8. Производственный шум

Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды вследствие воздействия на нее какой-либо возмущающей силы. Звуки, издаваемые гармонически колеблющимся телом, называются музыкальным тоном. Музыкальные тоны отличаются громкостью и высотой. Громкость определяется амплитудой колебаний, высота звука определяется частотой.

Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой 16….20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.

При звуковых колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление Р. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения воздуха изменяются во времени. Разность между мгновенным значением давления и средним давлением, которые наблюдаются в невозмущенной среде, называют звуковым давлением; измеряется в Па.

Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука I.

Интенсивностью звука называется средний поток звуковой энергии в единицу времени в какой-либо точке среды, отнесенной к единице поверхности; измеряется в Вт/м2.

Минимальное звуковое давление Ро и минимальная интенсивность звука Iо, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков (порог слышимости) и интенсивность звуков, вызывающих болевые ощущения (болевой порог), отличаются друг от друга более чем в миллион раз. Поэтому для оценки шума удобно измерять не абсолютные значения интенсивности звукового давления, а относительные их уровни в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям Pо и Iо.

Уровень интенсивности звука определяется по формуле

LI = 10 lg (I / Iо), (2.8)

где: I – интенсивность звука в данной точке; Вт/м2;

Iо – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному (1*10-12) Вт/м2 при частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления определяется по формуле

Lр = 20 lg (P \ Pо), (2.9)

 

где: Р – звуковое давление в данной точке, Па;

Ро – пороговое звуковое давление, равное (2 * 10-5) Па.

Логарифмическая единица, отражающая десятикратную степень увеличения интенсивности звука над уровнем другого, называется белом. Пользуются единице в 10 раз меньшей – децибел (дБ). Диапазон звуков, воспринимаемых ухом человека, составляет 0…140 дБ.

Звуковые колебания различных частот при одинаковых уровнях звукового давления по-разному воздействуют на органы слуха человека.

Звуковую мощность и звуковое давление как величины переменные можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различной частоты.

Зависимость среднеквадратичных значений этих составляющих (или их уровней) от частоты называется частотным спектром шума.

Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру, называется широкополосным. Если прослушивается звук определенной частоты, то шум называется тональным. Шум, воспринимаемый как отдельные импульсы (удары), называется импульсным.

Обычно частотный спектр определяется опытным путем, находя звуковые давления не для каждой отдельной частоты, а для октавных (или третьоктавных) полос частот.

Среднегеометрическая октавная полоса частот fср определяется как:

fср. = ^fH * fb;

причем для октавных полос fb / FH = 2,

для третьоктавных fb / fH = 1,26,

где: fb – верхняя частота,

fH – нижняя частота.

По характеру спектра шумы подразделяются на низкочастотные (Мах звуковое давление < 400 ГЦ), среднечастотные (400 – 1000 Гц) и высокочастотные (> 1000 Гц).

Частотные спектры шума получают с помощью анализаторов шума, представляющих собой набор электрических фильтров, которые пропускают электрический звуковой сигнал в определенной полосе частот (полосе пропускания).

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные.

Непостоянные бывают:

  • колеблющиеся по времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;
  • прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума;
  • импульсные, состоящие из сигналов менее 1с.

8.1. Действие на организм

Воздействие шума на организм может проявляться в виде специфического поражения органа слуха, нарушений со стороны ряда органов и систем, снижения производительности труда, снижения внимания, повышения уровня травматизма.

В отрасли связи шум является одним из наиболее распространенных источников вредности.

Длительное воздействие шума большой интенсивности приводит к патологическому состоянию слухового аппарата и его утомлению. Утомление может постепенно перейти в тугоухость и глухоту. Чаще всего снижение слуха развивается в течение 5 – 7 лет и более – ухудшается восприятие шепотной речи, появляются головные боли, шум и писк в ушах. Период отдыха, восстановления слухового восприятия, становится все длиннее.

Интенсивный шум вызывает изменение сердечно-сосудистой системы, сопровождаемые нарушением тонуса и ритма сердечных сокращений, изменяется артериальное давление.

При этом степень выраженности гипертензивного действия шума зависит от интенсивности, времени воздействия, частотного состава и др.

Шум действует на центральную нервную систему, функциональные изменения в которой происходят зачастую раньше, чем определяется нарушение слуховой чувствительности. Это выражается астеническими реакциями, синдромом вегетативной дисфункции, астеновегетативным синдромом с характерными симптомами – раздражительностью, ослаблением памяти, апатией, подавленным настроением.

Шум вызывает нарушение нормальной функции желудка – уменьшается выделение желудочного сока, изменяется кислотность, что приводит к гастритам и язвам.

Шум действует на вестибулярный аппарат, вызывая нарушение координации движений, тошноту. Действуя на другие анализаторы, вызывает нарушение концентрации внимания, ухудшается восприятие цветовых и звуковых сигналов, раньше возникает чувство усталости и развиваются признаки утомления. Все это ведет к снижению производительности труда и повышает риск травматизма.

Шум обладает кумулятивным (накапливающим) действием. Чем старше человек, тем резче его реакция на шумовое раздражение.

При уровне шума 65 дБ (шум улицы, рынка, машинописного бюро) повышается кровяное давление, появляется быстрая утомляемость.

Уровень шума 90 дБ (шум поезда метрополитена) приводит к нарушениям слуха, ухудшению деятельности ЖКТ, нарушению нервной деятельности.

При шуме в 140 дБ (мотор самолета в 100 м) могут лопнуть барабанные перепонки, могут быть нарушены связи между частями внутреннего уха. Клетки коры головного мозга находятся в состоянии, близком к истощению. Звук вызывает механические колебания тканей и разрушение нервных клеток.

Опасны не только производственные, опасны и бытовые шумы.

Школьник делает уроки “под телевизор”, подросток читает рядом с включенным магнитофоном, в рабочем кабинете гремит радио, в кабине шофера – магнитофон. Насколько же безобидна такая картина?

Ученым давно известно, как вредно сказывается на человеке радиошумы параллельно с работой. Здесь не идет речь о специально подобранной музыке, например, для конвейера. Многолетние исследования лаборатории качества ОС НИИ общей и коммунальной гигиены установили, что производительность самых различных видов труда при радиошуме значительно снижается. В первую очередь это относится к умственной работе, так как она требует повышенного внимания.

Если включен репродуктор – производительность умственного труда снижается в 2 – 4 раза, при двух включенных репродукторах с разными программами она снижается в 12 – 15 раз. Это же относится к эффективности учебного процесса. В 1,5 – 2 раза снижается и производительность физического труда при одном включенном репродукторе, в 3 – 5 раз – при двух. В 2 – 3 раза увеличиваются несчастные случаи на производстве.

Работа при радиошуме вызывает ощущение тяжести в голове, головные боли, приводит к развитию неврозов, гипертонии, язвы желудка.

Источники шума

Шум создается одиночными или комплексными источниками, находящимися снаружи или внутри здания. Это прежде всего транспортные средства, техническое оборудование промышленных и бытовых предприятий, вентиляторные, газотурбокомпрессорные установки, санитарно-техническое оборудование жилых зданий, трансформаторы.

В зависимости от физической природы шумы могут быть:

  • механические – возникающие при вибрации поверхностей машин и при одиночных или периодических ударах конструкции;
  • аэродинамические – при прохождении в газах процессов, выхлопах автомобилей;
  • электромагнитные;
  • гидродинамические.

По характеру действия шумы делятся на стабильные, прерывистые, воющие. Последние два особенно неблагоприятно действуют на слух.

Для измерения шума применяются приборы - шумомеры (ШМ-1).

Шум в рабочем помещении измеряют на высоте 1,5 м, на расстоянии 1 м от его источника. При равномерном размещении шума измерение проводят в двух точках, расположенных по длинной оси помещения на высоте 1,5 м.

8.2. Нормирование шума

Для оценки шума используют частотный спектр измеренного уровня звукового давления, выраженный в дБ, в октавных полосах частот, который сравнивается с предельным спектром, нормированным в ГОСТ 12.1.003-83 “ССБТ. Шум. Общие требования безопасности”.

Для ориентировочной оценки шумовой обстановки допускается использовать одночисловую характеристику – так называемый уровень звука, дБА, измеряемый без частотного анализа по шкале А шумометра, которая приблизительно соответствует числовой характеристике слуха человека. Слуховой аппарат человека более чувствителен к звукам высоких частот, поэтому нормируемые значения звукового давления уменьшаются с увеличением f. Для постоянного шума нормируемыми параметрами являются – допустимые уровни звукового давления и уровни звука на рабочих местах (по ГОСТ 12.1.003-83).

Для непостоянного шума нормируемым параметром является эквивалентный уровень звука LА единиц в дБ по шкале А.

Эквивалентным уровнем звука называется значение уровня звука постоянного шума, который в пределах регламентируемого интервала времени

Т = t2 - t1 имеет тоже самое среднеквадратичное значение уровня звука, что и рассматриваемый шум.

8.3. Методы и средства защиты

Используются следующие методы:

1. Уменьшение шума в источнике.

Этот метод является наиболее рациональным.

Механические шумы снижаются при помощи следующих технических мероприятий:

  • замена ударных процессов и механизмов безударными, например, применять оборудование с гидроприводом вместо оборудования с кривошипным и эксцентрированным приводами. Заменяют штамповку прессованием: клепку – сваркой, обрубку – резкой и т.д.;
  • применять вместо прямозубых шестерен косозубые;
  • замена зубчатых и цепных передач клиноременными;
  • замена подшипников качения на подшипники скольжения;
  • замена (по возможности) металлических деталей на пластмассовые;
  • использование принудительной смазки трущихся поверхностей;
  • применять балансировку вращающихся элементов машин.

Аэродинамические шумы

Это шумы вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, выпусков пара и воздуха в атмосферу, двигателей внутреннего сгорания.

В большинстве случаев меры по ослаблению аэродинамических шумов в источнике оказываются недостаточными, поэтому дополнительное, а часто и основное снижение шума достигается путем звукоизоляцией источника и установка глушителей.

Гидродинамические шумы

Возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (насосы).

Меры борьбы – это улучшение гидродинамических характеристик насосов и выбор оптимальных режимов их работы.

Электромагнитные шумы – возникают в электрических машинах и оборудовании за счет магнитного поля, обусловленного электрическим током.

Снижение электромагнитного шума осуществляется путем конструктивных изменений в электрических машинах. В трансформаторах необходимо применять более плотную прессовку пакетов, использовать демпфирующие материалы.

2. Изменение направленности излучения шума.

3. Рациональная планировка предприятий и цехов.

4. Акустическая обработка помещений.

5. Если нет возможности уменьшить прямой звук, то для снижения шума нужно уменьшить энергию отраженных волн. Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту вследствие потерь в порах материала. Поэтому для эффективного звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, причем поры должны быть открыты со стороны падения звука и соединяться между собой, чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала.

6. Уменьшение шума на пути его распространения.

Этот метод применяется, когда рассмотренными выше методами не возможно или нецелесообразно достичь требуемого снижения шума.

Снижение шума этим методом может быть осуществлено применением:

а) звукоизолирующих кожухов, экранов, кабин;

б) глушителей шума.

Средства индивидуальной защиты

Часто неэкономично, а иногда практически невозможно уменьшить шум до допустимых величин общетехническими мероприятиями. Поэтому средства индивидуальной защиты являются основными мерами, предотвращающими профессиональные заболевания работающих.

К средствам индивидуальной защиты относятся вкладыши, наушники, шлемы.

Безопасность жизнедеятельности


*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.