Лаб7 / Альтернативный отчет / БЖД7 (альтернативный отчет)

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Безопасности жизнедеятельности

отчет

по лабораторной работе №7

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Тема: Исследование параметров производственного шума и определение эффективности мероприятий по защите от него

Студенты гр. 1392		Сухенко И. Панкова Е. А. Иванова М.К.
Преподаватель		Овдиенко Е.Н.

Санкт-Петербург

2024

Цель работы.

Исследование параметров производственного шума на соответствие требованиям санитарных норм и изучение основных принципов по эффективной защите от шума.

Общие сведения

Шум — вредный производственный фактор, влияющий на нервную и сердечно-сосудистую системы человека. Он яв­ляется одним из видов загрязнения окружающей среды. Ограничению его вредного воздействия служит санитарное нормирование шума — установление допустимых параметров шума на рабочем месте. Нормируемым параметром является уровень звукового давления. Уровнем звукового давления в децибелах называется величина

где — среднеквадратичное значение звукового давления, дБ, Р₀ — пороговое значение звукового давления, равное 2*10^-5 Па.

Допустимые значения уровней звукового давления уста­навливаются для частотного интервала, который называется октавой. Октава — это частотный интервал, в котором верх­няя граничная частота , больше нижней граничной  в 2 раза.

Октаву характеризуют среднегеометрической частотой

Как правило, допустимые уровни представляют в виде кривых, называемых предельными спектрами (ПС). Пре­дельный спектр получает номера по числу децибел, которые допускаются в октавной полосе со среднегеометрической ча­стотой 1000 Гц (рис. 1). В зависимости от рода выполняемой работы различаются ПС-45, ПС-55, ПС-60, ПС-75. Для того, чтобы определить, удовлетворяет ли шум на рабочем месте санитарным нормам, нужно снять спектрограмму шума в октавных полосах и сравнить с допустимыми для данного вида работы ПС.

Для ориентировочной оценки шума введены допустимые уровни звука в децибелах по шкале А шумомера (дБА).

Звукопоглощение. Звукопоглощающие материалы и конструкции служат для поглощения звука как в объёме, где расположен источник звука, так и в соседних объёмах. В качестве звукопоглощающих материалов, как правило, используются материалы, в которых происходит процесс перехода звуковой энергии в тепловую. Чаще всего в качестве звукопоглощающих материалов применяются пористые материалы. Падающие звуковые волны вызывают колебания воздуха в порах вещества. Вследствие вязкости воздуха колебания его в таких порах сопровождаются трением, и кинетическая энергия колеблющегося воздуха переходит в тепловую.

Звукопоглощающие конструкции характеризуют коэффициентом звукопоглощения , который равен отношению энергии поглощенной к энергии падающей. Он зависит от частоты звуковой волны и от угла её падения. Поэтому звукопоглощающие конструкции принято характеризовать частотной характеристикой так называемого диффузного коэффициента звукопоглощения.

Увеличение толщины материала приводит к увеличению коэффициента звукопоглощения на более низких частотах.

Звукоизоляция. Для звукоизоляции применяют твердые материалы, рассчитанные на то, чтобы не пропустить звук из одного объёма в другой за счёт отражения звука. Простейшим видом звукоизолирующего ограждения является однородная перегородка, разделяющая два помещения с различным шумом.

Собственная звукоизоляция, или звукоизолирующая способность стены А, дБ, определяется соотношением

где — коэффициент звукопроводности, равный отношению энергии, прошедшей через стену, к энергии падающей.

Для снижения шума машины могут быть использованы звукоизолирующие кожухи на шумный узел или на всю машину в целом. Эффективность кожуха (фактическая звукоизоляция) оценивается разностью уровней звуковых давлений, создаваемых в помещении до и после устройства кожуха.

Наличие щелей и отверстий звукоизоляцию существенно ухудшает.

Акустическое экранирование. Акустический экран — это преграда ограниченных размеров с определённой звукоизолирующей способностью, устанавливаемая между источником шума и защищаемым от шума местом.

При распространении прямого звука от источника шума за экраном возникает звуковая тень, то есть снижение уровней звукового давления. Экраны наиболее эффективны для снижения шума высоких и средних частот плохо снижают низкочастотный шум, который легко огибает экраны за счёт эффекта дифракции. Снижение уровня звукового давления прямого звука в расчётной точке, расположенной за экраном, называется акустической эффективностью экрана.

Акустические экраны целесообразно применять, когда в рассматриваемой точке уровень звукового давления прямого звука существенно выше, чем уровни звукового давления, создаваемого в той же точке отражённым звуком.

Экраны обычно изготовляются из оргстекла, стальных или алюминиевых листов толщиной 1.5...2 мм. Эффективность экрана зависит от его геометрических размеров, частоты звука, взаимного расположения источника, экрана и точки измерения. В помещениях, где вклад отражённых сигналов велик, применение акустических экранов малоэффективно. В этом случае они должны применяться совместно с акустической обработкой помещения.

Эффективность любого мероприятия по шумоглушению , дБ, определяется как

где – уровень звукового давления в рабочей зоне до проведения мероприятия по шумоглушению; — уровень звукового давления в рабочей зоне после проведения мероприятий по шумоглушению.

Обработка результатов эксперимента

Таблица 7.1. Уровни шума при отсутствии и наличии мероприятий по шумопоглощению.

Условия опыта	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц										Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31.5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Шумовой фон	70.8	67.3	51.7	54	47,2	40.3	32.5	27.9	27.9	49.8
Источник шума без средств защиты	66.2	64.7	58.2	74.9	87.3	92.2	98.8	73.3	44.5	100.6
Предельно допустимые уровни звукового давления и уровень звука	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50
Превышение над предельно допустимым уровнем звукового давления и над уровнем звука	19.8	6.3	2.8	-20.9	-38.3	-47.2	-56.8	-33.3	-6.5	-50.6
Экран 1	74.7	71.3	63.7	71.8	82.6	90	90.3	63.6	37.3	93.8
Экран 2	64.9	65.5	63.9	73.5	84.7	94.1	99.1	71.1	42.7	101.1
Экран 3	70.5	67.2	60.7	73.4	85.3	91.7	88	67.2	34.4	94.2
Экран 4	71.7	69.2	63.2	72.7	84	91	91.5	65.8	35.1	94.9
Кожух без поглотителя	69	66.3	57.5	67.4	82.1	93.4	90.5	62.1	34.7	95.7
Кожух с поглотителем	62.5	62.1	52.1	58.1	71.1	77.5	84.9	49.3	28.4	86.5
Кожух с поглотителем + экран 1	65.6	65.1	57	52.8	62.4	70.5	72.2	42.4	28.6	75.2

Наблюдаемый шум является низкочастотным. Шумовой фон удовлетворяет предельному спектру ПС-45.

Рассчитаем уровни звукового давления в октавных полосах с поправкой на шумовой фон. Результат вычислений представлен в таблице 7.2.

Таблица 7.2. Уровни звукового давления в октавных полосах с поправкой на шумовой фон.

Условия опыта и необходимые для обработки результаты	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц									Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Источник шума без средств защиты	66.2	64.7	58.2	74.9	87.3	92.2	98.8	73.3	44.5	100.6
То же с учетом поправки на шумовой фон	68.8	63.3	57.2	74.9	87.3	92.2	98.8	73.3	44.5	102,9

Сравнив параметры шума на рабочем месте с предельно допустимыми, можем сделать вывод о том, что необходима дополнительная защита.

По данным из таблицы 7.1. построим графики частотных зависимостей для каждого используемого средства шумовой защиты.

Рис. 1. График частотных зависимостей шумопоглощающих мероприятий

По полученным в ходе эксперимента графику и данным таблицы можно сделать выводы об эффективности разных средств защиты от шума.

Таблица 7.3. Эффективность защиты.

	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц									Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Эффективность экрана 1	-8.5	-6.6	-5.5	3.1	4.7	2.2	8.5	9.7	7.2	6.8
Эффективность экрана 2	1.3	-0.8	-5.7	1.4	2.6	-1.9	-0.3	2.2	1.8	-0.5
Эффективность экрана 3	-4.3	-2.5	-2.5	1.5	2	0.5	10.8	6.1	10.1	6.4
Эффективность экрана 4	-5.5	-4.5	-5	2.2	3.3	1.2	7.3	7.5	9.4	5.7
Эффективность кожуха без поглотителя	-2.8	-1.6	0.7	7.5	5.2	-1.2	8.3	11.2	9.8	4.9
Эффективность кожуха с поглотителем	3.7	2.6	6.1	16.8	16.2	14.7	13.9	24	16.1	14.1
Эффективность кожух с поглотителем + экран 1	0.6	-0.4	1.2	22.1	24.9	21.7	26.6	30.9	15.9	25.4

Отразим данные вычисления на графике 2

Рис. 2. График эффективности различных защит

Проанализируем, насколько сильно средства защиты приблизили нас к желаемым допустимым уровням звука. Значения, полученные в ходе анализа, представлены в таблице 7.3.

Таблица 7.3. Превышение допустимого уровня.

	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц									Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Экран 1	-11.3	0.3	2.7	17.8	33.6	45	48.3	23.6	-0.7	43.8
Экран 2	-21.1	-5.5	2.9	19.5	35.7	49.1	57.1	31.1	4.7	51.1
Экран 3	-15.5	-3.8	-0.3	19.4	36.3	46.7	46	27.2	-3.6	44.2
Экран 4	-14.3	-1.8	2.2	18.7	35	46	49.5	25.8	-2.9	44.9
Кожух без поглотителя	-17	-4.7	-3.5	13.4	33.1	48.4	48.5	22.1	-3.3	45.7
Кожух с поглотителем	-23.5	-8.9	-8.9	4.1	22.1	32.5	42.9	9.3	-9.6	36.2
Кожух с поглотителем + экран 1	-20.4	-5.9	-4	-1.2	13.4	25.5	30.2	2.4	-9.4	25.2

Проанализируем полученные результаты.

Экран 1. Алюминиевый экран, основанный по принципу акустического экранирования, на низких частотах оказался неэффективен, за счет дифракционных свойств шум только усилился. На СЧ и ВЧ этот экран достаточно сильно снизил уровень шума. Однако его эффективности не хватает, чтобы опуститься ниже предельно допустимых уровней звукового давления и уровня звука.

Экран 2. Алюминиевый экран с окном на одних частотах усиливал звук, на других снижал, однако оказался малоэффективен в качестве защиты от шума. Уровень шума также превышает допустимый.

Экран 3. Древесноволокнистая плита (ДВП) в качестве звукопоглощающей защиты оказался очень эффективен на средних и высоких частотах. На низких частотах звук только усилился. Уровень шума полученный при использовании такой защиты недопустим.

Экран 4. Стальной экран с вентиляционным отверстием показал следующие результаты. Он, как и ДВП, оказался эффективен исключительно в диапазоне СЧ и ВЧ. Однако допустимые значения при такой защите превышены.

Кожух 1. Звукоизолирующий кожух без звукопоглотителя на НЧ только усиливал звук, в то время как в диапазонах СЧ и ВЧ оказался достаточно эффективен. Его эффективности не хватает для того, чтобы приблизиться к уровню допустимых значений.

Кожух 2. Звукоизолирующий кожух со звукопоглотителем продемонстрировал наилучшую эффективность. Во всех диапазонах: НЧ, СЧ и ВЧ, он оказался очень эффективен. Однако даже его эффективности хватает, только чтобы снизиться до уровня допустимых значений в диапазоне НЧ.

Таким образом, ни одно средство защиты (при использовании их по отдельности) не дает уровень допустимых значений на всем диапазоне частот.

При использовании комбинации алюминиевого экрана со звукоизолирующим кожухом с поглотителем был достигнут хороший результат. Лишь в диапазоне со среднегеометрической частотой 63 Гц он усиливает звук. в остальных диапазонах он достаточно эффективен. Этой эффективности хватает, чтобы опуститься на уровень допустимых значений в большей части диапазонов частот.

Предложение по улучшению защиты.

ДВП является звукопоглощающим материалом. Исходя их свойств таких материалов, можно сделать вывод о том, что при увеличении толщины доски, коэффициент звукопоглощения на низких частотах увеличится, таким образом получится достичь хорошей эффективности в диапазоне НЧ. Есди полученную утолщенную ДВП объединить с комбинацией звукопоглощающего кожуха с поглотителем с алюминиевым экраном, можно достичь лучших результатов, нежели были получены в ходе эксперимента. Причем, ДВП желательно поставить перед экраном, тогда отраженный от экрана звук опять попадет в поглощающий материал. Макет представлен на рисунке ниже.

экран

ДВП

Кожух с поглотителем