Шум- это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Шумом принято называть звуковые колебания, выходящие за рамки звукового комфорта. Шум воспринимается ухом человека в пределах частот от 16 до 20000 Гц (ниже- инфразвук, выше-ультразвук). Шум является общебиологическим раздражителем, способным влиять на все органы и системы организма, вызывая разнообразные физиологические изменения [11].
Шумы делятся на:
- низкочастотные (до 350 Гц);
- среднечастотные (350-800 Гц);
- высокочастотные (выше 800 Гц).
Ухо человека переносит шум до 130 дБ, при 150 дБ шум для человека непереносим, шум при 180 дБ вызывает «усталость» металлических конструкций и их разрушение.
Измерение шума осуществляется двумя методами:
- по предельному спектру шума (в основном, для постоянных шумов в стандартных октавных полосах со среднегеометрическими частотами - 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 8000 Гц);
-по уровню звука в децибелах «А» шумомером (дБА), измеренного при включении корректировочной частотной характеристики «А», (для приблизительной оценки шума - средне-чувствительного слуха человека).
По физической природе шумы имеют следующие происхождения:
1. механическое, связанное с работой машин и оборудование, вследствие ударов в сочленениях, вибрации роторов и т.п.;
2. аэродинамическое, вызванное колебаниями в газах;
3. гидравлическое, связанное с колебаниями давления и гидроударами жидкостях;
4. электромагнитное, вызванное колебаниями элементов
электромеханических устройств под действием переменного
электромагнитного поля или электрических разрядов.
Источниками шума являются все виды транспорта (авто, железнодорожный, погрузчики и т.д.),промышленные предприятия и бытовое оборудование. Например: станки по механической обработке металлов, дерева, пластмасс, прессы, штамповочные, машины, внутрицеховые краны, транспорт, системы вентиляции, механизированный транспорт.
Влияние шума на организм человека. Шум на производстве неблагоприятно действует на организм человека: повышает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, значительно ослабляет внимание работающих, увеличивает число ошибок в работе, замедляет скорость психических реакций, в результате чего снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчики, мостовые краны и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.
Шум оказывает вредное влияние на физическое состояние человека: угнетает центральную нервную систему (ЦНС); вызывает изменение скорости дыхания и пульса; способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни; может приводить к профессиональным заболеваниям.
Исследованиями последних лет установлено, что под влиянием шума наступают изменения в органе зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к различным цветам и др.) и вестибулярном аппарате; нарушаются функции желудочно-кишечного тракта; повышается внутричерепное давление; происходят нарушения в обменных процессах организма и т. п.
Шум, особенно прерывистый, импульсный, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации
Шум сокращает жизнь человека на 8-12 лет. Адаптация к шуму невозможна.
Нормируемые параметры шума на работающих местах определены ГОСТ 12.1.003-83 [11]. Они являются обязательными для всех промышленных предприятий. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления в восьми октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» устанавливают предельно допустимые уровни (ПДУ) звука для различных зон на производстве.
Методы и средства защиты
Для уменьшения шума применяют следующие основные методы:
· устранение причин или ослабление шума в источнике возникновения;
· изменение направленности излучения и экранирование шума;
· снижение шума на пути его распространения;
· акустическая обработка помещений;
· архитектурно-планировочные и строительно-акустические методы.
Для защиты людей от воздействия шума используют средства коллективной защиты (СКЗ) и средства индивидуальной защиты (СИЗ). Предотвращение неблагоприятного воздействия шума обеспечивается также лечебно-профилактическими и организационными мероприятиями, включающими, например, медосмотры, правильный выбор режимов труда и отдыха, сокращение времени пребывания в условиях промышленного шума.
Снижение шума непосредственно в источнике осуществляется на основе выявления конкретных причин шумов и анализа их характера. Шум технологического оборудования чаще имеет механическое и аэродинамическое происхождение. Для снижения механического шума предусматривают тщательное уравновешивание движущихся деталей агрегатов, заменяют подшипники качения подшипниками скольжения, обеспечивают высокую точность изготовления узлов машин и их сборки, заключают в масляные ванны вибрирующие детали, заменяют металлические детали пластмассовыми. Для уменьшения уровней аэродинамического шума в источнике необходимо в первую очередь снижать скорость обтекания деталей воздушными и газовыми потоками и струями, а также вихреобразование путем использования обтекаемых элементов.
Большинство источников шума излучают звуковую энергию в пространстве неравномерно. Установки с направленным излучением следует ориентировать так, чтобы максимум излучаемого шума был направлен в сторону, противоположную рабочему месту или жилому дому.
Экранирование шума заключается в создании звуковой тени за экраном, располагающимся между защищаемой зоной и источником шума. Экраны наиболее эффективны для снижения шума высоких и средних частот и плохо снижают низкочастотный шум, который за счет эффекта дифракции легко огибает экраны.
В качестве экранов, защищающих рабочие места от шума обслуживаемых агрегатов, используют сплошные металлические или железобетонные щиты, облицованные со стороны источника шума звукопоглощающим материалом. Линейные размеры экрана должны превосходить линейные размеры источников шума не менее чем в 2 - 3 раза. Акустические экраны, как правило, применяются в сочетании со звукопоглощающей облицовкой помещения, так как экран снижает только прямой звук, а не отраженный.
В качестве звукоизолирующих материалов используют листы из оцинкованной стали, алюминия и его сплавов, древесноволокнистые плиты, фанеру и др. Наиболее эффективными являются панели, состоящие из чередующихся слоёв звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов.
Для защиты персонала от шума устраивают звукоизолированные кабины наблюдения и дистанционного управления, а наиболее шумные агрегаты закрывают звукоизолирующими кожухами. Кожухи выполняют обычно из стали, их внутренние поверхности облицовывают звукопоглощающим материалом для поглощения энергии шума внутри кожуха. Уменьшить шум в помещении можно также путём снижения уровней отраженного звука с использованием метода звукопоглощения. В этом случае обычно применяют звукопоглощающие облицовки и при необходимости штучные (объёмные) поглотители, подвешенные к потолку.
К звукопоглощающим относятся материалы, у которых коэффициент звукопоглощения (отношение интенсивностей поглощенного и падающего звуков) на средних частотах превышает 0.2. Процесс поглощения звука происходит за счёт перехода механической энергии колеблющихся частиц воздуха в тепловую энергию молекул звукопоглощающего материала, поэтому в качестве звукопоглощающих материалов используют ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральную вату, пористые жесткие плиты.
В качестве СИЗ рабочих от шума применяют вкладыши из ваты, пропитанной воском или глицерином, или пробочки из губчатой резины, закладываемые в наружное отверстие уха, и специальные противошумы, плотно закрывающие ухо.
2.3. Вибрация на производстве и методы защиты
Вибрация- механические колебательные движения объекта, передаваемые человеческому телу или отдельным его частям при непосредственном контакте.
Вибрацию классифицируют по следующим признакам [12]:
· по способу воздействия на человека - общая и локальная;
· по источнику возникновения - транспортная (при движении машин), транспортно-технологическая (при совмещении движения с технологическим процессом, например при косьбе или обмолоте самоходным комбайном, рытье траншей экскаватором и т. п.) и технологическая (при работе стационарных машин, например насосных агрегатов);
· по частоте колебаний - низкочастотная (менее 22,6 Гц), среднечастотная (22,6...90 Гц) и высокочастотная (более 90 Гц);
· по характеру спектра - узко- и широкополосная;
· времени действия - постоянная и непостоянная; последнюю, в свою очередь, делят на колеблющуюся во времени, прерывистую и импульсную.
Источниками вибрации являются:
1) возвратно-поступательные движущиеся системы (ручные перфораторы, агрегаты виброформования, вибротрамбовки и т.п.);
2) неуравновешенные вращающиеся массы (ручные электрические шлифовальные машины, дрели и т.п.);
3) удары деталей (подшипниковые узлы);
4) ударный инструмент (пневматические рубильные молотки).
Вибрацию применяют на предприятиях стройиндустрий при уплотнении и укладки бетонной смеси, дроблении и сортировке инертных материалов, разгрузке и транспортировании сыпучих материалов и т.д.
Согласно ГОСТ 12.1.012-90. «Вибрационная безопасность. Общие требования» [12] вибрации делятся на общие и локальные.
Общая- передача через опорные поверхности на тело сидячего или стоячего человека.
Локальная- передается через руки человека.
Локальным вибрациям подвергаются работающие с ручным механизированным инструментом. Они вызывают спазм сосудов кисти, предплечий, нарушение снабжение конечностей кровью.
Под воздействием вибрации в организме человека наблюдается изменение в сердечно-сосудистой системе (ССС), ЦНС, наблюдается спазм сосудов, изменения в суставах, приводящие к ограничению их подвижности. Происходит нарушение функций половых органов, изменение в вестибулярном и зрительном анализаторах, появляется шум в ушах, происходит ухудшение памяти, снижается работоспособность. Вибрация вызывает у работающих раздражительность, бессонницу, головную боль, ноющие боли в руках людей, имеющих дело с вибрирующим инструментом. При длительном воздействии вибрации перестраивается костная ткань.
Длительное воздействие вибраций приводит профессиональному заболеванию - вибрационной болезни. Она выражается в нарушении многих физиологических функций человека (головокружения, расстройство координации движения, симптомы укачивания). Эффективное лечение возможно только на ранней стадии заболевания. Очень часто в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.
Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются: амплитуда (наибольшее отклонение от положение равновесия) А, м; частота колебаний f, Гц (число колебаний в секунду); колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с2; период колебаний Т, сек.
Методы и средства защиты
Для защиты от вибрации применяют следующие методы: снижение виброактивности машин; отстройка от резонансных частот; вибродем-пфирование; виброизоляция; виброгашение, а также индивидуальные средства защиты.
Снижение виброактивности машин достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, ускорениями и т. п. были бы исключены или предельно снижены. Например, заменой клепки сваркой; хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаимодействующих поверхностей; применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности, например, шевронных и косозубых зубчатых колес вместо прямозубых; заменой подшипников качения на подшипники скольжения; применением конструкционных материалов с повышенным внутренним трением.
Отстройка от резонансных частот заключается в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы с например установкой ребер жесткости или изменения массы системы (например путем закрепления на машине дополнительных масс).
Вибродемпфирование - это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности:
- слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение,
- мягких покрытий (резина, пенопласт ПХВ-9, мастика ВД17-59, мастика «Анти-вибрит»);
жестких покрытий (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия);
-применением поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор);
-установкой специальных демпферов.
Виброизоляция з аключается в уменьшении ᴨпередачи колебаний от источника к защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом ᴨпередачи КП, равным отношению амплитуды виброᴨеремещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта, или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации. Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция.
Виброгашение (увеличение массы системы) осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент. Виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.).
Повышение жесткости системы, например путем установки ребер жесткости. Этот способ эффективен только при низких частотах вибрации.
Профилактические меры по защите от вибраций заключаются в уменьшении их в источнике образования и на пути распространения, а также в применении индивидуальных средств защиты, проведении санитарных и организационных мероприятий.
Уменьшения вибрации в источнике возникновения достигают:
- изменением технологического процесса с изготовлением деталей из капрона, резины, текстолита, своевременным проведением профилактических мероприятий и смазочных операций;
-центрированием и балансировкой деталей;
-уменьшением зазоров в сочленениях.
Передачу колебаний на основание агрегата или конструкцию здания ослабляют посредством экранирования, что является одновременно средством борьбы и с шумом.
Если методы коллективной защиты не дают результата или их нерационально применять, то используют СИЗ. В качестве средств защиты от вибрации при работе с механизированным инструментом применяют антивибрационные рукавицы и специальную обувь. Антивибрационные полусапоги имеют многослойную резиновую подошву.
Длительность работы с вибрирующим инструментом не должна превышать 2/3 рабочей смены. Операции распределяют между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного действия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15...20 мин. Рекомендуется делать ᴨперерывы на 20 мин через 1...2ч после начала смены и на 30 мин через 2 ч после обеда.