всю жизнь без сколько-нибудь заметной утраты слуха. Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия – звон в ушах, головокружение, головную боль, повышенную усталость.

Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни человека. По данным австрийских исследователей, это сокращение колеблется в пределах 8-12 лет. Чрезмерный шум может стать причиной нервного истощения, психической угнетённости, вегетативного невроза, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечно- сосудистой систем. Шум мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда.

Наиболее чувствительны к действию шума лица старших возрастов. Так, в возрасте до 27 лет на шум реагируют 46% людей, в возрасте 28-37 лет – 57%, в возрасте 38-57 лет – 62%, а в возрасте 58 лет и старше – 72%. Большое число жалоб на шум у пожилых людей, очевидно, связано с возрастными особенностями и состоянием центральной нервной системы этой группы населения. Наблюдается зависимость между числом жалоб и характером выполняемой работы. Данные опроса показывают, что беспокоящее действие шума отражается больше на людях, занятых умственным трудом, по сравнению с людьми, выполняющими физическую работу (соответственно 60% и 55%). Более частые жалобы лиц умственного труда, по-видимому, связаны с большим утомлением нервной системы.

Массовые физиолого-гигиенические обследования населения, подвергающегося воздействию транспортного шума в условиях проживания и трудовой деятельности, выявили определённые изменения в состоянии здоровья людей. При этом изменения функционального состояния центральной нервной и сердечнососудистой систем, слуховой чувствительности зависели от уровня воздействующей звуковой энергии, от пола и возраста обследованных. Наиболее выраженные изменения выявлены у лиц, испытывающих шумовое воздействие в условиях, как труда, так и быта, по сравнению с лицами, проживающими и работающими в условиях отсутствия шума.

Высокие уровни шума в городской среде, являющиеся одним из агрессивных раздражителей центральной нервной системы, способны вызвать её перенапряжение. Городской шум оказывает неблагоприятное влияние и на сердечнососудистую систему. Ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, повышенное содержание холестерина в крови встречаются чаще у лиц, проживающих в шумных районах.

PAGE_BREAK--

Шум в значительной мере нарушает сон. Крайне неблагоприятно действуют прерывистые, внезапно возникающие шумы, особенно в вечерние и ночные часы, на только что заснувшего человека. Внезапно возникающий во время сна шум (например, грохот грузовика) нередко вызывает сильный испуг, особенно у больных людей и у детей. Шум уменьшает продолжительность и глубину сна. Под влиянием шума уровнем 50 дБ срок засыпания увеличивается на час и более, сон становится поверхностным, после пробуждения люди чувствуют усталость, головную боль, а нередко и сердцебиение. Отсутствие нормального отдыха после трудового дня приводит к тому, что естественно развивающееся в процессе работы утомление не исчезает, а постепенно переходит в хроническое переутомление, которое способствует развитию ряда заболеваний, таких как расстройство центральной нервной системы, гипертоническая болезнь.

2.3 Допустимые уровни шума для населения

Для защиты людей от вредного влияния городского шума необходима регламентация его интенсивности, спектрального состава, времени действия и других параметров. При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливают такой уровень шума, влияние которого в течение длительного времени не вызывает изменений во всём комплексе физиологических показателей, отражающих реакции наиболее чувствительных к шуму систем организма.

В основу гигиенически допустимых уровней шума для населения положены фундаментальные физиологические исследования по определению действующих и пороговых уровней шума. В настоящее время шумы для условий городской застройки нормируют в соответствии с Санитарными нормами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки (№ 3077-84) и Строительными нормами и правилами II.12-77 «Защита от шума». Санитарные нормы обязательны для всех министерств, ведомств и организаций, проектирующих, строящих и эксплуатирующих жильё и общественные здания, разрабатывающих проекты планировки и застройки городов, микрорайонов, жилых домов, кварталов, коммуникаций и т.д., а также для организаций, проектирующих, изготавливающих и эксплуатирующих транспортные средства, технологическое и инженерное оборудование зданий и бытовые приборы. Эти организации обязаны предусматривать и осуществлять необходимые меры по снижению шума до уровней, установленных нормами.

2.4 Методы и средства защиты от шума

Одним из направлений борьбы с шумом является разработка государственных стандартов на средства передвижения, инженерное оборудование, бытовые приборы, в основу которых положены гигиенические требования по обеспечению акустического комфорта. ГОСТ 19358-85 «Внешний и внутренний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений» устанавливает шумовые характеристики, методы их измерения и допустимые уровни шума автомобилей (мотоциклов) всех образцов, принятых на государственные, межведомственные, ведомственные и периодические контрольные испытания. В качестве основной характеристики внешнего шума принят уровень звука, который не должен превышать для легковых автомобилей и автобусов 85-92 дБ, мотоциклов – 80-86 дБ. Для внутреннего шума приведены ориентировочные значения допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот: уровни звука составляют для легковых автомобилей 80 дБ, кабин или рабочих мест водителей грузовых автомобилей, автобусов – 85 дБ, пассажирских помещений автобусов – 75-80 дБ.

Санитарные нормы допустимого шума обуславливают необходимость разработки технических, архитектурно-планировочных и административных мероприятий, направленных на создание отвечающего гигиеническим требованиям шумового режима, как в городской застройке, так и в зданиях различного назначения, позволяют сохранить здоровье и работоспособность населения. Одним из эффективных средств борьбы с производственным шумом является использование демпфирующих металлических и неметаллических материалов. Однако неметаллы не используются для снижения шума соударений из-за их невысоких прочностных характеристик, а металлические материалы, характеризующиеся высокими прочностными свойствами, обеспечивают снижение шума весьма незначительно, поэтому встал вопрос о создании принципиально новых материалов, которые могли бы иметь высокие прочностные характеристики и достаточные демпфирующие свойства. Такими материалами являются биметаллы, которые позволяют получать такое сочетание служебных свойств, которое нельзя получить в одном отдельно взятом металле или сплаве, например: высокую прочность с коррозионной стойкостью, ударную вязкость с износостойкостью, прочность с высокой электро- и теплопроводностью, высокую прочность и достаточные демпфирующие свойства и т.д. До сих пор робкие попытки использовать биметаллы для снижения шума и вибрации не обеспечили решение проблемы, поэтому весьма актуальным является научное исследование, посвященное разработке биметаллов с повышенными демпфирующими свойствами. Технические средства защиты от шума: звукопоглощение, звукоизоляция, экранирование, средства демпфирования и глушители шума. Средства индивидуальной защиты.

Меры борьбы с шумом:

замена шумных процессов бесшумными или менее шумными;

улучшение качества изготовления и монтажа оборудования;

укрытие источников шума;

вывод работающих людей из сферы шума;

применение индивидуальных защитных средств.

РАЗДЕЛ 3. ВИБРАЦИИ

3.1 Производственная вибрация

Вибрация - механические колебания механизмов, машин или в соответствии с ГОСТ 12.1.012-78 вибрацию классифицируют следующим образом.

По способу передачи на человека вибрацию подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека.

По направлению различают вибрацию, действующую вдоль осей ортогональной системы координат для общей вибрации, действующую вдоль всей ортогональной системы координат для локальной вибрации.

По источнику возникновения вибрацию подразделяют на транспортную (при движении машин), транспортно-технологическую (при совмещении движения с технологическим процессом, мри разбрасывании удобрений, косьбе или обмолоте самоходным комбайном и т. д.) и технологическую (при работе стационарных машин)

Вибрация характеризуется частотой f, т.е. числом колебаний и секунду (Гц), амплитудой А, т.е. смещением волн, или высотой подъема от положения равновесия (мм), скоростью V (м/с) и ускорением. Весь диапазон частот вибраций также разбивается на октавные полосы: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц. Абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в широких пределах, по этому используют понятие уровня параметров, представляющего собой логарифмическое отношение значения параметра к опорному или пороговому его значению.

3.2 Действие вибрации на организм человека

При работе в условиях вибраций производительность труда снижается, растет число травм. На некоторых рабочих местах в сельскохозяйственном производстве вибрации превышают нормируемые значения, а в некоторых случаях они близки к предельным. Не всегда соответствуют нормам уровни вибраций на органах управления. Обычно в спектре вибрации преобладают низкочастотные вибрации отрицательно действующие на организм. Некоторые виды вибрации неблагоприятно воздействуют на нервную и сердечнососудистую системы, вестибулярный аппарат. Наиболее вредное влияние на организм человека оказывает вибрация, частота которой совпадает с частотой собственных колебаний отдельных органов, примерные значения которых следующие (Гц): желудок - 2...3; почки - 6...8; сердце - 4...6; кишечник- 2...4; вестибулярный аппарат - 0,5… Л,3; глаза - 40...100 и т.д.

Воздействие на мускульные рефлексы достигает 20 Гц; нагруженное массой оператора сиденье на тракторе имеет собственную частоту вибрации 1,5...1,8 Гц, а задние колеса трактора - 4 Гц. Организму человека вибрация передается в момент контакта с вибрирующим объектом: при действии на конечности возникает локальная вибрация, а на все тело - общая. Локальная вибрация поражает нервно-мышечные ткани и опорно-двигательный аппарат и приводит к спазмам периферических сосудов. При длительных и интенсивных вибрациях в некоторых случаях развивается профессиональная патология (к ней чаще приводит локальная вибрация): периферическая, церебральная или церебрально-периферическая вибрационная болезнь. В последнем случае наблюдаются изменения сердечной деятельности, общее возбуждение или, наоборот, торможение, утомление, появление болей, ощущение тряски внутренних органов, тошнота. В этих случаях вибрации влияют и на костно-суставной аппарат, мышцы, периферийное кровообращение, зрение, слух. Местные вибрации вызывают спазмы сосудов, которые развиваются с концевых фаланг пальцев, распространяясь на всю кисть, предплечье, и охватывают сосуды сердца.

Тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами. В одном случае это все туловище с нижней частью позвоночника и тазом, в другом – верхняя часть туловища в сочетании с верхней частью позвоночника, наклоненной вперед. Для стоящего на вибрирующей поверхности человека существуют 2 резонансных пика на частотах 5…12 и 17…25 ГЦ, для сидящего на частотах 4…6 ГЦ. Для головы резонансные частоты находятся в области 20…30 Гц. В этом диапазоне частот амплитуда колебаний головы может превышать амплитуду колебаний плеч в 3 раза. Колебания внутренних органов, грудной клетки и брюшной полости обнаруживают резонанс на частотах 3,0...3,5 Гц.

Максимальная амплитуда колебаний брюшной стенки наблюдается на частотах 7...8 Гц. С увеличением частоты колебаний их амплитуда при передаче по телу человека ослабляется. В положении стоя и сидя эти ослабления на костях таза равны 9 дБ на октаву изменения частоты, на груди и голове - 12дБ, на плече -12...14 дБ. Эти данные не распространяются на резонансные частоты, при воздействии которых происходит не ослабление, а увеличение колебательной скорости.

В производственных условиях ручные машины, вибрация которых имеет максимальные уровни энергии (максимальный уровень виброскорости) в полосах низких частот (до 36 Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечной ткани и опорно-двигательного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц), возникают главным образом сосудистые расстройства. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8… 10 лет, а при воздействии высокочастотной вибрации - через 5 лет и раньше. Общая вибрация разных параметром вызывает различную степень выраженности изменений нервно и системы (центральной и вегетативной), сердечнососудистой системы и вестибулярного аппарата.

В зависимости от параметров (частота, амплитуда) вибрация может как положительно, так и отрицательно влиять на отдельные ткани и организм в целом. Вибрацию используют при лечении некоторых заболеваний, но чаще всего вибрацию (производственную) считают вредно влияющим фактором. Поэтому важно знать граничные характеристики, разделяющие позитивное и негативное влияние вибрации на человека. Впервые на полезное значение вибрации обратил внимание французский ученый аббат Сен Пьер, который в 1734 г. сконструировал вибрирующее кресло для домоседов, повышающее мышечный тонус и улучшающее циркуляцию крови. В начале XX в. в России профессор Военно-медицинской академии А.Е. Щербак доказал, что умеренная вибрация улучшает питание тканей и ускоряет заживление ран.

Производственная вибрация, характеризующаяся значительной амплитудой и продолжительностью действия, вызывает у работающих раздражительность, бессонницу, головную боль, ноющие боли в руках людей, имеющих дело с вибрирующим инструментом. При длительном воздействии вибрации перестраивается костная ткань: на рентгенограммах можно заметить полосы, похожие на следы перелома - участки наибольшего напряжения, где размягчается костная ткань. Возрастает проницаемость мелких кровеносных сосудов, нарушается нервная регуляция, изменяется чувствительность кожи. При работе с ручным механизированным инструментом может возникнуть акроасфиксия (симптом мертвых пальцев) - потеря чувствительности, побеление пальцев, кистей рук. При воздействии общей вибрации более выражены изменения со стороны центральной нервной системы: появляются головокружения, шум в ушах, ухудшение памяти, нарушение координации движений, вестибулярные расстройства, похудение.

Продолжение
--PAGE_BREAK--

Основные параметры вибрации: частота и амплитуда колебаний. Колеблющаяся с определенной частотой и амплитудой точка движется с непрерывно меняющимися скоростью и ускорением: они максимальны в момент ее прохождения через исходное положение покоя и снижаются до нуля в крайних позициях. Поэтому колебательное движение характеризуется также скоростью и ускорением, представляющими собой производные от амплитуды и частоты. Причем органы чувств человека воспринимают не мгновенное значение параметров вибрации, а действующее.

Вибрацию часто измеряют приборами, шкалы которых отградуированы не в абсолютных значениях скорости и ускорения, а в относительных - децибелах. Поэтому характеристиками вибрации служат также уровень колебательной скорости и уровень колебательного ускорения. Рассматривая человека как сложную динамическую структуру с изменяющимися во времени параметрами, можно выделить частоты, вызывающие резкий рост амплитуд колебаний как всего тела в целом, так и отдельных его органов. При вибрации ниже 2 Гц, действующей на человека вдоль позвоночника, тело движется как единое целое. Резонансные частоты мало зависят от индивидуальных особенностей людей, так как основной подсистемой, реагирующей на колебания, являются органы брюшной полости, вибрирующие в одной фазе. Резонанс внутренних органов наступает при частоте З...3,5 Гц, а при 4...8 Гц они смещаются.

Если вибрация действует в горизонтальной плоскости по оси, перпендикулярной позвоночнику, то резонансная частота тела обусловлена сгибанием позвоночника и жесткостью тазобедренных суставов. Область резонанса для головы сидящего человека соответствует 20…30 Гц. В этом диапазоне амплитуда виброускорения головы может втрое превышать амплитуду колебаний плеч. Качество зрительного восприятия предметов значительно ухудшается при частоте 60…70 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

Исследователи Японии установили, что характер профессии определяет некоторые особенности действия вибрации. Например, у шоферов грузовых машин широко распространены желудочные заболевания, у водителей трелевочных тракторов на лесозаготовках – радикулиты, у пилотов, особенно работающих на вертолетах, наблюдается снижение остроты зрения. Нарушения нервной и сердечнососудистой деятельности у летчиков возникают в 4 раза чаще, чем у представителей других профессий.

3.3 Нормирование вибраций

Нормирование. Цель нормирования вибраций - предотвращение функциональных расстройств и заболеваний, чрезмерного утомления и снижения работоспособности. В основе гигиенического нормирования лежат медицинские показания. Нормированием устанавливают допустимую суточную или недельную дозы, предупреждающие в условиях трудовой деятельности функциональные расстройства или заболевания работающих.

Для нормирования воздействия вибрации установлены четыре критерия: обеспечение комфорта, сохранение работоспособности, сохранение здоровья и обеспечение безопасности. В последнем случае используются предельно допустимые уровни для рабочих мест.

Применительно к вибрациям существует техническое (распространяется на источник вибрации) и гигиеническое нормирование (определяет ПДУ вибрации на рабочих местах). Последнее ограничивает уровни вибрационной скорости и ускорения в октавных или третьоктавных полосах среднегеометрических частот.

При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости (и их логарифмические уровни) или виброускорения как в пределах отдельных октав, так и третьеоктавных полос. Для локальной вибрации нормы вводят ограничения только в пределах октавных полос. Например, когда устанавливают регулярные перерывы в течение рабочей смены при локальной вибрации, допустимые значения уровня виброскорости увеличивают.

При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение контролируемого параметра вибрации, измеряемое при помощи специальных фильтров. Локальную вибрацию оценивают, используя среднее за время воздействия корректированное значение.

Вибрацию, воздействующую на человека, нормируют для каждого установленного направления. Гигиенические нормы вибрации при частотном (спектральном) анализе установлены для длительности воздействия 480 мин. Гигиенические нормы в логарифмических уровнях среднеквадратических значений виброскорости для общей локальной вибрации в зависимости от категории (1,2, За, б, в, г) приведены в ГОСТ 12.1.012-78; там же указаны нормы при интегральной оценке по частоте нормируемого параметра. Эти значения положены в основу норм СН 245-71 и требований в рамках ССБТ.

Вибрацию классифицируют по следующим признакам: по способу воздействия на человека - общая и локальная; по источнику возникновения - транспортная (при движении машин), транспортно-технологическая (при совмещении движения с технологическим процессом, например при косьбе или обмолоте самоходным комбайном, рытье траншей экскаватором и т. п.) и технологическая (при работе стационарных машин, например насосных агрегатов);

по частоте колебаний - низкочастотная (менее 22,6 Гц), среднечастотная (22,6...90 Гц) и высокочастотная (более 90 Гц); характеру спектра - узко- и широкополосная; времени действия - постоянная и непостоянная; последнюю, в свою очередь, делят на колеблющуюся во времени, прерывистую и импульсную.

Нормы вибрации установлены для трех взаимно перпендикулярных направлений вдоль осей ортогональной системы координат. При измерении и оценке общей вибрации необходимо помнить, что ось X расположена в направлении от спины к груди человека, ось Y - от правого плеча к левому, ось Z - вертикально вдоль туловища. При измерении локальной вибрации следует учитывать, что ось Z нaпpaвлeнa вдоль ручного инструмента, а оси Х Y - перпендикулярно к ней.

Стандартом установлены нормы отдельно для транспортной вибрации (категория 1), транспортно-технологической (категория 2) и технологической (категория 3); причем нормы для третьей категории подразделены на подкатегории: За - для вибрации, действующей на постоянных рабочих местах производственных помещений; 3б - на рабочих местах складов, бытовых, дежурных и подсобных помещений, в которых отсутствуют генерирующие вибрацию машины; Зв -в помещениях для работников умственного труда.

Средства оценки. Вибрации измеряют виброметрами типов НВА-1 и ИШВ-1. Аппаратура НВА-1 в комплекте с пьезометрическими датчиками Д-19, Д-22, Д-26 позволяет определять низкочастотную виброскорость и виброускорения. Виброизмерительный комплекс представляет собой измерительный преобразователь (датчик), усилитель, полосовые фильтры и регистрирующий прибор. Контролируемые параметры - действующие значения виброскорости, ускорения или их уровней (дБ) в октавных полосах частот. Параметры вибрации определяют в том направлении, где колебательная скорость наибольшая.

3.4 Методы и средства защиты от вибрации

Для защиты от вибрации применяют следующие методы: снижение виброактивности машин; отстройка от резонансных частот; вибродемпфирование; виброизоляция; виброгашение, а также индивидуальные средства защиты. Снижение виброактивности машин (уменьшение Fm) достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, ускорениями и т. п. были бы исключены или предельно снижены, например, заменой клепки сваркой; хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаимодействующих поверхностей; применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности, например, шевронных и косозубых зубчатых колес вместо прямозубых; заменой подшипников качения на подшипники скольжения; применением конструкционных материалов с повышенным внутренним трением.

Отстройка от резонансных частот заключается в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы с например установкой ребер жесткости или изменения массы системы (например путем закрепления на машине дополнительных масс).

Вибродемпфирование - это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение,- мягких покрытий (резина, пенопласт ПХВ-9, мастика ВД17-59, мастика «Анти-вибрит») и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия); применением поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор); установкой специальных демпферов.

Виброгашение (увеличение массы системы) осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент. Виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.).

Повышение жесткости системы, например путем установки ребер жесткости. Этот способ эффективен только при низких частотах вибрации.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника к защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи КП, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта, или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации. Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция.

Профилактические меры по защите от вибраций заключаются в уменьшении их в источнике образования и на пути распространения, а также в применении индивидуальных средств защиты, проведении санитарных и организационных мероприятий.

Уменьшения вибрации в источнике возникновения достигают изменением технологического процесса с изготовлением деталей из капрона, резины, текстолита, своевременным проведением профилактических мероприятий и смазочных операций; центрированием и балансировкой деталей; уменьшением зазоров в сочленениях. Передачу колебаний на основание агрегата или конструкцию здания ослабляют посредством экранирования, что является одновременно средством борьбы и с шумом.

В качестве вибропоглощающих покрытий обычно используют мастики № 579, 580, типа БД-17 и простейшие конструкции (слои рубероида, проклеенные битумом или синтетическим клеем). Если методы коллективной защиты не дают результата или их нерационально применять, то используют средства индивидуальной защиты. В качестве средств защиты от вибрации при работе с механизированным инструментом применяют антивибрационные рукавицы и специальную обувь. Антивибрационные полусапоги имеют многослойную резиновую подошву.

Длительность работы с вибрирующим инструментом не должна превышать 2/3 рабочей смены. Операции распределяют между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного действия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15...20 мин. Рекомендуется делать перерывы на 20 мин через 1...2ч после начала смены и на 30 мин через 2 ч после обеда.

Во время перерывов следует выполнять специальный комплекс гимнастических упражнений и гидропроцедуры - ванночки при температуре воды 38 °С, а также самомассаж конечностей.

Если вибрация машины превышает допустимое значение, то время контакта работающего с этой машиной ограничивают.

Для повышения защитных свойств организма, работоспособности и трудовой активности следует использовать специальные комплексы производственной гимнастики, витаминную профилактику (два раза в год комплекс витаминов С, В, никотиновую кислоту), спецпитание.

Влияние шума и вибрации на человека и его организм в последние десятилетия стало одной из актуальнейших проблем во всех странах мира. Шум воздействует на человека на производстве (имеются в виду промышленные предприятия и некоторые шумовые объекты), улице и в доме.

От неудовлетворительного состояния дел с безопасностью жизнедеятельности страна ежегодно несет большие человеческие, финансово-экономические, материальные и моральные потери. Обеспечение безопасности производства и охраны труда работников – одна из самых главных проблем национальной безопасности страны. На данный момент в нашей стране на многих предприятиях не соблюдается техника безопасности, а условия труда благоприятными не назовешь.

Под влиянием интенсивного шума и вибрации наступают повышенная утомляемость и раздражительность, плохой сон, головная боль, ослабление памяти, внимания и остроты зрения, что ведет к снижению производительности труда (в среднем на 10-15 %) и часто является причиной травматизма. Вибрация и шум влияют на сердечнососудистую, эндокринную и нервную системы, нарушают координацию движений. Адаптация человека к шуму невозможна.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Ковригин К.Н., Михеев А.П. Влияние уровня шума на производительность труда.- М.: Гигиена и санитария, 1965.

Алексеев С.В., Пивоваров Ю.П., Янушанец О.И. Экология человека: Учебник. - М.: Икар, 2002.

Гигиена и экология человека: Курс лекций/ Под ред. Ю.П. Пивоварова. - М.: ГОУ ВУНКЦ МЗ РФ, 2001.

Пивоваров Ю.П., Королик В.В., Зиневич Л.С. Гигиены и основы экологии человека: Учеб. пособие. - Ростов н/Д: Феникс, 2002.

Зотов Б.И., Курдюмов В.И. БЖД.- М.: КолосС, 2004.

Белов С.В. БЖД.- М.: Высшая школа, 2001.

Защита от шума, вибрации, ультра- и инфразвуков.

Воздействие на человека.

Вибрация – это механическое сотрясение тела с частотой 1-100Гц. Она отрицательно влияет на нервную систему, опорно-двигательный аппарат, желудок, зрение, слух. Стойкие нарушения вызывают виброболезнь.

Тело человека поглощает энергию колебаний пропорционально квадрату виброскорости . Поэтому в качестве параметра воздействия приняты среднеквадратичные (усредненные по времени) значения виброскорости V в абсолютных (м/с, мм/с) или относительных единицах (по отношению к пороговому минимальному значению V 0 = 5*10 -5 мм/c)

Шум, инфра- и ультразвуки – это звуковые волны в воздухе. Инфразвуки не слышны, имеют частоту до 20Гц ; вызывают усталость, головную боль, недомогание. Они особенно опасны в резонансе с частотой биотоков мозга (7Гц).

Шум – это слышимые звуки с частотой 20-20000Гц. Их воздействие на человека неодинаково. Природные звуки полезны и необходимы. Полное отсутствие звуков – непереносимо. Шум слабой интенсивности может вызвать душевное расстройство, невроз. Шум интенсивностью 90-110дБ вызывает гипертонию, язвенную болезнь, тугоухость; 130-150дБ – травму органов слуха.

Ультразвук человек не слышит. При частоте 20-30КГц ультразвук распространяется в воздухе, а при 30КГц и выше – в колеблющейся среде. Ультразвук интенсивностью 120-130дБ вызывает ультразвуковую патологию: головную боль, чрезмерную утомляемость, сонливость, понижение артериального давления, нарушение вестибулярной функции.

Параметр воздействия шума, инфра- и ультразвука на человека – среднеквадратичные значения звукового давления в абсолютных (Па) или относительных единицах

, дБ,

где Р 0 = 2*10 -5 – пороговое значение звукового давления на частоте 1000Гц.

Звуковое давление – это дополнительное к атмосферному переменное давление звуковых волн (положительное в фазе сжатия и отрицательное в фазе разряжения).

Частотная область вибрации и шума условно разделена на октавные полосы, в которых f в /f н = 2, где

f в – частота верхней границы полосы,

f н - частота нижней границы полосы.

Полоса характеризуется среднегеометрической частотой
.

Предельно допустимые уровни (ПДУ).

ГОСТом 12.1.012-90 установлены ПДУ вибрации: общей – передающейся через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека; локальной – передающейся через руки. ПДУ установлены в зависимости от частоты вибрации и характера работ (мм/с, дБ).

ГОСТом 12.1.003-83 установлены ПДУ шума в зависимости от частоты, характера работы и характера шума. Шумы подразделяются на:

Широкополосные с непрерывным сплошным спектром;

Тональные – в спектре имеются дискретные тона с превышением уровня на 10дБ.

Постоянный шум – уровень его меняется <5дБ в течение 8-часового рабочего дня.

Непостоянный шум – уровень его меняется >5дБ.

ГОСТом установлены предельные спектры (ПС) широкополосного постоянного шума. Для тональных шумов ПДУ на 5дБ менее ПС.

Непостоянный шум оценивают эквивалентным по энергии уровнем звука в дБА. «А» - характеризует шумомер для учета воздействия на человека шумов разной частоты.

Ультразвук – ПДУ ≤75-110дБ при f = 11-20КГц.

Интенсивность звука - I (Вт/кв.м) – поток энергии через единицу площади в единицу времени. I можно выразить через звуковое давление

ρ – плотность среды, кГ/м 3 , ρ С – удельное акустическое сопротивление среды(для воздуха 410)

С – скорость звука, м/с, L P = L I , I 0 = 10 -12 Вт/м 2 (для 1000 Гц)

Контроль и измерение.

Уровни шума и общей вибрации измеряются на рабочих местах не реже 1 раз в год, локальные вибрации – не реже 2х раз в год.

Защита от вибрации.

На рисунке показаны: 1 – вибрирующая опора; 2 – жесткость системы;

3 – оператор; 4 – трение в системе; F – возбуждающая сила (Н)

Сила F – встречает сопротивление двух сил: 1) восстанавливающей F в = CX, C - коэффициент жесткости виброизоляции, Н/м; X – перемещение, м;

2) силы трения F с = μV, μ – коэффициент сопротивления трения Н*с/м, V - скорость перемещения, м/с (F с вызывает рассеяние механической энергии).

Колеблющаяся система оказывает также инерционное сопротивление.

F a = ma; где m – масса (кг), a – виброускорение (м/с 2)

Амплитуда виброскорости:
, где

ω = 2πf – угловая частота возбуждающей силы в случае гармонических колебаний.

Способы защиты от вибрации

Защита от шума.

Интенсивность звуковой энергии на р.м. определяется

, Вт/м 2

где 1- ый член выражает прямую энергию звуковых волн, а 2-ой – отраженную от стен, потолка, оборудования и т.п.

Меры защиты (следуют из формулы):

уменьшение звуковой мощности P (Вт);

уменьшение фактора направленности излучения шума Ф = Р 2 /Р 2 ср;

увеличение площади S, на которую распространяется звуковая энергия. В свободном пространстве уровень шума в расчетной точке уменьшается пропорционально квадрату расстояния

L x = L ист -20lg(x), дБ;

повышение коэффициента звукопоглощения (α). Помещения покрывают пористыми материалами, в порах звуковая энергия переходит в тепловую и рассеивается за счет трения воздуха.

увеличение коэффициента ослабления К осл звуковой энергии с помощью звукоизолирующих преград из твердых тяжелых материалов. Звуковая энергия отражается от них в сторону источника.

Звукоизоляция ослабляет шум на 30-40дБ, звукопоглощение на 6-12дБ.

Расчет защиты от шума.

Ослабление шума на р.м. должно быть не менее

∆L расч ≥ (L Σист - L доп) + (3÷5), дБ

L доп – допустимый уровень шума, (3-5)дБ – запас;

L Σист – суммарный уровень шума на р.м от неск. источников.

Его измеряют или рассчитывают.

I Σ = I 1 +I 2 +I 3 +...+I n ,

L Σист = 10*lg(10 0,1L1 +10 0,1 L2+10 0,1 L3+...+10 0,1Ln),