Защита от шума с помощью звукоизолирующих кожухов.

Практическая работа № 2

Защита от шума на рабочем месте Цель работы: Ознакомиться с нормативными требованиями к производственным шумам, определить эффективность некоторых мероприятий по уменьшению шума. Общие сведения Шум, как беспорядочное сочетание звуков различной силы и частоты, оказывает вредное влияние на организм человека, вызывая нервные и психические заболевания. Через нервную систему шум вызывает заболевания сердца, иногда приводит к хроническим заболеваниям коры головного мозга, почек, к появлению гипертонической болезни. Продолжительная работа в условиях высокого шума выше 80 дБ (А) приводит к глухоте и общему ухудшению состояния здоровья человека, именуемому шумовой болезнью.   Различают следующие степени потери слуха: 1 степень (легкое снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 10-20 дБ, на частоте 4000 Гц - 60 +_ 20 дБ; 2 степень (умеренное снижение слуха) - потеря слуха соответственно составляет 21 - 30 дБ и 65 +_ 20 дБ; 3 степень (значительное снижение слуха) - потеря слуха соответственно составляет 31 дБ и более 78 +_ 20 дБ.   Постоянный шум (особенно его высокочастотные составляющие) повышает нервное напряжение, вызывает утомление работающих и на 10-15% снижает производительность труда. Колебания твердой, жидкой или газообразной сред в диапазоне 16Гц-20кГц, воспринимаемые ухом человека как звук, называют звуковыми (акустическими). Нормирование шума Целью нормирования шумовых характеристик рабочих мест является установление научно обоснованных предельно допустимых величин шума, которые при ежедневном систематическом воздействии в течение всего рабочего дня в течение многих лет не вызывают существенных заболеваний организма человека и не мешают его нормальной трудовой деятельности. Допустимые шумовые характеристики рабочих мест регламентируются ГОСТ 12.1.003-83. Нормируемой шумовой характеристикой рабочих мест при постоянном шуме являются уровни звукового давления L в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Для ориентировочной оценки шумовой характеристики рабочих мест допускается за шумовую характеристику рабочего места при постоянном шуме принимать уровень звука в дБ (А), измеряемый по временной характеристике “медленно” по шкале А шумомера. Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот в дБ, уровни звука в дБ (А) принимаются по табл.1. Для тонального и импульсного шума - на 5 дБ меньше значений, указанных в табл.1   Таблица 1. Допустимые уровни звукового давления (дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами (Гц) Рабочие места                 Уровни звука дБ, (А) 1.Помещения конструкторских бюро, расчетчиков, программистов вычислительных машин, лабораторий для теоретических работ и обработки экспериментальных данных, приема больных в здрав - пунктвах                   2.Помещения управления, рабочие комнаты                   3.Кабины наблюдений и дистанционного управления: а)без речевой связи по телефону б) с речевой связью по телефону     82 68 78 63 75 60 73 57 71 55 70 54 80 65 4.Помещения и участки точной сборки, машинописные бюро                   5.Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ, помещения для размещения шумных агрегатов вычислительных машин                   6. Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий,постоянные рабочие места стационарных машин

Борьба с шумом

Защита человека и окружающей среды от шума должна достигаться разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, применением средств индивидуальной защиты, а также строительно-акустическими методами.

 

Средства коллективной защиты подразделяются на:

а) снижающие шум в источнике его возникновения;

б) снижающие шум на пути его распространения;

 

Акустические средства защиты от шума в зависимости от принципа действия подразделяются на средства звукоизоляции, средства звукопоглащения, средства виброизоляции, средства демпфирования и глушители шума.

Снижение шума в источнике может быть достигнуто применением технологических процессов и оборудования, не создающих чрезмерного шума.

Например, электрофизические методы в металлообработке, создание неразъемных соединений сваркой, оклеиванием, прессованием и т.д.

Снижение производственного шума по пути его распространения достигается комплексом строительно-акустических мероприятий.

При расположении промышленных зданий на генеральном плане не допускается размещение объектов, требующих особой защиты от шума, в непосредственной близости от шумных помещений. Наиболее шумные объекты необходимо компоновать в отдельные комплексы.

Внутри зданий предусматривать максимально возможное удаление таких помещений от помещений с интенсивными источниками шума.

Для уменьшения шума в помещении с расположенными в нем источниками шума следует предусматривать: кабины наблюдения, дистанционное управление и специальные боксы для наиболее шумного оборудования; звукоизолирующие кожухи, акустические экраны, вибродемпфрирующие покрытия на вибрирующие тонкие металлические поверхности; звукопоглащающие облицовки стен и потолка или штучные звукопоглотители; звукоизолированные кабины и зоны отдыха обслуживающего персонала.

При невозможности снизить шум строительно-акустическими методами следует применять средства индивидуальной защиты, дающие возможность снизить шум на 10 + 40 дБ. Их эффективность, как правило, максимальна в области высоких частот, наиболее вредных и неприятных для человека.

В зависимости от конструктивного исполнения средства индивидуальной защиты делятся на противошумные наушники, противошумные вкладыши, противошумные шлемы и каски, противошумные костюмы.

В ряде случаев достаточная защита от шума оборудования достигается применением акустических экранов.

Использование акустических экранов целесообразно, когда в расчетной точке уровень звукового давления прямого звука от источников шума значительно выше, чем уровень звукового давления отраженного звука.

В качестве материала для экранов используют листы толщиной 1,5-2,0 мм из стали или алюминиевых сплавов. Листы облицовывают звукопоглащающим материалом.

Звуконепроницаемая преграда отражает и “поглощает” падающие на нее звуковые волны.

Если размеры преграды больше длины звуковой волны, то за ней образуется “звуковая тень”. Часть волн огибает края преграды (экрана) и попадает в область тени.

Снижение уровня звукового давления бесконечно длинным экраном Lэкр [дБ] рассчитывается на основе законов дифракции и определяется по графику (рис.1).

 

Рис.1. Зависимость снижения уровня звукового давления от числа Френеля

 

Примечание. Рисунки 1 и 2 прилагаются к работе на отдельных листах или файлами.

 

S - источник звука; A - точка наблюдения; 1 - точечный источник высоко над землей; 2 - линейный источник; 3 - точечный источник на земле; 4 - область максимально достижимого снижения;? - теневой угол;

Здесь N - число френеля

(а+в) - длина кратчайшего пути от источника в точку наблюдения, проходящего через верхнюю кромку экрана;

с - скорость звука (в воздухе 344 м/c);

f - частота звука;

d - расстояние между ними по прямой (визирной) линии; значение отрицательно, когда визирная линия проходит над экраном.

Некоторое снижение уровня шума имеет место даже вне области геометрической тени ( <0). При = 0 на границе тени

 

L_экр = 5 дБ

 

В области тени ( >0) сильнее экранируется высокочастотный звук, а при < 0 - низкочастотный, т.к. последний эффективнее огибает экран. В результате экранирования меняется форма спектра шума.

Если экран имеет конечные размеры, то звук огибает его со всех сторон, ослабляясь на каждом пути, а затем суммируется энергетически.

Линия 1 на рис.1 определяет снижение уровня звукового давления Lэкр только в том случае, когда высоты источника звука и точки наблюдения над поверхностью земли составляют не менее четверти расстояния до экрана.

Если источник и точка наблюдения находятся на поверхности земли или вблизи от нее, то Lэкр определяется линией 3 (рис.1)

Изложенный метод расчета является приближенным.

При малых теневых углах могут наблюдаться отклонения фактических значений L_экр от рассчитанных этим методом.

При наличии нескольких длинных преград, расположенных одна за другой, расчет ведется последовательно. Для каждой преграды источником считается ближайшая точка на верхней кромке предыдущей преграды, а точкой наблюдения - такая же точка на следующей преграде.

Все точки берутся в вертикальной плоскости, проведенной через визирную линию, соединяющую действительный источник и точку наблюдения.

Максимальная эффективность экранов на открытом воздухе может достигать 25-30 д,Б (А); в помещениях 10-15 дБ (А).

 

Пример

Рассчитать уровень звукового давления на рабочем месте и определить, насколько превышает найденный уровень шума нормативный в октаве 4000 Гц (наиболее вредной для человека).

 

Исходные данные:

1. Уровень шума источника в октаве 4000 Гц L=81дБ

2. Высота экрана h=0,5 м

3. Расстояние от экрана до источника шума 1 м и от экрана до рабочего места 0,6 м.

4. Примем, что источник шума точечный и расположен на земле.

Решение:

1. Определим параметр
=а+в-d = 1,12+0,78-1,6=0,3

2. Определим длину волны

= с/f = 344/4000 = 0,086

3. Определим число Френеля N

 

4. Находим по диаграмме рис.1 снижение уровня звукового давления экраном, L_экр приблизительно 17 дБ

5. Рассчитываем уровень звукового давления на рабочем месте

L_p=L - L_экр=81-17=64 дБ

6. Вывод. Экран обеспечивает защиту на постоянных рабочих местах (см. табл.1).

Задание

Рассчитать уровень звукового давления на рабочем месте, определить соответствует ли этот уровень нормативным требованиям (если не соответствувет, то дать рекомендации по снижению уровня) по вариантам.

 

Исходные данные	Варианты
f, Гц
h, м	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,7	1,0	1,5	1,5	1,0
L, дБ

 

Расстояния от экрана до источника шума и от экрана до рабочего места взять такими же, как и в примере.

Защита от шума с помощью звукоизолирующих кожухов.

Звукоизолирующие кожухи, как правило, являются эффективным средством уменьшения шума от оборудования и позволяют значительноо снизить шум в непосредственной близости к источнику.

Кожухи могут быть съемными или разборными, иметь смотровые окна, открывающиеся двери, а также проемы для ввода коммуникаций.

Кожухи делают из стали и других материалов.

Внутренние поверхности стенок кожухов облицовывают звукопоглащающим материалом. Звукоизолирующие кожухи устанавливвают на упругих прокладках.

При проектировании кожуха необходимо сначала определить его требуемую акустическую эффективность. Требуемая эффективность звукоизолирующего кожуха определяется по формуле:

 

Δ L_эф.тр = L_p - 10 lgS - L_доп + 5, дБ (1)

 

где L_p - октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ,

L_доп - допустимый по нормам уровень звукового давления в расчетной точке (на рабочем месте), дБ

 

Рис 2. Схема - расположения расчетной точки Р.Т. и источника шума И.Ш,

r - расстояние от акустического центра И.Ш. до Р.Т.

 

Акустическая эффективность кожуха зависит от звукоизолирующей способности его стенок, размеров кожуха и источника шума, наличия звукопоглащающей облицовки под кожухом, от способа установки кожуха.

Звукоизолирующая способность стенок кожуха определяется поверхностной плотностью и жесткостью, в сильной степени зависит от формы стенки и ее размеров. Кроме того звукоизолирующая способность меняется при нанесении на стенку кожуха слоя звукоизолирующего материала.

Эмпирическая зависимость между этими величинами следующая:

, (2)

где Δ L_эф.к - акустическая эффективность кожуха, дБ

R_k - звукоизолирующая способность стенки кожуха, дБ

S_ист - площадь воображаемой поверхности, вплотную окружающей источник шума, м²

S_k - площадь поверхности кожуха, м²

 

Требуемая звукоизолирующая способность стенок кожуха Rк.тр. зависит от требуемой эффективности кожуха следующим образом:

, (3)

 

где Δ L_эф.тр. - определяется по формуле (1)

 

Если звукоизолирующая способность стенки кожуха ниже Rк.тр. следует увеличить толщину стенки или заменить материал кожуха или нанести на внутренние стенки кожуха звукоизолирующий материал.

Пример.

Спроектировать звукоизолирующий кожух на машину. Машина требует охлаждения, поэтому в кожухе предусмотрены отверстия для циркуляции воздуха.

Спектр звуковой мощности, излучаемый машиной, приведен в таблице 1.

 

Таблица 1

Среднегеометрические частоты, гЦ
уровень звуковой мощности, дБ

 

Габариты машины: длина 4м, ширина 2м, высота 2м.

Расчетная точка (рабочее место оператора) находится на расстоянии 1м от поверхности машины.

 

Решение.

1.Определяем требуемую эффективность кожуха по формуле (1).

Площадь воображаемой поверхности, окружающей машину, и проходящей через расчетную точку

S = (6х3)2 + (4х3)2 + (6х4) = 84 м²

 

Допустимые уровни звукового давления принять по ГОСТ 12.1.003-083 для постоянных рабочих мест в производственных помещениях (ПС-80).

Определяем площадь поверхности источника шума

 

S_ист = ((2х4)2 + (2х2)2 + (2х4) = 32 м²

 

Из конструктивных соображений выбираем кожух с плоскими гранями и определяем площадь его поверхности.

Допустим, что Sк = 65 м²

Затем по формуле (3) рассчитываем требуемую звукоизолирующую способность стенок кожуха.

 

Таблица 2. Среднегеометрические частоты, гЦ

Величина	Единица измерения
Lp	дб
Lдоп	дб
Δ Lэф.тр	дб
Rк.тр	дб
Δ Lглуш	дб

 

Глушители шума, через которые осуществляется доступ воздуха под кожух, встроенные в проемы кожуха, должны обладать эффективностью не ниже R_к.тр. Они подбираются по специальным таблицам. Акустическая эффективность этих глушителей примерно одинакова и приведена в таблице 2.

Задание

1. Рассчитать требуемую эффективность и звукоизолирующую способность стенок кожуха, по вариантам таблицы 3, где l,b,h - длина, ширина и высота машины, м.
2. Результаты расчетов свести в таблицу 2.
3. Сделать выводы.

Таблица 3

 

Исходные данные	Варианты
l, м		2,5					2,5
b, м		1,5		1,5		1,5
h, м

Вопросы для самоконтроля

1. Раскройте понятие «шум» и его физическая природа.

2. Что такое инфразвук и ультразвук?

3. Назовите параметры шума и единицы измерения.

4. Укажите основные источники шума на железнодорожном транспорте. Каково воздействие на организм человека?

5. Раскройте понятие громкости звука. Назовите единицы измерения.

6. Объясните, что такое звуковое давление и уровень звукового давления. Назовите единицы измерения.

7. Назовите прибор для измерения уровня шума на рабочих местах.

8. Перечислите средства и методы защиты от шума, их классификация.

9. Как определить эффективность звукозащитных экранов?

10. Какой экран является наиболее эффективным и почему?

Литература:

1. ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ, Шум. Общие требования безопасности.
2. Борьба с шумом на производстве. Справочник под редакцией Е.Я. Юдина, М.1985
3. СН-2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданиях и на территории жилой застройки.