Борьба с шумом и вибрацией

ВВЕДЕНИЕ
1. Вибрация
1.1. Гигиеническое нормирование вибраций
2. Акустические колебания
2.1. Нормируемые параметры шума
3. защита природы и окружающей среды
3.1. Средства коллективной защиты от шума и вибрации
3.2. СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
3.2.1. Защита от шума
3.2.2. Защита от вибрации
заключение
ЛИТЕРАТУРА

Борьба с шумом и вибрацией

94
87
82
78
75
73
71
70
с речевой связью по телефону
96
83
74
68
63
60
57
55
54
Помещения и участки точной сборки, машинописные бюро
96
83
74
68
63
60
57
55
54
Документы дают классификацию шумов по спектру на широкополосные и тональные, а по временным характеристикам — на постоянные и непостоянные. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления (УЗД) в девяти октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности. 5
Нормирование допустимого шума в жилых помещениях, общественных зданиях и на территории жилой застройки осуществляется в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562—96. Оценивать и прогнозировать потери слуха, связанные с действием производственного шума, дает возможность стандарт ИСО 1999: (1975) «Акустика—определение профессиональной экспозиции шума и оценка нарушений слуха, вызванных шумом». В производственных условиях нередко возникает опасность комбинированного влияния высокочастотного шума и низкочастотного ультразвука, например при работе реактивной техники, при плазменных технологиях.
Ультразвук как упругие волны не отличается от слышимого звука, однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту. По частотному спектру ультразвук классифицируют на: низкочастотный — колебания 1,12х104 – 1,0х105 Гц; высокочастотный — l,0 х105 – l,0х109 Гц; по способу распространения — на воздушный и контактный ультразвук.
Низкочастотные ультразвуковые колебания хорошо распространяются в воздухе. Биологический эффект воздействия их на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемой действию ультразвука. Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. У работающих на ультразвуковых установках отмечают выраженную астению, сосудистую гипотонию, снижение электрической активности сердца и мозга. Изменения ЦНС в начальной фазе проявляются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте, в ограниченном пространстве, резкие приступы с учащением пульса, чрезмерной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Наиболее характерны вегетососудистая дистония с жалобами на резкое утомление, головные боли и чувство давления в голове, затруднения при концентрации внимания, торможение мыслительного процесса, на бессонницу.
Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, т. е. развиваются периферические неврологические нарушения. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызывать изменения костной структуры с разрежением плотности костной ткани.
Профессиональные заболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки — вегетосенсорная (ангионевроз) или сенсомоторная полиневропатия рук.
Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТ 12.1.001- 89.
Характеристикой контактного ультразвука является пиковое значение виброскорости или его логарифмический уровень. Допустимые уровни контактного ультразвука следует принимать на 5 дБ ниже в тех случаях, когда работающие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука.
При воздействии инфразвука на организм уровнем ПО 150 дБ могут возникать неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения: нарушения в ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Отмечают жалобы на головные боли, головокружение, осязаемые движения барабанных перепонок, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности; может появиться чувство страха, сонливость, затруднение речи; специфическая для действия инфразвука реакция — нарушение равновесия. При воздействии инфразвука с уровнем 105 дБ отмечены психофизиологические реакции в форме повышения тре­вожности и неуверенности, эмоциональной неустойчивости.
Установлен аддитивный характер действия инфразвука и низкочастотного шума. Следует отметить, что производственный шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем инфразвук сопоставимых параметров.
Гигиеническая регламентация инфразвука на рабочих местах производится по СН 2274—80. В условиях городской застройки нормирование инфразвука обеспечивается санитарными нормами допустимых уровней инфразвука и низкочастотного шума на территории жилой застройки № 42-128-4948—89.
На людей и животных может воздействовать ударная волна. Прямое воздействие возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления воспринимается живым организмом как резкий удар. Скоростной напор при этом создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в пространстве. Косвенные поражения людей и животных могут произойти в результате ударов осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов, летящих с большой скоростью.
Степень воздействия ударной волны зависит от мощности взрыва, расстояния, метеоусловий, местонахождения (в здании, на открытой местности) и положения человека (лежа, сидя, стоя) и характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.
Избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считаются безопасными. Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20 – 40 кПа. Они выражаются кратковременными нарушениями функций организма (звоном в ушах, головокружением, головной болью). Возможны вывихи, ушибы. Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40 – 60 кПа. При этом могут быть вывихи конечностей, контузии головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей.
Тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении 60 – 100 кПа. Они характеризуются выраженной контузией всего организма, переломами костей, кровотечениями из носа, ушей; возможно повреждение внутренних органов и внутреннее кровотечение. Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа. Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга с длительной потерей сознания. Разрывы наблюдаются в органах, содержащих большое количество крови (печени, селезенке, почках), наполненных газом (легких, кишечнике), имеющих полости, наполненные жидкостью (головном мозге, мочевом и желчном пузырях). Эти травмы могут привести к смертельному исходу.
3. защита природы и окружающей среды
3.1. Средства коллективной защиты от шума и вибрации
По ГОСТ 12.4.011-87 «Средства защиты работающих. Общие тре­бования. Классификация» к коллективным средствам защиты от шума относятся устройства: оградительные; звукоизолирующие; звукопоглощающие; глушители шума; автоматического контроля и сигнализации; дистанционного управления.
Средства коллективной защиты по отношению к источнику возбуждения шума подразделяются на: средства, снижающие шум в источнике его возникновения; средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.6
В зависимости от способа реализации подразделяются на: акустические, архитектурно-планировочные и организационно-технические.
Акустические средства защиты от шума в зависимости от принципа действия подразделяются на: средства звукоизоляции; звукопоглощения; виброизоляции; демпфирования; глушители шума.
В свою очередь, средства звукоизоляции в зависимости от конструкции подразделяются на: звукоизолирующие ограждения зданий и помещений; звукоизолирующие кожухи; звукоизолирующие кабины; акустические экраны и выгородки.
Архитектурно-планировочные методы включают в себя: рациональные архитектурные решения планировок зданий и генеральных планов объектов; рациональные решения технологического оборудования, машин и механизмов; рациональное решение рабочих мест; рациональное акустическое планирование зон и режима движения транспортных средств и транспортных потоков; создание шумозащитных зон.
Организационно-технические методы включают в себя: применение малошумных технологических процессов (изменение технологии производства, способа обработки и транспортировки материалов и др.); оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля; применение малошумных машин, изменение конструктивных элементов машин; совершенствование технологии ремонта и обслуживания работников на шумных предприятиях.
Основы звукоизоляции. Часть энергии звука, падающей на границы помещения, передается через ограждающие конструкции в смежные помещения. Переданный таким образом звук образует новое звуковое поле, которое имеет свой уровень звукового давления и также может создавать в смежных помещениях проблему шума.
Способность ограждающей конструкции, например, перегородки, противостоять потоку энергии звука, проходящему через нее, называют звукоизоляцией, которая в основном может определяться массой перегородки. Показано, что распространение звуковой волны в воздухе происходит в виде последовательных сжатий и разрежений при скорости, равной приблизительно 330 м/с. Другими словами, продольное перемещение волны в воздухе происходит путем его сжатия. Однако, например, стены зданий изготавливают из несжимаемых по сравнению с воздухом материалов, и поэтому они не могут пере­давать перемещение звуковых волн в той же мере, как окружающий их воздух.
Волна, которая падает на перегородку, вызывает искривляющее или изгибающее движение перегородки. Эти перемещения очень малы, но достаточны для излучения звуковой волны с противоположной стороны перегородки и вибрации элементов ее опоры. Изгибающие перемещения можно сравнить с мелкими волнами, проходящими по перегородке со скоростью, которая значительно больше скорости звука в воздухе.
Амплитуда звуковых волн, излучаемых в приемное помещение, зависит только от амплитуды колебаний перегородки, а не от каких-либо других ее свойств. В свою очередь эта амплитуда колебаний зависит от амплитуды колебаний звукового давления в помещении, где находится источник звука, который воздействует: на перегородку (рис.1).
Рис. 1. Средняя звукоизоляция для обычных материалов и конструкций.
1. - полая щитовая дверь; 2. - стекло толщиной 3 мм; 3. - стекло толщиной 6 мм; 4. - доска для стены толщиной 25 мм; 5. - стекло толщиной 12 мм; 6. стекло толщиной 6 мм (воздушная прослойка 10 мм); 7 - стекло толщи­ной 6 мм (воздушная прослойка 200 мм); 8. - сухая штукатурка толщиной 1 -2 мм с вкладышами 50 х 100 мм; 9. - сухая штукатурка толщиной 12 мм с вкладышами 150 мм на разных уровнях в полости; 10. - плиты из шлаковаты толщиной 100 мм, оштукатуренные с одной стороны; 11, плиты из шлаковаты толщиной 100 мм, оштукатуренные с двух сторон; 12. - оштукатурен­ная кирпичная кладка толщиной 115 мм; 13. — бетонные плиты толщиной 150 мм с вкладышами толщиной 50 мм; 14. - плиты толщиной 100 мм с упругими подвесками; 15. - плиты толщиной 100 мм с жесткими подвесками; 16. - оштукатуренная кладка толщиной 225 мм; 17. - неоштукатуренные плиты из шлаковаты толщиной 100 мы; 18. - деревянная дверь со сплошным вкладышем.
Расчеты шума с учетом звукоизоляции. Зная законы распространения шума и его звукоизоляции, инженеры, работающие в промышленности, могут определить, будут ли используемые машины или технологические процессы создавать проблемы шума непосредственно на участках, где они эксплуатируются, или в помещениях, расположенных рядом с этими производственными участками.
Основы виброизоляции. Точно так же, как мы окружены шумом, мы окружены и вибрацией. Под вибрацией, в отличие от шума, передаваемого воздухом, под­разумеваются колебания в твердых материалах, таких, как земля, сте­ны строений или другие конструкции. Колебания в конструкциях могут быть низкочастотными, так что мы можем ощущать их иногда кончиками пальцев или даже просто видеть. Вибрация может происходить и на звуковых частотах, и тогда мы определяем и ощущаем ее по излучаемому звуку. Физические основы вибрации одинаковы как на звуковых, так и на низких частотах. Вибрация производственного оборудования обычно связана с механическими источниками колебаний и является следствием как конструктивных особенностей того или иного источника, так и ряда случайных факторов, не учтенных при проектировании оборудования.
Звуковая вибрация в теле конечных размеров представляет сложное сочетание различных типов волн, поэтому весьма затруднительно найти решение задач изоляции и поглощения вибрации в наиболее общей постановке. Как и при снижении воздушного шума, звуковая вибрация уменьшается в результате удаления от ее источника. Если не принимать во внимание ослабления уровней вибрации из-за внутреннего трения в материале (необратимый переход вибрационной энергии в тепло), то можно использовать эффект уменьшения плотности энергии при ее распределении на все большую площадь по мере увеличения расстояния от источника.
Применительно к одномерным структурам (длинные балки, трубопроводы и т. д.) из этих рассуждений следует, что звуковая вибрация почти не ослабляется с увеличением расстояния, если нет отвода энергии в точках крепления и т. и. (действительно, но амортизированным трубопроводам звуковая вибрация, почти не уменьшаясь, пе­редается на большие расстояния).
Для обширных двумерных структур (большие пластины или пло­ские решетки) снижение звуковой вибрации, если не считать очень ограниченного ближнего поля, пропорционально периметру «огибающей линии» (фронту волны) и составляет с удвоением расстояния 3 дБ. Из этого следует, что можно прийти к ложным заключениям, если характеризовать снижение вибраций с удалением от источника в децибелах на метр, т. е. в неявном виде предпосылать спад амплитуд вибрации по экспоненте.
Например, в уплотненном грунте вблизи от небольшого источника вибраций (вибратор, машина с дисбалансом) даже на низких частотах, менее 200 Гц, падение уровней составляет несколько децибел на метр, в то время как в том же грунте и на тех же частотах вблизи от мощного источника, например от метро, или, на большом расстоянии от любого источника — менее 1 дБ на 1 м. Аналогичную картину можно наблюдать в зданиях, где вблизи источника уровни звуковой вибрации падают на 4-6 дБ на этаж, а на некотором удалении (через 3-4 этажа) - всего лишь на 2-3 дБ на этаж.
3.2. СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
Под средствами индивидуальной защиты (СИЗ) понимают и называют те устройства и приспособления, которые индивидуально носятся и используются работниками на промышленных объектах и других государственных, кооперативных, совместных и частных предприятиях и учреждениях. Они используются только в тех случаях, когда отвечают защитным, физиолого-гигиеническим и эксплуатационным требованиям. СИЗ должны быть безвредными, достаточно прочными и надежными, легкими и эластичными, легко и хорошо очищаться от грязи и загрязнения, обеспечивать хорошую воздухо- и паропроницаемость, не давать усадки и сохранять первоначальные защитные свойства после обеспыливания, стирки, химчистки, обработки дез-средствами и т. д.
Применение рациональных и эффективных СИЗ позволяет уменьшить число случаев профессиональных заболеваний, производственного травматизма и тем самым способствует повышению производительности труда на 2-3 %. Основой высоких качественных показателей СИЗ. как и любого изделия, является стандартизация и сертификация.7
3.2.1. Защита от шума
Средства индивидуальной защиты (противошумы) используют в тех случаях, когда технические средства борьбы с шумом не обеспечивают его снижения до безопасных пределов. В этих случаях в соответствии с ГОСТом 12.1.003-83 с изменениями от 1991 г. (п 3.2) зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше 80 дБА должны быть обозначены знаками безопасности по ГОСТ 12.4.026-76. Этот знак обозначает необходимость работы с применением средств защиты органов слуха, и он вывешивается при входе в рабочее помещение или на участки работ с повышенным уровнем шума. Работающие в этих зданиях работники должны обеспечиваться СИЗ.
Измерение и гигиеническая оценка шума, а также профилактические мероприятия должны проводиться в соответствии с руководством 2.2.4/2.1.8-96 «Гигиеническая оценка физических факторов производственной и окружающей среды, а также с ГОСТом 12.1.050-86 «Методы измерения шума на рабочих местах».
Согласно ГОСТ 12.1.029-80 «Средства и методы защиты от шума» СИЗ от шума в зависимости от конструктивного исполнения подразделяются на: противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи, противошумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход или прилегающие к нему, противошумные шлемы и каски и противошумные костюмы.
Противошумные наушники по способу прикрепления на голове подразделяются на: независимые, имеющие жесткое или мягкое оголовье, встроенные в головной убор или в другое защитное устройство. Противошумные вкладыши в зависимости от характера использования подразделяются на: многократного и однократного использования, а от применяемого материала - па твердые, эластичные и волокнистые.
Наиболее простыми являются вкладыши из шумопоглощающих материалов (стекловата, пластмасса, ультратонкое волокно (УТВ), резина стерильная вата). Получили широкое распространение вкладыши из материала «ФП-Беруши» (от слов: береги уши). Широко используются противошумные наушники при уровнях интенсивности шума до 110-120 дБА.
Однако все противошумные вкладыши многократного пользования, особенно изготавливаемые по форме слухового канала, требуют специального медицинского контроля и противопоказаны при некоторых кожных заболеваниях и заболеваниях органа слуха.
Противошумные наушники изготавливают одного размера, что является их преимуществом. Они представляют собой чашки из пластмасс или легких металлов, заполненные пористыми звукопоглотителями Для плотного и удобного прилегания к околоушному пространству они снабжены уплотняющими кольцами из губчатой резины, пенополиуретана или их заполняют глицерином, вазелиновым маслом или другими веществами с большим внутренним трением. Наушники крепятся с помощью оголовья, обеспечивающего их плотное прижатие к ушной раковине с регулируемой силой.
Противошумны шлемы - самые громоздкие и дорогие из проти-вошумов. Их применяют при очень высоких уровнях шумов (120 и более дБЛ) и, как правило, в комбинации с наушниками, а также с противошумными костюмами.
Использование индивидуальных противошумов направлено на предупреждение расстройств не только слуха, но и других органов и систем, в первую очередь нервной системы. Наушники ВЦНИИОТ-1 применяются при уровнях интенсивности шума до ПО дБА; ВЦНИИОТ-4А - до ПО дБА; ВЦНИИОТ-7И -115 дБА; ВЦНИИОТ-2 М - 120 дБА; наушники К-2 - до ИОдБА; каска противошумная ВЦНИИОТ-2 - при уровнях шума более 120 дБА.
Выбор того или иного типа антифона определяется с учетом характера шума, его уровня, а также состояния органа слуха работника. Для оценки эффективности используемых СИЗ определяется порог слышимости методом тональной аудиометрии по ГОСТ 12.4.061-88 перед началом и сразу после окончания испытаний или работы. Допустимое увеличение временного смещения порога (ВСП) слуховой чувствительности в области речевых частот не должно превышать 10 дБ по сравнению с исходным уровнем в СИЗ. Количество испытуемых в лабораторных условиях должно быть не менее трех, а в производственных - не менее десяти. Достоверность результатов при уров­не вероятности 0,95 (р < 0,05).
Для наушников и шлемов дополнительным показателем является масса и сила прижатия к околоушной области, определяющие комфорт при длительном пользовании.
Полагают, что противошумы дают адекватную защиту от шума, если они ослабляют шум, не вызывая болевых или дискомфортных ощущений.