1. Физические и физиологические характеристики шума.
2. Влияние шума на организм человека.
3. Защита от шума и его нормирование.
1. Физические и физиологические характеристики шума.
1. Шум и научно технический прогресс. С физической точки зрения звук представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды (твердой, жидкой газообразной). Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды, под действием возникающей силы.
С физиологической – специфическое ощущение вызываемое действием звуковой энергии на слуховые органы человека. (аппарат человека).
Слуховой аппарат человека воспринимает как слышимый звук колебания с частотой 16 Гц-20 кГц…….и т.д.
Шум – беспорядочное сочетание звуков различных по частоте и силе.
Физический звук характеризуется: частотой, интенсивностью, звуковым давлением.
При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Поток этой энергии проходящий в единицу времени через единицу площади перпендикулярен к направлению распространения волн называют интенсивностью. Обозначается Ј – измеряется Вт/м2 .На практике обычно измеряется не интенсивность звука, а звуковое давление в Н/м2 которые связаны между собой 1 ат ≈ 105 Н/м2.
|
|
Ј=Р2/ρс
Р – звуковое давление:
ρс – удельное акустическое сопротивление среды
ρ- плотность; с – скорость распространения волны (звука)
ρ*с = 410 Н*с/м3 – для воздуха.
Для звука существуют энергия и верхняя границы предельных значений звуковой энергии.
Нижнему порогу слышимости при частоте 1000 Гц соответствует интенсивность 10-12 Вт/м2.
При интенсивности звука 102 Вт/м2 создается ощущение боли в ушах. Этот уровень называется болевым порогом. Превышает порог слышимости в 1014 раз.
Установлено, что ухо человека реагирует не на абсолютное, а на относительное изменение интенсивности. При этом согласно закона Вебера –Фехнера ухо оценивает интенсивность внешнего раздражения в Ед. системе единиц.
Поэтому при оценке шума измеряют не абсолютное значение интенсивности, а относительный ее уровень в Lg единицах, называемых Б (Беллом).
Z=Lg J/J0
J- абсолютное значение интенсивности.
J0- интенсивность на пороге слышимости.
Если J>J0 в 10 раз, т.е. J/J0 =10, то Z=1; если J/J0 =100 то Z=2Б и т.д.
Производная величина Д.Б. Z=10 Lg J/J0 ДБ.
Подставим Z =10 Lg 102/10-12 = 10 Lg * 1014 = 140 ДБ.
Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то:
Z = 10 Lg J/J0 = 10 Lg P2/P02 = 20 Lg P/P0, ДБ.
Р – абсолютное звуковое давление, Р0 –давление на пороге слышимости.
Lg - шкала ДБ позволяет определить лишь физическую характеристику шума. Она построена так, что пороговое значение звукового давления P0 соответствует порогу слышимости на частоте 1000 Гц.
|
|
Однако слуховой аппарат обладает не одинаковой чувствительностью – звуками различной частоты. Наибольшей, средней и высокой (800- 4000 Гц), наименьшей на низких (20-100)Гц.
Для физиологической оценки шума используют кривые равной громкости, полученные по результатам изучения свойств органа слуха оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости – сильнее, слабее.
Уровень громкости измеряется в Фонах.
2. Влияние шума на организм.
Уровень громкости шума не вызывающий вредных последствий называется нормальным пределом громкости. Для 1000 Гц – 75-85 ДБ.
На производстве до 130ДБ:
5 лет – 25%; 5-10 лет – 50%; 10-20 лет – 80%.
а) изменения в нервной системе.
б) быстрая утомляемость, потеря работоспособности.
в) головная боль, ослабление внимания.
г) сердечно-сосудистая система, функции желудка.
д) моторная функция, кровеносные причины.
3. Нормирование шума.
Для того чтобы эффективно вести борьбу с шумом необходимо знать их звуковой спектр.
Спектр шума – это зависимость отдельных составляющих от частоты колебаний.
Спектры получают, используя анализаторы шума–набор электрических фильтров которые пропускают сигналы в определенной полосе частот - полосе пропускания, которая характеризуется граничными частотами: f1 – нижняя, f2 – верхняя.
При этом принимают их среднегеометрическую величину
fс = √f1 * f2; Гц
Полоса в которой f2/f1 = 2 –называется октавой. В этом случае шумы ведут в следующих активных полосах частот.
Среднегеометрические частоты активных полос, Гц: 63; 125; 250; 1000; 2000; 4000; 8000; (октав). Для более детального исследования применяют третьактивные фильтры (1,26).
Спектр может быть низкочастотным когда наибольшие уровни, звукового давления находятся в области частот < 300 Гц.
Среднечастотный - в области 300-800 Гц.
Уровень шума при этом не должен превышать:
Частота | Гц | <300 | 300-800 | >800 |
Дол. уровень шума | ДБ | 90-100 | 85-90 | 75-85 |
Нормирование шума производится по
СН – 245-71
4. Защита от шума.
В современной технике используют следующие методы Борь бы с шумом:
1. Рациональная планировка предприятий и цехов:
- шумные цехи размещают с подветренной стороны к менее шумным и к жил. поселку. Расстояние определяется акустическим расчетом.
1 – разрывы между цехами озеленяют. 2 - по отношению к дорогам шумные цеха располагают торцами. 3 – шумящие агрегаты по возможности концентрируют в одном или нескольких цехах звукоизолируют, и для персонала звукоизолированные кабины. 4 – если предприятие в черте города шумные цеха в глубине.
2. Уменьшение шума в источнике его образования. Связано с технологией. Основное:
- заменят ударные процессы и механизмы безударными: штамповку -прессованием; клепку – сваркой; обрубку – резкой и т.д.
- заменять возвратно – поступательное движение равномерным вращательным.
ВМП – ГШ – 5 ГШ-6; выхлопами.
- применять прямозубых шестерен косозубые и шевронные, повышать классы точности и обработки. Замена на шевронки на 5 ДБ. Индивидуальная защита – антидоты.
- подшипники качения на скольжения (10-15ДБ)
- заменить металлические детали незвучными материалами (пластмасса 10-12 ДБ)
- смазка, балансировка, и т.д.
3. Изоляция и экранирование шума.
Звукоизоляция акустически однородных ограждений зависит от плотности материала, толщины и частоты шума. Удвоение массы повышает звукоизолирующую способность ≈ на 5 ДБ.
Звукоизолирующую способность характеризуется коэффициентом звукопроницаемости τ = Jпр/Jпад.
Jпр - интенсивность прошед.
Jпад. – падающая.
Кожухи – покрытые звукопоглощ. 20-30ДБ – двойные О.Т. в машиностр. Стр. 135-156.
4. Поглощение шума.
Интенсивность шума в помещении зависит не только от прямого шума, но и от отдаленного, поэтому надо снизить энергию отраженных волн. Звуконаполнители – (паролон)
|
|
5. Защита от шума (2 лекция окончание)
Современные методы борьбы с шумом следующие:
1. Рациональная планировка предприятий и цехов.
- на поверхностном комплексе шумные цехи (кузнечные и др.) размещают с подветренной стороны к менее шумным и к жилищному поселку.
Шумящие агрегаты по возможности конструируют в одном или нескольких цехах. Стац. вентилятор ПГС от диффузора 150-300 м от поселка.
- если предприятие в черте города, то шумные цеха располагают в глубине.
2. Уменьшение шума в источнике его образования.
При работе горных машин и оборудование чаще всего генерируется средне и высокочастотные шумы с эквивалентным уровнем > 80 ДБ.
Так при бурении шпуров перфораторами шум достигает 112-120ДБ; при бурении скважин станками с электроприводом (НКР100) >90 ДБ; движущийся состав породных вагонеток ≈ 100 ДБ. Приведенное превышение нормального предела громкости (75-87ДБ).
Радикальной мерой скопления шума в горной промышленности, является замена шумных технологических процессов, машин и механизмов малошумными.
Например разработка и внедрение новых технологий добычи полезных ископаемых способом подземного выщелачивания.
- замена ударных процессов и механизмов безударными: штамповку – прессованием; клепку- сваркой;
- переход с ударно- поворотного бурения шпуров перфораторами на вращательные (электросверла).
- рационально осуществлять транспортирование черной массы по выработкам малошумными ленточными конвейерами.
- в подземных выработках, также как и на поверхности, предпочтительно применять малошумные центробежные вентиляторы, вместо основных.
- замена металлических деталей пластмассовыми материалами.
Своевременный ремонт оборудования с целью предупреждения разбалансировки движущихся деталей, надежное применение, качественная и своевременная смазка позволяют избежать дополнительного шума.
- использование в ВМП глушителя ГШ – 5 (6) снижает шум до 84-85 ДБ т.е. до санитарной нормы.
|
|
3. Индивидуальные средства защиты.
Наушники ЦНИОТ – 2 М, снижают шумна 35-45 ДБ и устраняют наиболее опасный высокочастотный шум (шипящий, звенящий (>400 Гц)).
4. Изоляция и экранирование шума.
Сильно шумящее оборудование (подземные дробилки, изолируют в отдельных камерах и приводы укрывают изолирующими кожухами, облицованные с внутренней стороны (поролон, резина).
5. Поглощение шума. Интенсивность шума в помещении зависит от прямого, но и от отраженного шума, поэтому необходимо снижать энергию отраженных волн. Облицовка пористыми материалами в которых большие потери на трении, особенно если поры не замкнуты.
Лекция № 8