2. Шумивибрация

Шум – сочетание звуков различной частоты и интенсивности. Звук представляет собой волнообразное колебательное движение тел, передающееся через упругую среду (жид- кость, газ, твердое тело). Физическими характеристиками колебательного движения явля- ются периодТи амплитудаАколебаний.

Период колебаний – время, в течение которого совершается одно полноеколебание.

Амплитуда - это наибольшее отклонение тела от положения равновесия.

Звук характеризуют также такие показатели, как частота, звуковое давление, интен- сивность звука.

Частотаколебаний–число полных колебаний (периодов)вединицувремени.Однополноеколебаниевсекунду–основная единица измерениячастотыколебаний (герц). Органы слухаче-ловекавоспринимаютзвукисчастотойот16до20000Гц; невоспринимаемые человекомзвукичастотойдо16Гцназываются инфразвуками,аболее20000Гц–ультразвуками.

Распространение звуковых волн сопровождается изменением давления воздуха в раз- личных точках воздушной среды. Звуковое давление – это отклонение результирующего давления воздуха, создаваемого звуковой волной, от атмосферного. Звуковое давление из- меряют в паскалях (Па).

Интенсивность звука – это поток энергии в какой-либо точке среды в единицу време- ни, отнесенной к единице поверхности (Вт/м²).

Минимальная величина звукового давления, которая воспринимается человеком как звук, называется порогом слышимости. Звуковое давление на пороге слышимости соответ- ствует 210^-5Па. Высший предел воспринимаемого человеческим ухом звука, вызываю-

щий болевое ощущение, называется болевым порогом. Звуковое давление болевого порога соответствует 210²Па.

Значения звукового давления от порога слышимости до болевого порога изменяется в 10⁷раз. Оперировать такими цифрами довольно сложно. Поэтому английский ученый Белл предложил логарифмическую шкалу оценки уровня звукового давления. Единица измере- ния уровня звукового давления названа в честь этого ученого (Бел).

Так как человек способен различать более малые звуковые давления, чем 1 Бел, то бы- ла принята величина в 10 раз меньшая, децибел (дБ).

Уровень звукового давления в децибелах определяется по формуле

L_р= 20 lg(P/P₀), (17.33)

где Р - среднеквадратичное значение звукового давления, Па; Р₀- давление на пороге слышимости, равное 210^-5, Па.

Суммарный уровень звукового давления L_сот нескольких источников звука с одина- ковым уровнем звукового давления и рассчитывается по формуле

L_c= L₁+ 10 lgn , (17.34)

где n – число источников шума с одинаковым уровнем звукового давления.

Шум классифицируют по характеру спектра и времени действия.По характеру спектра шум делится на широкополосный и тональный. Широкополосный шум имеет не- прерывный спектр шириной более одной октавы (весь звуковой диапазон частот разделен на 9 октав). При тональном шуме в спектре имеются слышимые прерывистые тона, на 10 и более дБ превышающие шумы в соседних октавах.

По времени действия шумы делятся на постоянный и непостоянный. Постоянный шум

– это такой шум, когда его уровень за рабочую смену изменяется во времени не более чем на 5 дБ. Непостоянный шум – это шум с непрерывно изменяющимся уровнем.

Почастоте различаютнизкочастотный(до 300 Гц),среднечастотный(от300до800Гц)ивысокочастотный(выше800 Гц)шумы.

Вибрацияпредставляетсобоймеханическиеколебаниямеханизмов,машин илиихдеталей.

Вибрацию классифицируютпоследующим признакам:поспособу передачиначеловека

-наобщую(передаетсячерез опорныеповерхностина весьорганизмчеловека)илокальную (передаетсячерезрукичеловека);поисточникувозникновения-натранспортную(1-якатего-рия),транспортно-технологическую(2-я)итехнологическую(3-я).Всвоюочередь,технологи-ческуювибрациюпоместу действия делятнаследующиетипы:3а-напостоянныхрабочих ме- стахпроизводственных помещений;3б-нарабочихместахпроизводственныхпомещений,гденет машин, генерирующихвибрацию;3в-впомещенияхдляработниковумственноготруда.

Транспортная вибрация возникает в результате движения машин по местности, транс- портно-технологическая возникает при выполнении таких технологических процессов, как, например, комбайновая уборка, сев и т. д. При работе стационарных машин генерируется технологическая вибрация.

По направлению различают вибрацию, действующую вдоль осей системы координат

X. Y. Z для общей вибрации (здесь Z – вертикальная ось, а X и Y – горизонтальные оси) и действующую вдоль всей системы координат для локальной вибрации.

Абсолютныезначенияпараметров, характеризующих вибрацию, изменяютсявшироких пределах, поэтомуиспользуютпонятие уровняпараметров (скоростииускорения), представля-ющегособойлогарифмическоеотношениепараметракпороговому значению. Такую величинуназывают логарифмическим уровнем параметра,аединицуегоизмерения–децибелом (Дб).

Так, логарифмический уровень виброскорости L_vвычисляют по формуле

L_v= 20lg(V_cк/V_о), (17.35)

где V_cк- среднее квадратичное значение виброскорости, м/с; V_о– пороговая величина виброскорости, равное 5 ∙ 10^-8м/с.

Логарифмический уровень виброускорения рассчитывается по аналогичной формуле

L_w= 20lg a/a_о, (17.36)

гдеa_о– пороговая величина виброускорения, равная 3 ∙10^–4м/с².

Шум и вибрация оказывают вредное воздействие на организм человека. Реакция и восприятие зависят от многих факторов: уровня интенсивности, частоты и спектрального состава, продолжительности действия и состояния организма. В конечном итоге шум и вибрация могут привести к развитию шумовой и вибрационной болезней человека.

По физиологическому действию шума на организм человека в зависимости от его ин- тенсивности можно выделить 5 зон:

спокойная зона, когда уровень звукового давления меньше 30 дБ., т.е. от порога слы- шимости до шепота и хода часов;

зона физического воздействия (30 – 70 дБ), что соответствует речи человека и улич- ному шуму;

зонапсихологическогоифизиологического воздействия(70–100дБ); такойшумможетвозникнутьприработе двигателейвнутреннегосгорания, вентиляторовидругих машин;

зона психического, физиологического нарушения и повреждения слуха (100 – 130 дБ); зона болевых ощущений (свыше 130 дБ).

Шум средней и высокой интенсивности поражает в первую очередь центральную нервную систему, что приводит к быстрой утомляемости, а следовательно, и к снижению концентрации внимания и тем самым к снижению работоспособности, к увеличению числа несчастных случаев. Установлено, что при уровне шума 85 дБ производительность труда снижается на 10%, а при 95 дБ – на 30%.

Действие вибрации на организм человека зависит от частоты колебаний, амплитуды, скорости, ускорения и направления их действия по отношению к телу человека. Чем выше частота колебаний, тем меньше амплитуда и тем сильнее ощущения, испытываемые чело- веком. При одной и той же частоте колебаний, но при различных амплитудах меняется ощущение вибраций. Так, при частоте 30 Гц и амплитуде 0,002 мм вибрация едва ощутима, а при той же частоте и амплитуде 0,015 мм вибрация уже мешает работе.

Особенноопасны вибрациисчастотами,близкимикчастотам организмаиотдельныхегоорганов.Длябольшинства внутренних органов собственныечастотылежатвдиапазоне6-9Гц.Колебаниясуказаннымичастотами могут вызватьмеханические поврежденияидажеразрыв этих органов.

Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, может быть причиной вибрационной болезни – стойких нарушений физио- логических функций организма, обусловленных воздействием вибрации на центральную нервную систему. Виброболезнь относится к группе профзаболеваний, эффективное лече- ние которых возможно лишь на ранних стадиях. Восстановление нарушенных функций протекает очень медленно, а в особо тяжелых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.

Нормированиешумаивибрацийпроизводитсявсоответствиисоследующими документами:ГОСТ12.1.003–83;Санитарные нормыСН2.2.4/ 2.1.8.562-96 «Шумнарабочих местах,впоме-щенияхжилых, общественныхзданийинатерриториижилойзастройки»,ГОСТ12.1.012–90

«ССБТ.Вибрационная безопасность.Общие требования. Санитарные нормыСН2.2.4/2.1.8.556-96

«Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

Нормирование шумаосуществляют двумя параметрами: предельным спектром шума в дБ и уровнем звука в дБА.

Предельным спектром называют максимально допустимый уровень звукового давлениядляучитываемой октавной полосы. Допустимые уровни звукового давленияв 9октавных полосахсосреднимигеометрическимичастотамиот31,5до8000Гцвзависимостиотвидовтрудовой дея- тельности приведенывтаблице 17.17.

Таблица 17.17. Допустимые уровни шума на рабочих местах

Расположение рабочих мест	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со средними геометрическими частотами, Гц									Уровень звука и эквива- лентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
В помещениях дирекции, про- ектно-конструкторских бюро, лабораториях для теоретических работ и обработки данных	86	71	61	54	49	45	42	40	38		50
В помещениях цехового управ- ленческого аппарата, рабочих комнатах конторских помеще- ний, лабораториях	93	79	70	63	58	55	52	50	49		60
В помещениях диспетчерской службы, кабинетах, помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону, машинописных бюро, на участках точной сборки, теле- фонных и телеграфных станциях, в помещениях мастеров, залах обработки информации на вы- числительных машинах	96	83	74	68	63	60	57	55	54		65
За пультами в кабинах наблюде- ния и дистанционного управле- ния без речевой связи по теле- фону; в помещениях лабораторий с шумным оборудованием, в по- мещениях для размещения шум- ных агрегатов вычислительных машин	103	91	83	77	73	70	68	66	64		75
В производственных помещениях и на территории предприятий, где выполняются все виды работ (за исключением перечисленных выше и аналогичныхим)	107	95	87	82	78	75	73	71	69		80

Допустимыйвпределахоктавуровень звукового давления снижаетсяотнизкихчастотквы- соким,следовательно, высокочастотныйшум болеевреден.

Для ориентировочной оценки в качестве характеристики шума допускается принимать уровень звука (дБА), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений к субъективному восприятию.

Для измерения уровня и анализа спектра шума служат шумомеры ВШВ-003, ИШВ-1, ШУМ-1 и др. (приложение 4). Оценивать и прогнозировать потери слуха, связанные с дей- ствием производственного шума, дает возможность стандарт ИСО 1999: «Акустика – опре- деление профессиональной экспозиции шума и оценка нарушений слуха, вызванных шу- мом».

При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрамиявляются сред- ние квадратичные значения виброскорости V (и их логарифмические уровни L_v) или виб- роускорения в октавных полосах частот. Допустимые значения представлены в таблице 17.18.

Таблица 17.18. Допустимые уровни общей вертикальной вибрации

fср	Виброскорость, мм/с, (дБ) при категории вибрации							Виброускорение, м/с2, (дБ) при кате- гории вибрации
	1	2	3					1		2		3
			а	б		в	а					б	в
1	20 (132)	-	-	-		-	1,1 (121)		-		-		-	-
2	7,1 (123)	3,5 (117)	1,3 (108)	0,50 (100)		0,18 (91)	0,79 (118)		0,4 (112)		0,14 (103)		0,056 (95)	0,02 (86)
4	2,5 (114)	1,3 (108)	0,45 (99)	0,18 (91)		0,063 (82)	0,56 (115)		0,28 (109)		0,1 (100)		0,04 (92)	0,014 (83)
8	1,3 (108)	0,63 (102)	0,22 (93)	0,089 (85)		0,032 (76)	0,63 (116)		0,28 (109)		0,1 (100)		0,1 (100)	0,014 (83)
16	1,1 (107)	0,56 (101)	0,20 (92)	0,079 (84)		0,028 (75)	1,1 (121)		0,56 (115)		0,2 (106)		0,079 (98)	0,028 (89)
31,5	1,1 (107)	0,56 (101)	0,20 (92)	0,079 (84)		0,028 (75)	2,2 (127)		1,10 (121)		0,40 (112)		0,16 (104)	0,056 (95)
63	1,1 (107)	0,56 (101)	0,20 (92)	0,079 (84)		0,028 (75)	4,50 (133)		2,20 (127)		0,79 (118)		0,32 (110)	0,110 (101)
Корректированные и эквивалентные уровни и их значения
	1,10 (107)	0,56 (101)	0,20 (92)	0,079 (84)	0,028 (75)		0,56 (115)		0,28 (109)		0,10 (100)		0,040 (92)	0,014 (83)

Примечание.f_ср- среднегеометрическая частота октавной полосы.

Допустимые уровни вибрации в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентируются Санитарными нормами СН 2.2.4/2.18.556-96. Основными нор- мируемыми параметрами вибрации являются средние квадратичные величины уровней виброскорости и виброускорения в октавных полосах частот.

Профилактические мероприятия по защите от шумов и вибрацийзаключаются в следующем:

уменьшение шума и вибраций в источнике образования (повышение точности изго- товления сопрягаемых деталей, изменение технологического процесса с заменой шумного оборудования бесшумным, изготовление деталей из текстолита, пластмассы, резины, свое- временное проведение профилактических и смазочных операций, центрирование и балан- сировка деталей, уменьшение зазоров в сочленениях);

уменьшение шума и вибраций по пути их распространения (экранирование, использо- вание ограждающих и звукопоглощающих конструкций, глушителей, установление демп- фирующих элементов в местах соприкосновения машин и ограждающих конструкций, из- менение направления шума);

рациональное планирование помещений;

применение индивидуальных средств защиты (противошумовые шлемы и наушники, антивибрационные рукавицы и обувь);

использование организационных мероприятий (соблюдение режимов труда и отдыха, назначение лечебно-профилактических процедур, надзор и контроль за проведением работ, обучение безопасности труда).