Производственный шум и его физические характеристики

Производственный шум представляет собой сочетание звуков различной интенсивности и частоты.

По происхождению шумы подразделяются на следующие виды:

Шум механического происхождения – шум, возникающий вследствие вибрации поверхностей машин и оборудования, а так же одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей, сборочных единиц или конструкций в целом.

Шум аэродинамического происхождения – шум, возникающий вследствие стационарных или не стационарных процессов в газах (истечение сжатого воздуха или газа из отверстий; пульсация давления при движении потоков воздуха или газа в трубах или при движении в воздухе тел с большими скоростями, горение жидкого и распыленного топлива в форсунках и др.).

Шум электромагнитного происхождения – шум, возникающий вследствие колебаний элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил (колебания статора и ротора электрических машин, сердечника трансформатора и др.).

Шум гидродинамического происхождения – шум, возникающий вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (гидравлические удары, турбулентность потока, кавитация и др.).

Воздушный шум – шум, распространяющийся в воздушной среде от источника возникновения до места наблюдения.

Структурный шум – шум, излучаемый поверхностями колеблющихся конструкций стен, перекрытий, перегородок зданий в звуковом диапазоне частот.

Все шумы подразделяются по характеру спектра на широкополосные и тональные. Широкополосные – с непрерывным спектром шириной, более одной октавы, а тональные имеют в спектре слышимые дискретные тона; тональный характер шума устанавливается измерением в 1/3 – октавных полосах частот по протяжению уровня в одной полосе над соседними не менее чем 10 дБ.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные.

Постоянные – это такие шумы, уровень звука которых за 8 – часовой день меняется во времени не более чем на 5 дБА, а непостоянные, уровень звука которых за 8 – часовой день изменяется во времени более чем на 5 дБА.

Непостоянные шумы делятся на импульсивные, прерывистые, колеблющиеся, продолжительные и кратковременные.

Инфразвук – звуковые колебания и волны с частотами, лежащими ниже полосы слышимости частот – 20 Гц, которые не воспринимаются человеком. Низкая частота обусловливает ряд особенностей его распространения в окружающей среде. Вследствие большой длины волны инфразвуковые колебания меньше поглощаются и легче огибают препятствия, что объясняет их способность, распространятся на значительные расстояния с небольшими потерями энергии.

Источниками инфразвука могут быть средства транспорта, компрессорные установки, мощные вентиляционные системы, системы кондиционирования и др. Часто инфразвук сопутствует шуму.

Инфразвук оказывает неблагоприятное влияние на работоспособность человека, вызывает изменения со стороны сердечно – сосудистой, дыхательной систем организма, отмечаются жалобы на раздражительность, рассеянность, головокружение.

Под действием инфразвука возникает вибрация крупных предметов строительных конструкций, из–за резонансных эффектов в звуковом диапазоне имеет место усилие инфразвука в отдельных помещениях.

Ультразвук – это колебанияв диапазоне частот от 20 кГц и выше, которые не воспринимаются человеческим ухом.

Источниками ультразвука являются пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи, аэродинамические процессы. Он не редко сопутствует шуму при работе реактивных двигателей, газовых турбин и др.

Ультразвук передается человеку контактным или воздушным способом. Локальное воздействие на человека может приводить к поражению нервного и суставного аппарата, а общее воздействие – к функциональным изменениям центральной нервной, сердечно – сосудистой систем и др.

Основными характеристиками ультразвука являются уровни звукового давления (дБ) и виброскорости (дБ).

Параметры шума, их нормирование и измерение

Звук как явление физическое представляет собой колебательное движение упругой среды. Физиологически он определяется ощущением, воспринимаемым органом слуха и центральной нервной системой при воздействии на него звуковых волн. Шум или звук характеризуются различными параметрами.

В физическом отношении основными параметрами шума или звука являются:

* частота колебаний звуковой волны (f);

* интенсивность звука (J);

* звуковое давление (P).

Частота звука характеризуется числом колебаний звуковой волны в единицу времени (c) и измеряется в герцах (Гц). Органами слуха человека воспринимаются звуки с частотами от 16 до 20000 Гц, которые называются слышимыми звуками. Звуковые волны с f < 20 Гц называются инфразвуковыми, а волны с f > 20000 Гц – ультразвуковыми.

Разность давлений в возмущенной (звуком) и воздушной невозмущенной среде называется звуковым давлением. Единицы измерений звукового давления Па, Н/м².

Интенсивность звука – средний поток энергии звуковой волны, проходящий в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению потока. Интенсивность звука измеряется в ваттах на м² (Вт/м²).

Зависимость интенсивности звука J (Вт/м²) от звукового давления определяется по формуле

J = P²/ρc,

где P – звуковое давление, Н/м²; ρ – плотность воздуха, кг/см³; с – скорость звука, м/с; ρc – волновое сопротивление среды.

Человек способен воспринимать звуки в большом диапазоне интенсивностей. Нижнему порогу слышимости при частоте 1000 Гц соответствует интенсивность 10^-12 Вт/м². При интенсивности звука в 10² Вт/м² создается ощущение боли в ушах; этот уровень называется порогом болевого ощущения; он превышает порог слышимости в 10¹⁴ раз.

Органы слуха человека не одинаково чувствительны к звукам различной частоты. Наибольшая чувствительность – на средних и высоких частотах (300 – 4000 Гц) и наименьшая - на низких (20 – 100 Гц). Поэтому субъективная оценка громкости звука зависит не только от уровня звукового давления, но и от спектрального состава (спектра частот) шума. Для сравнения громкости звуковых волн (шума) различных частот пользуются величиной, которая называется уровнем громкости звука. Уровни громкости измеряются в фонах (безразмерная величина). Фоном называется уровень громкости звука частотой 1000 Гц при уровне звукового давления в дБ. На частоте 1000 Гц уровни громкости приняты равными уровню звукового давления, для других частот они существенно различаются. Для физиологической оценки действия шума используются полученные в результате изучения свойств органов слуха воспринимать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости кривые равной громкости звуков на различных частотах, так называемые изофоны.

Влияние шума на организм человека

Интенсивный шум при ежедневном воздействии медленно и необратимо влияет на звуковоспринимающий отдел анализатора, вызывая потерю слуха, прогрессирующую с увеличением времени экспозиции шума.

Непостоянные шумы особенно негативно воздействуют на организм человека.

В биологическом отношении шум – это заметный стрессовый фактор, вызывающий срыв приспособительных реакций. Биологические последствия его действия: от функциональных нарушений регуляции центральной нервной системы до морфологически выраженных процессов в разных органах. Степень шумовой патологии зависит от интенсивности, нестационарности и продолжительности действия, состояния центральной нервной системы, от индивидуальной чувствительности организма к шуму. Особенно чувствительны к шуму женский и детский организмы.

Шум угнетает центральную нервную систему, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, может способствовать нарушению обмена веществ, возникновению сердечно – сосудистых заболеваний, гипертонической болезни.

Достаточно полно изучена клиника профессиональных потерь слуха от шума (тугоухость). Основные симптомы профессиональной тугоухости – это постепенная потеря слуха на оба уха, первоначальное ограничение слуха в зоне 4000 Гц с последующим распространением на более низкие частоты, определяющие способность восприятия речи. Дополнительными признаками тугоухости может быть ряд непостоянных симптомов: звон и шум в голове, гиперемия барабанной перепонки, ее втянутость и т.п.

Профессиональное снижение слуха связано с поражением слухового нерва, а его патологоанатомическая основа заключается в дегенеративных изменениях органа Корти и спирального ганглия.

При шумовом воздействии у людей наблюдается нарушение регуляции мозгового кровообращения. Также шум может нарушать функцию сердечно – сосудистой системы. Он влияет на тонус периферических сосудов и особенно капилляров.

В производственных и многих других условиях в настоящее время все чаще встречаются шумы непостоянного характера. Они подразделяются на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.

Колеблющимся во времени считается шум, уровень которого непрерывно меняется во времени. Этот вид шума встречается, когда одновременно работает несколько типов оборудования, включаемого на ограниченные промежутки времени, или при смене работы механизмов.

Прерывистый шум, уровень которого резко падает до уровня фонового, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным и превышающим уровень фонового шума, составляет 1 с и более, можно характеризовать длительностью отрезков шума, длительностью пауз, а также различием уровней импульс – фон.

Импульсный шум представляет собой последовательность звуковых сигналов длительностью менее 1 с, которые, помимо параметров, характерных для импульсов (длительность, время установления, уровень пика и амплитуда), можно оценивать по характеру распределения во времени и по различию уровней импульса – фон.

При воздействии прерывистого шума часто чередующиеся короткие звуки (шумы) считаются более неблагоприятными, чем продолжительные регулярно чередующиеся шумы с достаточно длительными паузами. Увеличение длительности пауз в этом случае приводит к менее выраженному воздействию шума.

Сравнительное изучение постоянного и непостоянного шумов показало, что на уровне целого организма импульсный шум вызывает более неблагоприятное действие, чем постоянный.

Эффективность воздействия меняющегося во времени шума выше, чем постоянного, что объясняется более значительным раздражающим эффектом и трудностью наступления адаптации к такого рода шумам. Действие непостоянного шума рассматривают как результат взаимодействия организма и меняющегося во времени раздражителя. Организм в этом случае вырабатывает стратегию, обеспечивающую минимальное (суммарное) биологическое действие шума, используя для этой цели динамическую адаптацию. Действие непостоянного шума можно рассматривать как интегральный результат, которому может быть дана однозначная оценка, отражающая влияние не каждого отдельно взятого шумового воздействия, а всей его последовательности.

Вредное влияние производственного шума сказывается не только на органах слуха. Под влиянием шума порядка 90-100 дБА снижается острота зрения, изменяются ритмы дыхания и сердечной деятельности, повышается внутричерепное и кровяное давление, появляются головные боли и головокружение, нарушается процесс пищеварения. При этом наблюдается понижение трудоспособности и уменьшение производительности труда на 10-20%, а также рост общей заболеваемости на 20-30%.

Действие шума способствует ослаблению внимания и замедлению психических реакций, что в условиях производства приводит к опасности возникновения несчастных случаев.

В условиях подземных выработок шум мешает вовремя распознать звуки, обычно предшествующие и сопровождающие движение пород – обвалы кровли, выбросы угля и газа. Точно так же шум может заглушить сигналы при работе механизмов.

Меры борьбы с шумом

Имеется ГОСТ 12.1.029-80 “Средства и методы защиты от шума”. Снижения шума и вибрации можно достичь следующими методами:

- уменьшением шума и вибрации в источнике их образования;

- изоляцией источников шума и вибрации средствами звуко- и виброизоляции, звуко- и вибропоглощения;

- архитектурно-планировочными решениями, предусматривающими рациональное размещение технологического оборудования, машин, механизмов,

- акустической обработкой помещений;

- применением СИЗ.

Звукоизоляция – это специальные устройства-преграды (в виде стен,

перегородок, кожухов, экранов и т.д.), препятствующие распространению шума из одного помещения в другое или в одном и том же помещении. Физическая сущность звукоизоляции состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от ограждающих конструкций.

Звукоизолирующая способность преград возрастает с увеличением их массы и частоты звука. Многослойные конструкции, состоящие из разных материалов, обладают более высокой звукоизоляцией, чем однослойные конструкции такой же массы. Воздушная прослойка между слоями увеличивает звукоизолирующие способности преграды.

Однако звуковая энергия не только отражается от ограждения, но и проникает через него, что вызывает колебание ограждения, которое само становится источником шума. Чем больше поверхностная плотность ограждения, тем труднее привести его в колебательное состояние, следовательно, тем выше его звукоизолирующая поверхность. Поэтому эффективными звукоизолирующими материалами являются металлы, бетон, дерево, плотные пластмассы и т.п.

Для оценки звукоизолирующей способности ограждения введено понятие звукопроницаемости, под которой понимается отношение звуковой энергии, прошедшей через ограждение, к падающей на него.

Очень часто для защиты от шума используют специальные кожухи, устанавливаемые на агрегатах. Их обычно изготавливают из тонких алюминиевых, стальных или пластмассовых листов. Внутренняя поверхность кожуха облицовывается звукопоглощающим материалом. При установке кожуха на пол используются резиновые прокладки.

Для защиты работающих от воздействия шума используют экраны, устанавливаемые между источником шума и рабочим местом. Экраны облицовывают звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50-60 мм. Акустический эффект экранов основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Снижение шума за счет экранов составляет 5-8 дБ.

В шумных цехах ряд рабочих мест, например, операторов пультов управления, размещают в звукоизолированных кабинах, внутренние поверхности которых облицовывают звукопоглощающими материалами.

В больших производственных помещениях хороший эффект в снижении шума дают объемные звукопоглотители в виде перфорированных кубов, шаров, конусов. Их подвешивают над шумными агрегатами или размещают вдоль ограждающих конструкций. В качестве индивидуальных средств защиты от шума используют мягкие противошумные вкладыши, вставляемые в уши, тампоны из ультратонкого волокна или жесткие из эбонита или резины.

Дата добавления: 2013-12-14