3.3. Средства и меры улучшения состояния производственной среды шумовыми характеристиками

3.3.1. Гигиеническое нормирование условий труда по показателям производственного шума, ультразвука и инфразвука

В настоящее время шум является одним из наиболее распространенных гигиенических факторов внешней среды, имеет социальное значение вследствие роста механизации технологических процессов, введение новых видов оборудования, машин, механизмов, рост скорости транспортных средств.

В условиях отрасли имеет место значительное количество видов профессиональной деятельности, связанной с возможностью воздействия на работающих производственного шума, шум занимает большой удельный вес среди профессиональных вредных факторов.

Эксплуатация на отраслевых объектах высокооборотных машин и механизмов (мощных электродвигателей и др.) сопровождается интенсивным шумом механического, аэродинамического и электромагнитного происхождения. Уровни их интенсивности достигают 95-104 дБ с преобладанием звуковой энергии в области высоких частот. В условиях отрасли используются различные дизельные оборудование и агрегаты, которые генерируют интенсивный шум широкого спектра. Его уровень составляет 103-108 дБ, и зависит от режима работы двигателя. Интенсивный шум возникает на тех видах профессиональной деятельности, где используется различное измельчающее оборудования. Уровень звукового давления при их эксплуатации зависит от мощности оборудования, твердости обрабатываемого и характеру обработки.

Шум, возникающий при работе ручных пневматических машин, образуется в результате расширения сжатого воздуха, выбрасываемого из выхлопных отверстий и от соударения металлических деталей и вставного инструмента с материалами, которые обрабатываются.

Источниками механического шума вибрация узлов самоходных и стационарных машин и агрегатов в целом, которая возникает вследствие динамических процессов и упругих деформаций. Аэродинамический шум появляется вследствие больших скоростей движения и пульсации давления газов.

Двигатели в процессе зажигания, а также вследствие ударных нагрузок в цилиндро - поршневой группе и шатунно - кривошипном механизме также генерируют шум. Источниками шума на рабочих местах водителей строительных и землеройно-транспортных машин, тракторов может быть ходовая часть, коробка передач, трансмиссия и рабочие органы.

Возникновению шума от двигателей способствует также топливный насос вследствие колебаний его корпуса и остальных деталей в плоскости, перпендикулярной к оси кулачкового вала. Специфические условия возникновения колебаний деталей топливного насоса обусловливают преобладание в спектре его шумов высокочастотных и среднечастотных составляющих.

На рабочие места машинистов и водителей шум от двигателя проникает двумя путями - по металлическим конструкциям и через воздух. Каждый из этих путей дает около половины всей звуковой энергии.

В формировании звукового поля на рабочих местах на этих видах профессиональной деятельности определенное значение имеют кабина, что представляет собой вторичный источник шума. Шум проникает в кабину как через неплотности, отверстия пола, так и вследствие возникновения мембранных колебаний стен кабин.

Наибольшие уровни шума на машинах наблюдаются в низкочастотной части спектра. Это связано с тем, что собственные частоты колебаний закрепленных по контуру стальных листов толщиной 3мм составляют 50-70 Гц и часто совпадают с основной частотой вибрации двигателя (31,5-125 Гц). Поэтому вследствие резонансных явлений уровень шума в низкочастотной области спектра может значительно увеличиваться.

В некоторых отраслевых производственных условиях спутником шума является низкочастотный ультразвук. Он образуется при аэродинамических процессах, при работе реактивных двигателей, мощных пневмодвигателей и т.д.

Наиболее широкой областью использования ультразвука в условиях строительной отрасли являются технологические процессы по очистке и обезжириванию деталей, сварке, пайке, лужению, электрохимические процессы, ускорение химических реакций и др. Для технологических процессов в условиях отрасли используются ультразвуковые колебания низкой частоты (от 18 до 30 кГц) и высокой мощности (до 6-7 Вт/см²).

Низкочастотное звуковое оборудование - сварочные машины, станки для сверления, ванны для очистки деталей и другое, в большинстве случаев генерируют акустический комплекс, состоящий из ощутимого шума и низкочастотного ультразвука.

Низкочастотный ультразвук вместе с высокочастотным шумом хорошо распространяется через воздух, но отличается от шума тем, что при удалении от источника колебаний он затухает и имеет неравномерную интенсивность в воздушном пространстве.

Акустическое давление на рабочих местах имеет очень широкий спектр и в зависимости от вида ультразвукового оборудования колеблется в пределах от 80 до 120 дБ с максимумом энергии на рабочей частоте оборудования (например 20, 22, 24 кГц).

Характер спектра и закономерности распространения ультразвука в воздухе от оборудования различной мощности одинаков.

Многие производственные процессы в условиях отрасли сопровождается излучением в окружающую среду интенсивных звуковых волн очень низкой частоты. Причиной их возникновения являются начальные возбуждающие силы машин и механизмов. Спектры шума этих объектов имеют широкополосный характер с наибольшей звуковой энергией в области низких частот.

В строительной индустрии промышленными источниками интенсивных звуковых волн являются механизмы и агрегаты, имеющие поверхности больших размеров, совершающие вращательно поворотно - поступательные движения с циклами, менее 20 раз в секунду (инфразвуки механического происхождения), и турбулентные процессы при движении больших потоков газов или жидкостей (инфразвуки аэродинамического происхождения).

В условиях области используется при работе большое количество компрессоров, дизельных двигателей, промышленных вентиляторов, других крупногабаритных машин и механизмов.

В процессе работы компрессорных машин мощным источником инфразвуковых волн является воздухозаборные системы.

Уровень звуковой мощности шума воздухозаборной системы прямо пропорционален мощности компрессора. Увеличение мощности компрессора вдвое повышает уровень звуковой мощности на 3 дБ. При работе некоторых компрессоров типа ВП 20/8 на рабочем месте уровень звукового давления составляет 113 дБ.

Уровень максимальной интенсивности шума находится в низкочастотном диапазоне. Наибольшие уровни звукового давления приходятся на частоты 8, 12, 5 и 20 Гц.

Основным источником звуковой мощности на виброплощадках являются колебания подвижной рамы и формы с бетоном. Звуковая мощность в значительной степени зависит от конструкции оборудования.

В общей оценке условий труда шум, ультразвуки и инфразвуки учитываются как отдельные вредные факторы.

Генерация шума в производственных процессах на отраслевых объектах обусловливается различными причинами, которые создают соответствующие трудности в борьбе с этим фактором и требуют комплексного решения.

Борьба с шумом в условиях области осуществляется различными коллективными методами и средствами индивидуальной защиты. Относительно источника шума коллективные средства делятся на те, которые уменьшают шум на пути его распространения и такие, что снижают шум в источнике его возникновения. Наиболее эффективными являются подходы, ведущие к снижению шума в источнике его возникновения: улучшение конструкции машин, применения материалов для деталей машин, не вызывающих сильных звуков, обеспечение минимальных допусков в сопряженных деталях и прочее.

На отраслевых объектах проводятся мероприятия как технического, так и медицинского характера. Основными из них являются

° устранения причины шума или его ослабление в процессе проектирования технологических процессов и конструирования оборудования;

° изоляция источников шума от окружающей среды средствами звуко - и виброизоляции и звуко - и вибропоглощения;

° уменьшение плотности звуковой энергии производственных помещений, отраженной от стен и перекрытия;

° рациональное планирование помещений и цехов;

° использование средств индивидуальной защиты от шума;

° рационализация режимов труда в условиях шума;

° профилактические меры медицинского характера.

На отраслевых объектах используются экскаваторы, компрессоры, вибраторы, дробилки, машины и механизмы, при работе которых возникают механические колебания, что является причиной появления мощного звукового поля.

При разработке мер защиты от шума определяют звуковую мощность машин, определяют уровни звукового давления на рабочих местах, подбирают устройства защиты от шума и рассчитывают в соответствии с уровнями звукового давления и звука, которые нормируются.

В условиях отрасли защиту от шума осуществляется акустическими средствами - звукопоглощением и звукоизоляцией.

Рис. 1. Схема розповсюдження звуку при зустрічі з перешкодою

При встрече звуковой энергии J с препятсвием 1 (рис. 1) часть энергии J_від отражается, оразуется эхо, другая часть J_пог, поглащается препятствием и последняя часть J_пр прохо­дит препятствие, создает звук за её пределами.

Величины отражение звуковой энергии , поглащения и звуко­проводимости характеризуются следующими коэффициентами:

; ; ,

где J - звуковая энергия, которая встречается с препятствием. Эти коэффициенты связаны между собой уравнением

+ + =1

Практически < 0,001, поэтому можно допустить

+ =1- =1-

Свойство материалов поглощать звуковую энергию характеризуется коэффициентом звукопоглащения .

С целью наибольшего поглощения средней и высокой частоты звука и наименьшего его отражения, необходимо использовать пористые и мягкие материалы. Низкочастотные шумы лучше поглащаются облицовочными панелями. При совпадении частот звуковой волны и собственных колебаний панелей возникает резонансное явление и происходит наибольшее поглощение энергии шума.

Величину воздушного зазора l между панелью и стеной при макcимальном звукопоглощении определяют из выражения

где

- длина волны звука, см;

с - скорость распространения звука, см/с;

f - частота источника колебаний, Гц;

b - толщина панели, см.

Частоту собственных колебаний панелей определяют по формуле

где

Q - вес единицы площади панели, кг/м;

l - воздушный зазор между панелью и стеной.

Эффективность звукопоглощающих материалов характеризуется коэффициентом поглащения. Если этот коэффициент равен 0, тогда вся энергия отражается без поглощения, если - 1, тогда вся энергия поглощается.

Коэффициент звукопоглощения зависит от частоты звуковых волн, угла их падения на конструкцию, толщины поглощающего слоя и типа материала.

Звукопоглощающими считают материалы, имеющие коэффициент поглощения более 0,2. Звукопоглощающие материалы бывают пористо - волокнистыми, мембранными и объемными. Эффективность применения различных звукопоглощающих материалов определяется с помощью акустических расчетов согласно требованиям СНиП -П -12 -77. Для достижения максимального эффекта рекомендуется облицовывать не менее 60 % общей площади поверхности. Облицовка выполняется материалами необходимой толщины, которые закрепляются на поверхности плотно или на некотором расстоянии от нее.

Максимальное снижение уровня шума в отраженном поле с помощью акустической обработки внутренней поверхности помещений практически не превышает 6 ... 8 дБ , что соответствует снижению громкости 1,5 раза.

Одним из наиболее эффективных и распространенных методов по снижению производственного шума на пути его распространения является звукоизоляция.

Метод звукоизоляции базируется на отражении звуковой волны, падающей на звукоизоляционную перегородку, ограждение, стену или перекрытие. Звуковая энергия, падающая на такую ​​звукоизоляционную перегородку, частично отражается от нее, а частично проникает сквозь нее. Эффективными звукоизоляционными материалами являются металлы, бетон, дерево, плотные пластмассы и другие. Эффективность звукоизоляции зависит от многих факторов: размеров ограждений, его физико-механических характеристик, звукопоглощения в помещении и прочее.

Расчет звукоизолирующей перегородки, перекрытия производят по следующим эмпирической формулам: для ограждений между двумя помещениями

или для сплошного однородного ограждения с весом строительной конструкции 200 кг/м²

тоже, с весом материала более 200 кг/м2

для двойного ограждения с воздушной прослойкой 8-10 см

где R - звукоизоляционные свойства ограждения, дБ;

L₁, L₂ - средние уровни звукового давления в шумном и тихом помещениях;

S - площадь ограждения, м²;

А - общее звукопоглощение, в тихом помещении равное сумме произведения всех площадей на их коэффициенты звукопоглащения, м²;

Q - вес материала, кг/м²;

q_1, q₂ - вес стенок двойного ограждения, кг/м².

Звукоизолирующая способность некоторых материалов, используемых для ограждений, следующая:

железо толщиной 0,7мм 25 дБ

войлок толщиной 15мм 9 дБ

железобетон толщиной 80мм 44 дБ

стена деревянная оштукатуренная 40 дБ

кирпичная кладка в 1 кирпич (25см) 43 дБ

Звукоизоляция шумных узлов машин (зубчатых, цепных передач), или агрегата осуществляется с помощью звукоизолирующего кожуха. Кожухи изготавливаются из стальных листов с внутренним обшивкой из войлока, пенополиуритана, или шлаковаты . Кожух устанавливают на виброизолирующие прокладки из асбеста, войлока или резины.

Если невозможно использовать надежную звукоизоляцию, используют установки экранов. Метод экранирования используют тогда, когда другие методы малоэффективны или их невозможно использовать с технико - экономической точки зрения. Экран является некоторой преградой на пути распространения воздушного шума. Наиболее распространенным материалом для изготовления экранов является сталь или алюминий (листы толщиной 1 ... 3 мм , покрытые стороны источника шума звукопоглощающим материалом). Акустическая эффективность экрана зависит от его формы, размеров, размещения относительно источника шума и рабочего места.

Коэффициент снижения уровня шума К с помощью отражающего экрана определяется по формуле

где f - частота звука, Гц;

h і l - высота и длина экрана, м;

а - расстояние от источника шума до экрана, м;

в - расстояние от экрана до рабочего места, м.

Свойство звукоотражающего экрана основывается на том, что шум, который распространяется от источника, за экраном создает так называемую звуковую тень, где он значительно снижается.