u_cours
.pdf223
частотами 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по
формуле
L = 20 lg p , p0
где p - среднее квадратическое значение звукового давления, Па;
p0 - исходное значение звукового давления в воздухе ( р0= 2×10-5 Па).
Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является ин- тегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА, оп- ределяемый по соответствующей методике.
Допускается в качестве характеристики непостоянного шума использо- вать дозу шума или относительную дозу шума.
Шум представляет совокупность звуков различной интенсивности и частоты. Такое “разложение” дает возможность определять уровни звукового давления при определенных частотах колебаний, а также выбирать необхо- димый вариант снижения шума, учитывая, что способы уменьшения высоко- частотных и низкочастотных шумов не одинаковы.
Если шум имеет сплошной спектр, т. е. ординаты составляющих его в широкой области частот равны между собой, то такой шум называют белым.
При построении частотных спектров принята определенная ширина частотной полосы, обычно равная одной октаве. Что это означает?
Частоты, как и интенсивность звука, имеют логарифмический масс- штаб. И если в исследовании интенсивности звука взята ступень увеличения в 10 раз, то при измерении частоты колебаний эта ступень удваивается. В связи с тем, что диапазон частот менее широк, чем диапазон интенсивностей звука, количество десятичных увеличений не подсчитывают, десятичными логарифмами не пользуются, а частоты звуков, как уже было сказано, изме- ряют в герцах. Для простоты измерений в приборах весь диапазон частот разделен на октавы. Самая большая частота колебаний в каждой октаве в 2 раза превышает самую малую. Общее количество октав – 9 или 11, в зависи- мости от диапазона частот. Наибольшее распространение получило деление этого диапазона на 9 октав. В литературе и практике встречаются спектры в пол-октавных и третьоктавных полосах. Слово “полоса” указывает на какой- то определенный участок частотного спектра. Например, имея шумомер и
224
анализатор спектра шума, содержащий 9 или 11 электронных фильтров (по соответствующим октавам), можно измерить шум и построить его спектр в двухоктавных полосах.
Бывает и так, что октавные и даже пол октавные и треть октавные ана- лизаторы (спектры) не дают достаточных сведений о шуме. Тогда использу- ют специальные узкополосные анализаторы, которые как бы “разрезают” шум на полосы шириной, например, в 6, 8 или 10 Гц.
Воздействие на организм
В древнем Китае применяли изуверскую пытку: над узником непре- рывно звонил колокол. Несчастный, сойдя с ума, умирал на вторые сутки.
Итак, шум в экстремальных обстоятельствах может убить человека. А в обычных условиях, как свидетельствует современная медицина, на ранней стадии воздействия он поражает сначала нервную систему, внутренние орга- ны, а затем органы слуха, вызывая тугоухость, глухоту. Человек, животные, птицы и насекомые по-разному воспринимают шум в зависимости от его час- тоты. Английский инженер Р. Тейлор сравнил человеческое ухо с весами, на которых с одинаковой точностью, до четырех знаков после запятой, можно взвесить и блоху, и слона. Человеческое ухо анализирует звуки, раз- личающиеся по частоте в 1000 раз. Если попытаться в километрах изобразить пределы слышимости нашим ухом, то получится, что при цене деления такой линейки в 1 мм, взятой за единицу частоты, длина линейки составит 400 млн. км. Самый громкий звук, воспринимаемый ухом, в 10 триллионов раз силь-
нее самого тихого. Минимальная интенсивность звука, которую в состоянии воспринимать ухо, называется порогом слышимости.
Порог слышимости – субъективное явление, которое изменяется во много раз в зависимости от состояния слуховой функции, возраста и других факторов.
Например, порог слышимости для тона 1000 Гц у человека с нормальным слухом должен иметь интенсивность, равную 0,001 бар или 0,000001 атм. При легкой глухоте необходимо усиление силы звука до 0,1 бар, т. е. увели- чение звукового давления в 1000 раз. В акустических расчетах за пороговое значение звукового давления принято значение, равное 2 . 10 -5 Па (Н/м2).
Верхний предел восприятия звука нашим ухом зависит от целого ряда факторов и у каждого человека различен. Считают, что человек в восемна- дцать лет, когда организм в самом здоровом состоянии, при безупречном
225
слухе может услышать звук до 20 кГц, но средние показатели составляют пределы в 16-18 кГц. С возрастом они уменьшаются до 10-12 кГц. В целом наше ухо по частотному диапазону воспринимает колебания в диапазоне де- сяти октав.
Уровень звукового давления выражают децибелами относительно по- рога слышимости, т. е. 0,00002 Н/м2. На практике очень трудно найти рабо- чее место, чтобы этот уровень составлял меньше порога слышимости, чаще наоборот. Например, типичная шумовая карта представляет следующие пока-
затели (в децибелах на расстоянии 1 м): |
|
|
|
• тиканье карманных часов – 20; |
• шепот |
– 30 - 40; |
|
• речь средней громкости – 60; |
• фрезерный станок |
– 100 - 108; |
|
• шум на улице |
– 70 - 80; |
• реактивный самолет |
– 140. |
Человек к некоторым шумам, например, к уличному шуму, давно при- вык. Если шум оказывается выше привычного, то в слуховом органе сраба- тывают защитные приспособления, созданные самой природой.
Одно из них – ушной рефлекс, который при возникновении шума бо- лее 90 дБА сокращает мышцы среднего уха и помогает снизить чувствитель- ность к перегрузкам. Другое – физиологическое приспособление: при уве- личении звука характер колебания молоточка, наковальни и стремени уха резко изменяется, что несколько уменьшает громкость воспринимаемого звука. Но как бы ни изобретательна была природа, все же шум, превышаю- щий 130 дБА, причем независимо от частоты, вызывает у человека болевое ощущение, а звуки с уровнем 140 - 150 дБА при любой частоте немедленно приводят к повреждению слуха и даже к смертельному исходу.
Не все люди одинаково воспринимают шум. Одни получают поврежде- ние слуха, другие – нет. Но любое производство с повышенным уровнем шу- ма вызывает у человека через несколько лет работы стойкое снижение остро- ты слуха. Шум – следствие быстрой утомляемости и снижения произ- водительности труда на 8 - 10 %.
В некоторых случаях шум вызывает нарушение координации движе- ния, невозможность сосредоточиться, головные боли, головокружение, чув- ство страха, неустойчивую эмоциональность, беспричинную раздражитель- ность. Подобные психологические последствия шумовых воздействий труд- но поддаются измерению, так как невозможно определить степень их воздей-
226
ствий на настроение человека. Раздраженные люди становятся неестественно вспыльчивыми, принимают самые неожиданные решения, которые могут привести к травме, авариям, катастрофам.
Шум вызывает у человека ряд нарушений функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем, сопровождающихся ослаблением то- нуса и ритма сердечных сокращений, артериального давления.
Шум приводит к нарушению секреторной и моторной функций желуд- ка, появлению гастрита, и, как считают исследователи, может спровоциро- вать язву и рак желудка. Австрийский врач Гриффит считает, что шум со- кращает жизнь в среднем на 8 - 12 лет. Есть данные о том, что шум побужда- ет у человека похотливые, низменные чувства и даже может толкнуть на убийство.
Неприятное воздействие шума зависит от индивидуального отношения к нему. Например, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его. В то же время небольшой шум, вызываемый соседями или каким-либо по- сторонним источником, может оказать сильное раздражение.
Раздражающее действие шума зависит от его физических свойств, а точнее от частоты. Низкочастотные шумы до определенных значений чело- век воспринимает легче, чем высокочастотные.
Ряд исследователей приписывают шуму и такие последствия, как раз- витие депрессии и психических заболеваний, в результате которых разруша- ются семьи, осложняются отношения на производстве. Человек становится неуживчивым, агрессивным.
Но самый серьезный вред от шума выражается в расстройстве сна, что приводит к дезориентации и галлюцинациям, плохому настроению, приобретению сердечно-сосудистых заболеваний. Все это следствие психи- ческого травматизма. Следует отметить, что шум в ряде случаев оказывает благоприятное действие не только на человека, но и на животных и рас- тения. Речь идет о музыке.
Известно, что коровы дают молока больше, если при доении они слушают вальс, и отказываются доиться, если их “угощают” поп- музыкой. Вьетнамцы подвешивают жестянки над рисовыми полями, от звука которых урожайность значительно повышается. В нашей стране впервые в мире был открыт санаторий, где лечили исключительно музы-
227
кой. И эффективность музыкальной терапии была значительно выше ме- дикаментозной.
Итак, в большинстве случаев шум может вызвать повреждение цен- тральной нервной системы, а при длительном воздействии снизить чувстви- тельность к звукам определенных частот. Это приводит к утомлению, сни- жению производительности труда на 8-10 % и сокращению продолжи- тельности жизни на 8-12 лет; повреждению, потери слуха на ограничен- ное время с последующим его восстановлением или навсегда; мгновенной глухоте, смерти.
По данным Р. Тейлора шум в 185 дБА приводит к разрыву барабан- ной перепонки, 194 дБА – повреждению легких, 134 дБА – оглушитель- ному, а 128 дБА – умеренному негодованию общества.
7.3 Источники шума
В окружающей человека среде источниками шума являются транс- портные средства; агрегаты, установки, оборудование промышленных пред- приятий; природные процессы, животные и сам человек. Наиболее вредными и опасными из них являются почти все виды транспортных средств и про- мышленные источники, а самыми благоприятными – природные звуки.
Технологическое оборудование промышленных предприятий характе- ризуется самым широким спектром явлений. Например, на деревообрабаты- вающих предприятиях самые шумные цехи: лесопильный, мебельный и др., в которых основными источниками шума являются станки. Причина большого шума в том, что станки работают на высоких скоростях и оборотах рабочих инструментов, сопровождающихся перемещением больших масс воздуха с созданием значительных аэродинамических шумов. При этом происходят ко- лебания узлов резания, отдельных частей станков или оборудования в целом, которые передаются на фундамент.
Колебания узлов резания вызывают колебания воздуха в небольшом объеме, ограниченном защитным кожухом. Звуковые волны, вырываясь из замкнутого пространства кожуха, распространяются по всему цеху, много- кратно отражаясь от стен. При обработке древесины, обладающей высокой звукопроводимостью, к колебаниям инструмента добавляются и колебания
228
обрабатываемой. В результате шум при рабочем ходе на четырехстороннем строгальном станке составляет 124 дБА, а при холостом – 96 дБА. В таких цехах нет ни одного станка, шум которого бы соответствовал нормативному значению. Даже сверлильные станки характеризуются уровнем более 85 дБА.
Кроме станков, существенный шум происходит от работы разного обо- рудования и транспортных конвейеров, кранов, пневмотранспортных и вен- тиляционных систем и т. д. Современное производство оснащено автомати- ческими и полуавтоматическими линиями, механизмами, увеличивающими общее количество электрифицированного приводного оборудования. И, как отмечают многие исследователи, с увеличением производительности труда, уменьшением травматизма, улучшением условий труда (по физическим за- тратам) шума стало больше. Основные причины такого явления:
• увеличение количества оборудования;
• отражательная способность стен и перекрытий цехов, требующих акустической обработки.
7.4 Контроль и нормирование шума
Как уже отмечалось, характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Характе- ристикой же постоянного шума служат уровни звукового давления в октав- ных полосах в дБ со средними геометрическими частотами 31,5; 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.
Нормативный уровень звукового давления – это уровень звукового дав-
ления в каждой из 9 октавных полос, принятый в действующих нормативных документах в соответствии с рекомендациями ИСО (Международная органи- зация по стандартизации), учитывающими санитарно-гигиеническне и другие требования по уменьшению воздействия шума на организм человека.
Основополагающий стандарт регламентирует нормы по частотам коле- баний. Чем больше частота колебаний, тем меньше уровень звукового давле- ния. Например, допустимые уровни звукового давления на постоянном рабо- чем месте в производственном помещении для частоты 63 Гц составляют 95 дБ, а для частоты 8000 Гц – 69 дБ. Уменьшение уровней звукового давления с повышением частоты говорит о том, что на высоких частотах, наиболее
229
вредных для человека, обязательны меньшие значения шума, чем на низких частотах. Общий уровень шума в производственных цехах не должен пре- вышать 80 дБА (нормативное значение, принятое в России).
Первые в мире нормативы на шум были приняты, в нашей стране. Это были нормы и правила по ограничению шума на производстве № 205-56, разработанные Ленинградским институтом охраны труда в 1956 г. С введе- нием ГОСТ 12.1.003-83 были отменены нормативы шума, устанавливаемые СН 245-71.
Внастоящее время в России действует более десятка нормативных до- кументов по шумовым характеристикам с требованиями к их измерениям.
Основные из них: ГОСТ 12.1.003 - 89 и СН 2.2.4/2.1.8.562 - 96.
Всоответствии с требованиями ГОСТ 12.1.003 - 89 допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалент- ные уровни звука на рабочих местах следует принимать:
• для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульс- ного) шума;
• для тонального и импульсного шума - на 5 дБ меньше значений, ука-
занных в нормах;
• для шума, создаваемого в помещениях установками кондициониро - вания воздуха, вентиляции и воздушного отопления - на 5 дБ менее фактиче- ских уровней шума в этих помещениях (измеренных или определенных рас- четом), если последние не превышают нормативного значения, в остальных случаях - на 5 дБ менее значений, указанных в нормах.
Соблюдение ПДУ шума не исключает нарушения здоровья у сверхчув- ствительных лиц.
Санитарные нормы являются обязательными для всех организаций и юридических лиц на территории Российской Федерации независимо от форм собственности, подчинения и принадлежности и физических лиц независимо от гражданства.
Ссылки на требования санитарных норм должны быть учтены в Госу- дарственных стандартах и во всех нормативно-технических документах, рег- ламентирующих планировочные, конструктивные, технологические, серти- фикационные, эксплуатационные требования к производственным объектам, жилым, общественным зданиям, технологическому, инженерному, санитар-
230
но-техническому оборудованию и машинам, транспортным средствам, быто- вым приборам.
Ответственность за выполнение требований данных санитарных норм возлагается в установленном законом порядке на руководителей и долж- ностных лиц предприятий, учреждений и организаций, а также граждан. Контроль выполнения санитарных норм осуществляется органами и учреж- дениями государственного надзора России в соответствии с законом “О са- нитарно-эпидемиологическом благополучии населения”, “Трудовым кодек- сом Российской Федерации” и с учетом требований действующих санитар- ных правил и норм.
Таблица 7.2- Уровни шума для различных видов трудовой дея-
тельности с учетом степени напряженности труда
|
|
Уровни звука и |
|
Вид трудовой деятельности |
эквивалентные |
||
|
|
уровни звука, |
|
|
|
дБ А |
|
|
|
|
|
Творческая работа, преподавание |
|
40 |
|
|
|
||
Труд высших производственных руководителей, связанных с |
|
||
контролем группы людей, выполняющих преимущественно умст- |
50 |
||
венную работу |
|
|
|
Высококвалифицированная умственная работа, требующая со- |
|
||
средоточенности; труд, связанный исключительно с разговорами по |
55 |
||
средствам связи |
|
|
|
Умственная работа, выполняемая с часто получаемыми указа- |
|
||
ниями и акустическими сигналами; работа, требующая постоянно- |
60 |
||
го* слухового контроля; высокоточная категория зрительных ра- |
|
||
бот** |
|
|
|
|
|
||
Умственная работа, работа с точным графиком операций с ин- |
65 |
||
струкцией (операторская), категория точных зрительных работ |
|||
|
|||
|
|
||
Физическая работа, связанная с точностью, сосредоточенностью |
80 |
||
или периодическим слуховым контролем |
|
||
|
|
||
|
|
|
|
*Более 50% рабочего времени; |
** По СНиП 23-05 - 03 |
||
|
|
|
Нормирование шума распространяется на помещения и кабины произ- водственных предприятий, подвижной состав железнодорожного транспорта,
231
морские, озерные и речные суда, вертолеты, пассажирские и транспортные самолеты, трактора, грузовой автотранспорт, строительно-дорожные и дру- гие аналогичного вида машины, жилые дома, городские застройки и т.д.
Степень вредности и опасности условий труда при воздействии шума устанавливается с учетом его временных и частотных характеристик в соот- ветствии с положениями Р 2.2.2006-05.
7.5 Вибрация. Термины. Классификация. Воздействие
В специальной технической литературе по вибрации используют бо- лее ста различных терминов. Например, в соответствии с положениями и
ГОСТ 24346 и др. нормативных документов:
•вибрация – это движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты;
•узкополосная вибрация – вибрация, у которой контролируемые пара-
метры в одной 1/3 октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседней 1/3 октавной полосе;
•широкополосная вибрация – вибрация с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
•низкочастотная вибрация – вибрация с преобладанием максимальных
уровней в октавных полосах частот 1 – 4 Гц для общей вибрации и 8 –16 Гц – для локальной вибрации;
• среднечастотная вибрация – вибрация с частотой: 8-16 Гц – для общей вибрации и 31,5 - 63 Гц – для локальной вибрации;
• высокочастотная вибрация – вибрация с частотой: 31,5-63 Гц – для об-
щей вибрации и 125-1000 Гц – для локальной вибрации;
•постоянная вибрация – вибрация, для которой величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;
•непостоянная вибрация – вибрация, для которой величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с;
•колеблющиеся во времени вибрации – вибрации, для которых величина
нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
• прерывистые вибрации – вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;
232
•импульсные вибрации – вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с;
•локальная вибрация – вибрация, воздействующая на отдельные части организма работающего ( согласно ГОСТ 12.1.012 – вибрация, передающаяся через руки человека);
•общая вибрация – вибрация рабочего места, воздействующая на весь
организм или вибрация, передающаяся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
• общая вибрация 1-й категории – транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности и дорогам (в том числе при их строительстве).
К источникам транспортной вибрации относят: тракторы сельскохо - зяйственные и промышленные, самоходные сельскохозяйственные машины (в том числе комбайны); автомобили грузовые (в том числе тягачи, грейдеры, скреперы, катки и т.д.); снегоочистители, самоходный горный рельсовый транспорт;
• общая вибрация 2-й категории – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок.
К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экска- ваторы (в том числе роторные), краны промышленные и строительные, ма- шины для загрузки мартеновских печей в металлургическом производстве; горные комбайны, шахтные погрузочные машины; путевые машины, на- польный производственный транспорт;
• общая вибрация 3-й категории – технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.
К источникам технологической вибрации относят: станки деревообра- батывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, элек- трические машины, стационарные электрические установки, насосные агре- гаты и вентиляторы, установки химической и нефтехимической промышлен- ности и др.
По направлению действия вибрацию классифицируют в соответст-
вии с направлением осей ортогональной системы координат (рис. 7.1):