Акустические колебания в диапазоне 16 Гц – 20 КГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми , с частотой менее 16 Гц – инфразвуковыми, выше 20 КГц – ультразвуковыми.
Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле. Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Порог слышимости различен для звуковых колебаний разных частот. Органы слуха человека наиболее чувствительны к частоте 1000 – 3000 Гц.
Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя – порог слышимости, верхняя – порог болевого ощущения. Параметры, характеризующие звук :
· частота колебаний;
· скорость распространения звуковой волны;
· длина волны;
· амплитуда колебаний.
Шум является совокупностью звуков различной частоты и интенсивности. С точки зрения физиологии шумом является любой неприятный для человека звук. Согласно выводам Всемирной организации здравоохранения , шум является одним из основных факторов физического загрязнения окружающей среды, адаптация организма к которому практически невозможна.
Классификация шумов :
· низкочастотные;
· среднечастотные;
· высокочастотные;
· постоянные;
· непостоянные;
· продолжительные.
Шум, как гигиенический фактор представляет совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отдыху.
По физической сущности шум представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой (газовой, жидкой или твердой) среды. Источником его является любое колеблющееся тело, выведенное из устойчивого состояния внешней силой.
В различных отраслях экономики, на предприятиях и фирмах имеются источники шума – это оборудование, машины, работа которых сопровождается шумом, людские потоки. Интенсивный шум способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы. Сильное влияние шум оказывает на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы, что приводит к ухудшению качества работы, возникновению несчастных случаев. Постоянно находящийся в этих условиях персонал, подвергается воздействию шума, вредно действующего на организм и снижающего производительность труда. Длительное воздействие шума может привести к развитию такого профессионального заболевания, как «шумовая болезнь», тугоухость.
Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечнососудистых заболеваний, гипертонической болезни, может приводить к профзаболеваниям. Установлено, что во время сна шум оказывает более негативное воздействие, чем в часы бодрствования.
Воздействие шума на человека определяется его уровнем (громкостью, интенсивностью) и высотой составляющих его звуков, а также продолжительностью воздействия. Понятие «интенсивность» и «громкость» не совсем тождественны. Интенсивность – объективная характеристика звука; громкость – характеристика его субъективного восприятия. Громкость звука возрастает гораздо медленнее, чем интенсивность.
Уровень шума выражается в логарифмической шкале, в децибелах(Дб). 1Дб – это десятая часть логарифма отношения давления, которое оказывают звуковые волны на барабанную перепонку уха, к предельно низкому, ещё ощущаемому ухом давлению.
Шум до 30-35 Дб привычен для человека и не беспокоит его. Повышение уровня шума до 40-70 Дб создаёт значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, и при длительном действии может быть причиной неврозов . Воздействие шума уровнем свыше 70 Дб может привести к потере слуха – профессиональной тугоухости . При действии шума высоких уровней – более 140 Дб, возможен разрыв барабанных перепонок, контузия;свыше 160 Дб – смерть.
Уровни шумов от различных источников и реакция организма на акустические воздействия приведены в таблице:
Таблица 1.
| Источники шума | Уровень шума, Дб | Реакция организма на длительное акустическое воздействие |
| Зимний лес в безветренную погоду Нормальное дыхание Шёпот, листва, прибой Средний шум в квартире, офисе | Порог слышимости Успокаивает Гигиеническая норма | |
| Шум внутри здания на магистрали Телевизор Поезд (метро), кричащий человек Мотоцикл, грузовик | Появляются чувства раздражения, утомляемость, головная боль | |
| Реактивный самолёт (на высоте 300м) Цех текстильной фабрики | Постепенное ослабление слуха, нервно-психический стресс (угнетённость, возбуждённость, агрессивность), язвенная болезнь, гипертония | |
| Плеер Ткацкий станок, отбойный молоток Реактивный двигатель (при взлёте, на расстоянии 25м) Шум на дискотеке | 140-150 | Вызывает звуковое опьянение, наподобие алкогольного, нарушается сон, разрушает психику, приводит к глухоте |
Специфическое шумовое воздействие, сопровождающееся повреждением слухового анализатора, проявляется медленно прогрессирующим снижением слуха. У некоторых людей серьёзное повреждение слуха может наступить в течение первых месяцев воздействия, у других потеря слуха развивается постепенно. Снижение слуха на 10 Дб практически неощутимо, на 20 Дб – начинает серьёзно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.
Кратковременное понижение остроты слуха под воздействием шума с быстрым восстановлением функции после прекращения действия фактора, рассматривается как проявление адаптационной защитно-приспособительной реакции слухового органа. Адаптацией к шуму принято считать временное понижение слуха не более чем на 10-15 Дб с восстановлением его в течение 3 мин. после прекращения действия шума.
Длительное воздействие интенсивного шума может приводить к чрезмерному раздражению клеток звукового анализатора и его утомлению, а затем к стойкому снижению остроты слуха.
Установлено, что утомляющее и повреждающее слух действие шума пропорционально его высоте (частоте). Самое неблагоприятное воздействие на человека оказывает шум, в спектре которого преобладают высокие частоты (выше 800 Гц). Наиболее выраженные и ранние изменения наблюдаются на частоте 4000 Гц и близкой к ней области частот. При этом импульсивный шум (при одинаковой эквивалентной мощности) действует более неблагоприятно, чем непрерывный. По данным австрийских исследователей, шум в больших городах сокращает продолжительность жизни их жителей на 10 – 12 лет. Научно доказано, что повышенный шум неблагоприятно влияет и на развитие растений.
Развитие профессиональной тугоухости зависит от суммарного времени воздействия шума в течение рабочего дня и наличия пауз, а также общего стажа работы. Начальные стадии профессионального поражения наблюдаются у рабочих со стажем 5 лет; выраженные (поражение слуха на все частоты, нарушение восприятия шепотной и разговорной речи) – свыше 10 лет.
Помимо действия шума на органы слуха , установлено его вредное влияние на многие органы и системы организма, в первую очередь на центральную нервную систему . Поражение нервной системы под действием шума сопровождается раздражительностью, ослаблением памяти, апатией, подавленным настроением, изменением кожной чувствительности, наступает расстройство сна и т.д. У работников умственного труда происходит снижения темпа работы, ее качества и продолжительности.
Действие шума может привести к заболеваниям желудочно-кишечного тракта, сдвигам в обменных процессах, нарушению функционального состояния сердечнососудистой системы. Звуковые колебания восприниматься не только органами слуха, но и непосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума, передаваемого этим путем на 20-25 Дб меньше уровня, воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях шума передача за счет костной проводимости мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на организм человека.
Таким образом, воздействие шума может привести к сочетанию профессиональной тугоухости (неврит слухового нерва) с функциональными расстройствами центральной нервной, вегетативной и сердечно-сосудистой и других систем, которые рассматриваются как профессиональные заболевания – шумовая болезнь.
Профессиональный неврит слухового нерва (шумовая болезнь) чаще всего встречается у рабочих различных отраслей машиностроения, текстильной промышленности и пр. Случаи заболевания встречаются у лиц, работающих на ткацких станках, с рубильными, клепальными молотками, у испытателей мотористов и других профессиональных групп, длительно подвергающихся интенсивному шуму.
В настоящее время особую опасность представляют плееры и дискотеки для подростков. Скандинавские учёные пришли к выводу, что каждый пятый подросток плохо слышит. Причина – злоупотребление переносными плеерами и долгое пребывание на дискотеках. Обычно уровень шума на дискотеке составляет 80-100 Дб, что сравнимо с уровнем шума интенсивного уличного движения или взлетающего в 100 м реактивного самолёта. Громкость звука плеера составляет 100-114 Дб. Почти так же оглушительно работает отбойный молоток. Правда, для рабочих в таких ситуациях предусмотрена шумовая защита. Если ею пренебречь, то уже через 4ч непрерывного грохота (в неделю) возможны кратковременные нарушения слуха в области высоких частот, а позднее появляется звон в ушах.
Здоровые барабанные перепонки могут без ущерба переносить громкость плеера в 110 Дб максимум в течение 1,5 мин. Французские учёные установили, что среди современных молодых людей активно распространяются нарушения слуха. С возрастом они, скорее всего, будут вынуждены пользоваться слуховыми аппаратами. Даже низкий уровень громкости мешает концентрации внимания во время умственной работы. Музыка, даже тихая, снижает внимание. Когда звук нарастает, организм производит большое количество гормонов стресса (адреналин). При этом сужаются кровеносные сосуды, замедляется работа кишечника. В дальнейшем это может привести к нарушениям в работе сердца и сосудов. Эти перегрузки – причины каждого десятого инфаркта.
Первый симптом ухудшения слуха называют эффектом званого ужина. На многолюдном вечере человек перестаёт различать голоса; не может понять, почему все смеются. Он начинает избегать многолюдных встреч, что может привести к социальной изоляции. Многие люди с нарушением слуха впадают в депрессию и даже страдают манией преследования.
Для борьбы с шумом в помещениях проводятся мероприятия как технического, так и медицинского характера.
Основными из них являются :
· Устранение причины шума или существенное его ослабление в самом источнике при разработке технологических процессов и проектирования оборудования.
· Изоляция источника шума от окружающей среды средствами звука- и виброзащиты, звука- и вибропоглощения.
· Уменьшение плотности звуковой энергии помещений, отраженной от стен и перекрытий.
· Рациональная планировка помещений.
· Применение средств индивидуальной защиты от шума.
· Рационализация режима труда в условиях шума.
· Профилактические мероприятия медицинского характера.
Наиболее эффективный путь борьбы с шумом, причиной которого является вибрация, возникающая от ударов, сил трения, механических колебаний – улучшение конструкции оборудования с целью устранения удара.
При высоких тонах шума вибрирующая поверхность покрывается материалом с большим внутренним трением (резина, пробка, битум, войлок и т.д.)
При невозможности достаточно эффективно снизить шум за счет создания совершенной конструкции, следует осуществлять его локализацию путем применения звукопоглощающих и звукоизолирующих конструкцийи материалов. На машинах устанавливаются специальные кожуха или размещают шумные оборудования в помещениях с массивными стенами без щелей и отверстий.
Широко применяются противошумные мостики на битумной основе, наносимые на поверхность металла; применяются звука- и вибрационные перекрытия; средства звукопоглощения (штукатурка, плиты, вата, древесноволокнистые плиты, камышитовые маты, войлок и др.).
Уменьшение шума можно достичь за счет рациональной планировки здания – шумные помещения должны быть сконцентрированы в глубине территории, в одном месте. Они должны быть удалены от помещений умственного труда и ограждены зоной зеленых насаждений, частично поглощающих шум, или шумозащитной стеной.
Если шумовые агрегаты нельзя звукоизолировать, то для защиты персонала должны применять акустические экраны, облицованные звукопоглощающими материалами, а также звукоизолированные кабины наблюдения и дистанционного управления.
Для защиты от шума широко применяются средства индивидуальной защиты – антифоны, выполненные в виде наушников или вкладышей, шлемов.
Отрицательное действие шумов можно снизить за счет сокращения времени их воздействия, построения рационального режима труда и отдыха.
В настоящее время в ряде стран установлены предельно допустимые уровни шума для предприятий, отдельных машин, транспортных средств. Например, к эксплуатации на международных линиях допускаются самолёты, создающие шум не выше 112 Дб днём и 102 Дб ночью. Начиная с моделей 1985 года максимально допустимые уровни шума: для легковых автомобилей 80 Дб, для автобусов и грузовых автомобилей в зависимости от массы и вместимости соответственно 81-85 Дб и 81-88 Дб.
В Украине разработана система оздоровительно-профилактических мероприятий по борьбе с шумом на производствах, среди которых важное место занимают санитарные нормы и правила (Таблица 2.). Согласно санитарным нормам, уровень шума около зданий днём не должен превышать 55 Дб, а ночью (с 23 до 7 ч) 45 Дб; в квартирах, соответственно, 40 и 30 Дб. Выполнение установленных норм и правил контролируют органы санитарной службы и общественного контроля.
При разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочего места следует принимать все необходимые меры по снижению шума, ультразвука и вибрации на рабочем месте до значений, не превышающих допустимых, указанных в ГОСТ 12.1.003 и ГОСТ 12.1.001.
Осуществлять эти меры следует: техническими средствами борьбы с шумом (уменьшением шума машин в источнике; применением технологических процессов, при которых уровни звукового давления на рабочих местах не превышают допустимые; применением дистанционного управления шумными машинами; автоматизацией управления шумными машинами; применением звукоизолирующих кожухов, полукожухов, кабин; устройством систем блокировок, отключающих генераторы источника ультразвука при нарушении звукоизоляции и др.); строительно-акустическими мероприятиями; применением средств индивидуальной защиты; организационными мероприятиями (выбором рационального режима труда и отдыха, сокращением времени нахождения в шумных условиях, лечебно-профилактическими и другими мероприятиями).
Зоны с уровнем звука выше 85 дБ должны, быть обозначены знаками безопасности. Работающих в этих зонах администрация обязана снабжать средствами индивидуальной защиты. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.
На предприятиях, в организациях и учреждениях должен быть обеспечен контроль уровней шума на рабочих местах и установлены правила безопасной работы в шумных условиях.
Конструктивные и планировочные решения по борьбе с шумами. Уменьшить шум в источнике можно за счет повышения точности изготовления отдельных узлов машины, уменьшения зазоров, улучшения статической и динамической балансировки движущихся частей, замены звучных материалов менее звучными (стальных шестерен пластмассовыми), устройства глушителей шума. Глушители, разделяются на активные-поглощающие поступившую в них звуковую энергию и реактивные - отражающие энергию обратно к источнику.
Интенсивный шум, вызванный вибрацией, можно уменьшить покрытием вибрирующей поверхности материалом с большим внутренним трением (резиной, асбестом, битумом), при этом часть звуковой энергии поглощается. Чем больше плотность прилегания материала к вибрирующей поверхности, тем больше эффект поглощения.
Звукопоглощение обусловлено переходом колебательной энергии в тепло за счет трения в звукопоглотителе. Материалы, имеющие хорошие звукопоглощающие свойства, сравнительно легки, пористы (минеральный войлок, стекловата, поролон). В малых помещениях звукопоглотительными материалами облицовывают стены. В больших помещениях (более 300 м) облицовка малоэффективна, и в них снижение шума достигается при помощи звукопоглощающих экранов (плоских и объемных). Экраны размещают вблизи источников шума, и снижение шума при этом достигает 7-8 дБ.
Звукоизоляция-это метод снижения шума путем создания конструкций, препятствующих распространению шума из одного в другое изолируемое помещение. Звукоизолирующие конструкции изготовляют из плотных твердых материалов (металла, дерева, пластмасс), хорошо препятствующих распространению шума.
Шумящие агрегаты можно изолировать при помощи звукоизолирующих полукожухов, кожухов, кабин, которые следует устанавливать без жестких связей с оборудованием. Для увеличения эффективности звукоизоляции внутренние поверхности кожухов облицовывают звукопоглощающими материалами.
Снижение вредного воздействия производственного шума на другие здания может быть достигнуто рациональной планировкой цехов и размещением зеленых насаждений на территории предприятия.
Снижение шума строительно-акустическими мероприятиями. К числу основных строительно-акустических мероприятий по снижению уровней звукового давления в цехах относятся: установка оборудования, производящего шум меньших уровней; установка оборудования и машин в отдельное помещение с повышенной звукоизоляцией конструкций и минимальными размерами необходимых технологических отверстий; установка звукоизолирующих полукожухов, кожухов и кабин закрытого и полуоткрытого типов для оператора (рисунок 1), а также звукоизолирующих укрытии для вспомогательного персонала, кабин для отдыха и дистанционного управления; установка акустических экранов у наиболее интенсивных источников шума; устройство вибропоглощающих покрытий; устройство глушителей шума в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, вакуум-насосах, компрессорных установках, выделение приводного оборудования в отдельное помещение либо частичная его изоляция с обязательным устройством звукопоглощающей облицовки на участке размещения приводного оборудования; установка глушителей на технологические конвейеры подачи древесины окорочного барабана к рубильной машине; установка приемных и выгрузочных воронок к рубильной машине из металлов с демпфирующим слоем.
Уменьшения шума в производственных помещениях можно достичь его локализацией около источника звукоизолирующими кожухами, кабинами, камерами.
Средства индивидуальной защиты от шума. Применение средств индивидуальной защиты целесообразно в тех случаях, когда активные методы либо не обеспечивают желаемого акустического эффекта, либо являются неэкономичными, а также в период разработки основных мероприятий по шумоглушению.
К средствам индивидуальной защиты от шума относятся вкладыши, наушники, шлемы - они позволяют снизить шум до 40 дБ.
Оценка условий труда в производственных помещениях и на отдельных рабочих местах во многом зависит от интенсивности шума и его частотной характеристики.
Предупреждение образования значительного уровня звукового давления в условиях производства должно осуществляться на стадиях конструирования технологического оборудования, проектирования, строительства и эксплуатации предприятий, а также разработки технологических процессов.
Борьба с производственным шумом осуществляется методами, обозначенными четырьмя группами:
устранение причин шума в источнике его образования;
звукоизоляция;
звукопоглощение;
применение организационно-технических мероприятий.
Наиболее действенным способом борьбы с шумом является уменьшение его в источнике образования путем применения технологических и конструктивных мер, организацией правильной наладки и эксплуатации оборудования.
К конструктивным и технологическим мерам, позволяющим создать механизмы и агрегаты с низким уровнем шума, относят совершенствование кинематических схем за счет:
замены зубчатых передач клиноременными или цепными; изыскания наилучших конструктивных форм для безударного взаимодействия деталей и плавного обтекания их воздушными потоками;
изменения массы или жесткости элементов конструкции машин для уменьшения амплитуд колебания и устранения резонансных явлений;
применения материалов, обладающих способностью поглощать колебательную энергию;
замены возвратно-поступательного движения деталей на вращательное, подшипников качения - подшипниками скольжения;
использования прокладочных материалов, затрудняющих передачу колебаний от одних деталей к другим.
Примером последнего может служить внедрение в практику амортизационных зубчатых колес.
Конструктивной особенностью амортизационного зубчатого колеса (рис.) является отсутствие жесткой связи между ступицей и венцом.
Рис. Амортизационное зубчатое колесо: а - амортизационная шестерня; б - венец; в - ступица; г - шайба; 1 - венец; 2,3- шайбы; 4 - ступица; 5 - болт; 6,7 - вкладыши
Крутящий момент передается резиновыми вкладышами, которые находятся между внутренними зубьями венца и ступицы. Эластичное соединение ступицы и венца препятствует передаче структурного шума и вибрации, улучшает условия зацепления и снижает аэродинамический шум.
Способы снижения шума с помощью некоторых конструктивных, эксплуатационных и наладочных мероприятий представлены в табл.
Звукоизоляция - это комплекс мероприятий по снижению уровня шума, проникающего в помещение извне.
Ослабление шума с помощью звукоизоляции осуществляют средствами, в основе которых лежит применение акустических материалов. Эффективность звукоизоляции характеризуют коэффициентом отражения, который численно равен доле энергии звуковой волны, отраженной от поверхности ограждения, изолирующего источник шума.
К наиболее распространенным средствам звукоизоляции относят:
применение звукоизолирующих кожухов и кабин; увеличение массы преграды;
разобщение легкой строительной конструкции сплошным воздушным промежутком на отдельные части;
устранение или уменьшение жестких связей между элементами разобщенной конструкции;
заполнение воздушного пространства в двойных легких перегородках звукопоглощающими материалами;
повышение воздухонепроницаемости преграды.
Звукоизолирующими кожухами закрывают наиболее шумные машины и механизмы, локализуя таким образом источник шума. Внутреннюю поверхность стенок кожуха рекомендуют облицовывать звукопоглощающим материалом.
Для машин, выделяющих теплоту, кожухи снабжают вентиляционными устройствами с глушителями (рис. б).
Рис. Звукоизолирующий кожух: а - схема кожуха; б - конструкция кожуха с вентиляционным устройством; 1 - звукопоглощающий материал; 2, 6, 7 - каналы с глушителями для входа и выхода воздуха; 3, 5 - источник шума; 4 - стенка
Устанавливаемый кожух не должен жестко соединяться с механизмом. В противном случае кожух становится дополнительным источником шума.
Расчет звукоизолирующих свойств кожуха сводится к определению необходимой толщины его стенок, обеспечивающих нужное снижение шума.
В табл. приведена масса некоторых строительных конструкций и материалов.
| Материалы и конструкции | Толщина конструкций, мм | Масса 1 м 2 , кг |
| Стальной лист | 2 | 16 |
| Технический войлок | 25 | 8 |
| Железобетон | 100 | 240 |
| Пустотные пемзовые блоки | 190 | 190 |
| Стена из шлакобетона | 140 | 140 |
| Стена кирпичная толщиной: | ||
| 0,5 кирпича | 120 | 250 |
| 1 кирпича | 250 | 470 |
| 2 кирпича | 520 | 834 |
| 1,5 кирпича | 380 | 690 |
| Перегородка из досок толщиной 2 см, оштукатуренных с двух сторон | 60 | 70 |
| Перегородка из стоек толщиной 10 см, обшитых с двух сторон досками толщиной 2,5 см, оштукатуренная с двух сторон | 180 | 95 |
| Перегородка из гипсовых пустотелых камней | 110 | 117 |
| Стекло | 3 | 8 |
Для облегчения ограждающих конструкций без уменьшения звукоизолирующей способности применяют ограждения, состоящие из двух конструкций, разделенных воздушным промежутком. Воздушная прослойка создает упругое сопротивление передаче колебаний. Рекомендуемая ширина воздушной прослойки 3 ... 11 см. Такая конструкция обладает хорошими звукоизолирующими свойствами в области высоких частот.
При массе 1 м 3 строительного материала конструкции до 100 кг вводят в зазор между раздельными панелями звукопоглощающий материал. При этом следует размещать его посередине зазора, где колебательная скорость частиц воздуха, а следовательно звукопоглощения, наибольшая.
Для увеличения массы легкой конструкции промежуток между двойными панелями (из досок, фанеры и т. п.) рекомендуют засыпать чистым речным песком или заполнять стекловатой. Конструкция такого типа может обеспечить звукоизоляцию до 40 дБ.
Необходимость заполнения воздушного пространства звукоизолирующими материалами зависит от массы стен. Для стен, выполненных из строительных материалов массой 1 м 3 более 200 кг, воздушные пространства шириной 5 ... 10 см целесообразно оставлять незаполненными. В стенах с массой 1 м 3 100 ... 200 кг мягкая прослойка прикрепляется к одной стороне. В перегородках массой 1 м 3 до 30 кг вся воздушная прослойка заполняется каким-либо звукопоглотителем.
Звукопередача из одного помещения в другое происходит не только через преграду, разделяющую это помещение, но и через примыкающие боковые стены (продольная звукопередача).
Продольная звукопередача может быть значительной, когда к тяжелой ограждающей конструкции с хорошей звукоизолирующей способностью примыкают боковые стены, выполненные из легкого строительного материала.
Проникновение шума в помещение также происходит через щели и неплотности в дверях и перегородках. Даже небольшое отверстие в стене уменьшает ее звукоизолирующую способность в области высоких частот примерно на 10 дБ. Применение уплотняющих прокладок из резины увеличивает среднюю звукоизоляцию дверей и окон на 5 ... 8 дБ.
Звукопоглощение - это ослабление уровня шума, распространяющегося в помещении вследствие отражения энергии от облицовочных материалов ограждений, конструктивных частей оборудования.
Звукопоглощение характеризуют коэффициентом звукопоглощения, который представляет собой отношение энергии, поглощенной 1 м 2 поверхности, к падающей на эту поверхность энергии.
Использовать звукопоглощение целесообразно, если коэффициент звукопоглощения материала не менее 0,2.
По эффективности метод звукопоглощения намного уступает звукоизоляции.
Звукопоглощение даже с весьма высоким коэффициентом поглощения может снизить уровень шума не более чем на 8 ... 10 дБ. Эффективная шумозащита требует совместного использования методов звукоизоляции и звукопоглощения.
В производственных цехах предприятий в качестве акустической обработки можно использовать плиты «Акмигран» различного типа с коэффициентом звукопоглощения 0,6. Этим достигается высокая эффективность в поглощении звуков высокой частоты.
Плитами «Акмигран» осуществляют облицовку потолка и верхней части стен с учетом того, чтобы общая площадь ее занимала не менее 60% всей площади стен и потолка помещения.
Кроме того, можно использовать звукопоглотители, представляющие собой объемные тела, заполненные звукопоглощающим материалом (рис.). Звукопоглотители располагают по периметру верхней части стен или развешивают равномерно к потолку на определенной высоте так, чтобы не влиять на освещение рабочих мест.
Рис. Штучные звукопоглотители
Снизить уровень шума от работы производственного оборудования можно с помощью локальных экранов. Экран представляет собой мягкую звукопоглощающую ленту, подвешенную к горизонтальной прокладке, которую крепят к вертикальным стойкам. Стойки делают стационарными или переносными. Звукопоглощающая лента состоит из брезентового материала, прикрепленной к нему простеганной ленты из стекловолокна, закрытого слоем стеклоткани, общей толщиной 40 ... 50 мм или супертонкого стекловолокна, оклеенного полиамидной пленкой марки АТМ-1. Размеры звукопоглощающей ленты выбирают по размерам оборудования.
На предприятиях, когда это возможно по условиям производства, а также для облицовки защитных камер применяют разработанную Ленинградским институтом охраны труда (ЛИОТ) конструкцию перфорированных облицовок с тканью. Эффективность звукопоглощения таких облицовок составляет около 10 дБ, что соответствует уменьшению громкости звука на 30 ... 50%.
Физическая сущность приведенных способов звукопоглощения заключается в том, что волокнистые пористые материалы плохо отражают звук. При падении на такой материал звуковой волны воздух, находящийся в порах, приводится в колебательное движение, которое резко тормозится большим сопротивлением, образующимся вследствие трения при его движении в мелких порах и каналах. На преодоление этого сопротивления и расходуется энергия звуковых волн. В результате отраженная волна сильно ослабевает.
Для ослабления распространения шума в обеденных залах ресторанов, кафе, столовых используют звукопоглощающие материалы современного дизайна.
Источником аэродинамического шума предприятий общественного питания является оборудование, обеспечивающее кондиционирование воздуха обеденных залов, вентиляционные системы производственных помещений, холодильное хозяйство и воздушное отопление (тепловая завеса входных дверей).
Уменьшения шума вентиляционных установок достигают хорошей балансировкой вентилятора, установкой его на одной оси с электродвигателем или на соответствующем амортизаторе в изолированные помещения. Распространение звука по воздуховодам предотвращают соединением эластичными вставками трубопровода с вентилятором.
Воздуховоды следует делать без крутых поворотов и резких изменений сечения, которые способствуют образованию завихрения и возникновению аэродинамического шума.
Для снижения шума различных аэродинамических установок и устройств применяют активные и реактивные глушители. Действие активных глушителей основано на принципе поглощения звуковой энергии звукопоглощающим материалом, а реактивные - отражают ее обратно к источнику.
Наиболее простым глушителем активного типа является трубчатый глушитель (рис. а), представляющий собой перфорированный стальной воздухопровод, поверхность которого покрывают слоем звукопоглощающего материала и защитным покрытием. Ослабление шума таким глушителем пропорционально коэффициенту поглощения пористого материала, длине облицованной им части и обратно пропорционально сечению канала. Так как затухание шума возрастает с уменьшением сечения канала, для сокращения длины глушителя на практике широко используют пластинчатые глушители (рис. б), которые собирают из отдельных секций, заполненных волокнистыми материалами.
Рис. Глушители аэродинамического шума: а - трубчатый; б - пластинчатый; 1 - перфорированный стальной воздуховод; 2 - звукопоглощающий материал; 3 - защитный кожух; 4 - звукопоглощающая пластина; 5 - каркас пластины; 6 - волокнистый материал; 7 - стальная сетка
Глушители реактивного типа применяют для снижения шума с резко выраженными составляющими.
Простейшие реактивные глушители - это глушители типа расширительных камер.
Организационно-технические мероприятия по борьбе с производственным шумом заключаются:
в правильной планировке цехов на территории предприятия;
рациональном размещении оборудования по степени шумности;
озеленении помещений широколиственными растениями, так как они способны хорошо поглощать звуки.
Хороший эффект по снижению шума достигается насаждением деревьев и кустарников на территории предприятия. Многорядовая посадка деревьев с разрывами интенсивнее поглощает звуковую энергию, чем плотная полоса без разрывов.
Если инженерно-техническими средствами не удается снизить уровень звукового давления до допустимого значения, используют индивидуальные средства защиты (наушники, антифоны и т. п.), при выборе которых необходимо учитывать такие факторы, как частотный спектр шума, требования санитарных норм по ограничению шума, удобство ношения при выполнении конкретной работы.
Методы борьбы с шумом
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Методы борьбы с шумом |
| Рубрика (тематическая категория) | Охрана Труда |
Нормирование производственного шума
Производственный шум (продолжение). Вибрация.
1. Нормирование производственного шума 1
2.Методы борьбы с шумом 2
3. Ультразвук. Нормирование и защита 4
4. Инфразвук. Нормирование и защита 5
5. Вибрация 6
5.1 Виды вибрации и ее источники 6
5.2 Характеристики вибрации............................................................ 7
5.3 Действие вибрации на организм человека................................... 7
5.4 Нормирование вибрации 8
5.5 Защита от вибрации...................................................................... 9
При нормировании шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шума и нормирование уровня звука в дбА.
Нормирование по предельному спектру. Этот метод является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в 8 октавных полосах частот с fсг = 63, 125, 250...8000 Гц. Совокупность восьми допустимых уровней звукового давления и принято называть предельным спектром (ПС).
Для каждой категории рабочих мест (конструкторские бюро, лаборатории, цеха и т.п.) регламентирован свой предельный спектр шума. Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах приведены в ГОСТ 12.1.003-76.
Из рисунка видно, что с ростои частоты (более неприятный шум) допустимые уровни уменьшаются. Каждый из спектров имеет свой индекс, к примеру, ПС-80, где ʼʼ80ʼʼ - допустимый уровень звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц.
Нормирование уровня звука в дБА. Этот метод используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, когда мы не знаем спектра шума.
Уровень звука (дБА) связан с предельным спектром зависимостью
Для тонального и импульсного шумов допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше нормативных для постоянного шума.
Для оценки акустической энергии, воздействующей на человека за определенный период времени используется Доза шума, скорректированная по частотной характеристике ʼʼАʼʼ шумомера [Па 2 × r]
где Р А - звуковое давление, соответствующее измеренному уровню звука в дБА.
Допустимая доза шума - доза, соответствующая допустимому уровню звука или допустимому эквивалентному уровню звука.
Стоит сказать, что для непостоянного шума нормированным параметром является эквивалентный (по энергии) уровень звука широкополосного, постоянного и неимпульсного шума, оказывающего на человека такое же воздействие, как и непостоянный шум (L a экв. [дБА]. Этот уровень измеряется специальными интегрирующими шумомерами.
При проектировании новых предприятий, производственных помещений крайне важно принимать меры, чтобы шум в помещениях не превышал допустимых значений. Разработке мероприятий по борьбе с шумом должен предшествовать акустический расчет. Его задачами являются:
Определение уровня звукового давления в расчетной точке (РТ), когда известен источник шума и его шумовые характеристики;
Расчет крайне важно го снижения шума.
В качестве методов борьбы с шумом используются следующие:
2.1 Уменьшение шума в источнике (ᴛ.ᴇ. ʼʼзащита количествомʼʼ)
Борьба с шумом в источнике (посредством уменьшения уровня звуковой мощности Lp) является наиболее рациональной. Конкретные мероприятия здесь зависят от природы шума (механический, аэрогидродинамический, электромагнитный). Так уменьшение механического шума должна быть достигнуто путем совершенствования технологических процессов и оборудования. Для уменьшения аэрогидродинамического шума следует стремиться к уменьшению скоростей обтекания тел потоком среды (газовой или жидкой), к улучшению аэродинамических качеств обтекаемых тел. Снижение электромагнитного шума достигается путем конструктивных изменений в электрических машинах. К примеру, в трансформаторах крайне важно применять более плотную прессовку пакетов, использовать демпфирующие материалы.
2.2. Изменение направленности излучения шума
Этот способ следует применять при проектировании установок с направленным излучением шума, соответствующим образом ориентируя эти установки по отношению к рабочим местам или жилым массивам.
2.3. Рациональная планировка предприятий и цехов
При планировке наиболее шумные цехи должны быть сконцентрированы в одном-двух местах. Расстояние между шумными цехами и помещениями, где должен поддерживаться низкий уровень шума (конструкторское бюро и т.п.) должно быть достаточным для обеспечения крайне важно го снижения шума. В случае если предприятие расположено в черте города, шумные цехи должны находиться в глубине его территории.
2.4 Акустическая обработка помещений
Этот метод основан на том факте, что интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. В случаях, когда нет возможности уменьшить прямой звук, для снижения шума можно уменьшить энергию отражаемых волн. Это достигается увеличением эквивалентной площади звукопоглощения путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок, а также установки в помещениях штучных звукопоглотителей.
Процесс поглощения звука происходит за счёт перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту за счёт потерь на трение в порах материала. По этой причине для эффективного звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, причем поры должны быть открыты со стороны падения звука и быть незамкнутыми, чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала.
Свойствами звукопоглощения обладают все строительные материалы. При этом звукопоглощающими материалами и конструкциями принято называть только те, у которых коэффициент звукопоглощения a на средних частотах больше 0,2. Это прежде всего такие материалы как ультратонкое стекловолокно, минеральная вата͵ древесноволокнистые плиты, пористый поливинилхлорид, различные пористые жесткие плиты на цементной вяжущей базе и др.
Рис. Штучные звукопоглотители 1 - защитный перфорированный слой,
2 - защитная стеклоткань, 3 - звукопогло-
щающий материал, 4 - воздушный проме-
Рис. Звукопоглощающая облицовка
У таких материалов как кирпич, бетон коэффициент звукопоглощение маn (a = 0,01 ¸ 0,05).
Звукопоглощающие облицовки снижают шум на 6-8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от источника) и на 2-3 дБ вблизи источника. Но на высоких частотах облицовки эффективнее (8-10 дБ), таким образом, они позволяют сделать шум более глухим и, следовательно, менее раздражающим.
2.5 Уменьшение шума на пути его распространения
Этот путь предусматривает применение звукоизолирующих ограждений (стены, перегородки, экраны, кожухи, кабины и т.п.). Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая энергия отражается в гораздо большей мере, чем проникает за ограждение. Звукоизолирующие свойства ограждения характеризуются коэффициентом звукопроницаемости t
где Рпр, Рпад, Jпр, Jпад - соответственно прошедшие через ограждения и падающие на него и соответствующие им значения интенсивностей.
Звукоизоляция ограждения R = 10 lg .
Звукоизоляция ограждений тем выше, чем тяжелее материал, из которого они сделаны.
Звукоизоляция одного и того же ограждения возрастает с увеличением частоты.
В отличие от звукопоглощающих конструкций звукоизолирующие конструкции должны быть выполнены из плотных, твердых и массивных материалов.
2.6 Глушение шума
Глушители шума применяются в основном для уменьшения шума различных аэродинамических установок и устройств. Οʜᴎ устанавливаются на воздуховодах, каналах, соплах и подразделяются на абсорбционные (поглощающие звуковую энергию), реактивные (отражающие звуковую энергию обратно к источнику) и комбинированные.
2.7 Экранирование шума
Экраны устанавливают между источником шума и рабочим местом. Эффект экранирования основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Эффективность экранирования зависит от соотношения между размерами экрана и длиной волны l: чем больше длина волны, тем меньше при данных размерах область тени за экраном, следовательно, тем меньше снижение шума. По этой причине экраны применяют в основном для защиты от средне- и высокочастотного шума. На низких частотах (l велика) экраны малоэффективны, так как за счёт эффекта дифракции звук легко их огибает.
Эффективность экрана тем выше, чем меньше расстояние от экранируемого рабочего места до источника шума.
Экраны эффективны, когда отсутствуют огибающие его отраженные волны, ᴛ.ᴇ. либо на открытом воздухе, либо в облицованном помещении, ᴛ.ᴇ. помещении, подвергнутом акустической обработке.
2.8 Средства индивидуальной защиты
К СИЗ от шума относятся наушники, шлемы, каски. При уровнях звука L ³ 135 дБА используются противошумные костюмы (типа жесткого скафандра).
Измерение шума - шумомерыШУМ-1, ШМ-1, ИШВ-2 в комплекте с октавными фильтрами, полосовые фильтры, измерительные микрофоны, магнитофоны, самописцы и др., акустическая аппаратура зарубежных фирм.
Измерение - на уровне уха работающего при включении не менее 2/3 всего оборудования.
Методы борьбы с шумом - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Методы борьбы с шумом" 2017, 2018.
Для уменьшения шума применяют следующие основные методы: устранение причин или ослабление шума в источнике возникновения, изменение направленности излучения и экранирование шума, снижение шума на пути его распространения, акустическая обработка помещений, архитектурно-планировочные и строительно-акустические методы.
Для защиты людей от воздействия шума используют средства коллективной защиты (СКЗ) и средства индивидуальной защиты (СИЗ). Предотвращение неблагоприятного воздействия шума обеспечивается также лечебно-профилактическими и организационными мероприятиями, включающими, например, медосмотры, правильный выбор режимов труда и отдыха, сокращение времени пребывания в условиях промышленного шума.
Снижение шума непосредственно в источнике осуществляется на основе выявления конкретных причин шумов и анализа их характера. Шум технологического оборудования чаще имеет механическое и аэродинамическое происхождение. Для снижения механического шума предусматривают тщательное уравновешивание движущихся деталей агрегатов, заменяют подшипники качения подшипниками скольжения, обеспечивают высокую точность изготовления узлов машин и их сборки, заключают в масляные ванны вибрирующие детали, заменяют металлические детали пластмассовыми. Для уменьшения уровней аэродинамического шума в источнике необходимо в первую очередь снижать скорость обтекания деталей воздушными и газовыми потоками и струями, а также вихреобразование путем использования обтекаемых элементов.
Большинство источников шума излучают звуковую энергию в пространстве неравномерно. Установки с направленным излучением следует ориентировать так, чтобы максимум излучаемого шума был направлен в сторону, противоположную рабочему месту или жилому дому.
Экранирование шума заключается в создании звуковой тени за экраном, располагающимся между защищаемой зоной и источником шума. Экраны наиболее эффективны для снижения шума высоких и средних частот и плохо снижают низкочастотный шум, который за счет эффекта дифракции легко огибает экраны.
В качестве экранов, защищающих рабочие места от шума обслуживаемых агрегатов, используют сплошные металлические или железобетонные щиты, облицованные со стороны источника шума звукопоглощающим материалом. Линейные размеры экрана должны превосходить линейные размеры источников шума не менее чем в 2 - 3 раза. Акустические экраны, как правило, применяются в сочетании со звукопоглощающей облицовкой помещения, так как экран снижает только прямой звук, а не отраженный.
Способ звукоизоляции с помощью ограждений заключается в том, что большая часть падающей на него звуковой энергии отражается и лишь незначительная её часть проникает через ограждение. В случае массивного звукоизолирующего плоского ограждения бесконечных размеров толщиной, много меньшей длины продольной волны, ослабление уровня звукового давления на данной частоте подчиняется так называемому закону массы и находится по формуле:
LP осл = 20lg(mf) - 47,5 , (5)
где f - частота звука, Гц; m - поверхностная плотность, т.е. масса одного квадратного метра ограждения, кг/м 2 . Из формулы (5) следует, что при удвоении частоты или массы звукоизоляция возрастает на 6 дБ. В случае реальных ограждений конечных размеров закон массы справедлив лишь в определённом диапазоне частот, обычно от десятков Гц до нескольких кГц.
Требуемое для данной октавной полосы частот (с соответствующей среднегеометрической частотой f сг) ослабление уровня звукового давления определяется разностью:
L P треб (f сг) = L P изм (f сг) - L P норм (f сг), (6)
где L P изм (f сг) - уровень звукового давления, измеренный в соответствующей октавной полосе частот; L P норм (f сг) - нормативный уровень звукового давления.
В качестве звукоизолирующих материалов используют листы из оцинкованной стали, алюминия и его сплавов, древесноволокнистые плиты, фанеру и др. Наиболее эффективными являются панели, состоящие из чередующихся слоёв звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов.
В качестве звукоизолирующих преград используются также стены, перегородки, окна, двери, перекрытия из различных строительных материалов. Например, дверь обеспечивает звукоизоляцию 20 дБ, окно - 30 дБ, межкомнатная перегородка - 40 дБ, межквартирная перегородка - 50 дБ.
Для защиты персонала от шума устраивают звукоизолированные кабины наблюдения и дистанционного управления, а наиболее шумные агрегаты закрывают звукоизолирующими кожухами. Кожухи выполняют обычно из стали, их внутренние поверхности облицовывают звукопоглощающим материалом для поглощения энергии шума внутри кожуха. Уменьшить шум в помещении можно также путём снижения уровней отраженного звука с использованием метода звукопоглощения. В этом случае обычно применяют звукопоглощающие облицовки и при необходимости штучные (объёмные) поглотители, подвешенные к потолку.
К звукопоглощающим относятся материалы, у которых коэффициент звукопоглощения (отношение интенсивностей поглощенного и падающего звуков) на средних частотах превышает 0.2. Процесс поглощения звука происходит за счёт перехода механической энергии колеблющихся частиц воздуха в тепловую энергию молекул звукопоглощающего материала, поэтому в качестве звукопоглощающих материалов используют ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральную вату, пористые жесткие плиты.
Наибольшая эффективность достигается при облицовке не менее 60 % общей площади стен и потолка помещения. При этом можно обеспечить снижение шума на 6 - 8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от источника) и на 2 - 3 дБ вблизи источника шума.
При строительстве крупных объектов используются архитектурно-планировочные и строительно-акустические методы борьбы с шумом
Если средства коллективной защиты от шума не обеспечивают требуемой защиты или их применение невозможно или нецелесообразно, то применяют средства индивидуальной защиты (СИЗ). К ним относятся противошумные вкладыши, наушники, а также шлемы и костюмы (используемые при уровнях звука выше 120 дБА). Каждое СИЗ характеризуется частотной характеристикой ослабления уровней звукового давления. Наиболее эффективно ослабляются высокие частоты звукового диапазона. Применение СИЗ следует рассматривать как крайнюю меру защиты от шума.