N = 20 lg (Р/Р0) (1)
Для оценки различных шумов измеряются уровни звука с помощью шумомеров. В шумомере звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются, пропускаются через фильтры, выпрямляются и регистрируются стрелочным прибором.
Для оценки физиологического воздействия шума на человека используется громкость и уровень громкости. Порог слышимости изменяется с частотой, уменьшается при увеличении частоты звука от 16 до 4000 Гц, затем растет с увеличением частоты до 2000Гц. Например, звук, создающий уровень звукового давления в 20 дБ на частоте 1000Гц, будет иметь такую же громкость, как и звук в 50 дБ на частоте 125 Гц. Поэтому звук одного уровня громкости при разных частотах имеет различную интенсивность.
По природе происхождения шум классифицируется на:
. шум механического происхождения - шум, возникающий вследствие вибрации поверхностей машин и оборудования, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей, сборочных единиц или конструкций в целом;
. шум аэродинамического происхождения - шум, возникающий вследствие стационарных или нестационарных 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.).
По возможности распространения шум подразделяют на:
. воздушный шум - шум, распространяющийся в воздушной среде от источника возникновения до места наблюдения;
2. структурный шум - шум, излучаемый поверхностями колеблющихся конструкций стен, перекрытий, перегородок зданий в звуковом диапазоне частот.
По частоте звуковые колебания могут классифицироваться следующим образом:
менее чем 16-21 Гц - инфразвук;
от 16 до 21 000 Гц - слышимый звук (16-300 Гц - низкочастотный);
350 - 800 Гц - среднечастотный;
800 - 21 000 Гц - высокочастотный;
выше 21 000 Гц - ультразвук.
Человек воспринимает звуковые колебания частотой от 16 до 4000 Гц. Инфразвук и ультразвук человеческое ухо не воспринимает.
По характеру спектра шума выделяют:
широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;
тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тоны. Тональный характер шума для практических целей устанавливается измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
По временным характеристикам шум подразделяют на:
постоянный шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или за время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени не более чем на 5 дБ при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно»;
непостоянный шум, уровень которого за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени более чем на 5 дБ при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно».
Непостоянные шумы, в свою очередь, можно разделить на:
колеблющийся во времени шум, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;
прерывистый шум, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБ и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;
импульсный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, измеренные соответственно во временных характеристиках «импульс» и «медленно», отличаются не менее чем на 7 дБ.
Причинами возникновения высоких уровней шума машин и агрегатов могут быть:
а) конструктивные особенности машины, в результате которых возникают удары и трения узлов и деталей: например, удары толкателей о штоки клапанов, работа кривошипно-шатунных механизмов и зубчатых колес, недостаточная жесткость отдельных частей машины, которая приводит к ее вибрациям;
б) технологические недостатки, появившиеся в процессе изготовления оборудования, к которым могут быть отнесены: плохая динамическая балансировка вращающихся деталей и узлов, неточное выполнение шага зацепления и формы профиля зуба зубчатых колес (даже ничтожно малые отклонения в размерах деталей машин отражаются на уровне шума);
в) некачественный монтаж оборудования на производственных площадях, который приводит, с одной стороны, к перекосам и эксцентриситету работающих деталей и узлов машин, с другой - к вибрациям строительных конструкций;
г) нарушение правил технической эксплуатации машин и агрегатов - неправильный режим работы оборудования, т.е. режим, отличающийся от номинального (паспортного), несоответствующий уход за станочным парком и др.;
д) несвоевременное и некачественное проведение планово-предупредительного ремонта, которое приводит не только к ухудшению качества работы механизмов, но и способствует увеличению производственного шума; своевременный и качественный ремонт, замена износившихся деталей оборудования препятствуют увеличению перекосов и люфтов в движущихся частях механизмов, а следовательно, повышению уровня шума на рабочих местах;
При размещении шумного оборудования должна учитываться «звучность» помещения, зависящая от формы, размеров, отделки стен. Возможны случаи, когда эти особенности помещения приводят к удлинению продолжительности звучания благодаря многократному отражению звуков от поверхностей пола, потолка, стен. Это явление называется реверберацией. Борьба с ней должна учитываться при проектировании промышленных цехов, в которых намечается установить шумное оборудование.
Воздействие шума на человека
Человек воспринимает шум слуховым анализатором - органом слуxa, в котором происходит преобразование механической энергии раздражения рецептора в ощущение, наибольшая чувствительность наблюдается в области частот от 800 до 4000 Гц.
Острота слуха не постоянна. В тишине она возрастает, под влиянием шума снижается. Такое временное изменение чувствительности слухового аппарата называется адаптацией слуха. Адаптация играет защитную роль против продолжительно действующих шумов.
Длительное воздействие шума большой интенсивности приводит к патологическому состоянию слухового органа, к его утомлению.
Психофизиологическое восприятие сигнала, имеющего постоянный уровень интенсивности на всем частотном диапазоне, не одинаков. Так как восприятие равного по силе сигнала изменяется с частотой, для эталонного сравнения громкости исследуемого сигнала была выбрана частота 1000 Гц. Снижение слуховой чувствительности у человека в шумных производствах зависит от интенсивности и частоты звука. Так, минимальная интенсивность, при которой начнет проявляться утомляющее действие шума, зависит от частоты входящих в него звуков.
Появление утомления органа слуха следует рассматривать как ранний сигнал угрозы развития тугоухости и глухоты. Синдромом заболевания слухового рецептора являются головные боли и шум в ушах, иногда потеря равновесия и тошнота.
Установлено, что степень снижения слуховой чувствительности прямо пропорциональна времени работы в условиях шумного производства. Большое значение имеет индивидуальная чувствительность организма к шумовому воздействию. Так, высокочастотный шум с уровнем звукового давления 100 дБ у одних людей вызывает признаки тугоухости всего через несколько месяцев, у других - через годы.
Шум на производстве является причиной быстрого утомления работающих, а это приводит к снижению концентрации внимания и увеличению брака. Интенсивный шум вызывает изменения сердечно-сосудистой системы, сопровождаемые нарушением тонуса и ритма сердечных сокращений. Артериальное кровяное давление в большинстве случаев изменяется, что способствует общей слабости организма. Под влиянием шума наблюдаются также изменения функционального состояния центральной нервной системы. Это зависит и от разборчивости речи в условиях шумного производства, так как неразборчивая речь также оказывает отрицательное влияние на психику человека.
Защита от шума
Защита работающих от высокого уровня шума достигается ограничением допустимого уровня воздействия, применением средств коллективной (уменьшением шума в источнике и на пути его распространения) и индивидуальной защиты. Средства коллективной защиты, в зависимости от способа реализации, могут быть акустическими, архитектурно-планировочными и организационно-техническими.
Методы снижения шума в производственных помещениях:
уменьшение уровня шума в источнике;
уменьшение уровня шума на пути распространения (звукопоглощение и звукоизоляция);
установка глушителей шума;
рациональное размещение оборудования;
применение средств индивидуальной защиты;
медико-профилактические мероприятия.
Наиболее эффективны технические средства снижения шума в источнике возникновения:
разнесение масс и жесткости;
балансировка вращающихся частей и др.
Снижение шума достигается установкой звукоизолирующих и звукопоглощающих экранов, перегородок, кожухов, кабин. Уменьшение шума звукопоглощением представляет собой переход колебательной энергии волн в тепловую энергию за счет преодоления трения в порах материала и рассеивания энергии в окружающей среде. Для звукоизоляции большое значение имеет масса ограждений, плотность материала (металл, дерево, пластик, бетон и др.), конструкция ограждения. Лучшие звукопоглощающие свойства обеспечиваются пористыми решетчатыми материалами (стекловата, войлок, каучук, поролон и др.).
Средства индивидуальной защиты.
Для защиты работающих применяются ушные вкладыши, наушники, шлемофоны и др. Вкладыши и наушники иногда встраивают в каски, шлемы. Ушные вкладыши выполняют из каучука, эластичных материалов, резины, эбонита и ультратонкого волокна. При их применении получают снижение уровня звукового давления на 10-15 дБ. Наушники снижают уровень звукового давления на 7-35 дБ в среднем диапазоне частот. Шлемофоны защищают околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30-40 дБ в среднем диапазоне частот.
К медико-профилактическим средствам относятся: организация режима труда и отдыха, жесткий контроль за его исполнением; медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебно-профилактические мероприятия (гидропроцедуры, массаж, витамины и др.)
Вибрация
Научно-технический прогресс в промышленности предопределяет широкое внедрение вибрационной техники, что объясняется высокой производительностью и значительной экономической эффективностью вибрационных машин.
Вибрация - это малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля.
К источникам вибраций относятся возвратно-поступательные движущиеся системы (кривошипно-шатунные прессы, агрегаты виброформования, высадочные автоматы и др.), неуравновешенные вращающиеся массы (шлифовальные станки и машины, турбины, моталки станов). Иногда вибрации создаются ударами при движении воздуха, жидкости. Часто вибрации вызываются дисбалансом в системе; неоднородностью материала вращающегося тела, несовпадением центра массы тела и оси вращения, деформацией деталей от неравномерного нагрева и др. Вибрация определяется параметрами частоты (Гц), амплитудами смещения, скорости и ускорения.
Воздействие вибраций на человека классифицируются:
по способу передачи вибрации на человека;
по направлению действия вибрации;
по времени действия.
По способу передачи на человека подразделяется на:
. общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека.
. локальную, передающуюся через руки человека. К ней можно отнести воздействие на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями.
Общую производственную вибрацию по источнику ее возникновения и возможности регулирования ее интенсивности оператором подразделяют на следующие категории:
Категория 1 - транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах подвижных машин и транспортных средств при их движении по местности или дорогам (в том числе при их строительстве). К ней относятся рабочие места на тракторах и самоходных машинах для обработки почвы, уборки и посева сельскохозяйственных культур, грузовых автомобилях, строительно-дорожных машин, снегоочистителях, самоходном горно-шахтовом рельсовом транспорте.
Категория 2 - транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок. К ней относятся рабочие места на экскаваторах, строительных кранах, машинах для загрузки мартеновских печей в металлургическом производстве, горных комбайнах, шахтных погрузочных машинах, самоходных бурильных каретках, путевых машинах, бетоноукладчиках, напольном производственном транспорте.
Категория 3 - технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К ней относятся рабочие места у металло- и деревообрабатывающих станков, кузнечно-прессового оборудования, литейных машин, электрических насосных агрегатов и др.
Локальная вибрация по источнику возникновения подразделяется на передающуюся от:
ручных машин с двигателями или ручного механизированного инструмента, органов ручного управления машин и оборудования;
ручных инструментов без двигателей (например, рихтовочные молотки разных моделей) и обрабатываемых деталей.
По направлению действия вибрацию подразделяют на:
вертикальную, распространяющуюся по оси х, перпендикулярной к опорной поверхности;
горизонтальную, распространяющуюся по оси у, от спины к груди;
горизонтальную, распространяющуюся по оси z, от правого плеча к левому плечу.
Вертикальная вибрация особенно неблагоприятна для работающих в
сидячем положении, горизонтальная - для работающих стоя. Действие вибрации на человека становится опасным, когда частота колебаний рабочего места приближается к частоте собственных колебаний органов тела человека: 4-6 Гц - колебания головы относительно тела в положении стоя, 20-30 Гц - в положении сидя; 4-8 Гц - брюшной полости; 6-9 Гц - большинства внутренних органов; 0,7 Гц - «качка» вызывает морскую болезнь.
По временной характеристике различаются:
постоянная вибрация, для которой контролируемый параметр за время действия изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ);