20. Общая характеристика шума, ультразвука, инфразвука, действие этих факторов на организм человека. Коллективные, индивидуальные средства защиты.

11.1 Причины возникновения производственного шума

Шумом называется бессистемное сочетание звуков различной

интенсивности и частоты, оказывающих вредное воздействие на организм

человека. Наиболее распространенными источниками шума являются:

промышленное оборудование, транспортные средства, санитарно-техническое оборудование и устройства. Возникновение шума вызвано упругими колебаниями, возникающими по причине: механических, аэродинамических, гидродинамических и электрических явлений определяемых конструкцией и характером работы машины, неточностями

допущенными при её изготовлении, а также условиями эксплуатации. В

связи с этим различают шумы механического, аэродинамического,

гидродинамического и электромагнитного происхождения.

11.1.1 Механические шумы

Факторы, вызывающие шумы механического происхождения:

инерционные возмущающие силы, возникающие вследствие движения

деталей механизма с переменными ускорениями; соударение деталей в сочленениях вследствие неизбежных зазоров; трение в сочленениях деталей

механизмов; ударные процессы (ковка, штамповка) и т.д.

Основными источниками шума, происхождение которого не связано

непосредственно с технологическими операциями, выполняемые машиной,

являются подшипники, зубчатые передачи, и неуравновешенные

вращающиеся части машины, возвратно поступательные движения.

11.1.2 Аэродинамические шумы

Факторы, вызывающие шумы аэродинамического происхождения это

течение газа в различных технических устройствах. Эти шумы являются

главной составляющей шума работы вентиляторов, воздуходувок,

компрессоров, газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания,

пневматических двигателей; выпусков пара и воздуха в атмосферу и т.д. Ко

всем источникам аэродинамического шума относятся: вихревые процессы в

потоке рабочей среды; колебания среды, вызываемые вращением лопастных

колёс; пульсация давления рабочей среды; колебания среды, вызываемое

неоднородностью потока, поступающего на лопасти колёс.

11.1.3 Гидродинамические шумы

Факторы, вызывающие шумы гидродинамического происхождения это

использование жидкости в виде рабочего тела в различных технических

устройствах. Эти шумы возникают вследствие стационарных и

нестационарных процессов в жидкостях (кавитации, турбулентности потока,

гидравлических ударов).

11.1.4 Электромагнитные шумы

Шумы электромагнитного происхождения возникают в электрических

машинах и оборудовании. Причиной этих шумов является главным образом

взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени

и пространстве магнитных полей, а также пондеромоторные силы,

вызываемые взаимодействием магнитных полей создаваемых токами. При

работе электрических машин возникает также аэродинамический шум (в

результате вращения ротора в газовой среде и движение воздушных потоков

внутри машины) и механический шум, обусловленный вибрацией машины

вследствие неуравновешенности ротора, а также из-за подшипников и щеточного контакта.

11.2 Физические характеристики шума

По физической природе шумом является всякий нежелательный для

человека звук. В качестве звука мы воспринимаем упругие колебания

(звуковые волны), распространяющиеся волнообразно в твёрдой, жидкой или

газообразной среде. При распространении волны частицы среды не движутся

вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия. Вместе с

волной от частицы к частице среды передаются лишь состояния

колебательного движения и его энергия. Поэтому основными свойствам волн

являются перенос энергии без переноса вещества. Звуковые волны

возникают при нарушении стационарного состояния среды, вследствие

воздействия на неё какой либо возмущающей силы.

В диапазоне частот 16…20000 Гц волны, воспринимаются органом

слуха человека как звук, называются звуковыми. Необходимо иметь в виду,

что с возрастом у человека слышимость звуков высоких частот уменьшается.

Большинство взрослых людей едва ли воспринимают звуки с частотой более

12000 Гц, а пожилые люди отчетливо воспринимают звуки частотой всего

лишь 6000….8000 Гц. Колебания частотой ниже 16…20 Гц относятся к

инфразвукам, а более 20000 Гц – ультразвукам. Они не вызывают слуховых

ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.

Область пространства (среды), где происходит распространение

звуковых волн, называется звуковым полем, которое характеризуется:

плотностью среды ρ, кг/м3, скоростью распространения колебаний частиц

среды (звуковой скоростью) с, м/с и звуковым давлением р – Па, Н/м2.

Скорость звука с при нормальных условиях (температура +20, и давление

0,1013 МПа) равна в воздухе 344 м/с, в жидкости -1500 м/с, в металле – 5000

м/с.

Во время распространения звуковых колебаний в воздухе появляются

области разрежения и области повышенного давления. Под звуковым

давлением р понимается разность между мгновенным значением давления

при распространении звуковой волны и средним значением давления, в невозмущенной среде. Звуковое давление изменяется с частотой, равной

частоте звуковой волны. Определение давления во времени происходит в

органе слуха человека за время 30…100 мс. На слух человека действует

среднеквадратичное значение звукового давления.

Ощущения человека, возникающие при различного вида раздражениях, в том числе и при шуме, пропорциональны

логарифму количества энергии раздражителя (биологический закон Вебера-Фехнера, выражающий связь между изменением интенсивности

раздражителя и силой вызванного ощущения), поэтому были введены

логарифмические величины – уровни звукового давления и интенсивности

звука в данной точке. За единицу измерения принят бел (Б) в честь

изобретателя телефона Александра Белла. Ухо человека реагирует на

величину в десять раз меньшую, чем Белл, поэтому распространение

получила единица децибел (дБ).

Уровнями интенсивности обычно пользуются при выполнении

акустических расчетов, а уровнями звукового давления – при измерении

шума и оценке его воздействия на организм человека. В практических

расчетах все вычисления проводятся до целых чисел децибел, так как

изменение уровня звукового давления менее 1 дБ органом слуха не

воспринимается.

Область слышимых звуков ограничивается не только определёнными

частотами, но предельными значениями звуковых давлений и их уровнями.

Весь слышимый диапазон на стандартной частоте 1000 Гц укладывается в

интервале уровней от 0 до 120 дБ.

Для того чтобы вызвать звуковое ощущение, волна должна обладать

некоторым минимальным звуковым давлением, но если это давление

превышает определённый предел, то звук не слышен, а вызывает только

болевое ощущение. Следовательно, для каждой частоты колебаний

существует наименьшее (порог слышимости) и наибольшее (порог болевого

ощущения) звуковое давление, которое не способно вызвать звуковое

восприятие. Звуки, равные по

уровню звукового давления, но неодинаковые по частоте, воспринимаются

человеком, как звуки разной громкости. Уровень громкости является

функцией звукового давления и частоты.

Самым простым звуком является «тон», относящийся к определенному

звуковому колебанию без каких-либо сопутствующих колебаний и имеющий

вид синусоиды. Если звуки состоят из нескольких тонов, частоты которых

находятся между собой в целых кратных отношениях, то они называются

музыкальными звуками. Звуки, состоящие из бессистемного сочетания

чистых тонов, частоты которых не подчинены определенным числовым

отношениям, называются шумами, то есть - реальными звуками, которые

являются наложением гармонических колебаний (колебания, совершаемые

по закону косинуса или синуса) с большим набором частот, следовательно,

звук обладает акустическим спектром.

Воздействие шума на организм человека

Каждый человек воспринимает шум по-своему. Это зависит от многих

факторов: возраста, состояния здоровья, характера трудовой деятельности.

Установлено, что большее влияние шум оказывает на людей занятых

умственным трудом, чем физическим. Особенно беспокоит человека шум

непонятного происхождения, возникающий в ночное время. Шум,

создаваемый самим человеком, беспокоит его значительно меньше, чем

окружающих.

Шум является биологическим раздражителем, способным влиять на все

органы и системы организма, вызывая разнообразные физиологические

изменения. Шумовые патологии подразделяются на специфические,

наступающие в звуковом анализаторе, и неспецифические, возникающие в

других органах и системах. Поражение органа слуха определяется главным

образом интенсивностью шума. Изменения в центральной нервной системе

наступают значительно раньше, чем нарушения в звуковом анализаторе.

Шум с уровнем звукового давления до 35дБ привычен для человека и

не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40…0дБ создаёт значительную

нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшения самочувствия, а при

длительном действии может быть причиной нервозов. Воздействие шума

уровнем свыше 80дБ может привести к потере слуха - профессиональной

глухости. При действии уровней свыше 140дБ возможен разрыв барабанных

перепонок, контузия, а при уровне более 160дБ наступает летальный исход.

Кроме интенсивности шума особенности воздействия шума на

организм человека определяет характер спектра. Более неблагоприятное

влияние оказывают высокие частоты (свыше 1000 Гц) по сравнению с

низкими (30…125Гц.) К биологически агрессивному шуму относятся

импульсный и тональный шум.

Степень шумовой патологии зависит в некоторой степени от

индивидуальной чувствительности организма к акустическому

раздражителю. Повышенная чувствительность к шуму присуща 11% людей,

особенно чувствительны к шуму детские и женские организмы. Длительное

воздействие интенсивного шума на человека приводит к развитию звуковой

болезни, являющейся самостоятельной формой профессиональной

патологии. Формирование патологического процесса при шумовом

воздействии происходит постепенно и начинается с неспецифических

проявлений вегетативно-сосудистой диффузии. Далее развиваются сдвиги со

стороны центральной нервной и сердечно - сосудистой систем, затем

специфические изменения в слуховом анализаторе.

Человек в процессе трудовой деятельности, как правило, сталкивается

с производственным шумом, который активно влияет на безопасность

жизнедеятельности.

Производственный шум нарушает информационные связи, что

вызывает снижение эффективности и безопасности деятельности человека,

так как высокий уровень шума уменьшает слышимость предупреждающий

сигнал опасности. Кроме того, шум вызывает обычную усталость. При

действии шума снижаются способность сосредоточения внимания, точность

выполнения работ, связанных с приёмом и обработкой информации и

производительность труда. При постоянном воздействии шума работающие

жалуются на бессонницу, нарушения зрения, вкусовых ощущений,

расстройство органов пищеварения и т.д. У них отмечается склонность к

нервозам. Энергозатраты организма при выполнении работы в условиях

шума больше, т.е. работа оказывается более тяжёлой.

При разработке технологических процессов, проектировании,

изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и

сооружений, а также при организации рабочих мест следует предусматривать

необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека, до

значений, не превышающих предельно допустимые. Защита от вредного

воздействия производственного шума работающих осуществляется

следующими методами: защита по мощности; защита по расстоянию; защита

по времени; комбинированная защита; комплексная защита. Согласно ГОСТ

12.4.011 - 89. « Средства защиты работающих» Классификация. Защита по

отношению к защищаемому объекту подразделяются на:

- средства коллективной защиты (СКЗ);

- средства индивидуальной защиты (СИЗ).

Выбор мероприятий по ограничению вредного и опасного воздействия

производственного шума на работающих и окружающую среду (селитебная

зона и т.д.) производится исходя из конкретных условий: величины

превышения ПДУ, характера спектра, источника излучений и экономической

целесообразности.

11.7.1 Средства коллективной защиты от мощности источника

Это средства снижающие количество энёргии источника шума

воздействующей на человека или окружающую среду, к ним относятся:

- снижение шума в источнике;

- акустическое экранирование (средства, снижающие шум на пути его

распространения от источника до защищаемого объекта)

- изменение направленности излучения шума.

Снижение шума в источнике.

Наиболее эффективным методом борьбы с шумом является его

снижение в источнике возникновения за счёт применения рациональных

конструкций, новых материалов и технологических процессов отвечающим

санитарно-гигиеническим требованиям.

Уменьшение уровней генерируемых шумов в источнике его

образования основано на устранение причин возникновения звуковых

колебаний, которыми служат механические, аэродинамические,

гидродинамические и электрические явления.

Уменьшение механического шума может быть достигнуто: заменой

подшипников качения на подшипники скольжения; замена ударных

процессов на безударные; заменой зубчатой передачи на клиноременную;

балансировка вращающихся деталей; заменой по возможности

металлических деталей на не металлические (пластмассовые,

композиционные или другие незвучные материалы); своевременное

техническое обслуживание и ремонт; широко применение принудительной

смазки в сочленениях и т.д.

Уменьшение аэродинамического шума достигают: от неоднородности

потока путем улучшения аэродинамических характеристик машин; в

газотурбинных энергетических установках (ГТУ) путём увеличения зазора

между лопаточными венцами, подбора оптимального соотношения чисел

направляющих и рабочих лопаток, улучшения аэродинамических

характеристик проточной части компрессоров и турбин и т д.

Гидродинамические шумы могут быть снижены, например,

улучшением гидродинамических характеристик насосов и выбора

оптимальных режимов их работы; уменьшение шума от гидравлических

ударов достигается правильностью проектирования и эксплуатации

гидросистемы и т.д.

Снижение электромагнитных шумов достигается путем

конструктивных изменений электрических машинах (применение скошенных

пазов якоря ротора) применение более плотной прессовки пакетов в

трансформаторах, использование демпфирующих материалов и.т.

Акустическое экранирование.

- Акустическая обработка помещений.

Интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и

от отражённого звука. Поэтому если нет возможности уменьшить прямой

звук, то для снижения шума нужно уменьшить энергию отраженных волн.

Это можно достичь, увеличив эквивалентную площадь звукопоглощения

помещения путём размещения на его внутренних поверхностях

звукопоглощающих облицовок, а также установки в помещении штучных

звукопоглотителей.

- Звукоизолирующие ограждения.

Эффективное снижение шума можно достичь путём установки

звукоизолирующих преград в виде стен и перегородок. Сущность

звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая

энергия отражается в гораздо большей мере, чем проникает за ограждение.

Звукоизолирующие ограждения характеризуются коэффициентом

проницаемости.

-Звукоизолирующие кожухи, экраны, кабины.

Наиболее шумные машины и механизмы закрывают звукоизоли-рующими кожухами, локализуя таким образом источник шума. Кожухи

изготовляют обычно из дерева, металла или пластмассы. Внутреннюю

поверхность стенок кожуха обязательно облицовывают звукопоглощающим

материалом. С наружной стороны на кожух рекомендуется наносить слой

вибродемпфирующего материала. Кожух должен плотно закрывать источник

шума и не должен жёстко соединятся с механизмом, в противном случае его

применение даёт отрицательный эффект

Когда невозможно изолировать шумные машины или в связи с

необходимостью следить за шумным процессом, пульт управления машиной

заключают в звукоизолированную кабину со смотровым окном, при этом

помещение кабины акустически обрабатывают.

Для зашиты работающих от непосредственного (прямого) воздействия

шума используют экраны, устанавливаемые между рабочим местом и

источником шума. Акустический эффект экрана основан на образовании за

ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Экраны

рекомендуются применять для защиты от средне- и высокочастотного шума.

- Глушители шума.

Для уменьшения шума различных аэродинамических установок и

устройств (забор воздуха и выброс отработанных газов в вентиляторах,

воздуховодах, пневмоинструментах, газотурбинных, дизельных,

компрессорных установках и т.д.) применяют глушители шума. В

зависимости от конкретных условий (требуемого глушения) применяют

абсорбционные (активного типа), реактивные и комбинированные

глушители. Принадлежность тому или иному классу определяют по

принципу работы: абсорбционные глушители, содержащие

звукопоглощающий материал, поглощают поступившую в них звуковую

энергию, а реактивные отражают её обратно к источнику.

Индивидуальные средства защиты от шума

Если экономически не целесообразно или технически невозможно

осуществить коллективную защиту работающих от шума, например, при

таких производственных процессах, как штамповка, рубка, клёпка, зачистка

и т.д, в этом случае основными средствами защиты от шума являются

средства индивидуальной защиты, к которым относятся противошумные -

вкладыши, наушники, шлемы, костюмы.

- противошумные вкладыши – самое дешевое и удобное средство,

(снижение шума 5…20дБ) применяются при уровнях звука до 105дБА. Они

вставляются в наружный слуховой проход и представляют собой различного

рода заглушки: мягкие изготовленные из ультратонкого волокна с

соответствующей пропиткой и жесткие (эбонитовые, резиновые)

изготовленные по конфигурации слухового похода или в форме конуса. Это

наиболее компактные средства защиты уха человека, однако, они могут

вызывать раздражение слухового прохода и исключают его вентиляцию.

- противошумные наушники представляют собой две чашки,

изготовленные из пластмассы или металла, заполненные звукопоглотителем,

плотно облегающие ушную раковину удерживаемые дугообразной

пружиной. Акустические характеристики противошумных наушников более

эффективны, чем вкладышей. Тип наушников выбирают по акустическим

характеристикам шума, так как они наиболее эффективны при высоких

частотах. Степень глушения звука в зависимости от частоты составляет 7…

47дБ. Они применяются при уровнях звука до 120дБА

- противошумные шлемы применяются для защиты человека от очень

сильных шумов с высокими уровнями (более 120дБА), так как звуковые

колебания воздействуют не только на ухо человека, но и через кости черепа

непосредственно на мозг.

При уровнях шума более 130 дБА применяются противошумные

костюмы.

21)  Электромагнитные излучения. Электромагнитные излучения различают по частоте колебаний или длине волны. Наиболее длинные волны — это колебания промышленной частоты (50 Гц) или звуковой, а также ультразвуковые.         При промышленной частоте приходится защищаться от электрического поля электромагнитного излучения только во время обслуживания распределительных устройств (РУ) и ЛЭП сверхвысоких напряжений 330...500 кВ и выше или в период полевых работ под такими ЛЭП. Внешне эти ЛЭП отличаются тем, что каждая из трех фаз у них имеет по два и более проводов, отделенных распорками, но подвешенных на общих гирляндах изоляторах. При работе на опорах таких ЛЭП или в РУ напряжением 750 кВ используют индивидуальные экранирующие комплекты, т.е. специальные костюмы и обувь, которые позволяют наводимым зарядам стекать в землю без неприятных для человека ощущений благодаря тонким металлическим нитям, пронизывающим ткань, и соединению их с токопроводящей подошвой обуви. В РУ используют также металлические экранирующие козырьки над рабочими местами (приводами разъединителей и др.). Такие комплекты применяют и при работе в зоне влияния ЛЭП, если напряженность поля Е> 5 кВ/м, а время пребывания в таком поле ежедневно не должно превышать допустимое время (3 ч при Е= 5... 10 кВ/ 1,5 ч при Е = 10... 15 кВ/м; 10 мин при Е= 15...20 кВ/м и 5 м при Е= 20... 25 кВ/м). Систематическое нарушение этих норм приводит к снижению сопротивляемости организма инфекции: люди чаще болеют обычными простудными заболеваниями.

Ионизирующие излучения. Ионизирующие излучения — это рентгеновское, нейтронное, у-, а- и Р-излучения. Два последних — соответственно потоки ядер гелия и электронов или позитронов. Хотя все эти виды излучений в конечном счете имеют электромагнитную природу, но их выделяют из электромагнитных излучений благодаря гораздо более ярко выраженной способности ионизировать среду, чем, например, у видимого света.

Световое излучение — это поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра. Источником светового излучения является светящаяся область взрыва — нагретые до высоких температур и испарившиеся части боеприпаса, окружающего грунта и воздуха. При воздушном взрыве светящаяся область представляет собой шар, при наземном — полусферу.

Максимальная температура поверхности светящейся области составляет обычно 5700-7700 °C. Когда температура снижается до 1700 °C, свечение прекращается. Световой импульс продолжается от долей секунды до нескольких десятков секунд, в зависимости от мощности и условий взрыва. Приближенно, продолжительность свечения в секундах равна корню третьей степени из мощности взрыва в килотоннах. При этом интенсивность излученияможет превышать 1000 Вт/см² (для сравнения — максимальная интенсивность солнечного света 0,14 Вт/см²).

Результатом действия светового излучения может быть воспламенение и возгорание предметов, оплавление, обугливание, большие температурные напряжения в материалах.

При воздействии светового излучения на человека возникает поражение глаз и ожоги открытых участков тела, а также может возникнуть поражение и защищенных одеждой участков тела.

Защитой от воздействия светового излучения может служить произвольная непрозрачная преграда.

В случае наличия тумана, дымки, сильной запыленности и/или задымленности воздействие светового излучения также снижается.