ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМ

Цель работы – ознакомиться с параметрами шума, его нормированием, методикой измерения уровней шума, научиться экспериментально оценивать эффективность защитных экранов.

Акустический шум — сочетание различных по частоте и силе звуков. Звук — упругие колебания частиц воздушной среды, которые воспринимаются органами слуха человека в направлении их распространения.

Шум является одним из вредных производственных факторов. Под его действием, как правило, повышается утомляемость, ухудшаются восприятие звуковых сигналов и разборчивость речи, нарушаются процессы пищеварения и кровообращения, возрастают энергозатраты организма при выполнении всех видов работ, ослабляется световосприятие. При длительном воздействии шума на человека могут возникать различные профессиональные заболевания - глухота, гипертония и т.п.

Физические характеристики шума: частота, интенсивность, звуковое давление.

Частотный диапазон восприятия шума находится в диапазоне 16 - 20000 Гц. Инфразвук имеет частоты менее 16 Гц, ультразвук - свыше 20 кГц. Устойчивый слышимый звук находится в диапазоне 1000 Гц - 3000 Гц.

Часть общей мощности источника шума, приходящаяся на единицу площади, проходящей через заданную точку звукового поля и расположенной перпендикулярно распространению звуковой волны, называется интенсивностью звука (I). Единица интенсивности звука – ватт на метр в квадрате (Вт/м²).

Непосредственное измерение интенсивности звука связано с большими техническими трудностями. С помощью акустических приборов (шумомеров) сравнительно просто измеряется так называемое звуковое давление (Р), связанное с интенсивностью звука (I) следующей зависимостью:

где P– звуковое давление, Па; r – плотность среды, кг/м³; c – скорость звука, м/с.

Характерной особенностью абсолютных значений звукового давления, интенсивности звука является большой диапазон, в пределах которого они могут изменяться. Поэтому для удобства вычислений принято оценивать звуковое давление, или интенсивность звука не в абсолютных, а в относительных единицах (белах, децибелах) по отношению к пороговым значениям. Измеренные таким образом величины называются уровнями.

Бел (Б) – это десятичный логарифм отношения интенсивности звука в данной точке к пороговому значению:

где I– интенсивность звука в данной точке, Вт/м²; I₀– пороговое значение уровня интенсивности, I₀= 10^–12 Вт/м².

Уровень звукового давления в 1 дБ примерно равен уровню интенсивности звука при нулевом уровне 10⁻¹² Вт/м².

Если обозначить однократное увеличение в 10 раз как 1 бел, то уровень шума реактивного самолета соответствует 13-14 белам. Поскольку бел оказывается слишком большой величиной; удобнее пользоваться более мелкими единицами – децибелами. Децибел (дБ) - одна десятая бела.

В децибелах выражают уровень звукового давления, в этом случае меньшая величина звукового давления обычно соответствует значению 2^.10⁻⁵Н/м² (Па), обозначаемому как пороговое значение звукового давления.

Уровень интенсивности или звукового давления (L), дБ, определяется по формуле:

где P₀– пороговое значение звукового давления.

Зависимость между интенсивностью звука, звукового давления и уровня звука в воздухе при комнатной температуре и нормальном давлении на уровне моря представлена в табл. 1.

Согласно СН 2.2.4./2.1.8.562-96 по характеру спектра шум подразделяется на:

- широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;

- тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тоны. Тональный характер шума для практических целей устанавливается измерением в 1/3 октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шум делится на:

- постоянный шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или за время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно»;

- непостоянный шум, уровень которого за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно».

- колеблющийся во времени шум, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

- прерывистый шум, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

- импульсный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1с, при этом уровни звука в дБАI и дБА, измеренные соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно», отличаются не менее чем на 7 дБ.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Дополнительно для колеблющегося во времени и прерывистого шума ограничивают максимальные уровни звука в дБА, измеренные на временной характеристике «медленно», а для импульсного шума — максимальный уровень звука в дБАI, измеренный на временной характеристике «импульс».

По условиям возникновения шумы на производстве могут быть механическими, аэродинамическими, электромагнитными и гидродинамическими (ГОСТ 12.1.029-80).

Механический шум возникает вследствие вибрации поверхностей машин и оборудования, одиночных ударов в сочленениях деталей, сборочных единиц, конструкции в целом.

Источник аэродинамического шума – стационарные или нестационарные процессы в газах (истечение газа и т.д.).

Электромагнитный шум возникает при колебаниях элементов электромеханических устройств под действием переменных магнитных сил (колебания ротора и статора электрических машин и т.д.).

Гидродинамические шумы возникают вследствие протекания стационарных или нестационарных процессов в жидкостях (турбулентность потоков жидкости, гидроудары и т.д.).

Если шум возникает и распространяется в воздушной среде от источника до наблюдателя, он называется воздушным. Структурный шум – шум, распространяющийся в твердых телах и излучаемый их колеблющимися поверхностями.

По условиям возникновения шумы делятся на:

механические колебания поверхностей тел или самих тел) — возникающие в результате движения, ударов, трений поверхностей отдельных узлов и деталей установок, машин (металлообрабатывающие станки, вибро- и ударостенды и т.д.);

аэродинамические ( нестационарные процессы в газе) — возникающие в результате истечения сжатого воздуха, газов или перемещения газообразных сред с большой скоростью (компрессорные и вентиляционные установки, горелки, движение тел в воздухе, самолеты);

гидродинамические — возникающие вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитация, турбулентность потока, гидравлические удары — это насосы и др.);

электромагнитные (переменные магнитные силы, приводящие к колебанию рабочих органов электрических машин и аппаратов) — возникающие в электрических машинах, установках, приборах и аппаратах (шум силовых трансформаторов за счет действия магнитострикции и т.д.).

Борьба с производственным шумом строительно-акустическими методами должна обеспечиваться:

- рациональным с акустической точки зрения решением генерального плана объекта, рациональным архитектурно-планировочным решением зданий;

- применением ограждающих конструкций зданий с требуемой звукоизоляцией;

- применением звукопоглощающих конструкций (звукопоглощающих облицовок, кулис, штучных поглотителей);

- применением звукоизолирующих кабин наблюдения и дистанционного управления;

- применением звукоизолирующих кожухов на шумных агрегатах;

- применением глушителей шума в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и в аэрогазодинамических установках;

- виброизоляцией технологического оборудования.

Среди множества способов и средств коллективной защиты от шума, предусмотренных ГОСТ 12.1.003-83 (1999), ГОСТ 12.1.029-80 (2001), СНиП 23-03-2003, наибольшее распространение получили способы звукоизоляции и звукопоглощения.

Эти способы реализуются или на этапе конструирования и изготовления оборудования путем разработки специальных корпусов и кожухов, препятствующих проникновению шума от его источника в производственную среду, или на этапе проектирования и модернизации производственных участков и помещений установкой перегородок, стен, кабин наблюдения работ, уменьшающих уровень шума, по крайне мере, на рабочем месте (рис. 5).

Рис. 5 Акустическая обработка помещений с помощью штучных поглотителей

Эффективность звукоизоляции зависит от плотности материала, используемого для целей звукоизоляции, его толщины, конструкции перегородки и кожуха, а также от частоты звуков: чем выше частота, тем эффективнее может быть звукоизоляция.

Так как шум порождается чаще всего вибрациями, то звукоизолирующий кожух или перегородки (рис. 6) будут выполнять свои функции только в том случае, если будут приняты специальные меры по их виброизоляции.

Снижение шума в источнике его возникновения является самым эффективным методом, возможно на этапе проектирования. Уменьшение механического шума возможно при замене подшипников качения на подшипники скольжения, ударных процессов на безударные, зубчатой передачи на клиноременную, балансировке вращающихся деталей, замене по возможности металлических деталей на неметаллические в т.ч. композитные; своевременном техническом обслуживании и ремонте; применении смазки и т.д.

К организационным мероприятиям относятся: определение режима труда и отдыха персонала (табл. 6), планирование работы значительных источников шума, рациональная организация рабочих мест.

Если уровень шума не снижается в пределах нормы, то используются индивидуальные средства защиты (беруши, наушники и другие).

Лабораторная установка представляет собой измерительный стенд, предназначенный для исследования звукоизоляции и звукопоглощения, который состоит из трех основных блоков (рис. 7, 8): блок управления, излучающая и приемная камеры.

Рис. 7. Стенд по исследованию звукоизоляции и звукопоглощения: I – блок управления и измерения; II – излучающая камера; III - приемная камера

Излучающая камера представляет собой звукоизолированный ящик с дверцей и окном излучения. В камере установлены три громкоговорителя обеспечивающих излучение в диапазоне частот 25 - 18000 Гц. Максимальная выходная мощность излучателей - 20 Вт. В выходном окне расположен микрофон. Приёмная камера представляет собой звукоизолированный ящик со встроенным микрофоном и окном для приёма звуковых колебаний

В блок управления и измерения встроен измерительный низкочастотный генератор с широкополосным ламповым усилителем, широкополосные милливольтметры и схема начальной балансировки излучающей и приёмной камеры (рис. 8).

Рис.8. Панель управления: 1. выключатель стенда; 2. выключатель милливольтметра передающей камеры; 3. выключатель звукового генератора; 4. выключатель милливольтметра приёмной камеры; 5, 6 ручки установки нуля милливольтметров; 7, 8 переключатели пределов измерения милливольтметров; 9. множитель частоты генератора; 10. ручка установки частоты генератора; 11. ручка регулировки выходного напряжения генератора; 12. делитель выходного напряжения генератора; 13. вольтметр выходного напряжения генератора; 14. ручка уровня чувствительности микрофона передающей камеры; 15. ручка уровня чувствительности микрофона приёмной камеры; 16,17 - индикаторы включения

Так как в стенде используется ламповый усилитель звуковых колебаний, то необходим прогрев прибора в течение 20 мин. В комплект установки входят экраны из различных материалов: резины, фанеры, стекла и др., которые необходимо закреплять на металлических стержнях.

После ознакомления с методикой проведения эксперимента и экспериментальной установкой, ответив на вопросы преподавателя, необходимо приступить к выполнению работы.

1. Осторожно отодвинуть приёмную камеру и на штифты передающей камеры и надеть экран из исследуемого материала. Приёмной камерой прижать экран к передающей камере. Измерения проводить при закрытой дверце камеры. Найти разницу между показаниями 1 и 2 вольтметров, которая будет соответствовать уровню звукового давления звуковой волны, прошедшей через перегородку.

2. Изменить значение октавной частоты, уравнять начальные показания вольтметров, установить экран из другого материала и снова измерить звуковое давление.

Таким образом провести измерение уровня звукового давления на девяти октавных частотах. Результаты оформить в виде табл. 9.

3. Определить значения снижения уровня звукового давления до нормативных величин и записать в таблицу.

4. По данным измерений построить графики зависимостей уровней звукового давления L после прохождения через экраны из различных материалов от частоты f.

5. Сделать выводы об эффективности экранов из различных материалов, используемых в качестве средств защиты от шума.

- результаты измерений уровней звуковых давлений при различных октавных частотах после постановки преград;

- графики зависимости уровней звуковых давлений от октавных частот после постановки преград;

- сравнение экспериментальных данных с нормативными значениями в исследуемом диапазоне частот;

2. Как классифицируются шумы по происхождению?

4. Как различаются шумы по характеру спектра?

5. Как подразделяются шумы по временным характеристикам?

7. Чем отличается уровень звука, измеренный в дБА, от измеренного в дБ?

8. Какое воздействие оказывает шум на организм человека?

9. По каким критериям проводится нормирование шума?

10. Как определить класс условий труда по ПДУ для шума и ультразвука?

11. Какие средства и методы борьбы с шумом Вы знаете? В чем заключается их действие?

12. Что такое звукоизоляция и звукопоглощение?

1. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. – М.: Высшая школа, 2008. – 616 с.

2. Белов С.В. Ноксология: Учеб. пособие для студ. вузов/С.В. Белов, Е. Н. Симакова. - М.: Новые технологии. - Прил. к журн. «Безопасность жизнедеятельности»; № 6. Вып. 2. - 2010. - 24 с.

3. Исследование производственного шума и методы борьбы с ним. Методические указания к выполнению учебно-исследовательской лабораторной работы по курсу «Безопасность жизнедеятельности» / Плотникова, В.И.Усатый, Л.А.Тарасова. - Саратов: СГТУ, 2002. - 14 с

4.. ГОСТ 12.1.029-80 (2001). Средства и методы защиты от шума. Классификация

5. Р 2.2.2006-05. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса.

6. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.

7. СанПиН 2.2.4/2.1.8.583-96. Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки.

8. СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96. Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения.

9. ГОСТ 12.1.003-83 (1999). Шум. Общие требования безопасности.

10. ГОСТ 12.1.029 -80 (2001). Шум. Средства и методы защиты от шума. Классификация.

11. ГОСТ 12.1.050-86 (2001). Методы измерения шума на рабочих местах.

12. СП 2.2.2.1327-03. Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту.

13. СНиП II-12-77. Ч. II. Нормы проектирования. Гл. 12. Защита от шума.

15. ГОСТ 53188.1-2008. Шумомеры. Часть 1. Технические требования.

16. ГОСТ Р 12.4.209-99. Средства индивидуальной защиты органа слуха. Вкладыши. Общие технические требования. Методы испытаний.

17. ГОСТ Р 12.4.208-99. Средства индивидуальной защиты органа слуха. Наушники. Общие технические требования. Методы испытаний.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМ

Физические характеристики шума: частота, интенсивность, звуковое давление.

где P– звуковое давление, Па; r – плотность среды, кг/м³; c – скорость звука, м/с.

Бел (Б) – это десятичный логарифм отношения интенсивности звука в данной точке к пороговому значению:

где I– интенсивность звука в данной точке, Вт/м²; I₀– пороговое значение уровня интенсивности, I₀= 10^–12 Вт/м².

Уровень звукового давления в 1 дБ примерно равен уровню интенсивности звука при нулевом уровне 10⁻¹² Вт/м².

Уровень интенсивности или звукового давления (L), дБ, определяется по формуле:

где P₀– пороговое значение звукового давления.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: