Основные параметры звука и шума бжд. " Безопасность Жизнедеятельности " На тему: «Шум и его влияние на организм

Рис. 6.3. Гигиенические нормы вибраций: 1, а - транспортная вертикальная вибрация; 1, б - транспортная горизонтальная вибрация; 2 - транспортно-технологическая вибрация (вертикальная и горизонтальная); 3, а - технологическая вибрация в помещениях с источниками вибрации; 3, б - то же в помещениях без источников вибрации; 3, в - то же в административных помещениях; 4 - локальная вибрация Рис. 6.4. График затухающих колебаний Рис. 6.5. Виброизоляционные амортизаторы: а - комбинированный пружинно-резиновый виброизолятор; б - резиновый виброизолятор; в - чашечный виброизолятор

С физической точки зрения звук - это механические колебания, распространяющиеся в виде волн в газообразной, жидкой или твердой среде. Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды под воздействием на нее какой-либо возмущающей силы.

В то же время шумом принято считать всякий нежелательный для человека звук. Таким образом, звуковые волны могут нести как полезную для оператора информацию, например, о ходе технологического процесса, так и оказывать отрицательное (а иногда и вредное) воздействие.

Источником звуковых колебаний обычно является колеблющееся тело, которое преобразует какую-либо форму энергии в колебания. Этот процесс может представлять собой механическое воздействие на твердое тело, сообщение колебаний воздушному столбу под действием струи сжатого воздуха (свисток или труба) или электромагнитное воздействие на стальную мембрану (электромеханический источник, например телефон) или на кристалл (пьезоэлектрический источник).

Звуковые колебания характеризуются следующими физическими параметрами.

Скорость распространения звуковой волны - зависит от характеристик среды. При нормальных атмосферных условиях (Т = 20С и пометка">звуковым полем . Давление и скорость движения частиц воздуха в каждой точке звукового поля изменяются во времени. Звуковые волны возбуждают колебания частиц воздушной среды, в результате чего изменяется атмосферное давление. Это атмосферное давление по сравнению с давлением, существующим в невозмущенной среде, называют звуковым давлением (р) и измеряют в пометка">интенсивностью , или силой звука в данной точке.

где формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/kg-m2.gif" border="0" align="absmiddle" alt="; с - скорость распространения звука в этой среде, м/с.

Произведение пометка">z или акустическим сопротивлением среды. Его значение для данной среды может быть принято постоянным..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" и с = 344 м/с, получим z = 443 формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/155-1.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=" раз, а по интенсивности в подсказка"> (дБ).

где I и p - соответственно интенсивность и звуковое давление в данной точке; формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/p-o.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" - их пороговые значения, соответствующие вышеприведенным значениям для порога слышимости.

Использование шкалы децибел весьма удобно, так как весь диапазон слышимых звуков от порога слышимости до болевого ощущения, составляет 140 дБ.

Величина уровня интенсивности звука используется при акустических расчетах, а уровня звукового давления - при измерении шума и оценки его воздействия на человека.

В случае, когда в данную точку попадает шум от нескольких источников, складывают их интенсивности, но не уровни.

Если имеется п одинаковых источников шума с уровнем звукового давления, создаваемого каждым из них формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/156-1.gif" border="0" align="absmiddle" alt="

Из этой формулы видно, что два одинаковых источника вместе создадут уровень шума на 3дБ больший, чем каждый в отдельности (так как lg2 =
= 0,3). Кроме того, при большом числе одинаковых источников устранение лишь нескольких из них практически не ослабит суммарный шум. Если же на рабочее место попадает шум от разных по интенсивности источников, то в первую очередь необходимо бороться с шумом от наиболее мощного.

Область слышимых звуков ограничивается не только определенным частотным диапазоном (20-20000 Гц), но и определенными предельными значениями звуковых давлений. На рис. 6.1
представлена доступная нормальному уху человека область слухового восприятия. Нижняя кривая представляет собой порог слышимости, она соответствует самым слабым звукам. Верхняя кривая соответствует громким звукам, восприятие которых вызывает болевое ощущение. Кривые порога слышимости и болевого порога ограничивают область слышимости. Воспринимаемые человеком звуки находятся в этой области. Как видно из рисунка, порог слышимости и болевой порог существенно изменяются с изменением частоты. Ухо наиболее чувствительно к частотам 5-10 кГц. При повышении и понижении частоты значение порога слышимости растет, особенно это заметно на низких частотах. По этой причине высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).

При нормировании и для оценки воздействия шума на человеческий организм используют спектральные характеристики шума. Под спектром шума понимают распределение уровня звукового давления (или уровня звуковой мощности) в пределах диапазона слышимых звуков, т.е. от 20 до 20000 Гц. Весь диапазон разбивают на интервалы (полосы), которые характеризуются граничными значениями частот формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/f-v.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" (верхняя граничная частота). В практике нормирования шума машин приняты октавные и 1/3-октавные полосы частот..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" Вместо того, чтобы характеризовать интервал двумя граничными частотами, используют понятие среднегеометрической частоты формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/(f-cg);.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" 31,5, 63, 125 ,..., 8000 Гц. Аналогично поступают и с 1/3-октавными полосами частот. Предпочтительные значения среднегеометрических частот, которые следует применять при акустических исследованиях установлены в ГОСТ 12090 «Частоты для акустических измерений. Предпочтительные ряды». В соответствии с применяемыми частотными интервалами введены понятия октавного и третьоктавного уровней звукового давления.

Для оценки общего уровня звукового давления вводят частотную коррекцию полосы пропускания шумомера. Кривые А, В, С и D, определяющие частотную характеристику прибора, представлены на рис. 6.2
. Получаемые при их использовании значения общего уровня звукового давления получили названия соответственно: уровень звука формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/B-LpB.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt="

Использование подобной частотой коррекции вызвано тем, что человеческое ухо обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты. Поэтому, для более объективной оценки производственных шумов, осуществляется коррекция частотной характеристики измерительных устройств в соответствии с особенностями слухового восприятия. Наиболее точно эти особенности отражены кривой А (рис. 6.2), поэтому в ГОСТ 12.1.003 «Шум. Общие требования безопасности» и санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» для нормирования производственного шума использован уровень звука А , а в ГОСТ 30691 «Шум машин. Заявление и контроль шумовых характеристик» в качестве одной из шумовых характеристик, подлежащих обязательному заявлению в технической документации на машины принят корректированный по А уровень звуковой мощности выделение">Шум уровня 35-50 дБ оказывает в основном психологическое воздействие. Однако при длительном воздействии он может вызвать нарушение сна, усталость, понижение работоспособности.

Шум уровня 50-65 дБ вызывает раздражение, однако его последствия также носят лишь психологический характер (при длительном воздействии возможны изменения в вегетативной нервной системе). Особенно отрицательно сказывается воздействие шума малой интенсивности на умственной работе. Кроме того, психологическое воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызывать сильное раздражение.

При уровне шума 65-90 дБ возможно его физиологическое воздействие. Пульс и давление крови повышаются, сосуды сужаются, что снижает снабжение организма кровью, и человек быстрее устает. Может наблюдаться снижение порога слышимости, стресс, увеличение кожной проводимости, нарушение моторики желудочно-кишечного тракта.

Воздействие шума уровнем свыше 90 дБ приводит к нарушениям работы органов слуха, усиливается его влияние на систему кровообращения. При такой интенсивности ухудшается деятельность желудка и кишечника, появляются ощущения тошноты, головная боль и шум в ушах. Серьезным признаком ухудшения слуха, является ограниченность восприятия отдельных элементов разговорной речи. Во избежание потери слуха необходимо распознать его нарушение задолго до того, как выявится ограниченность в разборчивости речи, ибо при прогрессирующей стадии нарушения слуха медицинская помощь почти невозможна. Для исследования состояния слуха у людей, работающих в шумных цехах, необходимо проводить регулярные аудиометрические измерения, и по мере выявления каких-либо искажений порога слышимости принимать соответствующие меры.

При уровне шума 120 дБ и выше (болевой порог) он может механически воздействовать на органы слуха - лопаются барабанные перепонки, нарушаются связи между отдельными частями внутреннего уха. В результате может наступить полная потеря слуха. Шум уровнем свыше 120 дБ оказывает механическое воздействие не только на органы слуха, но и на весь организм. Звук, проникая через кожу, вызывает механическое колебание тканей, в результате чего происходит разрушение нервных клеток, разрывы мелких кровеносных сосудов и др.

Физиологическое воздействие на организм человека могут оказывать и звуки, частота которых лежит за пределами восприятия органами слуха, т.е. инфра- и ультразвуки.

Инфразвук возникает при работе технологического оборудования или может представлять собой побочный эффект работы электрооборудования. Инфразвуковые колебания воспринимаются как физическая нагрузка: возникает нарушение пространственной ориентации, морская болезнь, а также пищеварительные расстройства, нарушения зрения, головокружение, нарушается периферическое кровообращение. Тяжесть воздействия зависит от диапазона частот, уровня звукового давления и длительности. Колебания с частотой 7 Гц препятствуют сосредоточению внимания и вызывают ощущение усталости, головную боль и тошноту. Наиболее опасны колебания частотой 8 Гц. Они могут вызывать явление резонанса системы кровообращения, приводящего к перегрузке сердечной мышцы, сердечному приступу или даже к разрыву некоторых кровеносных сосудов. Инфразвук небольшой интенсивности может служить причиной повышенной нервозности, вызывать депрессию.

Ультразвук представляет собой колебания упругой среды, имеющие одинаковую со звуком физическую природу, но отличающиеся более высокой частотой. Она значительно превышает верхнюю границу восприятия и составляет более 20000 Гц. У работающих с ультразвуковыми установками нередко наблюдаются функциональные нарушения нервной системы, изменения давления и состава крови. Часты жалобы на головные боли, быструю утомляемость, потерю слуховой чувствительности.

Вибрация. Вредное воздействие на организм оказывает и вибрация, возникающая при работе технологического оборудования.

Согласно ГОСТ 24346-80 «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Физическими характеристиками вибрации являются: амплитуда вибросмещения X - наибольшее отклонение колеблющейся точки от положения равновесия; амплитуда колебательной скорости V - максимальное значение скорости колеблющейся точки; амплитуда колебательного ускорения А - максимальное значение ускорения колеблющейся точки; частота колебаний f.

Вибрацию, так же, как и шум, принято оценивать в уровнях вибросмещения, виброскорости, виброускорения по отношению к их пороговым значениям: вибросмещения формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/162-1.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt="

где формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook908/files/162-4.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" м/с, а при скорости 1 м/с возникают болевые ощущения.

При непродолжительных воздействиях вибрации работник преждевременно утомляется, и производительность его труда снижается. Длительное воздействие вибрации может вызвать профессиональное заболевание - виброболезнь.

Особенно вредна вибрация с частотой, равной резонансной частоте колебаний тела работающего или отдельных его органов. Дело в том, что части тела и внутренние органы человека (голова, сердце, желудок и др.) можно рассматривать как колебательные системы с определенной массой, соединенные между собой упругими элементами. Частота собственных колебаний этих систем лежит в диапазоне 2-30 Гц. Воздействие на организм человека внешних колебаний с такими же частотами вызывает резонансные колебания внутренних органов, их механические повреждения и даже разрывы.

В зависимости от способа передачи вибрации телу человека различают общую вибрацию, передающуюся на тело сидящего или стоящего человека через опорные поверхности тела, и локальную , передающуюся через руки.

Общая вибрация оказывает неблагоприятное воздействие на нервную систему, вестибулярный аппарат, сердечно-сосудистую систему, вызывает нарушения обмена веществ.

По источнику возникновения вибрации различают:

• общую вибрацию 1 категории - транспортную вибрацию, воздействующую на операторов подвижных машин и транспортных средств при их движении по местности и дорогам;
• общую вибрацию 2 категории - транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на операторов машин, перемещающихся только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и промышленных площадок;
• общую вибрацию 3 категории - технологическую вибрацию, воздействующую на операторов стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. В зависимости от характеристики рабочих мест эта категория подразделяется на типы 3а, 3б, 3в.
• общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников: городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытые линии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных установок (при эксплуатации гидравлических и механических прессов, поршневых компрессоров, бетономешалок и др.);
• общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, насосные пылесосы, холодильники и т.п.), а также встроенных предприятий коммунально-бытового обслуживания, котельных и т.д.

Вибрации различают также по направлению воздействия, по характеру спектра, частотным и временным характеристикам
(СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы»).

Степень и характер воздействия вибрации на организм человека зависят от вида вибрации, ее параметров и направления воздействия.

Наиболее распространены заболевания, вызванные локальной вибрацией. При работе с ручными машинами, вибрация которых наиболее интенсивна в среднечастотной области спектра, возникают в основном заболевания, сопровождающиеся спазмом периферических сосудов. Местная вибрация может вызывать ухудшение кровообращения кистей рук, пальцев, предплечья и сосудов сердца. Это, в свою очередь, понижает чувствительность кожи, вызывает отложение солей, окостенение сухожилий мышц в кистях рук и пальцах. Следствием этого является деформация и снижение подвижности суставов. Так же, как и при общей вибрации, нарушается деятельность сердца и центральной нервной системы. Особенно чувствителен организм к вертикальным вибрациям, когда колебания передаются от ног к голове.

При частоте колебаний тела работающего 38 Гц острота зрения снижается примерно на 25%, при частоте 50-80 Гц нарушается нормальная работа мышц. Вибрация в диапазоне 36-600 Гц может привести к различным заболеваниям рук. При вибрационной болезни появляются головные боли, повышенная утомляемость, боли в суставах и т.д. Женщины более чувствительны к вибрации, чем мужчины. Степень воздействия вибрации на организм работающих зависит как от частоты колебаний, так и от их амплитуды. Например, на частоте 60-70 Гц вибрация с амплитудой до 0,01 мм практически не мешает работать и не ведет к каким-либо патологическим изменениям в организме; колебания с амплитудой от 0,01 до 0,02 мм отвлекают от работы и раздражают; при амплитуде более 0,3 мм создаются невозможные условия для работы.

Нормирование шума. Учитывая большие технические трудности снижения уровня шума при выполнении производственных процессов, приходится ориентироваться не на уровни шума, вызывающие раздражение и утомление, а на такие допустимые уровни, при которых исключается возможность заболеваний работающих.

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены СН 2.2.442.1.8.562-96. Они являются обязательными для всех министерств, ведомств, проектных организаций и предприятий. Эти нормы устанавливают предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах с учетом напряженности и тяжести трудовой деятельности (табл. 6.1).

Количественную оценку тяжести и напряженности трудового процесса следует проводить в соответствии с Руководством Р 2.2.2006-05.

Таблица 6.1

Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука
на рабочих местах для трудовой деятельности разных категорий
тяжести и напряженности в дБА

	Категория тяжести трудового процесса
	тяжелый труд 1 степени	тяжелый труд 2 степени	тяжелый труд 3 степени
Напряженность легкой степени	80	80	75	75	75
Напряженность средней степени	70	70	65	65	65
Напряженный труд 1 степени	60	60	-	-	-
Напряженный труд 2 степени	50	50	-	-	-

Шум — ϶ᴛᴏ совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека и мешающих его работе и отдыху.

Источниками звука будут упругие колебания материальных частиц и тел, передаваемых жидкой, твердой и газообразной средой.

Скорость звука в воздухе при нормальной температуре составляет приблизительно 340 м/с, в воде -1 430 м/с, в алмазе — 18 000 м/с.

Звук с частотой от 16 Гц до 20 кГц называется слышимый, с частотой менее 16 Гц — инфразвук и более 20 кГц — ультразвук.

Область пространства, в кᴏᴛᴏᴩом распространяются звуковые волны, называется звуковым полем, кᴏᴛᴏᴩое характеризуется интенсивностью звука, скоростью его распространения и звуковым давлением.

Интенсивность звука — ϶ᴛᴏ количество звуковой энергии, передаваемой звуковой волной за 1 с через площадку 1 м 2, перпендикулярную направлению распространения звука, Вт/м2.

Звуковое давление — им называется разность между мгновенным значением полного давления, создаваемого звуковой волной и средним давлением, кᴏᴛᴏᴩое наблюдается в невозмущенной среде. Единица измерения — Па.

Порог слуха молодого человека в диапазоне частот от 1 000 до 4 000 Гц ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙует давлению 2× 10-5 Па. Наибольшее значение звукового давления, вызывающего болезненные ощущения, называется порогом болевого ощущения и составляет 2× 102 Па. Между данными значениями лежит область слухового восприятия.

Интенсивность воздействия шума на человека оценивается уровнем звукового давления (L), кᴏᴛᴏᴩый определяется как логарифм отношения эффективного значения звукового давления к пороговому. Единица измерения — децибел, дБ.

На пороге слышимости при среднегеометрической частоте 1 000 Гц уровень звукового давления равен нулю, а на пороге болевого ощущения — 120-130 дБ.

Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: шепот — 10-20 дБА, разговорная речь — 50-60 дБА, шум от двигателя легкового автомобиля — 80 дБА, а от грузового — 90 дБА, шум от оркестра — 110-120 дБА, шум при взлете реактивного самолета на расстоянии 25 м — 140 дБА, выстрел из винтовки — 160 дБА, а из тяжелого орудия — 170 дБА.

Воздействие шума на организм человека

Шум, возникающий при работе производственного оборудования и превышающий нормативные значения, воздействует на центральную и вегетативную нервную систему человека, органы слуха.

Шум воспринимается весьма субъективно. При ϶ᴛᴏм имеет значение конкретная ситуация, состояние здоровья, настроение, окружающая обстановка.

Основное физиологическое воздействие шума состоит по сути в том, что повреждается внутреннее ухо, возможны изменения электрической проводимости кожи, биоэлектрической активности головного мозга, сердца и скорости дыхания, общей двигательной активности, а также изменения размера некᴏᴛᴏᴩых желез эндокринной системы, кровяного давления, сужение кровеносных сосудов, расширение зрачков глаз. Работающий в условиях длительного шумового воздействия испытывает раздражительность, головную боль, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, нарушение сна. В шумном фоне ухудшается общение людей, в результате чего иногда возникает чувство одиночества и неудовлетворенности, что может привести к несчастным случаям.

Длительное воздействие шума, уровень кᴏᴛᴏᴩого превышает допустимые значения, может привести к заболеванию человека шумовой болезнью — нейросенсорная тугоухость. На основании всего выше сказанного шум следует считать причиной потери слуха, некᴏᴛᴏᴩых нервных заболеваний, снижения продуктивности в работе и некᴏᴛᴏᴩых случаях потери жизни.

Гигиеническое нормирование шума

Основная цель нормирования шума на рабочих местах — ϶ᴛᴏ установление предельно допустимого уровня шума (ПДУ), кᴏᴛᴏᴩый при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ шума не исключает нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц.

Допустимый уровень шума — ϶ᴛᴏ уровень, кᴏᴛᴏᴩый не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к шуму.

Предельно допустимые уровни шума на рабочих местах регламентированы СН 2.2.4/2.8.562-96 “Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки”, СНиП 23-03-03 “Защита от шума”.

Мероприятия по защите от шума. Защита от шума достигается разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, а также средств индивидуальной защиты.

Разработка шумобезопасной техники — уменьшение шума в источнике — достигается улучшением конструкции машин, применением малошумных материалов в данных конструкциях.

Средства и методы коллективной защиты подразделяются на акустические, архитектурно-планировочные, организационно-техни-ческие.

Защита от шума акустическими средствами предполагает звукоизоляцию (устройство звукоизолирующих кабин, кожухов, ограждений, установку акустических экранов); звукопоглощение (применение звукопоглощающих облицовок, штучных поглотителей); глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные)

Архитектурно-планировочные методы — рациональная акустическая планировка зданий; размещение в зданиях технологического оборудования, машин и механизмов; рациональное размещение рабочих мест; планирование зон движения транспорта; создание шумозащищенных зон в местах нахождения человека.

Организационно-технические мероприятия — изменение технологических процессов; устройство дистанционного управления и автоматического контроля; ϲʙᴏевременный планово-предупредительный ремонт оборудования; рациональный режим труда и отдыха.

В случае если невозможно уменьшить шум, действующий на работников, до допустимых уровней, то крайне важно использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ) — противошумные вкладыши из ультратонкого волокна “Беруши” одноразового использования, а также противошумные вкладыши многократного использования (эбонитовые, резиновые, из пенопласта) в форме конуса, грибка, лепестка. Стоит заметить, что они эффективны для снижения шума на средних и высоких частотах на 10-15 дБА. Наушники снижают уровень звукового давления на 7-38 дБ в диапазоне частот 125-8 000 Гц. Стоит сказать, для предохранения от воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше рекомендуется применять шлемофоны, оголовья, каски, кᴏᴛᴏᴩые снижают уровень звукового давления на 30-40 дБ в диапазоне частот 125-8 000 Гц.

Безопасность труда и охрана жизнедеятельности

С помощью слухового анализатора человек ориентируется в звуковых сигналах окружающей среды, формирует соответствующие поведенческие реакции, например оборонительные или пищедобывательные. Способность восприятия человеком разговорной и вокальной речи, музыкальных произведений делает слуховой...

МОСКОВСКИЙ ГУМАНИТАРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Тверской филиал

ФОНДОВАЯ ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине

Безопасность жизнедеятельности

Защита от шума и вибрации

Л. В. Пьянова

Тверь 2014

Фондовая лекция «Защита от шума и вибрации» обсуждена и рекомендована к изданию на заседании кафедры общегуманитарных дисциплин ТФ МГЭИ. Протокол № 2 от «15» октября 2014 года.

Рецензенты:

кандидат химических наук, доцент

Мухометзянов А. Г.

Пьянова Л. В. Защита от шума и вибрации: Фондовая лекция. - Тверь: Изд-во ТФ МГЭИ, 2014. 117 стр.

Фондовая лекция «Защита от шума и вибрации» предназначена для студентов очной и заочной формы обучения направления 030300.62 «Психология», 080100.62 «Экономика», 080200.62 «Менедждмент», 030900.62 «Юриспруденция» к валификация (степени) выпускника бакалавр Тверского филиала МГЭИ и может оказаться полезной в самостоятельном изучении проблематики безопасности жизнедеятельности человека и среды его обитания, охраны труда, экологической безопасности.

Л. В. Пьянова

Московский гуманитарно-экономический институт

2014 г.

Введение.......................................................................................................................4

1. Физические характеристики шума........................................................................9

2. Действие шума и вибрации на организм человека............................................13

3. Нормирование шума и вибрации........................................................................19

4. Устранение или уменьшение шума в источниках его образования................21

5. Общие способы борьбы с вибрацией................................................................25

6. Средства коллективной и индивидуальной защиты от шума и вибрации.....26

7. Приборы для измерения шума и вибрации......................................................34

Заключение...............................................................................................................36

Введение

С помощью слухового анализатора человек ориентируется в звуковых сигналах окружающей среды, формирует соответствующие поведенческие реакции, например оборонительные или пищедобывательные. Способность восприятия человеком разговорной и вокальной речи, музыкальных произведений делает слуховой анализатор необходимым компонентом средств общения, познания, приспособления.

Адекватным раздражителем для слухового анализатора являются звуки, т.е. колебательные движения частиц упругих тел, распространяющихся в виде волн в самых различных средах, включая воздушную, и воспринимающиеся ухом. Звуковые волновые колебания (звуковые волны) характеризуются частотой и амплитудой. Частота звуковых волн определяет высоту звука. Человек различает звуковые волны с частотой от 20 до 20 000 Гц. Звуки, частота которых ниже 20 Гц (инфразвуки) и выше 20 000 Гц (20 кГц) (ультразвуки), человеком не ощущаются. Звуковые волны, имеющие синусоидальные или гармонические колебания, называют тоном. Звук, состоящий из не связанных между собой частот, называют шумом. При большой частоте звуковых волн тон высокий, при малой — низкий. Второй характеристикой звука, которую различает слуховая сенсорная система, является его сила, зависящая от амплитуды звуковых волн. Сила звука или его интенсивность воспринимаются человеком как громкость. Ощущение громкости нарастает при усилении звука и зависит также от частоты звуковых колебаний, т.е. громкость звучания определяется взаимодействием интенсивности (силы) и высоты (частоты) звука. Единицей измерения громкости звука является бел, в практике обычно используется децибел (dB), т.е. 0,1 бела. Человек различает звуки также по тембру («окраске»). Тембр звукового сигнала зависит от спектра, т.е. от состава дополнительных частот (обертонов), которые сопровождают основной тон (частоту). По тембру можно различить звуки одинаковой высоты и громкости, на чем основано узнавание людей по голосу.

Чувствительность слухового анализатора определяется минимальной силой звука, достаточной для возникновения слухового ощущения. В области звуковых колебаний от 1000 до 3000 в 1 секунду, что соответствует человеческой речи, ухо обладает наибольшей чувствительностью. Эта совокупность частот получила название речевой зоны. В данной области воспринимаются звуки, имеющие давление меньше 0,001 бара (1 бар составляет приблизительно одну миллионную часть нормального атмосферного давления). Исходя из этого в передающих устройствах, чтобы обеспечить адекватное понимание речи, речевая информация должна передаваться в речевом диапазоне частот.

Отделы слухового анализатора. Периферическим отделом слухового анализатора, превращающим энергию звуковых волн в энергию нервного возбуждения, являются рецепторные волосковые клетки кортиева органа (орган Корти), находящегося в улитке. Слуховые рецепторы (фонорецепторы) относятся к механорецепторам, являются вторичными и представлены внутренними и наружными волосковыми клетками. У человека приблизительно 3500 внутренних и 20 000 наружных волосковых клеток, которые расположены на основной мембране внутри среднего канала внутреннего уха. Внутреннее (звуковоспринимающий аппарат), а также среднее (звукопередающий аппарат) и наружное ухо (звукоулавливающий аппарат) объединяются в понятие орган слуха.

Наружное ухо за счет ушной раковиныобеспечивает улавливание звуков, концентрацию их в направлении наружного слухового прохода и усиление интенсивности звуков. Кроме того, структуры наружного уха выполняют защитную функцию, охраняя барабанную перепонку от механических и температурных воздействий внешней среды.

Среднее ухо (звукопроводящий отдел) представлено барабанной полостью, где расположены три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко. От наружного слухового прохода среднее ухо отделено барабанной

перепонкой. Рукоятка молоточка вплетена в барабанную перепонку, другой его конец сочленен с наковальней, которая в свою очередь сочленена со стремечком. Стремечко прилегает к мембране овального окна. Площадь барабанной перепонки (70 мм2) значительно больше площади овального окна (3,2 мм2), благодаря чему происходит усиление давления звуковых волн на мембрану овального окна примерно в 25 раз. Рычажный механизм косточек уменьшает амплитуду звуковых волн примерно в 2 раза — следовательно, происходит такое же усиление звуковых волн на овальном окне. Таким образом, среднее ухо усиливает звук примерно в 60—70 раз. Если же учитывать усиливающий эффект наружного уха, то эта величина вырастает в 180—200 раз. Среднее ухо имеет специальный защитный механизм, представленный двумя мышцами — мышцей, натягивающей барабанную перепонку, и мышцей, фиксирующей стремечко. Степень сокращения этих мышц зависит от силы звуковых колебаний. При сильных звуковых колебаниях мышцы ограничивают амплитуду колебаний барабанной перепонки и движение стремечка, предохраняя тем самым рецепторный аппарат внутреннего уха от чрезмерного возбуждения и разрушения. При мгновенных сильных раздражениях (удар в колокол) этот защитный механизм не успевает срабатывать. Сокращение обеих мышц барабанной полости осуществляется по механизму безусловного рефлекса, который замыкается на уровне стволовых отделов мозга.

В барабанной полости поддерживается давление, равное атмосферному, что очень важно для адекватного восприятия звуков. Эту функцию выполняет евстахиева труба, которая соединяет полость среднего уха с глоткой. При глотании труба открывается, вентилируя полость среднего уха и уравнивая давление в нем с атмосферным. Если внешнее давление быстро меняется (быстрый подъем на высоту), а глотания не происходит, то разность давлений между атмосферным воздухом и воздухом в барабанной полости приводит к натяжению барабанной перепонки и возникновению неприятных ощущений («закладывание ушей»), снижению восприятия звуков.

Внутреннее ухо представлено улиткой —спирально закрученным костным каналом, имеющим 2,5 завитка, который разделен основной мембраной и мембраной Рейснера на три узкие части (лестницы). Верхний канал (вестибулярная лестница) начинается от овального окна, соединяется с нижним каналом (барабанная лестница) через геликотрему (отверстие в верхушке) и заканчивается круглым окном. Оба канала представляют собой единое целое и заполнены перилимфой, сходной по составу со спинномозговой жидкостью. Между верхним и нижним каналами находится средний (средняя лестница). Он изолирован и заполнен эндолимфой. Внутри среднего канала на основной мембране расположен собственно звуковосприни- мающий аппарат — орган Корти (кортиев орган) с рецепторными клетками, представляющий периферический отдел слухового анализатора. Основная мембрана вблизи овального окна по ширине составляет 0,04 мм, затем по направлению к вершине она постепенно расширяется, достигая у геликотремы 0,5 мм. Над кортиевым органом лежит текториальная (покровная) мембрана соединительнотканного происхождения, один край которой закреплен, второй — свободен. Волоски наружных и внутренних волосковых клеток соприкасаются с текториальной мембраной. При этом энергия звуковых волн трансформируется в нервный импульс.

Проводниковый отдел слухового анализатора представлен периферическим биполярным нейроном, расположенным в спиральном ганглии улитки (первый нейрон). Волокна слухового (или кохлеарного) нерва, обра образованные аксонами нейронов спирального ганглия, заканчиваются на клетках ядер кохлеарного комплекса продолговатого мозга (второй нейрон). Затем после частичного перекреста волокна идут в медиальное коленчатое тело метаталамуса, где опять происходит переключение (третий нейрон), отсюда возбуждение поступает в кору (четвертый нейрон). В медиальных (внутренних) коленчатых телах, а также в нижних буграх четверохолмия располагаются центры рефлекторных двигательных реакций, возникающих при действии

звука.

Корковый отдел слухового анализатора находится в верхней части височной доли большого мозга (верхняя височная извилина, 41-е и 42-е поля по Бродману). Важное значение для функции слухового анализатора имеют поперечные височные извилины (извилины Гешля).

Слуховая сенсорная система дополняется механизмами обратной связи, обеспечивающими регуляцию деятельности всех уровней слухового анализатора с участием нисходящих путей. Такие пути начинаются от клеток слуховой коры, переключаясь последовательно в медиальных коленчатых телах метаталамуса, задних (нижних) буграх четверохолмия, в ядрах кохлеарного комплекса. Входя в состав слухового нерва, центробежные волокна достигают волосковых клеток кортиева органа и настраивают их на восприятие определенных звуковых сигналов.

1. Физические характеристики шума

Шум как гигиенический фактор - это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, которые воспринимаются органами слуха человека и вызывают неприятные субъективные ощущения.

Шум как физический фактор представляет собой волнооборазно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды, носящее обычно случайный характер.

Шум классифицируют по следующим признакам:

1. по характеру спектра:

- широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

Тональный характер шума для практических целей (при контроле его параметров на рабочих местах) устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной полосе над

соседними не менее чем на 10 дБ.

2. По временным характеристикам:

Постоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБ А при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187;

Непостоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более чем на 5 дБ А при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187.

Непостоянный шум следует подразделять на:

Колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

Прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБ А и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

Импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука, измеренные в дБ AI и дБ А соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера по ГОСТ 17187, отличаются не менее чем на 7 дБ.

3. По частоте:

Низкочастотный;

Среднечастотный;

Высокочастотный.

4. По природе возникновения:

Механический;

Аэродинамический;

Гидравлический;

Электромагнитный.

К физическим характеристикам шума относятся - скорость распространения; частота; мощность; давление звука (звуковое давление);

громкость.

Скорость распространения звука. Шум распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем световые волны. Скорость звука в воздухе - примерно 330 м/с, в жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

Например, скорость звука в воде равна 1,4 км/с, а в стали - 4,9 км/с.

Частота шума. Основной параметр шума - его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты - 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду. Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц. Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц.

Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

Мощность звука какой-либо установки - это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени. Измерять силу шума в стандартных единицах мощности неудобно, так как спектр звуковых частот очень широк, и мощность звуков отличается на много порядков.

Например, сила шума при поступлении в помещение воздуха под низким давлением равна одной стомиллиардной ватта, а при взлете реактивного самолета сила шума достигает 1000 Вт.

Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах - децибелах (дБ). В децибелах сила шума выражается двух- или трехзначными числами, что удобно для расчетов.

Уровень мощности звука в дБ - функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W0, равному 10 - 12Вт.

Уровень мощности рассчитывается по формуле: Lw = 10lg(W/W0)

Например, если мощность звука вблизи источника равна 10 Вт, то уровень

мощности составит 130 дБ, а если мощность звука равна 0,001 Вт, то уровень мощности - 90 дБ.

Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции.

Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием.

Уровень давления звука (Lp) - это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ и измеряется по формуле: Lp = P/P0

Здесь P - давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P0 = 2 мкПа - контрольная величина.

Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д. Наиболее простой вид имеет зависимость уровня давления от расстояния. Если известен уровень мощности шума Lw, то уровень звукового давления Lp в дБ на расстоянии r (в метрах) от источника вычисляется так: Lp = Lw - lgr - 11

Например, мощность звука холодильного блока равна 78 дБ. Уровень звукового давления на расстоянии 10 м от него равен: (78 - lg10 - 11) дБ = 66 дБ.

Если известен уровень звукового давления Lp1 на расстоянии r1 от источника шума, то уровень звукового давления Lp2 на расстоянии r2 будет вычисляться так: Lp2 = Lp1 - 20*lg(r2/r1)

Вообще, в открытом пространстве уровень звукового давления снижается на 6 дБ при увеличении расстояния до источника шума в 2 раза. В помещении зависимость будет сложнее из-за поглощения звука поверхностью пола, отражения звука и т.д.

Громкость шума. Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц

(низкочастотные звуки).

Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц. Уровень силы звука частотой 1000Гц, столь же громкого, как измеряемый шум, называется уровнем громкости данного шума.

При малом уровне громкости человек менее чувствителен к звукам очень низких и высоких частот. При большом звуковом давлении ощущение звука перерастает в болевое ощущение. На частоте 1 кГц болевой порог соответствует давлению 20 Па и силе звука 10 Вт/м2.

2. Действие шума и вибрации на организм человека.

Такие проблемы современных мегаполисов, как шум и вибрации, увеличиваются по своей интенсивности с каждым годом. Почему современная наука так активно в последние годы стала исследовать проблему влияния шума и вибрации на организм человека? Почему измерение вибрации стало обязательным исследованием на многих предприятиях и в организациях? Да потому, что современная медицина начала бить тревогу: растет количество профессиональных заболеваний – вибрационной болезни и тугоухости, возникающей из-за длительного воздействия шума и вибрации на работника такого предприятия. И в группах риска оказалось много профессий, связанных как раз с работой в этих условиях.

Шум - комплекс звуков, вызывающий неприятное ощущение или болезненные реакции. Шум - одна из форм физической среды жизни. Влияние шума на организм зависит от возраста, слуховой чувствительности, продолжительности действия, характера. Шум мешает нормальному отдыху, вызывает заболевания органов слуха, способствует увеличению числа других заболеваний, угнетающе действует на психику человека. Шум - такой же медленный убийца, как и химическое отравление. Первы е дошедшие до нас

жалобы на шум можно найти у римского сатирика Ювенала (60-127гг.).

Каждый человек обладает рядом специализированных периферических образований- органов чувств, обеспечивающих восприятие действующих на организм внешних раздражителей (из окружающей среды). К ним относятся органы зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Чтобы вести полноценный образ жизни человеку необходимы все эти органы, но внешние раздражители из окружающей его среды могут привести к потери одного из них.

Слух- способность организма воспринимать и различать звуковые колебания. Орган слуха - ухо, ему доступна область звуков -механических колебаний с частотой 16-20000Гц, но слуховой анализатор человека обладает акустическим рефлексом блокировки звука в ответ на интенсивный звуковой раздражитель, таким образом, орган слуха выполняет два задания: снабжает организм информацией и обеспечивает самосохранение.

Развитие техники и промышленного производства сопровождалось повышением уровня шума, воздействующего на человека. Мы живем в веке скоростей, где приемлемо применение на производстве высокоскоростных станков и агрегатов(двигатели, насосы, компрессоры, турбины, дробилки, центрифуги, и прочие установки имеющие движущие детали).

В условиях производства воздействие шума на организм часто сочетается с другими негативными воздействиями: токсичными веществами, перепадами температуры, вибрацией и др.

За последние годы в связи с увеличением различного количества транспорта, возросла интенсивность шума и в быту, поэтому как неблагоприятный фактор он приобрел большое социальное значение. Увеличение количества и развитие транспорта привело к шумовому загрязнению окружающей среды, чтобы как-то стабилизировать сложившуюся обстановку, принимается много мер, прежде всего, это требования по ограничению шума. Новые правила должны привести к существенным изменениям, которые особенно затронут ту часть населения, которая

подвергается наибольшему воздействию шума, создаваемого различными видами транспорта(грузовой транспорт, поезда, самолёты и т.д.).

Источники шума многообразны. Разные источники порождают различные шумы. Это аэродинамичные шумы самолетов, рев дизелей, удары пневматического инструмента, колебания всевозможных конструкций громкая музыка и многое другое.

Для оценки различных шумов измеряются уровни звука с помощью шумомеров по ГОСТ 17.187-81. Для оценки физического воздействия шума на человека используется громкость и уровень громкости. Порог слышимости изменяется с частотой, уменьшается при увеличении частоты звука от 16 до 4000Гц, затем растет с увеличением частоты до 20000Гц. Например, звук создающий уровень звукового давления в 20дБ на частоте 1000Гц, будет иметь такую же громкость, как и звук в 50дБ на частоте 125гц. Поэтому звук одного уровня громкости при разных частотах имеет различную интенсивность.

Для характеристики постоянного шума установлена характеристика- уровень звука, измеренный по шкале А шумомера в дБА.

Не постоянные во времени шумы характеризуются эквивалентным(по энергии) уровнем звука в дБА, определяется по ГОСТ 12.1.050-86.

Как показали многочисленные исследования шумовое загрязнение, особенно в крупных городах, практически всегда имеет локальный характер и это преимущественно вызывается средствами транспорта- городского, железнодорожного и авиационного. Уже сейчас на главных магистралях крупных городов уровни шумов превышают 90 дБ и имеют тенденцию к усилению ежегодно, что является наибольшей опасностью как для окружающей среды, так и для человека.

Шум — это неприятный или нежелательный звук либо совокупность звуков, мешающих восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину, оказывающих вредное или раздражающее действие на организм человека, снижающих его работоспособность.

Шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы целостного организма, вызывая разнообразные физиологические изменения.

Шум действует на организм как стресс-фактор, вызывает изменение звукового анализатора, а также, благодаря тесной связи слуховой системы с многочисленными нервными центрами на самом различном уровне, происходят глубокие изменения в центральной нервной системе.

Наиболее опасно длительное действие шума, при котором возможно развитие шумовой болезни — общего заболевания организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.

Особую актуальность имеет на сегодня проблема вибрации. Наиболее благоприятные условия для распространения вибрации создаются при использовании неглубоких туннелей углубления, строительство которых является экономически целесообразным. Трассы метрополитена прокладывают под жилыми районами, а опыт эксплуатации подземных поездов свидетельствует о том, что вибрация проникает в жилые здания в радиусе 40-70 метров от туннеля метрополитена.

Вибрацией называют механические ритмичные колебания упругих тел. Чаще всего под вибрацией понимают нежелательные колебания. Аритмичные колебания называют толчками. Распространяется вибрация вследствие передачи энергии колебаний от колеблющихся частиц к соседним частицам. Эта энергия в любой момент пропорциональна квадрату скорости колебательного движения, поэтому по величине последней можно судить об интенсивности вибрации, т. е. о потоке вибрационной энергии. Поскольку скорости колебательного движения изменяются во времени от нуля до максимума, для их оценки используют не мгновенные максимальные значения, а среднеквадратичную величину за период колебания или измерения. В отличие от звука вибрация воспринимается разными органами и частицами тела. Так, при низкочастотных (до 15 Гц)

колебаниях поступательная вибрация воспринимается отолитовым, а вращательная - вестибулярным аппаратом внутреннего уха. При контакте с твердым вибрирующим телом вибрация воспринимается нервными окончаниями кожи. Сила восприятия механических колебаний зависит от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой в определенной мере механическую колебательную систему, обладающую собственным резонансом и резонансом отдельных органов, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации. Так, у человека в положении сидя резонанс тела, который обусловливается влиянием вибрации и проявляется неприятными субъективными ощущениями, наступает на частотах 4-6 Гц, у человека в положении стоя - на частотах 5-12 Гц. Человек ощущает вибрацию частотой от долей герца до 800 Гц, вибрация большой частоты воспринимается подобно ультразвуковым колебаниям, вызывая ощущение тепла. Человек ощущает колебательные скорости, отличающиеся в 10 000 раз. Поэтому по аналогии с шумом интенсивность вибрации часто оценивают как уровень колебательной скорости (виброскорости), определяя его в децибелах. За пороговую колебательную скорость принята величина 5 10"8 м/с, что отвечает пороговому звуковому давлению 2 10~5 Н/м2.

Степень неблагоприятного действия вибрации зависит от ее уровня (или расстояния до источника низкочастотных колебаний), времени суток, возраста, рода деятельности и состояния здоровья человека.

Вибрация, проникающая в жилые помещения, в результате круглосуточного длительного воздействия может оказывать неблагоприятное влияние на жителей городов. Исследования, проведенные в одном из районов ФРГ, показали, что промышленные предприятия и транспорт в условиях большого города служат одной из причин вибрационного дискомфорта в квартирах. Из общего числа опрошенных 42% жителей предъявляли жалобы на легкое неудобство, 15,5% — на ощутимое неудобство, 14,4% жаловались на

раздражающее действие, и только 27,5% не ощущали никаких неудобств.

При непродолжительном действии вибрации (1,5 года) на первый план выступают функциональные нарушения ЦНС. В группе населения с более длительным сроком проживания (7 лет) чаще регистрируются нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы.

Суть проблемы заключается в том, что постоянное повышенное значение вибрации приводит к быстрой утомляемости, нарушению нервной системы, плохому сну, головной боли. Работа в условиях постоянной вибрации может приводить к возникновению вибрационной болезни. Вибрационная патология стоит на втором месте среди профессиональных заболеваний.

Бич современного производства – локальная вибрация. Локальная вибрация вызывает главным образом спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов.

Источники вибрации могут быть внешними: транспортные средства, создающие при работе большие динамические нагрузки, которые вызывают распространение вибрации в грунте и строительных конструкциях зданий (эти вибрации часто являются также причиной возникновения шума в помещениях зданий), метрополитен, тяжелые грузовые автомобили, железнодорожные поезда, трамваи; и внутренними: инженерное и санитарно-техническое оборудование(оно может находиться в соседних помещениях вашей квартиры или офиса), лифты, насосы, станки, трансформаторы, центрифуги.

Проблема заключается в том, что постоянное повышенное значение вибрации приводит к быстрой утомляемости, нарушению нервной системы, плохому сну, головной боли. Работа в условиях постоянной вибрации может приводить к возникновению вибрационной болезни. Вибрационная патология стоит на втором месте среди профессиональных заболеваний.

3. Нормирование шума и вибрации.

Нормирование шума осуществляется по предельному спектру шума и уровню звукового давления. При первом методе предельно допустимые уровни звукового давления нормируются в октавных полосах частот со среднегеомегрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000. 4000, 8000 Гц. Совокупность девяти допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром.

Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А шумомера и называемого уровнем звука в дБА, используется аля ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, так как в этом случае спектр шума неизвестен.

В производственных условиях очень часто шум имеет непостоянный характер. В этих условиях наиболее удобно пользоваться некоторой средней величиной, называемой эквивалентным (по энергии) уровнем звука Lэкв и характеризующей среднее значение энергии звука к дБА. Этот уровень измеряется специальными интегрирующими шумомерами или рассчитывается.

Нормативы уровней шума регламентируются «Санитарными нормами допустимых уровней шума на рабочих местах» № 3223—85, утвержденными Минздравом в зависимости от их классификации по спектральному составу и временным характеристикам, виду трудовой деятельности.

С точки зрения биологического воздействия существенное значение имеет спектральный состав и продолжительность действия шума. Поэтому к допустимым уровням звукового давления вводятся поправки, учитывающие спектральный состав и временную структуру шума. Наиболее неблагоприятно действуют тональные и импульсные шумы. Тональным считается шум, в котором прослушивается звук определенной частоты. К импульсным относится шум, воспринимаемый как отдельные удары и состоящий из одного или нескольких импульсов звуковой энергии с продолжительностью каждого

меньше 1 с. Широкополосным считается шум, в котором звуковая энергия распределяется по всему спектру звуковых частот. Очевидно, что с увеличением длительности воздействия шума в течение смены абсолютные значения поправок снижаются. При этом они больше для широкополосных, чем для тональных или импульсных шумов, На постоянных рабочих местах допустимый уровень звука составляет 80 дБА.

Методы гигиенической оценки вибрации рабочих мест, нормируемые параметры и их допустимые величины установлены Санитарными нормами вибрации рабочих мест СН 3044—84.

Гигиеническую опенку вибраций, воздействующих на человека на рабочем месте в производственных условиях, производят следующими методами:

1. частотный (спектральный, анализ нормируемого параметра. Он является основным методом, характеризующим вибрационное воздействие на человека;

интегральная оценка по частоте нормируемого параметра, применяемая для ориентировочной оценки;

2. доза вибрации, используемая для оценки вибрации с учетом времени воздействия.

При частотном анализе нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости V и виброускорения а (или их логарифмические уровни Lv, Lа), измеренные в октавных или третьоктавных полосах частот (для общих узкополосных вибраций только в третьоктавных полосах частот).

При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение виброскорости и виброускорения и (или их логарифмические уровни Lu), измеряемые с помощью корректирующих фильтров или вычисленные по формулам.

При дозной оценке вибрации нормируемым параметром является эквивалентное по энергии корректированное значение (или его логарифмический уровень Luэкв), определяемое по формуле.

4. Устранение или уменьшение шума в источниках его образования

Мероприятия по борьбе с шумом и вибрациями можно разделить на две основные группы: организационные и технические. Основными организационными мероприятиями являются:

1. исключение из технологической схемы виброакустически активного оборудования;

2. использование оборудования с минимальными динамическими нагрузками, правильный его монтаж;

3. правильная эксплуатация оборудования, своевременное его освидетельствование и проведение профилактических ремонтов;

4. размещение шумящего оборудования в отдельных помещениях, отделение его звукоизолирующими перегородками;

5. расположение шумных цехов в отдалении от других производственных помещений;

6. дистанционное управление виброакустическим оборудованием из кабин;

7. применение СИЗ от шума и вибрации;

8. проведение санитарно-профилактических мероприятий (рациональные режимы труда и отдыха, профосмотры и т. п.) для работающих на виброакустическом оборудовании.

Главными направлениями борьбы с шумом является его ослабление или ликвидация непосредственно в источнике образования.

Это достигается заменой ударных процессов и машин безударными, изменением конструкций узлов, создающих шум (например, применением оборудования с гидроприводом вместо оборудования с кривошипным или эксцентриковыми приводами); заменой возвратно-поступательного движения деталей равномерным вращательным (например, замена штамповки при производстве печенья прессованием между валком и транспортерной лентой); применением пластмасс, текстолита, резины и других материалов для

изготовления деталей оборудования (например, замена металлических пластинчатых транспортеров в цехах фасования для транспортирования бутылок на пластмассовые с покрытием поверхности бортиков, обращенных к бутылкам, полосами из звукопоглощающих материалов, например полистиролом) .

Одним из наиболее простых и экономически целесообразных способов снижения шума от машин и механизмов в производственных помещениях является применение методов звукопоглощения и звукоизоляции.

В основу звукопоглощения положено свойство строительных материалов рассеивать энергию звуковых колебаний, преобразуя ее в тепловую. Наибольшим звукопоглощающим эффектом обладают пористые и волокнистые материалы. Звуковые волны при встрече с пористой преградой частично отражаются и частично поглощаются. На основе закона сохранения энергии имеем

Уде α, β, τ — соответственно коэффициенты звукопоглощения, отражении н звукопроводимости преграды, характеризующие ее соответствующие свойства.

Где Епогл, Еотр, Епрот, Епад — соответственно поглощенная, отраженная, прошедшая н падающая на преграду звуковая энергия.

Звукопоглощающими материалами считаются имеющие α>0,2 (фибролитовые плиты, стекловолокно, минеральная вата, полиуретановый поропласт, пористый по-ливинилхлорид и др.). Звукопоглощающие покрытия и облицовки снижают общий уровень шума не более чем на 8—10 дБ, а в отдельных октавных полосах спектра шума —до 12—15 дБ.

Звукопоглощающие покрытия и облицовки обычно размещают на потолке и стенах и особенно эффективны в помещениях с высокими потолками и большой длины. Для получения максимального эффекта площадь облицованной поверхности должна составлять не менее. 60% общей площади ограничивающих помещение поверхностей. Если площадь свободных поверхностей из-за световых проемов менее указанной, дополнительно следует применять штучные (функциональные) поглотители, подвешиваемые над и вблизи шумного оборудования. Штучные поглотители представляют собой плоские кулисы и балки или объемные конструкции в виде призм, шаров и т. п., заполненных звукопоглощающим материалом (стекловолокно и т. п.).

Для предупреждения распространения шума его источник изолируется (частично или полностью) с помощью ограждений (стен, перегородок, перекрытий, кожухов и экранов), отражающих звуковую энергию. Звукоизолирующая способность ограждений зависит от акустических свойств материалов (скорости звука в поле), геометрических размеров, числа слоев материала, массы, упругости, качества крепления ограждения, частоты его собственных колебаний и частотной характеристики шума.

Акустические экраны представляют собой щиты, облицованные со стороны источника шума звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50—60 мм. Их следует применять для защиты от шума обслуживаемого и соседних агрегатов, если звукопоглощающие облицовки не обеспечивают соблюдения гигиенических нормативов. Их назначение — снижение интенсивности прямого звука или отгораживание шумного оборудования или участков от остальной части помещения. Экран является преградой, за которой образуется акустическая тень со сниженным уровнем звукового давления прямого шума. Он наиболее эффективен против шума высоких и средних частот и дает малый эффект для низкочастотного шума, огибающего экраны за счет дифракции. Линейные размеры экрана не менее чем в 2—3 раза должны превосходить линейные размеры источника шума. Их целесообразно применять

для защиты от источников шума, создающих уровни звукового давления в рассматриваемых точках, превышающие допустимые не менее чем на 10 дБ и не более чем на 20 дБ.

Звукоизолирующие качества ограждения определяются коэффициентом звукопроводимости. Для диффузного звукового поля, в котором все направления распространения прямых и отраженных звуковых волн равновероятны, величина звукоизоляции ограждения может быть рассчитана по формуле (в дБ): R=101gl/τ.

Глушители шума, распространяющегося по каналам, возникающего на выходе вентиляторов, на входе и выходе компрессоров, разделяются на активные и реактивные (рис. 46). Активные представляют собой канал, облицованный звукопоглощающим материалом. Они используются для борьбы с шумом со сплошным широкополосным спектром. Реактивные 1лушнтели применяются для борьбы с шумом с резко выраженными дискретными составляющими (выхлопом поршневых двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и т. п.) и выполняются в виде камер расширения и сужения, с перегородками и т. п.

Особо нужно отметить, что традиционные методы борьбы с шумом с помощью звукоизоляции и звукопоглощения малоэффективны при инфразвуке. В этом случае первостепенным является борьба с этим вредным производственным фактором в источнике его возникновения.

Основными мероприятиями по борьбе с инфразвуком являются:

Повышение быстроходности машин, что обеспечивает перевод максимума излучений в область слышимых частот;

Повышением жесткости конструкций больших размеров;

Устранение низкочастотных вибраций;

Установка глушителей реактивного типа, в основном резонансных и камерных.

Основными мерами борьбы с ультразвуком являются повышение рабочих частот; использование звукоизолирующих кожухов и экранов из листовой стали

толщиной 1,5—2 мм, покрытые слоем резины до I мм; устранение непосредственного контакта рабочих с источником ультразвуковых колебаний за счет механизации и автоматизации процессов.

5. Общие способы борьбы с вибрацией

Главными способами борьбы с вибрацией являются виброизоляция и вибропоглощение. В основу первого положено снижение передаваемой от машин и механизмов вибрации на основание путем размещения между ними упругих элементов или амортизаторов, а в основу второго — рассеивание энергии колебаний, покрытиями с большим внутренним трением.

Амортизаторы для изоляции от вибрации изготовляются из пружин, резиновых прокладок, в виде гидравлических или пневматических устройств, -а также их комбинации. При вертикальных колебаниях используются опорные или подвесные амортизаторы, а при одновременном действии вертикальных и горизонтальных колебаний — сочетание указанных амортизаторов, размещаемых как по вертикали, так и в горизонтальной плоскости. Обладающие высокой виброизолирующей способностью и долговечностью пружинные амортизаторы имеют небольшое внутреннее трение, в связи с чем плохо рассеивают энергию колебаний, затухание которых замедляется особенно в резонансном режиме при пуске и остановке машины.

Виброизолирующая способность резиновых амортизаторов ниже пружинных, но большое внутреннее сопротивление (коэффициент неупругого сопротивления) обеспечивает значительное снижение амплитуды собственных колебаний и времени их затуханий на резонансных режимах.

Для повышения устойчивости и уменьшения амплитуды колебаний машины ее следует монтировать на тяжелой металлической раме, чем достигается увеличение массы всей виброизолируемой системы, опирающей на виброопоры типа ОВ.

Для снижения вибрации ограждений, кожухов, транспортных и вентиляционных коммуникаций в резонансных режимах применяется вибропоглощение с помощью покрытий их поверхности материалами с большим внутренним трением (резина, пластики, мастики). Их наносят в местах максимальных амплитуд вибраций, определяемых по значениям виброскорости.

1. Средства коллективной и индивидуальной защиты от шума и вибрации

Применяемые средства защиты от шума и вибрации подразделяются на средства коллективной защиты (СКЗ) и индивидуальной защиты (СИЗ).

Организационно-технические средства защиты от шума связаны с изучением процессов шумообразования промышленных установок и агрегатов, транспортных машин, технологического и инженерного оборудования, а также с разработкой более совершенных и малошумных конструкторских решений, норм предельно допустимых уровней шума станков, агрегатов, транспортных средств и т.д.

Наиболее рациональным методом является борьба с шумом в источнике возникновения (уменьшение звуковой мощности Р). Причиной возникновения шумов могут быть механические, аэродинамические, гидродинамические и электромагнитные явления, обусловленные конструкцией и характером работы машин и механизмов, а также неточностями, допущенными в процессе изготовления и условиями испытания и эксплуатации. Для снижения шума в источнике возникновения могут успешно применяться следующие мероприятия: замена ударных механизмов и процессов безударными, например, замена ударной кленки сваркой, рихтовки - вальцовкой, использование гидропривода вместо кривошипно-шатунных и эксцентриковых приводов; применение малошумных соединений, например, подшипников скольжения,

косозубых, шевронных и других специальных зацеплений; применение в качестве конструкционных материалов с высоким внутренним трением, например замена металлических деталей пластмассовыми и другими «незвучащими» материалами; повышение требований к балансировке роторов; изменение режимов и условий работы механизмов и машин; применение принудительной смазки в сочленениях для предотвращения их износа и шума от трения. Важное значение имеет своевременное техническое обслуживание оборудования, при котором обеспечивается надежность крепления и правильное регулирование сочленений.

Комплекс мероприятий, направленных на уменьшение шума в источнике, может обеспечить снижение уровня звука на 10 - 20 дБ(А) и более.

1. Изменение направленности излучения. При проектировании установок с направленным излучением необходима соответствующая ориентация этих установок по отношению к рабочим местам, поскольку величина показателя направленности может достигать 10 - 15 дБ. Например, отверстие воздухозаборной шахты вентиляционной установки необходимо располагать так, чтобы максимум излучаемого шума был направлен в противошумную сторону от рабочего места или жилого дома.

2. Рациональная планировка предприятий и цехов. Шум на рабочем месте может быть уменьшен за счет увеличения расстояния от источника шума до расчетной точки. Внутри здания такие помещения должны располагаться вдали от шумных помещений так, чтобы их разделяло несколько других помещений. На территории предприятия более шумные цехи необходимо концентрировать в одном-двух местах. Расстояние между тихими помещениями (конструкторское бюро, заводоуправление) и шумными цехами должно обеспечивать необходимое снижение шума.

1. Акустическая обработка помещений. Интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука, поэтому для уменьшения последнего применяют звукопоглощающие облицовки

поверхностей помещения и штучные (объемные) поглотители различных конструкций, подвешиваемые к потолку помещений. Процесс поглощения звука происходит путем перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту за счет потерь на трение в пористом материале. Для большей эффективности звукопоглощения пористый материал должен иметь открытые со стороны падения звука и незамкнутые поры.

Уменьшение шума на пути его распространения применяют, когда перечисленные выше методы не обеспечивают требуемого снижения шума. Снижение шума достигается за счет уменьшения интенсивности прямого шума путем установки звукоизолирующих перегородок, кожухов, экранов и т.п. Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него энергия звуковой волны отражается в значительно большей степени, чем проходит за ограждение.

Рис. 1. Средства коллективной защиты от шума на пути его распространения

Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты работающих от

вибрации используют различные методы. Борьба с вибрацией в источнике возникновения связана с установлением причин появления механических колебаний и их устранением, например замена кривошипных механизмов равномерно вращающимися, тщательный подбор зубчатых передач, балансировка вращающихся масс и т.п. Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования - превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. С этой целью в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением: специальные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия. Для предотвращения общей вибрации используют установку вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Для ослабления передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т.п. широко применяют методы виброизоляции. Для этого на пути распространения вибрации вводят дополнительную упругую связь в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин. В качестве средств индивидуальной защиты работающих используют специальную обувь на массивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготовляют из упругодемпфирующих материалов.

Важным для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека является правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебно-профилактические мероприятия, такие как гидропроцедуры (теплые ванночки для рук и ног), массаж рук и ног, витаминизация и др. Для защиты рук от воздействия ультразвука при контактной передаче, а также при контактных смазках и т.д. операторы должны работать в рукавицах или перчатках, нарукавниках, не пропускающих влагу или контактную смазку.

Рис. 2. Классификация методов и средств защиты от вибрации

Средствами индивидуальной защиты от шума являются ушные вкладыши, наушники и шлемофоны. Эффективность индивидуальных средств защиты зависит от используемых материалов, конструкции, силы прижатия, правильности ношения. Ушные вкладыши вставляют в слуховой канал уха. Их изготовляют из легкого каучука, эластичных пластмасс, резины, эбонита и ультратонкого волокна. Они позволяют снизить уровень звукового давления на 10...15 дБ. В условиях повышенного шума рекомендуется применять наушники, которые обеспечивают надежную защиту органов слуха. Так, наушники ВЦНИОТ снижают уровень звукового давления на 7...38 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц. Для предохранения от воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше рекомендуется применять шлемофоны, которые герметично закрывают всю околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30...40 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц.

Средствами индивидуальной защиты работающего от воздействия общей вибрации применяют обувь с амортизирующими подошвами.

Общие технические требования на специальную виброзащитную обувь введены ГОСТ 12.4.024-76. Такую обувь изготовляют из кожи, искусственных, синтетических, текстильных материалов и комбинированной (из данных материалов). Она предназначена для защиты работающих от воздействия общей производственной вертикальной вибрации в диапазоне частот свыше 11 Гц и выпускается в виде сапог, полусапог и полуботинок мужских и женских. Она предназначена для индивидуальной защиты от вибраций и ударов энергией 5 Дж. Одновременно с защитой от вибраций спецобувь защищает ноги работающего от нетоксичной пыли и ударов энергией до 50 Дж (сапоги и полусапоги).

Применение специальной конструкции подошвы с использованием упругодемпфирующих материалов делает обувь эффективной при виброзащите.

Значительное внимание уделено защите рук от вибраций, мероприятия по которой изложены в ряде стандартов. Например, требования ГОСТ 12.4.002-74, ГОСТ 12.4.20-75 распространяются на средства индивидуальной защиты рук работающего от вибрации, защитные свойства которых обеспечиваются применением упругодемпфирующих материалов. Это могут быть рукавицы с упругодемпфирующими вкладышами; рукавицы и перчатки с мягкими наладонниками; упруго-демпфирующие прокладки и пластины для обхвата вибрирующих рукояток и деталей и т. п.

Эффективность этих средств определяется степенью снижения уровня вибрации, передаваемой на руки. Она равна разности уровней (или отношению абсолютных значений) колебательных скоростей при замере без применения средств индивидуальной защиты и с их использованием.

Защита от ультразвука включает в себя использование изолирующих корпусов и экранов, изоляцию излучающих установок, оборудование дистанционного управления, применение средств индивидуальной защиты.

Для локализации ультразвука обязательным является применение звукоизолирующих кожухов, полукожухов, экранов. Если эти меры не дают положительного эффекта, то ультразвуковые установки нужно размещать в отдельных помещениях и кабинах, облицованных звукопоглощающими материалами.

Наиболее распространенными средствами индивидуальной защиты при работе с ультразвуком являются противошумы. Для защиты рук от воздействия контактного ультразвука необходимо применять две пары перчаток - резиновые (наружные) и хлопчатобумажные (внутренние) или только хлопчатобумажные.

Требования по ограничению неблагоприятного влияния ультразвука на работающих включают следующее:

Запрещается непосредственный контакт человека с рабочей поверхностью источника ультразвука и с контактной средой. Для защиты рук от неблагоприятного воздействия контактного ультразвука в твердых, жидких, газообразных средах необходимо применять нарукавники, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные);

При систематической работе с источниками контактного ультразвука в течение более 50% рабочего времени необходимо устраивать два регламентированных перерыва - десятиминутный перерыв за 1-1,5 часа до и пятнадцатиминутный перерыв через 1,5-2 часа после обеденного перерыва для проведения физиопрофилактических процедур (тепловых гидропроцедур, массажа, ультрафиолетового облучения), а также лечебной гимнастики, витаминизации и т.п.;

Организационно-профилактические мероприятия заключаются в проведении инструктажа и установлении рациональных режимов труда и отдыха. К работе с ультразвуковыми источниками допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие соответствующий курс обучения. Лица, подвергающиеся в процессе трудовой деятельности воздействию контактного ультразвука, подлежат предварительным, при приеме на работу, и периодическим

медицинским осмотрам.

Снижение неблагоприятного воздействия инфразвука достигается комплексом инженерно-технических и медицинских мероприятий, из которых основными являются: ослабление инфразвука в его источнике, устранение причин воздействия; изоляцию инфразвука; поглощение инфразвука, постановку глушителей; индивидуальные средства защиты; медицинскую профилактику.

Борьба с неблагоприятным воздействием инфразвука должна вестись в тех же направлениях, что и борьба с шумом. Наиболее целесообразно уменьшать интенсивность инфразвуковых колебаний на стадии проектирования машин или агрегатов. Первостепенное значение в борьбе с инфразвуком имеют методы, снижающие его возникновение и ослабление в источнике.

Ультразвук представляет собою механические колебания упругой среды, распространяющиеся в ней. К ультразвуку относят колебания с частотой свыше 20000Гц, которые находятся выше порога слышимости и не воспринимаются человеческим ухом.Воздействие ультразвука на человека сопровождается структурными изменениями в головном мозге, вегетативных отделах центральной и периферической нервной системы, в стенках сосудов. Ультразвук широко применяется в медицине для лечения и диагностики, в различных областях техники и промышленности для анализа и контроля: дефектоскопия, структурный анализ вещества, определение физико-химических свойств металлов. Наиболее широкой областью использования ультразвука являются технологические процессы в промышленности: очистка и обеззараживание деталей, механическая обработка твёрдых и хрупких материалов, сварка, пайка, лужение, электролитические процессы, ускорение химических реакций и др.

Для защиты от ультразвука, который передается через воздух, применяется метод звукоизоляции. Ультразвуковые установки можно располагать в специальных помещениях.

Для защиты от ультразвука, который передается через воздух, применяетсяметод звукоизоляции. Ультразвуковые установки можно располагать в специальных помещениях. Эффективным средством защиты является использование кабин с дистанционным управлением, расположение оборудования в звукоизолированных укрытиях из звукопоглощающих материалов. Ультразвук, передающийся контактным путем, нормируется «Санитарными нормами и правилами».Для защиты от ультразвука, который передается через воздух, применяется метод звукоизоляции. Ультразвуковые установки можно располагать в специальных помещениях. Эффективным средством защиты является использование кабин с дистанционным управлением, расположение оборудования в звукоизолированных укрытиях.

7. Приборы для измерения шума и вибрации

Основными приборами для измерения шума являются шумомеры. В шумомере механические звуковые колебания, воспринимаемые микрофоном, преобразуются в электрические, которые усиливаются и затем, пройдя через корректирующие фильтры и выпрямитель, регистрируются стрелочным прибором. Диапазон измеряемых суммарных уровней шума обычно составляет 30—130дБ при частотных границах 20—16 000 Гц.

Для определения спектра шума и его уровней в октавных полосах шумомер подключают к фильтрам и анализаторам.

Для измерений используют отечественные шумомеры Ш-71, ПИ-14, ИШВ-1 в комплекте с октавными фильтрами. Широкое распространение в нашей стране получила акустическая аппаратура фирм RFT (Германия) и «Брюль и Къер» {Дания).

Шумоизмерительные средства состоят из шумомера (в соответствии с ГОСТ 17187-71) и октавных электрических фильтров, пропускающих определенную полосу частот электрических колебаний.

Действие шумомера основано на преобразовании микрофоном звуковых колебаний в электрические, которые после усиления и прохождения через октавные фильтры передаются измерительному прибору - стрелочному индикатору.

На практике применяются измерительные системы типа ИШВ-1 (со встроенными октавными фильтрами) завода «Виброприбор» (г. Таганрог) или ШВК-1 (с отдельными фильтрами типа ФЭ-2 того же завода) и типа 00017 (со встроенными фильтрами) фирмы RFT ГДР.

Для измерения только уровня звука без частотного анализа используют шумомеры типов «Шум-1, ШМ-1, Ш-63 или 00014 фирмы RFT (ГДР).

Для ультразвуковых шумов (частота более 11,2 кГц) нормируемые параметры установлены ГОСТ 12.1.001-75 «ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности».

Вибрация измеряются приборами, основанными на механических и электрических методах. Электроизмерительные приборы обеспечивают более высокую точность измерения в широком диапазоне частот вибраций большой и малой интенсивности. Они позволяют записывать виброграммы на значительном расстоянии от объекта вибрации, что обеспечивает безопасность и удобство проведения работ по измерениям.

Измерение вибраций производится согласно ГОСТ 12.4.012-75 «ССБТ. Средства измерения и контроля вибраций на рабочих местах. Технические требования». Этим требованиям отвечает шумомер типа ШВК-1, снабженный датчиком вибраций.

Для стационарного оборудования точки измерения вибраций выбирают на рабочих местах. Датчик вибрации крепят к рабочей площадке или сиденью работающего. Локальные вибрации, передающиеся на pyки при работе с ручными машинами, измеряют по виброскорости в среднегеометрических октавных полосах от 8 до 1000 Гц. Датчик вибрации крепят в местах контакта рук с вибрирующими поверхностями. Ручные машины должны соответствовать

требованиям ГОСТ 17770-72 «Машины ручные. Допустимые уровни вибрации».

Заключение

Рассмотренные в лекции факторы — шум, вибрация, инфразвук и ультразвук - являются вредными, отрицательно влияющими на работоспособность, вызывающие профессиональные заболевания и другие неблагоприятные последствия.

Шум представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение частиц упругой (газовой, жидкой или твёрдой) среды. Действие его на организм человека связано главным образом с применением нового, высокопроизводительного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых процессов: переходом на большие скорости при эксплуатации различных станков и агрегатов. Длительное воздействие на организм человека шума и вибрации приводит к развитию хронического переутомления, способствует развитию общих и профессиональных заболеваний, снижению слуха, нарушениям со стороны центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы человека.

Инфразвук представляет собой механические колебания, распространяющиеся в упругой среды с частотами менее 20Гц, находящимися ниже порога слышимости человека. В отличие от шума инфразвук распространяется на большие расстояния вследствие малого поглощения. При воздействии инфразвука на человека происходят изменения ритмов дыхания и биений сердца, расстройства желудка и центральной нервной системы, головные боли.

В профилактике вредного воздействия факторов большое значение имеет предупредительный и текущий санитарные надзоры и медицинская профилактика.

Основные мероприятия для борьбы с шумом: 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 эффективным средством снижения шума является замена шумных технологических операций на малошумные или полностью бесшумные.К средствам индивидуальной защиты (противошумам) относят вкладыши, наушники и шлемы.

Средства защиты снижения уровня инфразвука: увеличение частот вращения валов до 20 и больше оборотов в секунду; повышение жесткости колеблющихся конструкций больших размеров;устранение низкочастотных вибраций; внесение конструктивных изменений в строение источников.

Измерение уровней шума производят на рабочих местах или в рабочих зонах для сопоставления с требованиями санитарных норм, а также для оценки шумовых характеристик машин и оборудования с целью разработки мероприятий по борьбе с шумом. Указания по измерению и гигиенической оценке шума даны в ГОСТ 12.1.003-76 и ГОСТ 20445-75 «Здания и сооружения промышленных предприятий. Метод измерения шума на рабочих местах», а также в Методических указаниях по измерению и гигиенической оценке производственных шумов 1844-78 Минздрава СССР.

С этой целью используют частотный спектр измеренного уровня звукового давления в октавных полосах частот, который сравнивают с предельным спектром, нормированным в ГОСТ 12.1.003-76 (табл. 6.1 дана с сокращениями).

Таблица 1. Допустимые уровни звукового давления и уровни звука

Рабочие места

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 4000, 8000

Уровень звука и эквивалентный уровень звука, дБА

Помещения КБ, лабораторий для теоретических работ

Помещения управлений, рабочие комнаты

Кабины наблюдений и дистанционного управления с речевой телефонной связью, помещения и участки точной сборки

Лаборатории для проведения экспериментальных работ

Для ориентировочной оценки шумовой обстановки на рабочем месте допускается в качестве характеристики постоянного шума использовать одночисловой параметр (независимый от частоты), так называемый уровень звука в дБА, измеренный без частотного анализа - по шкале А шумомера, которая приблизительно соответствует частотной характеристике слуха человека.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА, определяемый также по шкале А шумомера.

Слуховой аппарат человека более чувствителен к звукам высоких частот, поэтому нормированные значения звукового давления уменьшаются с увеличением частоты.

Характеристикой постоянного и непостоянного (кроме колеблющегося во времени) шумов на рабочих местах являются уровни звуковых давлений в октавных полосах частот от 63 до 8000 Гц.

Характеристикой колеблющегося во времени шума на рабочих местах (например, во время работы металлорежущего станка с переменным режимом работы) является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА, определяемый по ГОСТ 20445-75 и оказывающий такое же влияние на слуховой аппарат, как и постоянный шум такого же уровня.

Основная литература:

1. Каракеян В. И. , Никулина Н. М. Безопасность жизнедеятельности. Учебник.- М.- « Юрайт »,- 2014

2. Холостова Е. И., Прохорова О. Г. Безопасность жизнедеятельности. Учебник.-

М.- «Дашков и К»,- 2013

Дополнительная литература:

1. Алексеев В.С. Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций / В.С.Алексеев, О.И.Жидкова, Н.В.Ткаченко. - М.: Эксмо, 2008. - 160 с. С.24-26.

2. Девясилов В.А. Охрана труда: учебник / В.А.Девисилов. - М.: ФОРУМ, 2009. - 496 с. С.145-168.

3. Михнюк Т.Ф. Охрана труда: учеб.пособие для студентов / Т.Ф.Михнюк. - Минск: ИВЦ Минфина, 2010. - 320 с. С.111-133.

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать
28494.		Протипожежний режим у навчальному закладі	17.33 KB
	Протипожежний режим у навчальному закладі Основними системами комплексу заходів та засобів щодо забезпечення пожежної безпеки обєкта є: система запобігання пожежі; система протипожежного захисту; система організаційнотехнічних заходів. Система запобігання пожежі це комплекс організаційних заходів і технічних засобів спрямованих на унеможливлення умов необхідних для виникнення пожежі. Умови необхідні для виникнення пожежі горіння. Одним із основних принципів у системі запобігання пожежі є положення про те що горіння пожежа...

Шум - это совокупность звуков различной интенсивности и частоты, возникающих в результате колебательного движения частиц в упругой среде.
В результате длительного воздействия шума нарушается нормальная деятельность сердечно-сосудистой и нервной систем (особенно), пищеварительных органов; развивается профессиональная тугоухость, прогрессирование которой ведёт к полной потере слуха. Вибрация воздействует на центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, органы равновесия. Вызывает головокружение, онемение конечностей, заболевание суставов. Кроме того, вибрация отрицательно воздействует на машины и механизмы.

Виды шумов:

1. ударный шум - возникает при ковке, клёпке, штамповке;
2. механический шум - возникает при трении и биении узлов и деталей машин и механизмов;
3. аэродинамический шум - возникает при больших скоростях движения воздуха и резких изменениях направлений его движения;
4. магнитный шум - возникает в двигателях, трансформаторах.
5. гидравлический
6. статический?

Характеристики шума (звука):

1. частота, Гц;
2. звуковое давление, Па;
3. интенсивность звука, Вт/м2.

Минимальная интенсивность звука, которая воспринимается ухом, называется порогом слышимости. на разных частотах пороги разные: на частоте 1000Гц: I 0 =10 -12 Вт/м 2 , p0=2*10 -5 Па. Максимальная интенсивность звука, при которой орган слуха начинает испытывать болевые ощущения, называется порогом болевого ощущения. Для 1000Гц: I 0 =10 2 Вт/м 2 , p0=2*10 2 Па.
· Уровень интенсивности:
Уровень звукового давления L p в дБ является характеристикой постоянного шума на рабочих местах в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц и определяется по формуле

Где - среднее квадратичное значение звукового давления, Па; - стандартное (пороговое) значение звукового давления в воздухе P 0 = 0,00002 Па.
Эквивалентный уровень звука в дБА является интегральной характеристикой непостоянного шума на рабочих местах и определяется по формуле

Где P a (t) - текущее значение среднего квадратичного звукового давления, Па (с учетом коррекции "А" шумомера);
Т - время действия шума, ч.

Использование логарифмической шкалы позволяет укладывать большой диапазон интенсивности и звукового давления в сравнительно небольшом интервале логарифмических величин от 0 до 140 дБ.
Небольшой шум 50-60дБ вызывает нагрузку на нервную систему; 140 дБ - приводит к разрыву барабанной перепонки.
· Суммарный уровень звукового давления от нескольких источников звука:

Где n - число источников шума с одинаковым уровнем звукового давления Li
· Суммарный уровень шума нескольких различных источников шума (в равноудал. точке):

Где Li - уровни звукового давления, создаваемого каждым источником звука в исследуемой точке пространства.
По уровню интенсивности звука ещё нельзя судить о физиологическом ощущении громкости этого звука, т.к. наш орган слуха не одинаково чувствителен к звукам различных частот. Например, звук, частотой 100Гц и интенсивностью 50 дБ возникает как равногромкий звуку частотой 1000Гц и интенсивностью 20дБ.

Кривые равной громкости звуков.

Нормирования шума. ГОСТ 12.11036-81- Допустимые уровни шума производственных помещениях. 2 вида нормирования шума
1) Гигиеническое 2) Техническое.
Под 1. понимается ограничение уровня шума воздействующего на человека находящегося в зоне действия источника шума. Цель- обеспечить допустимого комплекса гигиенических требований предупреждающие заболевание человека.
2. Ограничение интенсивности шума из условий доп. уровня на раб. месте.
Приборы для измерения: шумомеры, частотомеры, анализаторы, осциллографы. принцип действия преобразование звуковых колебаний в приблизительное U пропорционального уровню звукового давления.

^ 17. Шум. Виды шумов. Характеристика шума.

Шум- это совокупность звуков различной частоты и интенсивности возникающие в результате колебательного движения частиц в упругих средах. Различают 4 вида. 1. Ударный- возникает при штамповке, чеканке, ковке 2 Механический- возникает при трении или биении узлов и деталей машин и механизмов. 3. Аэродинамический- возникает в аппаратах в при большой скорости для воздуха или резком изменении его направления движения. 4. Магнитный шум- возникает в трансформаторах и эл двигателях..

^ Звук это волновое движение упругой среды воспринимаемое ухом человека. Колебания с частотой 20….200000 Гц. Ультразвук и инфразвук не входят в пороги слышимости но вызывают отрицательное действие на организм человека.

Характеристики звука. 1. Звуковое давление Р [Па] 2. Частота,Гц 3. Интенсивность I [Вт/см 2 ].

Минимальная интенсивность звука , которая воспринимается ухом человека- порог слышимости. При 1000Гц порог слышимости I=10 -12 [Вт/см 2 ], а давление р=2*10 -5 Па.

^ Максимальная интенсивность звука при которой человек начинает испытывать болевые ощущения- порог болевого ощущения при 1000 Гц 10 2 [Вт/см 2 ], а давление р=2*10 2 Па.

Так как разброс I, P большой то пользоваться ими для измерения шума неудобно. Для оценки используют отношения этих величин к условному уровню соответствующему уровню слышимости стандартной частоты 1000 Гц. измеряется в Дц.

L=10lg(I/I 0), Дб. (так же и для Р). I- действительная среднее квадратичное значение интенсивности, I 0 -пороговая интенсивность.

Использование такой шкалы позволяет укладывать большой диапазон значений в сравнительно небольшой интервал L=0…140. небольшой шум 50-60, 140 разрыв перепонки.

Суммарный уровень звукового давления от нескольких источников шума с одинаковыми уровнями звукового давления. L=Li + 10Lg(n), Дб. n-число источников шума.

Суммарный уровень шума от нескольких разных источников шума L=10Lg(∑10 Li /10). Li- уровни звукового давления от разных источников.

По уровню звука ещё нельзя судить о физическом ощущении громкости звука или шума, так как слух неодинаково чувствителен к звукам различных частот. Поэтому вводят понятие уровень громкости с условной единицей –фон. 1фон- это громкость звука при 1000Гц и уровне интенсивности 1дб.

^ Кривые раной громкости звуков.

Нормирования шума. ГОСТ 12.11036-81- Допустимые уровни шума производственных помещениях. 2 вида нормирования шума 1) Гигиеническое 2) Техническое.

Под 1. понимается ограничение уровня шума воздействующего на человека находящегося в зоне действия источника шума. Цель- обеспечить допустимого комплекса гигиенических требований предупреждающие заболевание человека.

2. Ограничение интенсивности шума из условий доп. уровня на раб. месте.

Приборы для измерения: шумомеры, частотомеры, анализаторы, осциллографы. принцип действия преобразование звуковых колебаний в ≈U пропорционального уровню звукового давления.

^ 18. Вибрация. Виды вибраций. Параметры вибрации.

Вибрация- это колебание твёрдых тел воспринимаемое человеком как сотрясение. Часто вибрация сопровождается сильным шумом.

Вибрация может быть 2 типов: 1. Местная, которая передается руке от (пилы, дрели). 2. Общая, колебания передаются всему телу от работающих механизмов, на рабочем месте, через пол, стены, и.т.д. Наиболее опасная вибрация f=(4…9)Гц, так как она совпадает с частотой колебания внутренних органов человека.

Параметры вибраций.

1. Частота, Гц.

2. Амплитуда смещения, А [м]

3. колебательная скорость, ν [м/с]

4. колебательное ускорение. a [м/с 2 ]

L=10lg(ν/ ν 0), Дб

ν- действительная среднее квадратичное значение вибрационной скорости.

ν 0 = 5*10 -8 м/с- пороговая вибро- скорость.

Нормирование вибраций по ГОСТ 12.1.012-90- производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.

Приборы для измерения- Виброметры ВМ-1, ВШВ-003.

^ 19. Методы защиты от шума и вибрации.

1. ↓ шума и вибрации в месте их образования. Замена изношенных механизмов. Замена штамповки- прессованием, клёпки- сваркой. замена возвратно- поступательного движения, равномерным вращательным. Применение вместо прямозубых шестернь- косозубые, класса точности и ↓ шероховатости; замена зубчатых и цепных передач клино ремёнными и зубчато ремёнными. Замена подшипников → подшипников скольжения, применение сбалансированных вращающихся элементов машин, использование прокладочных материалов в соединениях.

2. Рациональная планировка цехов и помещений. Размещение шумных цехов на окраине предприятия, а шумного и вибрационного оборудования в отдельных помещениях.

3. Звуко вибро поглащение и звуко вибро изоляция.

Звукоизоляция - это способность материала отражать звуковую энергии..

Чем больше масса тела, тем лучше он отражает звук, поэтому для звукоизоляции применяют твёрдые и массивные тела (бетон, кирпич. метал).

Звукоизоляция в виде стен, экранов, кабин, и т.д. Стены снижают шум на (30-50)Дб.

Очень хорошей звукоизоляцией обладает конструкции состоящие из жестких и мягких слоёв (оконная рама).

^ Виброизоляция- достигается за счёт использования сплава демпферной способности, а так же балансировки вращающихся элементов, применение амортизаторов.

Звукопоглощение- это перевод энергии звукового колебания в тепловую энергию за счёт трения колеблющихся частиц воздуха о стенки пор материала. Лучше всего поглощает энергию, пористые, волокнистые тела (паралон, пенопласт).

Звукопоглощающим материалом обычно облицовываются внутренние поверхности помещения, этим достигается ↓ шума на 10 Дб.

^ Вибропоглощение- это перевод механической энергии в тепловую, достигается изменением изготовления деталей; оборудования из материалов с внутренним трением; нанесение на вибрирующие мет. детали покрытий которые могут жёсткими или мягкими; установка вибрирующего оборудования на изоляционный материал от пола.

На производстве зоны с уровнями звука 65 Дб должны быть обозначены специальным знаком безопасности. (вид знака- треугольник с наушниками). Рабочие в этих зонах должны быть обеспечены средствами защиты.

При слабых шумах 1. Вкладыши 2. Беруши.

При средних шумах- наушники(пртивошумные).

При высоко частотных шумах: каски и противошумные костюмы; для защиты рук от вибрации используют рукавицы с паралоновой прокладкой; защита ног- толстая волокнистая подошва.

На предприятии должны быть обеспечено измерение уровень шума на рабочих местах не реже 1ё раза в год. периодичность контроля вибро нагрузки на агрегатах при воздействии локальной вибрации должна быть не реже 2 раз в год.

При воздействии вибрации предусматриваются регламентированные перерывы (20- 30) мин после начала работы через 1-2 часа, и через 2 часа после обеда.

^ 20. Освещение. Показатели освещения. Естественное освещение.

Свет- это видимое электромагнитное излучение с длинной волны λ=(0,28…0,77) мкм.

Освещение характеризуется качественными и количественными показателями.

^ Количественные показатели:

1. Сила света J [КД] 1 кандела- это сила излучения в перпендикулярном направлении абсолютно черным телом имеющим определённую площадь, излучение происходит при определенной t и давлении.

2. световой поток F [лм ] 1 люкс- это поток излучаемый точечным источником света в телесном угле 1 стерадиан, при J= 1 кандела.

3. освещённость Е [лк] 1 люкс- это величина светового потока падающего на 1 м 2 площади. Е=F/S

4. Коэффициент отражения

Качественный показатели.

1. Минимальный объект различения- это min объект, который необходимо различать в процессе работы.

2. Фон- это поверхность прилегающая к объекту различения. Их 3 вида а) Темный (ρ<0.2) б) средний (0.2<ρ<0.4) в) Светлый (ρ>0.4)/

Естественное освещение.

Существует 3 вида освещения.

1 Естественный от солнца.2. Искусственное при работе ламп. 3. Совмещённое.

В соответствии со СНиП Естественное и искусственное освещение помещения с постоянным пребыванием людей должно преобладать естественное. Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее, комбинированное.

Естественное освещение наиболее гигиенично, имеет полный спектр света, благоприятно воздействует на физиологическое и психическое состояние человека. «-» Оно зависит от температуры газа, времени суток, конструкции здания.

В небольших помещениях при одностороннем боковом естественном освещении нормируется min значение коэффициента естественного освещения (КЕО) в точке расположенной на пересечении вертикальной плоскости, характерного разреза помещения с условной рабочей поверхностью, на расстоянии 1 м от стены наиболее удалённой от световых проёмов, при 2 стороннем боковом освещении в точке по середине помещения.

- освещённость в измеряемой точке в нутрии помещения.

- освещённость под открытым небом.

Без естественного освещения допускается проектировать помещение, которые определены соответствующими СНиП, на производственные здания и сооружения, на помещения размещение, которые размещены в производственных и цокольных этажах.

^ 21. Искусственное освещение (ИО). Лампы накаливания и газоразрядные лампы. Преимущества и недостатки.

Существует 3 системы ИО:

1) общее освещение – помещение равномерно освещается сверху.

2) местное освещение (на рабочее место непосредственно).

3) комбинированное.

Применение одного местного не допускается, т.к. оно дает резкие тени, что вызывает напряжение глаз.

В зависимости от назначения 4 вида ИО:

1) рабочее (для обеспечения нормальной работы) – для всех помещений, зданий и участков открытых пространств, предназначенных для движения транспорта и т.д.

2) дежурное – используется в нерабочее время.

3) аварийное – на случай аварии и для эвакуации людей. Д.б. не менее 2 лк внутри помещения, 0,5 лк в различных проходах, переходах и на лестницах.

4) охранное – вдоль границ охраняемой территории.

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильником общего освещения в системе комбинированного освещения должно составлять не менее 10% нормируемого для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяются для местного освещения. При этом освещенность должна быть не менее 200 лк при газоразрядных лампах и не менее 75 лк при лампах накаливания. В качестве источников света применяются газоразрядные лампы и лампы накаливания.

^ Лампы накаливания.

Достоинства: 1) просты в изготовлении, 2) удобны в эксплуатации, 3) имеют небольшие габариты, 4) не требуют пускорегулирующей аппаратуры.

Недостатки: 1) низкий КПД (10-13%), 2) срок службы до 1000 часов, 3) низкий к-т светоотдачи, 4) искажение восприятия цветов.

В спектре преобладают желтые и красные цвета.

Типы ламп: вакуумные, газонаполненные, криптоновые, галогенные.

^ Газоразрядные лампы.

В них свечение возникает в результате электрических разрядов в парах газов. Изнутри лампы покрыты слоем люминофоры, который преобразует эти разряды в видимый свет. Они м.б. низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Достоинства: 1) спектр близок к естественному, 2) большой срок службы (до 10000 часов), 3) к-т светоотдачи 50-75 лм/мин, 4) не чувствительны к колебанию напряжения.

Недостатки: 1) стробоскопический эффект (Искажение зрительного восприятия вращающихся тел. Вращающаяся деталь кажется неподвижной или вращающейся в другую сторону). Для ↓ этого эффекта несколько ламп включают со сдвигом фаз, при этом мах и min световой поток в лампах не совпадают и общий световой поток выравнивается. 2) плохо работают при низких температурах окружающего воздуха. 3) сложная система включения. 4) наличие паров ртути (до 15 мг в каждой лампе).

Типы люминесцентных ламп: 1) белого света (ЛБ), 2) холодного белого (ЛХБ), 3) теплого белого (ЛТБ), 4) дневного света (ЛД), 5) дневного света с улучшенной цветопередачей.

Газоразрядные лампы высокого давления.

Достоинства: 1) к-т светоотдачи до 110 лм/Вт, 2) хорошо работают при низких температурах окружающего воздуха.

Недостатки: 1) время зажигания от 5 до 10 минут, 2) остальные как и у люминесцентных.

Типы ламп: дуговая ртутная лампа (ДРЛ).

Любые лампы помещают в светильники, к-ые обеспечивают требуемое направление светового потока и защищают лампу от загрязнений, влаги, механических повреждений.

В зависимости от направления свела: 1) светильники прямого света (свыше 80% идет вниз). 2) отраженного света (свыше 80% - в потолок и отражается вниз). 3) рассеянного света (40-60 % - как вверх, так и вниз).

Высота установки светильников рассеянного света д.б. не менее 3м при световом потоке до 6000 лм и не менее 4м при более 6000 лм.

В зависимости от окружающей рабочей среды светильники м.б.: 1) открытого исполнения (для нормальной среды), 2) пылебрызгозащищенные (для ламп накаливания), 3) пылевлагозащищенный (для люминесцентных), 4) взрывозащищенные и взрывобезопасные.

^ 22. Электробезопаность. Действие электрического тока на организм человека.

Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту работников от вредного и опасного воздействия эл. тока, дуги, эл. маг. поля, статического электричества.

Опасность поражения усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных приборов и устройств обнаружить напряжение дистанционно, как, например, движущиеся части оборудования, раскаленные предметы и т.д. Опасность обнаруживается, когда человек уже поражен.

Анализ смертельных несчастных случаев показывает, что на долю поражений эл. током приходится до 40%, а в энергетике до 60%. Большая часть смертельных случаев (до 80%) наблюдается в эл. установках напряжением до 1000 В.

Действие эл. тока на организм.

Проходя через живые ткани и органы человека, ток оказывает: 1) термическое, 2) электролитическое, 3) биологическое действие.

1 – проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровяных сосудов, нервов и т.д.

2 – проявляется в разложении крови и других органических жидкостей организма человека и вызывает значительные нарушения их физико-химического состава.

3 – проявляется как раздражение и возбуждение живых тканей организма человека, что сопровождается непроизвольным судорожным сокращением мышц, в т.ч. легких и сердца. В результате могут возникнуть различные нарушения и даже полное прекращение деятельности органов кровообращения и дыхания.

^ 23. Виды поражения электрическим током.

Существует 2 вида: 1) Эл удар, 2) местные электрические травмы (эл. ожог, эл. офтальмия, эл. знаки, эл. металлизация кожи, мех. повреждения).

А) Эл. ожог – возникает при прохождении через тело человека значительных токов свыше 1 А и является следствием преобразования эл. энергии в тепло.

Б) эл. знаки (метка тока) – возникают при хорошем контакте тела человека с токоведущими частями. Они представляют собой припухлость с затвердевшей в виде мозоли кожи серого или желто-белого цвета. Края резко очерчены белой или серой каймой. Природа эл. знаков до конца еще не исследована. Есть предположение, что они вызваны химическим и механическим действием тока.

В) электрометаллизация кожи – это пропитывание поверхности кожи парами расплавленного металла вследствие испарения или разбрызгивания его под действием тока, например, при горении дуги.

Г) электроофтальмия – поражение глаз, вызванное интенсивным излучением эл. дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Кроме того возможно попадание брызг расплавленного металла в глаза.

Д) мех. повреждения – наблюдаются при резких непроизвольных судорожных сокращениях мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате происходят разрывы сосудов, тканей, вывихи суставов, переломы костей. Сюда же относятся ушибы, переломы и вывихи, возникающие при падении человека с высоты при действии на него даже незначительных токов.

Эл. удар – наблюдается при воздействии малых (незначительных) токов и напряжений до 1000 В, выделяемая энергия недостаточна для ожогов, ток действует на нервную систему и мышцы и может возникнуть паралич органов.

Паралич дыхательных органов и сердца приводит к смерти. Если же ток способен парализовать мышцы рук, то человек не может самостоятельно освободиться от действия тока. Т.о. действие эл. тока будет длительным, что еще более усугубляет воздействие тока на человека.

^ 24. Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током: род и величина тока; время прохождения тока.

1. величина и род тока (на человека влияет не напряжение, а ток). Ток является поражающим фактором, напряжение влияет лишь постольку, поскольку оно определяет значение тока через человека.

Из таблицы видно, что переменный ток опаснее постоянного примерно в 5-7 раз. Опасность поражения тем больше, чем больше ток через человека.

2. Время прохождения тока. Чем короче время воздействия тока, тем меньше опасность. При длительном воздействии тока сопротивление человека уменьшается, величина тока увеличивается до значения, способного вызвать остановку дыхания и сердца.

Кардиоцикл работы сердца.

Нормальное сердце сокращается 60-80 раз в минуту. В каждом цикле в течение = 0,2 сек сердце более чувствительно. Если действие тока не совпадает с фазой  то большие токи не вызывают остановки работы сердца. При длительности воздействия тока, равной длительность цикла работы сердца, ток проходит через сердце также и в течение фазы  вероятность поражения наибольшая.

^ 25. Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током: путь тока в теле человека; частота тока; сопротивление тела человека.

1. Путь тока в теле человека. Наиболее опасно: через дыхательные мышцы и сердце. Наиболее вероятный путь – правая рука - ноги. Наименее опасно – нога - нога, но если ток в этом случае большой, то могут возникнуть судороги мышц ног, человек падает, и ток проходит через грудную клетку.

2. Частота тока. Наиболее опасен переменный ток частотой 50-60 Гц, но ток частотой 500 Гц не менее опасен, чем ток частотой 50 Гц. Опасность полностью исчезает при частоте 50 кГц, однако эти токи сохраняют опасность ожогов.

3. Сопротивление тела человека. R СУХ =10000-100000 Ом (сухая неповрежденная кожа), R ВНУТР =800-1000 Ом.

Наибольшим сопротивлением обладает наружный слой кожи толщиной 0,2 мм (эпидерма). Сопротивление тела человека зависит от состояния кожи, плотности контакта, физического состояния организма (здоров или болен), эмоционального состояния (спит или бодрствует).

Для расчетов сопротивление человека Rh=1000 Ом. Хорошо проводит ток нервная система, кровь, мышечные ткани (сверхпроводник – спинномозговая жидкость). Плохо проводят ток сухожилия, костная ткань, эпидерма.

^ 26. Явления при растекании тока в земле.

З
амыкание на землю происходит в следствии появления контакта между токоведущими частями (ТВЧ) и заземлённым контуром при падении на землю оборванного провода линии электропередач, пробоя изоляции высоким напряжением и т. д. В этих случаях ток от частей находящихся под напряжением проходит в землю через электрод который осуществляет контакт с грунтом. Специальный металлический электрод называется заземлителем. Размеры и форма электрода, состав грунта могут быть различны, поэтому закон распределения потенциала в электрическом поле электрода определяется сложной зависимостью.

Д
ля упрощения картины электрического поля принимают допущения: ток стекает в землю через одиночный заземлитель полусферической формы, погружённый в однородный и изотропный грунт с удельным сопротивлением ρ [Ом*м]. Так как грунт однородный и изотропный, то ток распределяется вокруг зазамлителя равномерно. Плотность тока в точке А на поверхности грунта на расстоянии “х” от заземлителя

Найдём потенциал в точке А для чего выделим элементарный слой толщиной dx:

,
,
,
,

,

Закон распределения потенциалов вокруг заземлителя

Х = 20 м

^ 27. Шаговое напряжение.

Человек находящийся в поле растекания тока вокруг заземлителя оказывается под напряжением шага, если его ноги находятся в точках с разными потенциалами

будет увеличиваться при увеличении величины шага, растёт при приближении к месту падения провода.

.

С увеличением расстояния от места заземления напряжение прикосновения растёт.

^ 29. Опасность прикосновения в электрических сетях (общий случай).

А
нализ опасности электрических сетей сводится к определению значения тока протекающего через тело человека в различных условиях, в которых может оказаться человек при эксплуатации электрических сетей и электрических установок.
Необходимо найти в общем случае ток протекающий через тело человека.

, где (i = 0, 1, 2 , 3) – активные проводимости проводов по отношению к земле.
– ёмкостные проводимости проводов по отношению к земле.
– полные проводимости между каждой фазой и землёй.

(*)

– фазный множитель;

;
;
;
;
.

Аналогично находится ток через человека при прикосновении к другим фазам (учебник Князевский). Это выражение показывает (*), что опаснее прикосновение к той фазе проводимость которой относительно земли меньше чем относительно других фаз. Действительно проводимость фазы 1, к которой прикасается человек Y 1 присутствует только в знаменателе и чем она меньше тем больше ток через человека. Данное выражение следует привести к виду удобному для расчёта, для этого необходимо подставить значения проводимостей
(действительной и мнимой части) фазного множителя и разделить действительную и мнимую части.

Если нет нулевого провода, то величины с нулём опускаются (
), если

;

Если есть напряжение до 1 кВ, то ёмкостью “С” пренебрегают.

Если взять сети выше одного кВ, ёмкость
.

^ 30. Опасность прикосновения в электрических сетях до 1000 В с изолированной и заземленной нейтралью.

1. Нормальный режим. Изолированная нейтраль.

В этом случае ток через человека зависит от активного сопротивления изоляции, с увеличением активного сопротивления изоляции проводов относительно земли ток через человека уменьшается.

2. Изолированная нейтраль, пробой фазы на землю

Ток через человека от сопротивления изоляции не зависит, данный случай является наиболее опасным.

3. Нормальный режим, глухозаземлённая нейтраль.

Ток через человека не зависит от сопротивления изоляции, а определяется величиной сопротивления тела человека.

4. Глухозаземлённая нейтраль пробой фазы на землю.

Данный случай более опасен, чем третий случай.

^ 31. Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током.

Все вновь сооружённые или реконструируемые электрические установки на предприятии должны выполняться в соответствии с действующими правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Согласно ПУЭ помещения делятся на группы:

1) помещения без повышенной опасности в которых отсутствуют условия создающие повышенную или особую опасность;

2) помещения с повышенной опасностью поражения током имеющие следующие признаки:

– сырость (помещения с относительной влажностью превышающей 75 % длительно или содержащие технологическую токопроводящую пыль, которая оседает на проводах проникает внутрь электрических машин и других электроприборов);

– токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные);

– высокая температура воздуха длительно превышающая 35 0 С (помещения с сушилками, котельные);

– возможность одновременного прикосновения человека к заземлённым металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и механическим корпусам электрооборудования.

3) особо опасные помещения имеют следующие признаки:

– особая сырость (с относительной влажностью примерно 100 %);

– химически активная или органическая среда;

– наличие одновременно двух или более признаков повышенной опасности

4) территория открытых электроустановок которая в отношении опасности поражения людей током приравнивается к особо опасным помещениям.

^ 32. Защита от поражения электрическим током. Защитное заземление.

Защитное заземление – это преднамеренное эл.соединение с землей или её эквивален-том металлических не токоведущих частей (ТВЧ) эл.установок которые могут оказаться под напряжением (например при замыкании фазы на корпус).

Задача в устранении опасности поражении током в случае прикосновения человека к корпусу и другим не токоведущим металлическим частям эл. установки, оказавшимися под напряжением.

Принцип действия заключается в снижении напряжения между корпусом, оказавшимся под напряжением и земли – до безопасного значения.

R
h =1000 (Ом)

При применении заземления большая часть тока пойдет через него, в результате ток через человека достигает безо-пасных значений

Конструкция заземления:

В качестве заземляющих проводов допускается использовать различные металлические конструкции, стальные трубы, прутки.

В
Э: 1)стальная труба d>50мм

2) стальной пруток d=12...20мм

3) уголок стальной 50*50мм

Отношение

ГЭ: стальная полоса →

П
о расположению заземлителей относительно защищаемых корпусов заземления делятся на выносные и контурные

^ 33. Защита от поражения электрическим током. Зануление.

Зануление – это преднамеренное эл. соединение с многократнозаземленным нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей эл. установок, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на землю и по другим причинам.

Принцип действия: превращение замыкания на корпус в однофазное К.З. (замыкание между фазным и нулевым проводом) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети (плавкие предохранители, магнитные пускатели, контакторы, автоматические выключатели).

Расчет тока К.З.:

.

R Ф и R Н – активное сопротивление фазного и нулевого провода.

X Ф – внутреннее индуктивное сопр-е фазного провода.

X Н – внутреннее индуктивное сопр-е нулевого провода.

X’ – внешнее индуктивное сопротивление петли.

.

I H – номинальный ток плавких вставок.

К = 3 – к-т запаса для плавких вставок.

К = 1,4 – для автоматов.

R ПОВТОРНОЕ – повторное заземляющее сопр-е, обеспечивает снижение напряжения корпуса относительно земли в момент К.З. при обрыве нулевого провода.

^ 34. Защита от поражения ЭТ. Защитное отключение.

Защитное отключение – это система защиты, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности ПЭТ.

При применении этого вида защиты безопасность обеспечивается быстродействующим отключением аварийного участка или всей сети при однофазном замыкании на землю или на элементы оборудования, нормально изолированные от земли, а так же при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.

Р З – защитное реле,

К З – замыкающие контакты,

АВ – автоматический выключатель,

К Н – контрольная кнопка,

R З – защитное заземление,

R В – вспомогательное заземление.