20. Який вплив шуму та вібрації на людину та які існують засоби захисту проти їх дії?

Шум та його вплив на організм людини

Шум, як фізичне явище, являє собою хвильові коливання матеріальних тіл -твердих, газоподібних або рідких. Виникнення звукових відчуттів людини пов'язане з коливаннями повітря.

Для сприйняття звукових коливань в органі слуху людини існує ефективний механізм, який передбачає формування відчуттів звуку, тобто передача і сприймання звукових коливань, зумовлені частотно-резонансними властивостями слухового органу, який має ряд (3,5 тис.) внутрішніх і три ряди (12 тис.) зовнішніх волоскових клітин, які відрізняють за рівнем чутливості.

Шум - один з найнесприятливіших факторів на підприємствах, що знижує працездатність робітників, їх уважність і створює передумови для виробничого травматизму та професійних захворювань.

Шум, як фізіологічне явище, являє собою несприятливий фактор для людини, викликає гіпертонію, глухоту, розлад центральної нервової системи, злоякісні пухлини тощо.

Інтенсивність шуму та вібрації є тими шкідливими факторами виробничого середовища, що негативно впливають не лише на слух, але і на нервову, серцево-судинну та інші системи організму. Судинні розлади та захворювання нервової системи в більшій мірі обмежують працездатність людини, ніж зниження слуху.

Виходячи з гігієнічних нормативів, витікає, що знижувати потрібно не будь-яку віброакустичну активність машин, а тільки ту, яка шкідливо впливає на людський організм, тобто за рівнем, вищим за гранично допустимий норматив. Таким нормативом є гранично допустимий спектр шуму та вібрації. Саме граничний спектр може бути взятий за «умовний віброакустичний нуль» (УВАН). УВАН - це такий рівень віброакустичної активності машини і процесу, який забезпечує віброакустичну нешкідливість і безпеку.

Усунення промислового шуму може бути досягнено лише в результаті проведення комплексу заходів, особливо в галузі вдосконалення технологічних процесів і обладнання. При цьому, в першу чергу, повинні бути усунені найсильніші джерела шуму. Знешумлення окремої одиниціобладнання в загальному технологічному процесі при великій кількості верстатів, що продовжують випромінювати шум, недоцільно. Необхідне знешумлення тих верстатів на даній технологічній ділянці, шумові характеристики якої виходять за рамки вимог санітарних норм.

Засоби та методи захисту людини від дії шуму

Захист працюючих від шуму можна забезпечувати, як колективними засобами та методами, так і індивідуальними. Важливо знати, що колективні засоби захисту діляться на засоби, що знижують шум в його джерелі, та засоби, що знижують шум на шляху його розповсюдження від джерела до об'єкту, який захищають. Найбільш ефективними засобами є засоби, що знижують шум в джерелі його виникнення.

Перш ніж пропонувати конкретні заходи щодо знешумлення, розглянемо основні методи зниження шуму:

• зниження шуму в джерелі його виникнення;

• звукоізоляція;

• екранування;

• будівельно-акустичні заходи.

Зниження шуму в джерелі виникнення досягається за рахунок зміни конструкції або принципу дії верстата, що знижує віброактивність вузлів, випромінювання шуму поверхнями верстата та аеродинамічний шум. Зниження шуму в джерелі виникнення можливе при проведенні наступних заходів:

• зменшення первинних динамічних збурень в точках прикладання сил, що діють на деталі машин;

• послаблення структурного шуму, що поширюється по вібропровід-ному тракту;

• зниження випромінюючої здатності машини;

• зниження аеродинамічного шуму.

Зниження шуму в джерелі виникнення - найбільш перспективний і раціональний шлях знешумлення.

Звукоізоляція досягається розташуванням шумовипромінюючого об'єкту в кожух, котрий ізолює його від приміщення.

Проте у випадку, коли оброблюваний матеріал встановлюється вручну і вимагається постійна присутність робітника поряд з різальним органом, застосування кожухів, що ізолюють верстат від робітника, виключається. В цьому випадку застосовується екран, котрий встановлюється біля робочого місця і затримує прямий звук. Екран захищає робоче місце, але суттєво не знижує шум в цеху, тому в цьому випадку доцільнозастосовувати архітектурно-будівельні заходи, зокрема підвісні стелі і облицювання стін звукопоглинаючими матеріалами.

При акустичній обробці приміщення шум знижується внаслідок зниження інтенсивності відбитих звукових хвиль. Ефективність звукопоглинаючого облицювання залежить від акустичних параметрів вибраних матеріалів, способу їх розташування, співвідношення лінійних розмірів та об'єму приміщення, розташування джерел шуму.

Основними джерелами вібраційного (механічного) шуму є машини, механізми та вентиляційні системи, які за одночасної роботи можуть створювати рівні, що значно перевищують значення допустимих рівнів, передбачених санітарними та гігієнічними нормами. Ілюстрацією цього можуть бути, наприклад, машини, робота яких супроводжується ударними процесами, невідповідні параметри режимних факторів обробки деталей, незадовільний технічний стан підшипників, недостатнє кріплення робочих валів, огороджень та ін.

Шум аеродинамічного походження на підприємстві виникає внаслідок роботи вентиляційних систем, систем повітряного опалення і пневмотранспорту, компресорів, газотурбінних систем тощо.

Джерелами шуму вентиляторів є нестаціонарні явища аеродинамічного походження та коливання елементів вентиляційної системи. Складові аеродинамічного шуму вентсистем наступні:

• вихоровий шум, викликаний течіями в міжлопаточних каналах та за лопатками, а також при взаємодії вже утворених вихорів з корпусом вентилятора;

• шум взаємодії - це періодичні пульсації тиску та швидкостей, викликані неоднорідністю потоку при обертанні лопаток.

Слід також відзначити шум граничного шару, турбулентний та автоколивний шум.

В механічному шумі вентилятора виявляється шум підшипників, дисбалансу, з'єднувальної муфти, пасової та клинопасової передачі. У шумі вентиляторів переважають шуми аеродинамічного походження - вихоровий шум, шум від неоднорідності потоку і в меншій мірі - шум граничного шару.

Шум приводу і редуктора в складовій шуму механічного походження вентиляційної установки може бути значним.

Механічні коливання конструкції вентилятора і шум підшипника є причиною його структурного шуму. Шум від вентилятора в приміщенні, де він знаходиться, поширюється через коливання кожуха вентилятора, стінок пневмопроводів і через фундамент. В цех шум від вентилятора проникає через повітря, що міститься в пневмопроводі,котре викликає коливання його стінок по всій довжині. Таким чином, пульсації тиску і швидкості повітря всередині труб, удари частинок пороху об її стінки викликає їх коливання, котрі збуджують коливання повітря, що сприймається як шум. Цьому сприяють недостатньо жорсткі стінки пневмопроводів.

Шум від перепон виникає внаслідок аеродинамічних забруднень під час набігання потоку на них з великою швидкістю. Його частота може бути визначена аналогічно як для шуму обертання.

Причиною виникнення вихорового шуму є утворення вихору в потоці повітря, яке переміщується у вентиляційній системі.

Зниження аеродинамічного та вібраційного шуму можна досягти шляхом:

• зміни аеродинамічних характеристик машини;

• зміни конструкції звукового каналу (вентиляційної системи);

• використання «антизвуку», тобто застосування рівного за величиною й протилежного за фазою звуку, що суттєво впливає на зниження вихорового шуму та на подавления тональних шумів;

• застосування засобів звукопоглинання;

- зниження рівня звукової потужності джерела шуму, головним чином, заміною чи вибором обладнання з поліпшеними шумовими характеристиками;

• обмеження часу безперервної роботи за шумових умов, а отже, зниження дози шуму;

• приміщення автоматизації виробництв та шумних технологічних процесів, що запобігає впливові на працюючих небезпечних виробничих факторів;

- розташування джерела шуму на можливо більшій відстані від розрахункової точки, тобто за рахунок проведення комплексу архітектурно- планувальних заходів.

Вібрація та її вплив на організм людини

Покращення умов праці та росту продуктивності праці нерозривно зв'язані з проблемою зменшення вібрації на виробництві.

Робота переважної більшості машин незмінно супроводжується вібрацією і шумом, що генерується ними. Вібрація і шум - наслідки переміщення та рухів, закладених у принцип дії машини.

Вібрація - це складний коливний процес пружних тіл, що характеризується періодичністю зміни амплітуди коливань, вібро-швидкості, віброприскорення та частоти коливань.

Амплітуда - максимальне відхилення коливної точки від стану рівноваги, А, мм; віброшвидкість - максимальне значення швидкостіколивної точки, V, мм/с; віброприскорення - максимальне значення прискорення коливної точки, <2, мм/с ; частота - кількість вимушених коливань за одиницю часу,/ Гц.

Встановлено, що вібрація передчасно виводить з ладу машини та обладнання, обмежує їх технологічні можливості, негативно впливає на організм людини.

Вібрація підвищеної частоти (> 16.. .20 Гц), як правило, проявляється у вигляді шуму. В зв'язку з цим зниження вібрації звичайно рівнозначне зниженню шуму, тобто можна говорити про віброакустичний комфорт.

Загальна вібрація залежно від джерела виникнення може бути трьох категорій:

1. - транспортна вібрація, яка діє на операторів (водіїв) транспортних засобів при перевезенні вантажів, на транспортних дорогах тощо;

2. - транспортно-технологічна вібрація, яка діє на операторів машин при переміщенні вантажів, на виробничих майданчиках, платформах

(екскаваторів, баштових кранів, гірничих машин та ін.);

3 - технологіча вібрація, яка діє на операторів спеціальних верстатів та верстатного обладнання, на яких відсутні джерела вібрації, що перевищують гігієнічні нормативи.

Залежно від способу дії вібрації на тіло людини її поділяють на місцеву (локальну) вібрацію, яка передається через руки людини, та загальну, яка передається на тіло стоячої або сидячої людини через ноги. Як свідчить практика, часто ці два фактори співпадають. Вібрація, котра впливає на людину, нормується окремо для кожного встановленого напрямку в кожній октавній смузі.

Ступінь та характер дії вібрації на організм людини залежить від виду вібрації, її параметрів та напрямку дії. Тіло людини можна вважати як масу з пружними елементами.

Вібрація передається людині як безпосередньо під час її контакту з машиною, так і через конструкції, підлогу, спричиняючи при цьому загальну вібрацію людського тіла, що проявляється в його коливаннях. - Із збільшенням амплітуди цих коливань (вібрації) збільшується енергія коливних рухів, реакція людини на них сильнішає. Особливо шкідливі для людини вібрації з частотою 6.. .9 Гц, близькою до частоти коливання її тіла. Для людини, що стоїть на віброповерхні має два резонансні піки на частотах 5. ..12 та 17...25 Гц, для сидячої - 4.. .6 Гц. Постійна дія вібрації спричиняє вібраційну хворобу з втратою працездатності. Отож, дуже важливо знизити вібраційну активність машини до можливо невеликих рівнів, у всякому разі не допустити перевищення її гігієнічних нормативів.

Загальна вібрація несприятливо впливає на нервову систему, викликає зміни у серцево-судинній системі, вестибулярному апараті, а також впливає на обмін речовин.

Місцева вібрація з частотами 35...250 Гц і вище викликає звуження та спазми кровоносних судин кінцівок, а при частоті вище 35 Гц - проходить зміна в кістково-суглобному апараті та нервово-м'язовій системі кінцівок.

Зниження вібрації - складна технічна проблема. Це зумовлено технологією виробництва, що передбачає розташування верстатів в одному приміщенні з

персоналом, що його обслуговує. Робітники знаходяться поряд з верстатами або неподалік від них. Це змушує шукати засоби зниження вібрації, що не перешкоджають обслуговуванню верстата.

Засоби та методи щодо зниження дії вібрації на людину

Первинними джерелами вібрації є виконувальні органи та механізми машин, оскільки в них закладені принципи, які при переміщеннях та рухах викликають удари, різке прискорення, коливання та шум.

Для забезпечення безпечних умов праці застосовують:

- вібробезпечні машини; приміщення засобів віброзахисту, котрі знижують вплив вібрації на працюючого на шляху її розповсюдження;

- проектування виробничих приміщень та технологічних процесів, які забезпечують допустимі гігієнічні норми вібрації на робочих місцях;

- організаційно-технічні заходи, які направлені щодо покращення експлуатації машин, своєчасний їх ремонт та контроль вібраційних параметрів;

- розробку раціональних режимів праці та відпочинку.

Вібрація машин, механізмів, устаткування і інших вторинних засобів та нових технологічних процесів, що впроваджуються у виробництво, не повинні перевищувати нормативні значення, які передбачені санітарними та гігієнічними нормами.

Дуже важливо під час проектування машин домагатися вібростійкості, підвищуючи тим самим і її безпечність. Про це слід пам'ятати також за монтажу, налагодження-настроювання та експлуатації машин, якщо збалансованість та жорсткість машин недостатня, вони є джерелом значних вібрацій, що може спричинити і поломку агрегату, і аварії.

При створенні машин слід віддавати перевагу кінематичним і технологічним схемам, які б усували або максимально знижували динамічні процеси.

Причиною низькочастотних вібрацій, як правило, є дисбаланс роторів, що виникає внаслідок нерівномірності густини матеріалу машин, неправильного вибору допусків і посадок, урізнення коефіцієнтів об'ємного розширення або зносостійкості окремих елементів машин.

Якщо не вдається усунути вібрації в джерелі виникнення, тоді застосовують такі методи зниження вібрації:

• балансування роторів (валів);

• усунення надмірних люфтів та зазорів, що забезпечується періодичним оглядом машин та механізмів;

• вібродемпферування, в основу якого покладено збільшення активних втрат у коливних системах. Вібродемпферування можна реалізувати в машинах з інтенсивними динамічними навантаженнями, застосовуючи матеріали зі значним внутрішнім тертям: чавуни з малим вмістом вуглецю і кремнію, сплави кольорових металів; віброгасіння, пов'язане зі збільшенням реактивної частини імпедансу коливної системи;

• віброізоляцію (на віброізолюючих опорах), виконують шляхом введення в систему додаткової пружної маси, яка перешкоджає впливу від машини на другі елементи конструкції. Зниження вібрації досягається шляхом вибору технологічних процесів та робочих режимів з урахуванням частот власних коливань машин та

механізмів. Для технологічного обладнання в частотному діапазоні від 2 до 16 Гц вона перебуває в межах 92... 108 дБ, отже, така вібрація може створити передумову для професійного захворювання - вібраційну хворобу.

Відносно джерела збудження вібрації методи колективного захисту поділяються на методи, котрі знижують параметри вібрації впливом на джерело збудження, а також ті, котрі знижують параметри вібрації в напрямку її поширення.

Для віброізоляції стаціонарних машинвикористовують вібро-ізолювальні отвори у вигляді прокладок або пружин. Однак можлива їх комбінація. Комбінований віброізолятор поєднує пружинний віброізолятор з пружинною прокладкою. Пружинний віброізолятор пропускає високочастотні коливання, а комбінований забезпечує великий діапазон коливань, що гасяться. Пружинні елементи можуть бути металевими, полімерними, волокнистими тощо.

Вплив на джерело збудження та характеру змушуючих сил та моментів, зумовлених робочим процесом в машині, а також до зрівноваження окремих елементів машин та до застосування методів

відлагодження від резонансу.

Персонал, що обслуговує віброобладнання повинен пройти медичний огляд один раз на рік. Забороняється залучати до робіт із шкідливими умовами праці неповнолітніх.

Працівники, зайняті на роботах із динамічними процесами, мають право на оплачувані санітарно-оздоровчі перерви (15...20 хв). Рекомендується щоби час на роботах з вібромашинами, вібрація яких відповідає допустимим рівням, не перевищував 2/3 часу робочого дня.

На роботах із вібронебезпечними процесами працівникам видаються безплатно за встановленими нормами спеціальний одяг (вібродемпферні покриття, рукавиці комбіновані, рукавиці зі спецпідкладкою), спеціальне взуття (чоботи, черевики, туфлі - підошви їх з пружнодемпферного матеріалу). Значного поширення набувають вібродемпфіруючі покриття у вигляді мастил (вініпор, антивібрит тощо)