4.5 Примеры решения задач

Пример 1. Определить соответствие нормам санитарно-гигиенических условий на пульте управления автоматизированным производством и предложить меры по обеспечению этого соответствия. Пульт расположен в кабине, расположенной на расстоянии 6 м от обрезного автомата А-233. Размеры кабины: высота – 2200 мм, ширина – 1750 мм, длина – 2100 мм. Температура воздуха – 22^оС, влажность – 50%, скорость движения воздуха не превышает 0,1 м/с, освещенность рабочего места составляет 420 лк.

Решение. Анализ условий труда на пульте управления показал, что параметры микроклимата и уровень освещенности соответствуют нормативным требованиям (приложение В и Г). Размеры кабины также удовлетворяют требованиям ГОСТ 23000-78. Необходимо оценить уровень шума на рассматриваемом рабочем месте.

Источником шума является обрезной автомат А-233. Уровень звуковой мощности данного оборудования составляет 112 дБ в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц [2]. Рассчитаем уровень шума в расчетной точке по формуле

, (19)

где L_r - уровень шума в расчетной точке, дБ;

L_i - уровень шума в источнике, находящемся на расстоянии r (м) от расчетной точки, дБ.

Уровень шума на рассматриваемом рабочем месте, рассчитанный по формуле (19), составляет 88, 5 дБ, что превышает допустимый уровень шума, равный для производственных помещений 80 дБ (приложение Д, табл. Д.1).

Для снижения уровня шума можно использовать метод уменьшения шума по пути его распространения, например, используя изолирующую перегородку (как элемент конструкции кабины). Применение перегородки из ДСП толщиной 30 мм позволяет снизить уровень шума на 26 дБ [39]. Тогда фактический уровень шума составит 62,5 дБ, что соответствует нормативным требованиям.

Пример 2. В листопрокатном цехе холодной прокатки находится несколько источников шума, характеристика которых приведена в табл. 27. Предложить мероприятия по защите оператора от производственного шума.

Таблица 27 – Характеристика источников шума листопрокатного цеха

Источник шума	Уровень звуковой мощности, дБ	Расстояние до пульта оператора, м
Агрегат поперечной резки	119	6
Агрегат продольной резки	112	8
Разматыватель листа	122	12
Приемные карманы	115	6
Листоправильная машина	114	4

Решение. Суммарный уровень шума определяют по формуле

, (20)

где L₁, L₂, … , L_n – уровень шума каждого источника с учетом их расстояния до расчетной точки, дБ.

Значения уровней шума всех источников, приведенных в табл. 27, пересчитываем с учетом расстояния до расчетной точки по формуле (19) и подставляем в формулу (20). В результате получаем, что уровень шума в расчетной точке (рабочее место оператора) составляет 99,7 дБ, что значительно превышает допустимый уровень (приложение Д, табл. Д.1). Рассчитаем необходимое снижение уровня шума:

ΔL = 99,7 – 80 = 19,7 дБ.

Для достижения соответствия санитарно-гигиенических условий нормативным требованиям можно использовать звукоизолирующую перегородку [3, 18, 22]. Звукоизолирующую способность однородной перегородки, дБ, можно рассчитать по формуле [3]

, (21)

где G – масса 1 м² перегородки, кг;

f – частота, Гц.

Для обеспечения необходимого обзора с пульта оператора выбираем перегородку из стекла толщиной 6 мм, масса 1 м² которой составляет 16 кг (приложение Д, табл. Д.3). Звукоизолирующая способность такой перегородки, рассчитанная по формуле (21), для частоты 1000 Гц составляет 24 дБ. Фактический уровень шума в этом случае составит 75,7 дБ, что соответствует нормативным требованиям.

Пример 3. Пульт управления находится в цехе горячей прокатки. Расстояние от оператора (хлопчатобумажная спецодежда) до источника тепловых излучений составляет 4 м. Температура наружной поверхности источника – 45^оС, материал поверхности – сталь, площадь поверхности – 120 м². Предложить мероприятия по защите оператора от тепловых излучений.

Решение. Рассчитаем интенсивность тепловых излучений для рабочего места оператора. Формула для расчета определяется соотношением между расстоянием от источника излучения r и площадью поверхности источника S. При интенсивность тепловых излучений рассчитывают по формуле

. (22)

При интенсивность тепловых излучений рассчитывают по формуле

. (23)

В формулах (22) и (23):

Т – температура поверхности источника, К;

А – коэффициент, зависящий от вида спецодежды человека: для хлопчатобумажной ткани – А=85, для сукна – А=110.

Для данного рабочего места , поэтому расчет производим по формуле (23) и получаем интенсивность тепловых излучений, равную 471 Вт/м², что превышает допустимое значение 350 Вт/м² [3].

Для защиты оператора от тепловых излучений рекомендуют использовать теплопоглощающие прозрачные экраны [3, 44]. Необходимое количество экранов определяют из следующего выражения:

, (24)

где m – кратность ослабления;

Е₁ и Е₂ – интенсивность тепловых излучений до и после установления экрана, Вт/м²;

–приведенная степень черноты между источником излучения и рабочим местом и между источником излучения и экраном, Вт/(м²·К⁴);

n – количество экранов.

В нашем случае необходимая кратность ослабления составляет:

m = 471 / 350 = 1,35.

Приведенную степень черноты между двумя параллельными телами рассчитывают по формуле

, (25)

где – степень черноты первого и второго тела, Вт/(м²·К⁴).

Степень черноты выбираем по данным табл. В.6 приложения В: для источника (сталь) – 0,55; для рабочего места оператора – 0,87; для материала экрана (стекло) – 0,6 Вт/(м²·К⁴). Приведенные степени черноты между источником излучения и рабочим местом и между источником излучения и экраном соответственно равны 0,51 и 0,40 Вт/(м²·К⁴). Подставляя в формулу (24) необходимую кратность ослабления и рассчитанные приведенные степени черноты, получаем, что достаточно установить один экран.

Пример 4. Рассчитать систему искусственного освещения пульта управления, находящегося в механическом цехе, размеры которого: длина – 130 м, ширина – 48 м, высота подвеса светильников – 8 м. Для освещения использовать лампы типа ДРЛ. Коэффициент отражения для потолка принять равным 50%, для стен – 30% .

Решение. Для расчета общего равномерного освещения с применением ламп типа ДРЛ можно использовать метод светового потока [3, 42]. Световой поток лампы F_л, лм, рассчитывают по формуле

, (26)

где Е_Н – нормированная минимальная освещенность, лк;

S – площадь освещаемого помещения, м²;

K – коэффициент запаса (табл. Г.4 приложения Г);

Z – коэффициент минимальной освещенности, равный отношению средней освещенности к минимальной, для ламп накаливания составляет 1,15, люминесцентных - 1,1;

n – число светильников (или групп светильников);

 – коэффициент использования светового потока ламп, который зависит от типа светильника, коэффициентов отражения потока _n и стен _с, индекса помещения.

Для механических цехов нормированная минимальная освещенность составляет 200 лк, коэффициент запаса – 1,5 [15].

Исходя из оптимального относительного расстояния между светильниками L/H_P=0,8 (приложение Г, табл. Г.5) определяем расстояние между светильниками:

L = 0,8 H_p = 0,7 ∙ 8 = 5,6 м.

Тогда количество светильников по длине цеха составляет:

n_A = A : L = 130 : 5,6 ≈ 23 шт.

Количество светильников по ширине цеха составляет:

n_В = В : L = 48 : 5,6 ≈ 9 шт.

Общее количество светильников составляет:

n = n_A n_В = 23 ∙ 9 = 207 шт.

Индекс помещения i находится по формуле

, (27)

где А, В – длина и ширина помещения, м;

H_p – высота подвеса светильника от уровня рабочей плоскости.

По рассчитанному значению индекса помещения i = 4,4 для светильников с лампами ДРЛ при коэффициентах отражения для потолка 50%, для стен – 30% по табл. Г.8 приложения Г определяем значения коэффициента использования светового потока ламп: =70%. Теперь по формуле (26) рассчитываем световой поток одной лампы:

По полученному значению F_л выбираем по табл. Г.7 приложения Г источник освещения с ближайшим большим световым потоком – лампу ДРЛ-250, световой поток которой составляет 10000 лм, мощность – 250 Вт.

Рассчитанная система освещения, состоящая из 207 ламп ДРЛ-250, обеспечивает необходимую освещенность рабочих мест в цехе.

Пример 5. Рассчитать освещенность пульта управления, находящегося в помещении, которое освещается шестью светильниками типа ППД-200 (световой поток одной лампы равен 2920 лм). Расстояние между светильниками одного ряда и рядами L = 2 м, высота подвеса светильников H_p = 2,7 м. Пульт находится в точке А (рис. 21). Рассчитать также освещение наклонной панели пульта светильниками 1, 2 и 3, если угол наклона панели составляет 60^о.

Рисунок 21– Схема расположения светильников

Решение. Для расчета освещения необходимо использовать точечный метод [7, 42]. Рассчитаем освещенность в точке А от 1-го светильника, для этого определим расстояние от точки А до проекции оси симметрии:

.

Тангенс угла падения светового потока от 1-го светильника в точку А

Угол падения светового потока от 1-го светильника в точку А соответственно равен 38^о. В соответствии с данными табл. Г.9 приложения Г сила света I_A условной лампы в направлении угла 38^о составляет 169 кд.

Освещенность горизонтальной поверхности от светильника с условной лампой при световом потоке, равном 1000 лк, равна:

(28)

Такая же освещенность образуется от 3, 4 и 6-го светильников. Освещенность от 2-го и 5-го светильников рассчитывается аналогично:

Суммарная условная освещенность от всех светильников соответственно равна:

∑е_г = 11 + 21 + 11 + 11 + 21 + 11 = 86 лк.

Фактическую освещенность в точке А рассчитывают по формуле

, (29)

где F – световой поток лампы, лм;

μ – коэффициент, учитывающий действие удаленных светильников (принимается 1,1-1,2);

К – коэффициент запаса (приложение Г).

В нашем случае фактическую освещенность в точке А составляет 212 лк.

Освещение наклонной панели пульта осуществляется светильниками 1, 2 и 3, поэтому суммарная условная освещенность составляет:

∑е_г = 11 + 21 + 11 = 43 лк.

Для расчета освещенности наклонных поверхностей используют следующую формулу:

, (30)

где θ – угол наклона поверхности по отношению к плоскости перпендикулярной оси симметрии светильника;

р – расстояние от точки проекции светильника до расчетной точки, м.

Освещенность панели пульта, находящейся под углом 60^о, в соответствии с формулой (30) будет равна 87 лк.

Пример 6. На пульте управления используется средство отображения информации коллективного пользования – цифровое табло. Угол наблюдения этого знака индикации для оператора составляет 30^о. Определить границу зоны наилучшего видения знака индикации.

Решение. В соответствии с требованиями ГОСТ 21958-76 границу зоны наилучшего видения знака индикации S определяют по формуле

S = H cos α , (31)

где Н – наибольшее расстояние различимости знака, м;

α – угол наблюдения знака, ….°.

Наибольшее расстояние различимости знака индикации определяем исходя из разрешающей способности системы индикации, сложности конфигурации и характеристик условий восприятия (освещенность, яркость, контрастность и т.д.). В нашем случае оно составляет 2 м [9].

Граница зоны наилучшего видения знака индикации для оператора при данном угле наблюдения составляет 1,7 м.