2015-10-16
878
С. В. Егоренкова
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
ПО КУРСУ «АТТЕСТАЦИЯ РАБОЧИХ МЕСТ»
Направления подготовки (специальности):
| 280700.62 Техносферная безопасность (уровень бакалавриата) |
Учебное пособие
Череповец, 2015
Введение
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 280102 – Безопасность технологических процессов и производств. Оно имеет целью систематизацию, закрепление и применение знаний, полученных на лекциях по курсу «Аттестация рабочих мест».
Задачами практических занятий по курсу «Аттестация рабочих мест» являются:
- закрепление и углубление теоретических знаний по курсу;
- приобретение навыков расчета средств защиты по основным опасным производственным факторам;
- приобретение навыков работы со справочной и нормативной литературой по вопросам охраны и безопасности труда;
- приобретение опыта в выборе методов и средств, применяемых для улучшения условий труда и обеспечения безопасности работающих, оценки эффективности этих средств.
|
|
|
Учебное пособие включает следующие практические работы:
- расчет средств защиты от шума;
- расчет средств защиты от вибрации;
- расчет искусственного освещения производственных помещений;
- расчет местной вытяжной вентиляции;
- расчет средств защиты от теплового излучения;
- расчет средств защиты от ионизирующего излучения;
- расчет средств защиты от электромагнитных полей;
- расчет средств защиты от поражения электрическим током;
Практическая работа 1.
Расчет средств защиты от шума
Основные понятия и определения
Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, возникающих при упругих колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.
При колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление, называемое звуковым давлением Р, Па. Уровень звукового давления, измеряемый в децибелах (дБ),определяется по формуле 
, где P0 - пороговое звуковое давление, равное 2·10-5 Па.
Для частотной характеристики шума звуковой диапазон разбивают на октавные полосы частот, где верхняя граничная частота f в равна удвоенной нижней частоте f н, т.е. f в / f н = 2. Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой 
.
Уровень звука – это измеренное значение шума с учетом коррекции, приближенно отражающей чувствительность человеческого уха (по шкале А шумомера), измеряемое в дБ А.
Уровни звука и звукового давления в октавных частотах для основного оборудования металлургического производства приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Уровень звукового давления в рабочей зоне промышленного оборудования
|
|
|
| № вар. | Наименование оборудования | Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц | Уровни звука, дБА | ||||||||
| 31,5 | |||||||||||
| ДСП -5 | |||||||||||
| Конвертер - 100 т | |||||||||||
| ДСП – 200т | |||||||||||
| Молотковая дробилка | |||||||||||
| Вентиляция цеха | |||||||||||
| Мартеновская печь 300 т | |||||||||||
| Колпаковая печь | |||||||||||
| Нагревательная печь | |||||||||||
| Агрегат резки листа | |||||||||||
| Стан 450, клеть | |||||||||||
| Участок формовки | |||||||||||
| Участок очистки литья | |||||||||||
| Участок бегунов | |||||||||||
| Участок шаровых мельниц | |||||||||||
| Инерционная решетка | |||||||||||
| Термическая печь | |||||||||||
| Конвертор - 350 | |||||||||||
| Мартеновская печь 600 т | |||||||||||
| Агрегат продольной резки | |||||||||||
| Дробилка ДР – 10 | |||||||||||
| Вентиляционная камера цеха | |||||||||||
| Осевой вентилятор | |||||||||||
| Вентилятор 06-900 | |||||||||||
| Вентилятор ВУП | |||||||||||
| Радиальный вентилятор ВЦ –4- 70 | |||||||||||
| ВЦ- 4 – 75 | |||||||||||
| Вентилятор ВКР | |||||||||||
| Вентилятор ВВД | |||||||||||
| ДСП – 10 | |||||||||||
| Бегуны смесительные | |||||||||||
| Редуктор СМ – 15 | |||||||||||
| Шаровая мельница | |||||||||||
| Редуктор СМ-174 | |||||||||||
| ДСП – 3 | |||||||||||
| Выбивная решетка |
СН 2.2.4/2.1.8.562.96 [19] устанавливает предельно – допустимые уровни постоянного шума, который при действии на работающего в течении 8-часового рабочего дня не приносит вреда здоровью (таблица 7.2).
Таблица 1.2 - Предельно допустимые уровни звукового давления, уровня звука эквивалентные уровни для основных видов трудовой деятельности
| Вид трудовой деятельности | Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц | Уровни звука, дБА | ||||||||
| 31,5 | ||||||||||
| Творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, программирование, преподавание и обучение. | ||||||||||
| Высококвалифицированная работа, рабочие места в помещениях цехового управленческого аппарата, в лабораториях | ||||||||||
| Рабочие места в помещениях диспетчерской службы, кабинетах и помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону, в помещениях мастеров, в залах обработки информации на вычислительных машинах | ||||||||||
| Рабочие места за пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону, в помещениях лабораторий с шумным оборудованием | ||||||||||
| Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных в п.п. 1- 4) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий |
Снижение уровня шума, распространяющегося по воздуху, наиболее радикально может быть осуществлено устройством на пути его распространения звукоизолирующих преград [20]. Принцип звукоизоляции заключается в том, что большая часть падающей на преграду звуковой энергии отражается и лишь незначительная ее часть проникает через преграду. Звукоизоляцией называется ослабление звуковой энергии при передаче ее через преграду.
|
|
|
Звукоизолирующая способность материала и конструкции оценивается в дБ и определяется по формуле:
R = 10 lg 
, (1.1)
где Рпад - акустическая мощность, падающая на преграду, Вт;
Рпр – акустическая мощность, прошедшая через преграду, Вт.
Механизм передачи звука через ограждения состоит в том, что звуковая волна, падающая на ограждение, приводит его в колебательное движение с частотой, равной частоте звуковых колебаний. В результате ограждение становится источником звука и излучает его в окружающую среду. Количество прошедшей звуковой энергии растет с увеличением амплитуды колебаний. Кроме того, характер и значения звукоизоляции ограждения в значительной степени зависит от частоты падающего звука.
В первом частотном диапазоне на низких частотах (f < 100 Гц) вблизи частот собственных колебаний ограждения звукоизолирующие качества ограждения определяются его жесткостью и внутренним трением материала.
|
|
|
Во втором частотном диапазоне (100 < f < 3500 Гц) звукоизоляция зависит от массы ограждения и частоты падающего звука
В третьем частотном диапазоне (f > 3500 Гц) звукоизоляция однослойного ограждения значительно снижается из-за эффекта волнового совпадения, наступающего при равенстве длин волны падающего звука и изгибных колебаний ограждения.
Критическая частота волнового совпадения определяется по формуле:
f кр = 
(1.2)
где с – скорость распространения звука в воздухе, м/с;
- угол падения звуковых волн на ограждение;
- плотность материла ограждения, кг/м3;
- коэффициент Пуассона;
Е – модуль упругости, Па;
h – толщина ограждения, м;
На частотах в области волнового совпадения звукоизоляция ограждения снижается на 10–20 дБ, а сама область пониженной звукоизоляции занимает интервал частот примерно в одну октаву.
На частотах f > 2 f кр звукоизоляция может быть рассчитана по формуле:
R = 
, (1.3)
где η - коэффициент внутренних потерь ограждения.
Звукоизоляция двухслойных ограждений с воздушным промежутком между стенками эффективнее однослойной преграды равной массы. Звукоизоляция двойных ограждений помимо факторов, определяющих ее для однослойных ограждений, также зависит от толщины воздушного промежутка и соотношения поверхностной плотности каждого из ограждений.
Звукоизоляция ограждений (стен, кожухов, экранов) должна обеспечивать снижение шума на рабочих местах до уровней, допустимых по нормам, во всех октавных полосах со среднегеометрическими частотами (таблица 7.2). Требуемая звукоизоляция рассчитывается отдельно для каждой конструкции помещения (стены, окна, перекрытия и др.) и для каждой из указанных октавных полос по следующим формулам:
- при проникновении шума из одного помещения в другое:
R тр= L – 10 lg B и + 10 lg S – L доп + 10 lg n, (1.4)
где R тр - требуемая звукоизоляция, дБ;
L - октавный уровень звукового давления в помещении, дБ;
B и - постоянная защищаемого от шума помещения, м;
S - площадь ограждающей конструкции, через которую проникает шум в помещение, м2;
L доп - допустимый октавный уровень звукового давления в защищаемом помещении, дБ;
n - общее число ограждающих конструкций или их элементов, через которые проникает шум;
- при проникновении шума с прилегающей территории в помещение:
R тр = L + 10 lg S - 10 lg B и- L доп + 10 lg n + 6, (1.5)
- при проникновении шума из помещения на прилегающую территорию:
R тр= L + 10 lg S - 15 lg r - L доп+ 10 lg n - 11, (1.6)
где r - расстояние от ограждающей конструкции до источника шума.
- при использовании звукоизолирующих кожухов:
R пр= L - L доп - 10 lg α + 5, (1.7)
где 
- коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей кожуха (α = 0,5-0,7).
Постоянная помещения B И в октавных полосах частот определяется по формуле:
Bи= B1000∙μ, (1.8)
где B 1000 - постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяемая по таблице 7.3 в зависимости от объема V и типа помещения;
μ - частотный множитель, определяемый по таблице 1.4.
Таблица 1.3 - Определение постоянной помещения B 1000
| Описание помещения | B 1000 |
| С небольшим числом людей (металлургическое производство, металлообрабатывающие цеха, машинные залы и т. п.) | V/20 |
| С жесткой мебелью и большим числом людей или с небольшим числом людей и мягкой мебелью (лаборатории, кабинеты, деревообрабатывающие цехи и т. п.) | V/10 |
| С большим числом людей и мягкой мебелью (конструкторские бюро, аудитории учебных заведений, операторские и т. п.) | V/6 |
| Помещения со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен | V/1,5 |
Таблица 1.4 - Значения частотного множителя μ
| Объем помещения, м3 | Октавные полосы частот со среднегеометрическими частотами | ||||||||
| 31,5 | |||||||||
| Менее 200 | 0,82 | 0,80 | 0,75 | 0,70 | 0,80 | 1,0 | 1,4 | 1,8 | 2,5 |
| 200-1000 | 0,67 | 0,65 | 0,62 | 0,64 | 0,75 | 1,0 | 1,5 | 2,4 | 4,2 |
| Более 1000 | 0,52 | 0,50 | 0,50 | 0,55 | 0,70 | 1,0 | 1,6 | 3,0 | 6,6 |
Звукоизоляция сплошной преграды уменьшается при наличии в ней оконных и дверных проемов и определяется как:
R = Rс – lg [1 + (S 0/ S с)·(100,1·(R c- Ro) - 1)], (1.9)
где R c, R 0, – звукоизоляция, соответственно, глухой части стены и окна или дверью в данной октавной полосе частот, дБ;
S0 - площадь окна или двери, м2;
Sc - площадь стены, включая окно или дверь, м2.
Возможное снижение звукоизоляции необходимо учитывать при расчете звукоизолирующих устройств путем увеличения требуемой звукоизоляции на эту величину.
1.2 Расчет звукоизолирующих устройств
Расчет проводят в следующей последовательности:
1 Выбираем материал ограждающей конструкции: стены, перегородки, кожуха и т.п.
2 По формулам (7.4–7.7) для конкретных условий определяем требуемую звукоизоляцию (R тр). В случае необходимости следует учесть влияние на звукоизоляцию оконных и дверных проемов.
3 Определяем толщину материала однослойного ограждения для максимального значения требуемой звукоизоляции по формуле:
R тр= 20 · lg ρ·h + 20 lg f - 47,5, (1.10)
где f - частота звука, соответствующая максимальному значению требуемой звукоизоляции.
4 Строим частотную характеристику звукоизоляции однослойного ограждения (стены, перекрытия и т.п.) толщиной h (толщина рассчитана в п. 3). Частотная характеристика звукоизоляции однослойного ограждения с поверхностной плотностью от 100 до 1000 кг/м2 определяется графическим способом путем построения ломаной линии аналогичной линии АВСD, представленной на рисунке 1.1.
Координаты точек В (f; R) определяют по графикам, представленных на рисунке 7.2 в зависимости от толщины h и поверхностной плотности материала mn.
Построение частотной характеристики производится следующим образом: из точки B влево проводится горизонтальный отрезок AB, а в право проводится отрезок ВС с наклоном 7,5 дБ на октаву до точки С с ординатой R = 60 дБ; из точки С горизонтальной отрезок CD.
Рисунок 1.1 - Частотная характеристика однослойной звукоизоляции
Рисунок 1.2 - Зависимость координат точки B
от толщины материала (а) и его поверхностной плотности (б):
1 –1800 кг/м3; 2 – 1200 кг/м3 и менее
Частотная характеристика звукоизоляции однослойной тонкой ограждающей конструкции из металла, стекла и других материалов определяется также графическим способом и имеет вид, показанный на рисунке 1.3
Рисунок 1.3 - Частотная характеристика однослойной звукоизоляции из металла или стекла
Координаты точек B и C следует определять по таблице 1.5 в зависимости от предварительно определенной толщины материала. Наклон отрезка ВА на графике следует принимать 5 дБ на каждую октаву; наклон отрезка CD равен 8 дБ на октаву.
Таблица 1.5 - Определение координат точек В и С
| Материал | f в, Гц | f с, Гц | RВ, дБ | RС, дБ |
| Cталь | 6000/h | 12000/h | ||
| Алюминиевые сплавы | 6000/h | 12000/h | ||
| Стекло силикатное | 8000/h | 12000/h | ||
| Асбестоцементные плиты | 11000/h | 22000/h | ||
| Сухая гипсовая штукатурка | 19000/h | 38000/h |
5 Наносим на график частотной звукоизоляции найденные значения требуемой звукоизоляции (смотри п.3). Если значения требуемой звукоизоляции превышают частотную характеристику звукоизоляции ограждения необходимо несколько увеличить толщину ограждения до значений, при которой частотная характеристика звукоизоляции будет равна или несколько выше требуемой звукоизоляции. Для проверки соответствия необходимо для новой толщины графическим методом определить звукоизоляцию и сравнить с требуемой.
6 Определим для стальной конструкции частоту эффекта волнового совпадения формула (1.2) и сравнить ее с частотой f кр.
Снижение шума звукоизолирующими кожухами зависит от материала кожуха и его толщины, а также от облицовки внутренней поверхности кожуха звукопоглощающим материалом и может быть рассчитано по формуле:
Δ L к = Δ L + Δ L ’, (1.12)
где Δ L - снижение шума за счет звукоизолирующей способности материала кожуха данной толщины;
Δ L ’- снижение шума за счет звукопоглощающей облицовки.
Частотные характеристики снижения шума представлены на рисунке 7.4; значения координат точек А, В и С находят по таблицам 7.6. и 7.7
Рисунок 1.4 - Частотные характеристики снижения шума
значения координат точек А, В и С по таблицам 1.6. и 1.7
Таблица 1.6 - Координаты точек А, В и С (рисунок1.4, а)
| f А, Гц | Δ L A, дБ | f B, Гц | Δ L B, дБ | f C, Гц | Δ L C, дБ | |||
| Сталь | Алюминий | Сталь | Алюминий | Сталь | Алюминий | |||
| 
| 300/h | 90+20lg(h·h1/l2) | 83+20lg(h1·h/l2) | 6/h1 | 50+20lg(/l) | 43+20lg(h/l) | |
Примечание: h 1 - толщина стенки кожуха, м;
h - расстояние между кожухом и корпусом машины, м;
l =  – характерный размер кожуха, м;
где a – высота,
b и c – размеры кожуха в плане, м;
при f A> f B следует принимать f A = f B и Δ LA =Δ LB
|
Таблица 1.7 - Координаты точек А, В и С (рисунок 1.4 6)
| fA, Гц | ΔLA, дБ | f B, Гц | ΔL’B, дБ | f c,Гц | ΔL’C, дБ | |
| 6/δ | 60/δ или rss/δ | 
| 12/h1 | Сталь | Алюминий | |
| 0,013·rss·δ + 20 1,8ΔLB | 0,013·rss·δ+20 1,5ΔLB | |||||
| Примечание: δ - толщина звукопоглощающего слоя (выбирается в пределах 50-100 мм), м; h 1 - толщина стенки кожуха, м; r ss - удельное сопротивление продуванию, Па.с/м2, принимается в пределах (6-15)·103; значения абсциссы f принимается наибольшим из двух значений; при δ > 1500/rss следует принимать rss = 1500/δ. |
Формула (1.11) справедлива для сравнительно небольших расстояний между кожухом и корпусом машины, когда расстояние не превышает четверти характерного размера кожуха. Если же h > l /4, то снижение шума кожухом следует рассчитывать по формуле:
Δ L 'к = R c + 10·lgα (1.12)
где R c = R 0 + Δ R - звукоизоляция стенкой кожуха, дБ;
R 0 - звукоизоляция стенкой кожуха без облицовки (определяется по рисунку 1.2), дБ;
Δ R – дополнительная звукоизоляция звукопоглощающим слоем, частотная характеристика которой приведена на рисунке 1.5;
α - средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей кожуха, в расчетах принимается от 0,5 до 0,7.
Рисунок 1.5 - Дополнительная звукоизоляция ограждения при его облицовке звукопоглощающим слоем
Значения координат точек А, В, и С находят по таблице 1.7.
Акустическая эффективность кожуха считается достаточной для обеспечения требуемого снижения уровня звукового давления на рабочем месте, если в любой октавной полосе диапазона частот: Δ L к > R тр.
Рисунок 1.5 - Дополнительная звукоизоляция ограждения при его облицовке звукопоглощающим слоем
