g - густина повітря, кг/м3 (при такій же температурі і нормальному атмосферному тиску).

Сумарна кількість вологи, що видаляється обладнанням та робочими дорівнює

åG = G1 + G2, г/кг,

де G1 – кількість вологи, що випаровується з відкритих апаратів, дорівнює: G1 = (k + 0,0174 V) (Р2 – Р1), г/кг,

де k – коефіцієнт, що враховує гравітаційний рух навколишнього середовища

водяних парів, що насичують повітря, що видаляється над робочою поверхнею при температурі рідини, мм рт. ст.; Р2 – парціальний тиск водяних парів, що насичують повітря приміщення при температурі рідини, мм рт.ст.;

G2 – кількість вологи, яка виділяється від людей, які працюють в приміщенні, дорівнює G2 = nq, г/кг, де n – число людей, які працюють; q – кількість вологи, що виділяється однією людиною протягом 1 години. Величина q яка залежить від характеру роботи і параметрів мікроклімату, г/кг. При важкій фізичній роботі за зміну у працівника до 6-7 літрів виділяється вологи.

Кількість повітря V3, що надходить у приміщення, яке необхідне для видалення залишків газів, пари і інших шкідливих сумішей чи домішок або розчинення їх нижче гранично допустимих концентрацій, визначається за формулою:

де U – кількість шкідливих домішок, що підлягають видаленню чи розчиненню, г/год; Р1 – гранично допустима концентрація шкідливих домішок у повітрі приміщень, г/м3; Р2 – концентрація шкідливих домішок у повітрі, яке надходить (звичайно Р2 = 0,9 г/м3).

Повітрообмін, необхідний для видалення шкідливого повітря, що виділилося в допоміжних приміщеннях, визначається кратністю вентиляції – кількістю повітря, що надходить за годину, віднесеної до внутрішнього об’єму приміщення,

де n – кратність повітрообміну, 1/год; V - кількість повітря, що вводиться чи відводиться м3/год; Vприм – об’єм приміщення, м3.

Об’єм повітря, яке проходить через отвори вікон або фромузі чи ліхтарі:

де m - коефіцієнт витрати, який залежить від конструкції вікон і кута їх

відкриття (при куту відкриття 900 m = 0,65;при 600 m = 0,57; 450 m = 0,44; 900 m = 0,32); v – швидкість повітря в пройомі, яка залежить від різниці тисків в середині приміщення та зовнішнього середовища і визначається за формулою:

де g – прискорення земного тяжіння (g =9,8), м/с2; g - об’ємна вага повітря, кг/м3; DР – різниця тисків, Н/м2, (або кг/м2).

Якщо приміщення не має штучного освітлення або віконних пройомів у верхній зоні, а шахту будувати не доцільно за конструктивними міркуваннями, то вентиляція здійснюється за допомогою витяжних дефлекторів, встановлених на даху приміщення.

Діаметр витяжного каналу d дефлектора визначають за формулою:

де Q – кількість повітря, що видаляється через витяжний канал дефлектора (продуктивність дефлектора), м3/год; Vк – швидкість руху повітря у витяжному каналі дефлектора, яка залежить від швидкості потоку повітря Vв, що обдуває дефлектор, Vк = 0,4 Vв, м/год.

1.2 Приклади розв’язання типових задач

Приклад 1.1. Визначити кількість повітря необхідного для зниження надлишкового тепла, яке виділилось при охолодженні виробу, що виходить з сушарки продуктивністю М=460 кг/год. Теплоємність виробу (продукту) С = 2,18 кДж/(кг×К).

Початкова і кінцева температури виробу, що охолоджується дорівнює відповідно t1 = 400C i t2 = 700C. Температура зовнішнього повітря та в приміщенні відповідно дорівнює tв1 = 200C i tз2 = 130C. Густина повітря

g = 1,2 кг/м3, теплоємність Сп = 1 кДж/(кг×град).

Рішення. Визначаємо витрати повітря для питомого надлишку тепла по ф.(1.2):

Приклад 1.2. Визначити кратність повітрообміну в приміщенні площею S = 600 м2, при висоті h = 4,8 м, яке обладнане витяжною вентиляцією. Вентилятор Ц-46, №6, кількість обертів ротора вентилятора n = 1200 об/хв, ККД вентилятора h = 0,61. Опір Н = 110 мм рт.ст.

Рішення. 1. За характеристикою вентилятора визначаємо продуктивність

V6 = 6500 м3/год [1]

Визначаємо об’єм приміщення

Vn = S×h = 600 × 4,8 = 2880 м3 . Визначаємо кратність повітряобміну приміщення

n = Vв/Vn = 6500/2880 = 2,3 1/год.

Приклад 1.3. У виробничому приміщенні для вилучення із робочої зони обрізків із шкіри встановлено вентилятор продуктивністю L = 14200 м3/год. Площа перерізу трубопроводу fтр = 0,2 м2. Встановити, чи достатня продуктивність вентилятора для створення в трубопроводах швидкості повітря, яка забезпечить вилучення обрізків.

де k – коефіцієнт, що залежить від температури рідини (при t= 95-60 0С, k = 1,0; при t= 60 0С, k = 0,85; при t= 40 0С, k = 0,75; при t= 20 0С, k = 0,50); d, l – ширина та довжина дзеркала ванни, м.

Vзд = 300×0,75×0,9×1 = 202,5 м3/год.

Примітка. Висота щілини здуву hзд = 0,13×d, м (але не менше 5-7 мм). Швидкість повітря в щілині здуву приймається v = 10-12 м/с. Об’єм повітря, що вилучається бортовими відсмоктувачами від ванн складає

Vвід = 6×Vзд (м3/год). Висота щілини відсмоктувача:

hвід = 1,6×hзд (м).

Об’єм повітря, що вилучається, на 1 м довжини стола можна визначити за формулою:

V = 200×В2 (м3/год),

де В – ширина стола, м (висота щілини бортового відсмоктувача повинна дорівнювати 0,2 В, а висота щитка над щілиною не менше 0,5В).

Приклад 1.8. Визначити кількість повітря, що вилучається бортовим відсмоктувачем з передувом. Розміри ванни b = 1, 2 м; l = 1 м.

Рішення.

1. Визначаємо об’єм повітря, що необхідний для здуву бортовим відсмоктувачем з передувом за формулою:

Vзд = 300×kт× b × l = 300×1×1,2×1 = 360 м3/год. 2. Висоту щілини здуву знаходимо за формулою:

hзд = 0,013×b = 0,013×1,2 = 0,016 м.

3. Об’єм повітря, що вилучається бортовим відсмоктувачем з передувом від ванн складає:

Vвід = 6 Lзд = 6 360 = 2160 м3/год.

4. Висоту щілини відсмоктувача знаходимо за формулою:

hвід = 1,6×hзд= 16×0,016 = 0,26 м.

5. Об’єм повітря, що вилучається на 1 м довжини стола визначаємо за формулою:

V = 200×В2 = 200×36 = 7200 м3/год,

де 0,2×В = b; В = b/0,2 = 1,2/0,2 = 6 м.

Фасонні місцеві відсмоктувачі кожуха встановлюються на пристроях, робота на яких супроводжується виділенням пилу, дрібних стружок і ін.

Примітка. Об‘єм повітря V, що вилучається від шліфувальних і ін. верстатів визначається за формулами:

при виконанні відсмоктувача в вигляді кожуха та при діаметрі кола dk < 250 мм, V = 2dk , м3/год;

при dk = 250 – 600 мм, V = 1,8dk , м3/год;

при dk ³ 600 мм, V = 1,6dk , м3/год.

Приклад 1.9. Розрахувати повітряну теплову завісу для воріт цеху. Щілина розташована з низу воріт. Ширина її bщ = 0,15 м, висота воріт Hb = 2,5 м, ширина Bb = 3 м.

Середня швидкість руху забрудненого повітря в приймальному отворі зонта повинна бути:

vсеред = 1,05¸1,25 м/с, зонт відкритий з чотирьох сторін; v серед = 0,9¸1,05 м/с, зонт відкритий з трьох сторін;

v серед = 0,75¸0,9 м/с, зонт відкритий з двох сторін; v серед = 0,5¸0,75 м/с, зонт відкритий з однієї сторіни;

тоді V = 1,5×0,8×0,7×3600 = 3024 м3/год. Приймаємо vсеред = 0,7 м/с

2 ВИРОБНИЧЕ ОСВІТЛЕННЯ

Одним із головних питань культури праці на підприємстві є раціональне освітлення приміщень і місць для праці. Освітлення повинно забезпечити високу продуктивність і безпеку праці, поліпшення якості продукції, найменшу загальну і зорову втому.

При недостатньому освітленні працівник погано бачить оточуючі предмети і не чітко орієнтується у виробничій обстановці; успішне виконання робочих операцій вимагає від нього допоміжних зусиль і великого зорового напруження, ненормоване і недосконале освітлення веде до зростання травматизму.

Око людини має дуже низький поріг освітлюваної чутливості. Порогова енергія ока дорівнює 5×10-12 ерг/с. Освітлювана чутливість елементів нашого ока сприймає випромінювання з довжиною хвилі 380-760 нанометрів (нм). Краща чутливість ока відповідає випромінюванню з довжиною хвилі 556 нм, сприймаючи жовто-зелене забарвлення. Норми природного освітлення промислових будівель зводяться до нормуємого коефіцієнта природного освітлення і показані в “Будівельних нормах і правилах” СНіП ІІ-А.8-72.

Освітлювальний режим в приміщенні вибирається з урахуванням особливостей зовнішнього освітлення, тобто освітлювального клімату в районі будівництва. Дані про освітлювальний клімат дозволяють регламентувати час використання штучного освітлення в будівлях, що дає економію у мільярди кіловат-годин електроенергії.

Виробниче освітлення підприємства сприяє: створенню нормальних умов праці; зниженню втоми організму; зростанню продуктивності праці і підвищенню якості продукції, яка випускається; зниженню травматизму на виробництві. Виробниче освітлення буває робочим, аварійним, евакуаційним, черговим, охоронним, загальним та місцевим в залежності від призначення.

2.1Основні світлотехнічні величини

1.Світловий потік (Ф) –визначається як потужність променистої енергії, яка оцінюється за світловим відчуттям, що впливає на людське око. Світловий

потік Ф, що випромінюється точковим джерелом у межах тілесного кута w прямо пропорційний силі світла І джерела та величині тілесного кута w:

Одиницею світлового потоку є люмен (лм) – світловий потік від точкового джерела в 1 канделу, розташованого біля вершини тілесного кута в 1 стерадіан.

W= s/r2 cтерад.

2.Сила світла І – це відношення світлового потоку Ф до тілесного кута w, в межах якого світловий потік рівномірно розподіляється. За одиницю сили світла береться сила світла точкового джерела, що випромінює світловий потік

в1 лм, який рівномірно розподіляється всередині тілесного кута 1 стерадіан і позначається в канделах (кд).

Одна кандела дорівнює силі світла, що випромінюється з поверхні 1/600000 м2 перерізу повного випромінювача (державний світловий еталон) в перпендикулярному напряму при температурі затвердіння платини (2046,65 К) і тиску 101325 Па:

3. Освітленість Е – густина світлового потоку Ф, який падає до площі поверхні S, яка освітлюється. За одиницю освітленості беруть люкс (лк). Люкс

– це одиниця, яка дорівнює освітленості поверхні площею в 1 м2, на які

знаходження Сонця, степені хмарності, чистоти повітря, часу, дня і року, а також від відбивальної здатності земного покриву. Тому природне освітлення приміщень прийнято характеризувати не в абсолютних одиницях (люксах), а у відносній величині, що показує, у скільки разів освітленість в середині приміщення Е менше освітленості під відкритим небом Е0.

Ця відносна величина, що вимірюється у відсотках %, називається коефіцієнтом природної освітленості (скорочено КПО) і позначається буквою е.

випромінюється поверхнею в даному напрямі, до площі поверхні, яка

6. Умовна робоча поверхня – умовно прийнята горизонтальна поверхня, що розміщена на висоті 0,8 м, від підлоги.

7.Робоча поверхня – поверхня, на якій проводиться робота і на якій нормується чи вимірюється освітлення.

8.Коефіцієнт відбиття поверхні (r) – відношення світлового потоку, відбитого від поверхні (робочого місця, стелі, стін, підлоги і ін.) до світлового потоку, що падає на неї:

9. Фон – поверхня, що прилягає безпосередньо до об’єкту розпізнавання, на якій він розглядається.

Фон є: світлим – при r = 0,4; середнім – при r = 0,2¸0,4; темним – при r < 0,2.

10.Блискучість – підвищена яскравість поверхонь, що погіршує видимість об’єктів.

11.Робоче освітлення – освітлення приміщень будівель, а також

відкритих просторів, призначених для проходів людей, роботи, руху транспорту. На протязі всього часу роботи величина освітлення не повинна часто і різко мінятися, що неблагоприємно впливає на зір робочих, викликає у них втому зору і знижує продуктивність праці.

12.Аварійне освітлення – освітлення для продовження роботи при аварійному відключенні робочого освітлення. Аварійне освітлення повинно бути низьковольтним.

13.Евакуаційне освітлення (аварійне освітлення для евакуації),

застосовують при евакуації людей при відключенні робочого, основного освітлення.

14.Чергове освітлення – освітлення в неробочий час.

15.Загальне освітлення – освітлення при якому світильники в

промислових приіщеннях розміщують так, щоб вони створювали досить рівномірну освітленість по всій площі і не порушували спокійний характер освітлення, яке могло б визвати яскравість, втому робочих, перевитрату електроенергії.

16.Коефіцієнт запасу (К3) – розрахунковий коефіцієнт, що враховує зниження освітленості в процесі експлуатації внаслідок забруднення та старіння джерел світла (ламп) світильників, а також зниження властивостей відбивання від поверхонь приміщень.

17.Показник освітленості (Р) – критерій оцінки сліпучої дії

освітлювальної установки, який визначається формулою:

де S – коефіцієнт осліпленості, що дорівнює S = V1/V2, де V1 – видимість об’єкту спостереження при екрануванні блискучих джерел світла; V2 – видимість об’єкту спостереження при наявності блискучих джерел світла в полі зору.

18. Коефіцієнт пульсації освітленості Кп, % -критерій оцінки відносної глибини коливань освітленості в результаті зміни в часі світлового потоку

газорозрядних ламп при живленні їх змінним струмом. Кп визначається формулою:

де Еmaх, Emin, Есер - відповідно максимальне, мінімальне, середнє значення освітленості за період його коливання, лк.

2.2 Природне освітлення

Природне освітлення виробничих приміщень при правильному його проектуванні і устаткуванні діє благоприємно на здоров’я робочих. Норми освітлення приміщень визначаються коефіцієнтом природного освітлення (КПО) – е.

Для природного освітлення, як норма, прийнята відносна величина коефіцієнта природного освітлення (КПО), який виражений у відсотках і дорівнює КПО = (Евн/Езов)×100%, де Евн – освітленість у даній точці в середині приміщення; Езовн – освітленість зовнішньої горизонтальної поверхні, що створюється розсіяним світлом всього небосхилу.

При визначенні достатності за нормами природного освітлення у виробничому приміщенні, для правильного розміщення устаткування і розподілу робочих місць з різним ступенем зорового навантаження, необхідно вміти аналітично визначити коефіцієнти природної освітленості.

Норми природної (і штучної) освітленості повинні дотримуватися при проектуванні освітлення приміщень, що будуються і реконструюються, будівель різного призначення, робочих місць. По задачах зорової роботи приміщення підрозділяються на чотири групи:

І група – приміщення, в яких необхідно розрізняти об’єкти зорової роботи при фіксованому напрямі лінії зору працюючих на робочу поверхню (виробниче приміщення промислових підприємств, робочі кабінети, конструкторські бюро, кабінети лікарів і операційні лікувальних установ, групові кімнати дитячих дошкільних установ, класні кімнати, аудиторії, лабораторії, читальні будівлі та ін.);

П група – приміщення, в яких розрізняють об’єкти при нефіксованій лінії зору і оглядають оточуючий простір;

ІІІ група – приміщення, в яких проводиться огляд навколишнього простору при дуже короткочасному, епізодичному розрізненні об’єктів;

ІУ група – приміщення, в яких відбувається загальне орієнтування в просторі інтер’єру.

Всі роботи діляться на вісім розділів і відповідні підрозділи зорової роботи, в залежності від якої вибирають освітленість.

Для оцінки умовності освітлення, створених джерелом світла, користуються поняттям освітленості. Існує два методи визначення і нормування освітленості – геометричний і світлотехнічний.

При проектуванні освітленості на основі геометричного методу нормується не сама освітленість, а лише один із факторів, що впливають на освітленість, а саме – площа світлових пройомів. Інші фактори – світловтрати внаслідок поглинання світла вікон і їх забрудненням, зменшення освітлення від затемнення переплетіннями і сусідніми будівлями, а також вплив нерівномірності розміщення світлопройомів – не враховуються. Такий метод не є досконалим – він не дає можливості порівняти між собою освітленість в тій або іншій точці приміщення, так як закон її розміщення в приміщенні не можливо виявити, а освітленість не визначається точними венличинами. Геометричний метод дає задовільні результати тільки для приміщень з невеликими площами.

Світлотехнічний метод – більш досконалий, він виявляє всі фактори, що впливають на інтенсивність освітлення, забезпечує необхідними рівнями освітленості в різних точках приміщення. При проектуванні природного освітлення світлотехнічним методом необхідно вибрати оптимальний варіант, що виявляє, як санітарно-гігієнічні потреби, так і економічні.

При розрахунку величини освітленості будь-якого приміщення в характерному розрізі, беруть першу точку на віддалі 1 м від зовнішньої поверхні стіни, а останню – в кінці робочої зони приміщення. При верхньому освітленні першу і останню точки будуть в крайніх точках приміщення.

Згідно СНіП ІІ-А.8-72 “Природне освітлення. Норми проектування” [12], приміщення промислових будівель розділені за вимогами освітлення на шість розрядів в залежності від точності виконання в них робіт (див.табл.2.1). Так, наприклад, якщо зорова робота полягає в читанні друкованого тексту, розмір об’єкта визначається різницею товщини штриха букви (І розряд роботи).

Робота на швейних машинах, круглопанчішних, круглопетельних і інших машинах (на токарних, свердлильних, фрезерних верстатах) відносяться до ІІ розряду).

В фарбувальних, оздоблювальних, розкрійних, електроремонтних та ін.цехах, розряд роботи – ІІІ. В оздоблювальних, малярних, сушильних і інших цехах розряд робіт – ІУ. Для приміщень кожного розряду роботи встановлено нормативне значення КПО, причому для приміщень з верхнім світлом (через ліхтарі), або комбінованим (через бокові вікна і ліхтарі), нормується середнє значення КПО –есеред. В приміщеннях з верхнім комбінованим освітленням нормується середнє значення КПО (есеред) і визначається за формулою:

де е1, е2, е3,…, еn – значення КПО в окремих точках приміщення, що знаходяться на однакових віддалях одна від одної; n – кількість точок, в яких визначається КПО (таких точок береться не менше п’яти).

Нормовані значення КПО (есеред та еmin) для приміщень виробничих будівель наведені у табл.2.1.

Таблиця 2.1 Нормоване значення КПО. в приміщеннях виробничих будівель.

Для визначення природного освітлення архітектором А.М.Данилюком [4] запропонований метод, який полягає в тому, що вся півсфера небосхилу розбита на ділянки, які створюють коефіцієнти природної освітленості на розрахунковій горизонтальній площині. Визначення КПО зводиться до підрахунку числа цих ділянок, що видні через світловий отвір заданої точки приміщення.

Наприклад, якщо напівсфера небосхилу розбита на 10000 ділянок рівної світлової активності, тоді кожна ділянка створює освітленість в 10000 разів менше ніж зовнішня горизонтальна освітленість, створювана всією напівсвферою небосхилу. Отже, якщо через світловий отвір видна одна ділянка небосхилу, то КПО дорівнює 0,0001 або 0,01%, якщо через світловий отвір видно 2 ділянки, тоді ероз = 0,02% тощо.

Кількість ділянок небосхилу, що видні через світловий отвір, визначають за допомогою двох графіків: один графік є пучком проміння, що сполучає центр напівсфери небосхилу з ділянками, які дорівнюють світловій активності по висоті світлового простору; другий графік аналогічний, але по ширині світлового отвору (рис.2.1).

Коефіцієнт природної освітленості, розраховують по формулі:

де n1- число ділянок першого графіка, що охоплює світловий отвір на поперечному розрізі приміщення; n2 – число ділянок другого графіка на плані приміщення.

Схема визначення КПО за методом А.М.Данилюка:

1)накладаємо графік І на поперечний розріз приміщення, сполучаючи полюс першого графіка 0 з точкою А, в якій необхідно розрахувати ероз;

2)підраховуємо число ділянок n1;

3)одночасно з підрахунком ділянок, знаходимо номер півкола, яке проходить через точку С – центр світлового отвору по висоті;

4)На друному графіку знаходимо горизонтальну пряму, яка відповідає номеру півкола і суміщаємо її з точкою А;

5)Підраховуємо число ділянок n2;

6)Знаходимо значення КПО:

ероз = 0,01×n1×n2%, едійсн. = 0,01×n1× n2 ×t0%,

де t0 – коефіцієнт пропускання світла крізь скло.

Таблиця 2.2 Ефективні коефіцієнти пропускання проміння через скло і

поліетиленові плівки

Як видно із таблиці 2.2, пропускання звичайного віконного скла з врахуванням біологічної ефективності складає в сумарному випромінюванні 19-23%; силікатного збагаченого скла – 61-66%; поліетиленової плівки – 6260%.

2.2.1 Розрахунок природного освітлення

Метод розрахунку природного освітлення приміщень дано у відповідній главі СНіП ІІ-А.8-72 “Природне освітлення”. Згідно СНіП коефіцієнт природного освітлення е є сумою трьох компонентів (рис.2.1):

е = ен + евід + ез (2.12) де ен – КПО створений прямим світлом ділянки неба, що видно; ез – теж саме,

відбитим світлом від протилежної будівлі; евід – теж саме, відбитим світлом від внутрішніх поверхонь приміщення.

ен ез

2.1. Схема для визначення коефіцієнта природного освітлення з врахуванням відбитого світла.

с

θ

М

Рис.2.2. Будування кута θ для визначення коефіцієнта q нерівномірності яскравості неба.

Примітка: Значення поправочного коефіцієнта q і τ0 регламентований розділом СНіП ІІ-А.8-62 “Природне освітлення. Норми проектування”.

Таблиця 2.3.

Значення коефіцієнта q, що враховує нерівномірність яскравості неба по меридіану

2.2.2 Приклади розв’язання типових задач

Приклад 2.1. Визначити коефіцієнт природного освітлення енр в точці М (рис.2.3) користуючись графіками А.М.Данилюка. Точка М, яка знаходиться на робочому місці агрегату обробки взуттєвого виробу (на висоті 0,9 м від підлоги) нанесена на схемі приміщення (розрізі і плані) відповідної ділянки взуттєвої фабрики.

Рішення. Накладаємо графік І (див.рис.2.3а) на поперечний розріз схеми приміщення так, щоб основа графіка була розташована горизонтально, а його центр 0 збігся з заданою точкою М. Визначаємо кількість промінів, які проходять через світловий пройом, по його висоті (в даному випадку n1 = 2).

Проводимо промінь, який визначається лінією, проведеною від точки М до точки С – центру світлопройому по осі стіни і визначаємо довжину, що дорівнює СМ.

Відкладаємо на схемі приміщення віддаль СМ і знаходимо точку М, з якою сполучаємо полюс О графіка ІІ (див.рис.2.3б), де розташовано основу графіка паралельно зовнішній стіні.

Визначаємо кількість променів n2, що проходять через три вікна по їх ширині. В нашому випадку через перше вікно проходить n′2 = 20 променів,

через друге - n¢¢2 = 34 променів, через третє - n¢¢¢2 =19 променів. Всього через вікна проходить n2 = n¢2 + n¢¢2 + n¢¢¢2 =20 + 34 + 19 = 73 промені.

ерн = 0,01× n1× n2 =0,01×2×73 = 1,46%.

М

а) поперечний переріз приміщення

n′2= 20 пр

9

n′′′2= 19 пр.

б) план приміщення Рис. 2.4 Схема прикладу 2.1 визначення величини ерн

за допомогою графіка А.М. Данилейка.

Складова коефіцієнта природної освітленості евід для будь-якої розрахункової точки приміщення визначається в залежності від середньовагового коефіцієнта відбиття стін, стелі і підлоги за формулою:

де ен – розраховується за формулою (2.4); r - коефіцієнт, який враховує підвищення КПО за рахунок світла, що відбивається від внутрішніх поверхонь приміщення, значення коефіцієнта r для різних видів освітлення – одного бокового (комбінованого) – в залежності від середньозваженого коефіцієнта відбиття внутрішніх поверхонь наведено у СНіП ІІ-А.8-62 [12].

Складова коефіцієнта природного освітлення е3, що створено відбитим від протилежних будівель сітлом визначається за формулою:

де ер3 – розрахункове значення КПО в даній точці М приміщення від ділянок небосхилу, що закриває протилежними будівлями (рис.2.4), при цьому нехтуючи світловтрати; t0 – коефіцієнт, що приймається за таблицею 1 СНіП- А.8-62.

Приклад 2.2. Визначити коефіцієнт природного освітлення в точці М, на рівні робочої поверхні, якщо в приміщенні є два вікна однакової ширини.

Рішення. Для рішення цього прикладу необхідно застосуватити рис.2.3 (а,б). Графік (а) накладаємо на попередній розріз цеху і визначаємо число променів, яке проходить через вікно, по висоті n1 = 1,7. Потім визначаємо номер кола, що проходить через центр отвору (точка С). Примірний план цеху і відповідні геометричні побудови показані на рис.2.1, 2.2.

На графіку ІІ знаходимо горизонтальну пряму, відповідну номеру кола на графіку 2.3,а. Накладуємо графік так, щоб горизонтальна пряма графіка ІІ поєднувалася з лінією вікна, а центр графіка знаходився на лінії МС, що проходить через проекцію точки М, для якої визначаємо КПО. Таким чином через два однакові вікна знаходимо n1 = 2×20 = 40 променів;

ерн = 0,01×n1×n2 =0,01×40 = 0,04%.

Приклад 2.3. На раму з подвійним склом падає сонячне сітло під кутом j=700. Визначити, скільки світла пройде через скло, якщо показник заломлення

світла h = 1,5. Багатократним відзеркаленням і поглинанням світла при проходженні через скло можна нехтувати.

Рішення. Відбитий потік світла від зовнішнього скла під час переходу світлового проміня із повітря в скло визначається за формулою

де j, g - відповідно кут падіння і заломлення світлового променя. Кут падіння і кут заломлення зв’язаний законом заломлення світла:

sinj = nsing,

де n – показник заломлення (дорівнює 1,5), тоді sinγ = 1/n×sinγ, але sinj=sin700= =0,94, тобто sinγ = (0,94/1,5) = 0,62 отже g = 38050¢. Потім визначаємо суму і різницю кутів падіння і заломлення світла:

j + g = 700 + 38050¢ = 108050¢, j - g = 700 - 38050¢ = 31010¢.

Отже

sin108050¢ = sin(900 + 18050¢) = + соs18050¢; соs18050¢ = 0,9465; -сtq18050¢ = -2,932; sin31010¢ = 0,5175; tq31010¢ = 0,6048; tg108050¢ = tg(900 + 18050¢) = сtg18050¢;

Кількість світла (у відсотках), яка відбивається від усіх поверхонь подвійного скління, визначають як суму відбитих потоків світла внутрішньої і зовнішньої поверхонь скла (рис.2.5).

ϕ=700

17%

14%

Рис.2.5.

Від зовнішньої поверхні першого скла відобразиться 17% світлового потоку. Отже, на зовнішню поверхню другого скла падатиме потік світла зменшений на 17%, тобто 100-17 = 83%. Від зовнішніх поверхонь скла відбивається 17 + 14 =31%. Через подвійне скло (проходить без урахування поверхні скла) тільки (100-31) = 69% світла від початкової кількості.

Приклад 2.4. Визначити коефіцієнт контрасту між деталлю і поверхнею столу контролера, якщо коефіцієнт віддзеркалення деталі ρ1 = 0,6, а столу ρ2 = 0,3

Рішення. Для визначення коефіцієнта контрасту між поверхнею застосовуєм формулу:

Примітка 1.Наближений метод розрахунку коефіцієнта природного освітлення використовують для попереднього розрахунку необхідних розмірів світлових променів.

Необхідна площа світлових пройомів S0 в процентах від площі підлоги приміщення. що забезпечує нормоване значення КПО приблизно визначається: а) при боковому освітленні приміщення за формулою:

б) при верхній освітленості приміщення за формулою:

де S0 – площа вікон або ліхтарів; Sп – площа підлоги приміщення; еmin – нормоване мінімальне значення КПО для даного приміщення при боковому освітленні; еср – нормоване середнє значення КПО для даного приміщення при верхньому освітленні; σ0 - загальний коефіцієнт світлопропускання (табл.5 СНіП ІІ-А, 8-72); r1 – коефіцієнт, який виявляє вплив відбитого світла при боковому освітленні (СНіП ІІ-А, 8-72); r2 – коефіцієнт, який виявляє вплив відбитого світла при верхньому освітленні (табл.7 СНіП ІІ-А, 8-72); ηф –

світлова характеристика ліхтаря (табл.9 СНіП ІІ-А, 8-72); h0 – світлова характеристика вікна (табл.10 СНіП ІІ-А, 8-72); К – коефіцієнт, що виявляє затемнення вікон протилежними будівлями (табл.10 СНіП ІІ-А, 8-72).

Приклад 2.5. Визначити необхідну площу вікон приміщення цеху теплової обробки швейної фабрики (див.рис.2.2). Освітлення приміщення – одностороннє.

Розміри приміщення: ширина L = 18,5, довжина – В = 12 м. Висота верхніх частин вікон над робочими поверхнями складає h1 = 4,2 – 0,9 = 3,3 м. Заскління – подвійне; перепльоти дерев’яні; забруднення скла не велике; внутрішнє оздоблення стін світле; коефіцієнт відбиття r = 0,5. Протилежні споруди відсутні. Приміщення цеху обробки теплової прокладки відноситься за зоровими умовами до Ш розряду роботи; при цьому нормуєме значення мінімального КПО ерmin = 1,5%.

Рішення. Проводимо приблизний розрахунок необхідної площі світлових пройомів за формулою (2.17):.

S0 = (S0/ Sп) × 100 = [(еmin×h0)/(s×r1)] ×K,

В цю формулу беремо дані з таблиці 10 СНіП ІІ-А, 8-72 - σ~ 0 = 0,35; з табл.6 СНіП - r1 = 4. Підставимо ці дані у формулу:

S0 = (1,5×23)/(0,35×4) = 24,7%.

Знаходимо відношення ширини приміщення L до довжини В, L/В = 18,5/12 = 1,54.

Визначаємо відношення довжини приміщення В до висоти вікна h1, В/ h1 = 12/3,3 = 3,64.

Знаючи площу приміщення (Sп = L×В = 18,5×12 = 222 м2) знаходимо площу світлових пройомів.

Запроектована площа світлових пройомів дорівнює 18,5×3 = 55,5 м2. Розрахунок показує, що норма природного освітлення в приміщенні забезпечена.

2.3 Штучне освітлення

Численні дослідження показують, що штучне освітлення впливає на поліпшення продуктивності праці, якість продукції, зменшення браку і травматизму, поліпшення умов праці тощо.

За останні роки рівень освітленості підвищується, і за кожні 10 років подвоюється. Підвищення освітленості робочих місць і впровадження більш удосконалених джерел світла – люмінісцентних ламп і арматури освітлення – значно поліпшили освітлювальні умови переважної більшості промислових підприємств. Поряд з цим відмічається, що питання нормального штучного освітлення на підприємствах легкої промисловісті, ще не находить належних умов.

Застосовуючи в цехах штучне освітлення з люмінісцентними світильниками необхідно знати наступне: люмінісцентні світильники є одними з найбільш масових видів освітлювальних приладів. Економічність і гігієнічність люмінісцентних ламп широко використовується в усіх галузях промисловості. Крім того, лімінісцентні лампи в середньому на 2,5 рази підвищують величину освітленості при мінімальній витраті електроенергії, в порівнянні з лампами розжарювання. Проектуючи електроосвітлення в цехах необхідно дотримуватись таких вимог:

На робочому місці і в приміщенні створити необхідні умови праці –згідно норм освітлення і видів роботи.

Світильники приміщень і робочих місць не повинні створювати засліплюючої дії для робочих. Це забезпечується правильним вибором типу світильників, достатньою висотою їх підвішування і правильним розміщенням над поверхнею робочого місця.

Для створення кращого освітлення поверхні робочого місця, лампи розташовують під кутом.

Світильники в промислових приміщеннях розташовуються так, щоб створити достатньо рівномірну освітленість усього приміщення. Нерівномірність освітлення призводить до стомленості працюючих і перевитрати електроенергії.

Величина освітлення не повинна часто і раптово змінюватися, це шкодить зору працюючих, визиває втому і зниження продуктивності праці.

При виборі типу світильника враховується не тільки його характеристика, але й відповідність умовам середовища.

Вільний доступ до ламп освітлення для зручного їх обслуговування і миття від бруду.

2.3.1 Розрахунок штучного освітлення.

Завдання світлотехнічного розрахунку системи штучного освітлення полягає у визначенні потужності джерела світла за заданою освітленістю, або визначення степені освітлення за даним розміщенням світильників і відомій потужності джерел світла на розрахунковій площині і розподілення яскравості в полі зору.

Вирішуючи питання штучного освітлення, необхідно прагнути до створення звичного для людини природного середовища, застерігаючи шкідлий вплив на здоров’я людини. При зміні яскравості робочого місця або фону до визначеної величини, з’являється можливість розрізнювати об’єкти – це називається стадією бачення і характеризується величиною яскравості (К).

де В0 – яскравість об’єкту; Вф – яскравість фону.

Величина видимості V – це число значень порогового контрасту Кп, яка

Затемнення характеризується глибиною тіні М і коефіцієнтом затемнення. Коефіцієнт затемнення b дорівнює відношенню освітлення затемненої ділянки Ет до освітленості цієї ділянки без затемнення Е.

освітленості, тобто, частини світлового потоку, що направлений світильником у верхню напівсферу, світлорозподіленням світильників в нижній напівсфері і відносним розміром між світильниками. Звідки,

де Fот – світловий потік, відбитий стінами, стелею та машинами; Fпр – світловий потік, що падає на поверхню.

Для освітлення основних цехів легкої промисловості застосовують методи:

1. Метод граничної потужності. Цей метод є простим і знайшов широке застосування при розрахунку загальної освітленості виробничих приміщень. Граничною потужністю називається частина відділення загальної потужності

світильників, ВТ; S – освітлювана поверхня, м2.

Помноживши W на поверхню підлоги встановлюють і визначають

Кожному типу світильників відповідає визначена потужність ламп Рл, знаючи її можна визначити загальне число світильників – n.

світлового потоку, яким визначається світловий потік ламп, необхідний для створення заданої освітленості, з врахуванням світла, відбитим стінами, потолком або при створеному світловому потоку.

Коефіцєнтом використання освітлювальної установки називають, відношення світлового потоку, що падає на розрахункову площу як безпосередньо від світильників, так і в результаті багатократного відбивання, до світлового потоку джерела світла:

де F¢p- світловий потік, що безпосередньо падає від світильників на розрахункову площу (прямий потік); Fр.о. – світловий потік, що падає на розрахункову площу в результаті багатократного відбивання; Fл світловий потік лампи.

3. Для розрахунку освітленості від люмінісцентних ламп застосовують метод коефіцієнта використання світлового потоку світної лінії, а при лампах розжарювання – метод коефіцієнта використання і точковий.

Розрахунок освітлення за методом коефіцієнта використання проводять за формулами:

а) при люмінісцентних світильниках

E – нормоване освітлення, лк (СНіП ІІ-А-9-71); S – площа приміщення, м2;

k– коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленості (К = 1,5); n – число світильників, шт;

Z – коефіцієнт поправки світильника (відношення середньої освітленості до мінімальної, приймається 1,1÷1,3);

η – коефіцієнт використання світлового потоку (залежить від розмірів і конструкції приміщення, типу і висоти підвішування світильників, відбиття світла від стелі, стін).

Для знаходження коефіцієнта η необхідно знайти показник приміщення:

де і – показник (індекс) приміщення; А – ширина приміщення, м; В – довжина приміщення, м; h – висота приміщення, м.

Кількість світильників визначаємо за формулою:

де n – кількість світильників; m – кількість ламп у світильнику.

2.3.2 Розрахунок освітлення точковим методом

Розрахунок освітлення точковим методом рекомендується для випадків локалізованої освітленості; освітленості не горизонтальних поверхонь, а також для загального рівномірного освітлення при затемненні світильників устаткуванням. Цей метод використовується для розрахунку освітленості великих цехів з невеликим коефіцієнтом відбиття від стін і стелі.

Розрахунок цим способом починається з надходження світлового потоку ламп розжарювання. Знаючи світловий потік, знаходять потужність ламп (напруга ламп 220 В) за даними табл.2.4.

Таблиця 2.4

Ф¢ = 1000 × K × E

μ × åE ,

де m - коефіцієнт, що обумовлює вплив віддалених світильників і відбитого світла (при емалірованих світильників прямого світла, m = 1,1 ¸ 1,2, для дзеркальних - m = 1,0; для світильників прямого світла m = 1,3 ¸ 1,6; для åЕ при розрахунках визначають по кривих просторових ізолюксів [6].

2.3. 3 Розрахунок освітлення за методом світлової лінії

Якщо розглядати освітленість устаткування розміщеного впоздовж смуги (люмінісцентна лампа) АВ (рис.2.6) і враховувати, що вона рівномірна, то розрахунки освітленості для смуги з безперервним рядом світильників, розрахунки ведуть за формулою

де Іу – потужність світла відрізка одиночної лінії в направленні до розрахункової точки на площі, перепендикулярній освітлювальній смузі; Р – найближча віддаль від точки А до проекції світильників на розрахункову площу; g - кут між направленням світла і нормаллю до робочої поверхні, поставленій у точці розрахунку; h – висота розміщення світлової смуги над плоскістю розрахунку; а – кут, що координує розміщення лівої і правої світлових смуг відносно ока спостерігача:

a - кут, під яким видно полосу, яка світиться із точки розрахунку; F¢ - світловий потік на 1 м смуги, лм/м;

де n – загальна кількість ламп світлової смуги; Fл – світловий потік однієї лампи [12]; l – повна довжина смуги з урахуванням розривів між світильниками, м.

А В

Рис.2.6

А

Рис.2.6 Довжина смуги з урахуванням розмірів між світильниками, м.

Кут, що характеризує зону, в межах якої око спостерігача захищено від прямої дії ламп, називають захисним кутом світильника,

g g1

h

rн R

де h – віддаль від тіла лампи, яке світиться (нитка розжарювання) до площини відбивача світильника; R – радіус відбивача світильника; r = rн – радіус умовного кільця тіла розжарювання; r = rк – радіус точки дотику до колби лампи; r = rг – радус пальника газорозрядної лампи високого тиску в прозорій колбі.

Рис.2.8 Люмінісцентний світильник.

2.3.4 Приклади розв’язання типових задач

Приклад 2.6. Лист білого паперу рівномірно освітлений падаючим на нього світловим потоком Ф = 110 лм. Визначити освітленість поверхні паперу і відповідність її нормам освітленості для робіт з креслення.

Згідно ГОСТ 3450-9 площа паперу S = 1,152×0,814 = 0,938 м2. Тоді, Е = Ф/S = 110/0,938 = 117 лк.

За нормами для робіт з креслення, освітленість повинна бути не менше 150 лк при лампах розжарювання і не менше 300 лк при люмінісцентних лампах.

Приклад 2.7. Визначити величину захисного кута світильника і відповідність нормам техніки безпеки. Початкові дані: діаметр світильника D = 252 мм. Спіраль лампи має діаметр d = 40 мм і відстає від світлового отвору світильника на h = 85,5 мм (рис.2.7.).

γ = 30025¢, що відповідає нормам.

Світильники, що мають захисний кут менше 300, не забезпечують захист очей від сильно діючих світлових променів.

Приклад 2.8. Приміщення має розміри А = 12 м; В = 5 м; розрахункова

висота h =3,2; rстелі= 70%; rстіни = 50%. Висота поверхні стола робочого місця hр.м. = 0,7 м. Прийнято поставити світильники типу УПМ-15, які підвішуються до

стелі, відстань від зрізу світильника до стелі hс = 0,5 м. За нормами освітлення в цеху мінімальне Е = 200 лк (рис.2.9).

1. Визначаємо висоту підвіса світильника над підлогою

h0 = h – hс = 3,2 – 0,5 = 2,7 м.

Світильник типу УПМ-15 загального освітлення, з лампами розжарювання потужністю 200 Вт. Мінімальна висота підвісу над підлогою відповідно СНіП П-4-79 повинна бути 2,5-4,0 м, залежно від характеристики світильника. В нашому випадку h0 – відповідає цій вимозі.

Висота підвісу світильника над робочою поверхнею дорівнює h = h0 – hр.м. = 2,7 – 0,7 = 2,0 м .

hc

hp.л

Рис.2.9 Схема визначення висоти підвісу світильника.

Рівномірність освітлення досягається при відповідному співвідношенні відстані між світильниками L і висоти їх підвісу h (табл.2.5). Визначимо рекомендовану відстань між світильниками:

L = 0,7×h = 0,7×2 = 1,4 м. Необхідна кількість світильників становить:

Приймаємо 14 світильників, враховуючи розміри приіщення розміщуємо їх у два ряди по 7 штук (рис.2.10).

6х1,5 = 9, 48 м

2,5

1,25

Рис.2.10 Схема розташування світильників УПМ-15 в цеху Показник приміщення і становить

За таблицею 2.6 знаходимо коефіцієнт використання h = 0,58, для

світильника УПМ-15 при і = 1,75, rстелі = 70%, rстін = 50%. Світловий потік одного світильника, а значить і лампи, яка встановлена у світильнику, дорівнює

За таблицею 2.8 вибираємо лампу Б-150 потужністю 150 Вт, світловий потік якої становить 2100 лм. Це значення на 5% менше розрахункового, однак не перевищує встановлену норму – 10% < Fл< + 20%. Сумарна електрична потужність усіх світильників, встановлених в приіщенні становить:

åРсв = Рсв×N = 150×14 = 2100 Вт.

Таблиця 2.5

Рекомендовані та допустимі значення L/h

для світильників з різними КСС (кривою сили світла)

Таблиця 2.6

Коефіцієнти використання світлового потоку світильників з лампами розжарювання

Таблиця 2.7

Коефіцієнти використання світлового потоку світильників з люмінісцентними лампами

7. Визначаємо число світильників (по дві лампи в світильниках):

ZсвVБ = 0,5×80 = 40 шт.

Приклад 2.10. Визначити потужність освітлювальної установки, що забезпечує загальну освітленість вирубочного цеху взуттєвої фабрики розміром 36х12 м. Світильники типу ОД з лампами ЛД-80 підвішені на висоті 3 м над розрахунковою площею. Коефіцієнт запасу Z1 = 1,5. Напруга мережі U = 220 В;

коефіцієнт rстелі = 50%, rстін = 30%, rпідлоги = 10% .

Рішення. 1. Для даного цеху нормування освітленості, згідно [13] відповідає Еп = 100 лк.

2. При висоті підвісу і площі цеху знаходимо питому потужність

світильника ОД. При К3 = 1,5 і при відбитті rстелі = 50%, rстін = 30%, rпідлоги = 10% вона дорівнює N = 8 Вт.

3.Визначаємо потужність установки Р за формулою:

Р= N ×S = 8×36×12 = 3456 Вт.

4.Визначаємо число світильників:

n = Р/Ncd = 3456/8 = 44 шт.

Приклад 2.11. Визначити освітленість на робочих місцях в пошивочному цеху. Розміри цеху: довжина A=60 м, ширина B = 20 м, висота підвісу світильників hпідв = 4 м, висота робочої поверхні hр.п = 0,8.

L/hр = 2 (табл.2.5). Коефіцієнт відбиття робочої поверхні і стін rр.п. =10%, стелі rстелі = 30%. Потужність освітлювальної мережі U = 220 В. Потужність ламп W = 220 Вт. Запиленість цеху середня. Розряд виконання робіт – 5. Коефіцієнт нерівномірності освітлення Z2= 1,15 м. коефіцієнт Z3 = 1,5 запасу. Порівняти розрахункову освітленість з нормативними.

Рішення. При загальному рівномірному освітленні для визначення найбільш раціонального світильника в залежності від його КСС (криві сили світла) можна використовувати відношення відстані L між сусідніми світильниками (або рядами) до висоти hр їхнього розташування над робочими поверхнями.

Рекомендовані та допустимі значення L/hp для світильників з різними КСС надані в табл. 2.5.

1. Визначаємо розрахункову висоту:

Нр=Нn - hp = 4 - 0,8 = 3,2 м. 2.Визначаємо відстань між світильниками:

L/Hp = 2, звідки L = Нр × 2 = 3,2×2 = 6,4 м. 3. Визначаємо число світильників по довжині цеху (60м):

nст = 60/6,4 = 9,4, приймаємо nст = 10 шт. 4. Визначаємо число ламп впоперек цеху ( 20 м)

nвпоперек = 20/6,4 = 3,1, приймаємо nвпопере = 3 шт. 5. Визначаємо загальну кількість ламп:

nзаг = nст× nвпоп. = 10×3 = 30 шт.

6.Визначаємо індекс приміщення:

і= S/Нз(А+В) = (60×20)/(3,2×80) = 4,7.

7.Визначаємо коефіцієнт використання світлового потоку (h) в залежності від індексу приміщення [6 ] при і = 4,7 значення h = 0,4.

8.Виписуємо із довідника [12] значення світлового потоку для ламп потужністю W = 200 Вт і напругою U = 220 В, Ф = 2700 лм.

9.Визначаємо дійсну освітленість в цеху:

10. Порівнюємо освітленість з нормами, і розрядом роботи яка виконується. Згідно норм Е = 50 лк, що більше розрахункової, тому необхідно збільшити потужність лапм або їх кількість.

Приклад 2.12. Визначити потужність освітлювального пристрою та кількість світильників на ділянці комп’ютерного набору з розмірами 6х18 м при умові створення на робочих місцях загальної рівномірної освітленості в 300 лк (згідно діючих відомчих норм) Світильники типу ЛПО 02 з чотирма лампами ЛБ-40, потужність 40 Вт. Кожний світильник знаходиться на висоті h = 2,7 м

над робочою поверхнею. Коефіцієнт запасу Кз = 1,8, відбиття стелі (rстелі = 70%,

rстін = 50%, rпідлоги = 10%).

Рішення. З таблиці 2.5 знаходимо значення питомої потужності при заданих параметрах – р = 4,7 Вт/м2. Оскільки це значення відповідає Кз = 1,5, а задане значення становить Кз = 1,8, введемо необхідну поправку:

р = 4,7×1,8/1,5 = 5,64 Вт/м2.

Табличне значення питомої потужності відповідає освітленості 100 лк, а норми освітленості становлять 300 лк, тому необхідно зробити пропорційний перерахунок:

Рр = 5,64×300/100 = 16,92 Вт/м2. Потужність освітлювальної дільниці Рд дорівнює:

Рд = р×S =16,92×6×18 = 1827,36 Вт. Число світильників на дільниці становить:

N = Рд/n×Рл =1827,36/4×40 = 11,4,

де n – число ламп у світильнику; Рл – потужність однієї лампи. Приймаємо 12 світильників (2 ряди по 6 в кожному).

3ШУМ НА ВИРОБНИЦТВІ

3.1Основні визначення та характеристики шуму

Шум – безладні звукові коливання різної фізичної природи, що характеризуються випадковими змінами амплітуд, частоти та інтенсивності, які

шкідливо діє на оргнізм людини, викликає різні важкі захворювання, що знижує продуктивність праці і якість продукції.

Розрізняють такі види шуму: стійкий з постійним спектром (гудіння машини); нестійкий – від накладення великої кількості елементарних шумів, що мають різну природу походження , нерівномірний, що має велику інтенсивність і малу довжину хвилі (свист), виникає в результаті механічного струсу, безпосередньо від устаткування та від конструкцій споруд (так званий корпусний).

В якості звуку людина сприймає пружні коливання, що поширюються хвильоподібно у навколишньому середовищі. Звукова хвиля характеризується звуковим тиском Р, Па; швидкістю коливання v, м/с; інтенсивністю І, Вт/м2; частотою f, Гц. Звукові хвилі з’являються при порушенні стаціонарного стану середовища, внаслідок дії на нього сили збурення. Частинки середовища починають коливатися відносно положення рівноваги. Швидкість таких коливань v менша швидкості поширення хвилі (швидкість звуку с).

У газоподібному середовищі

де k – показник адіабати ( для повітря k = 1,41); р ; ρ - тиск і густина газу (повітря).

Під час звукових коливань в повітрі створюються області пониженого і підвищеного тиску, які і визначають звуковий тиск. Різниця між миттєвим значенням повного тиску і середнім тиском в незворушеному середовищі називається звуковим тиском. На слух впливає середній квадрат звукового тиску.

де ρс – питомий акустичний опір середовища.

При поширенні звукової хвилі в просторі відбувається перенесення енергії. Кількість енергії, яка переноситься, визначається інтенсивністю звуку. Середній потік енергії Е, в будь-якій точці середовища в одиницю часу t, відносений до одиниці площі поверхні S, нормальної до направлення поширення хвилі, називається інтенсивністю звуку в даній точці:

І = Е/tS. (3.4) Інтенсивність звуку зв’язана зі звуковим тиском залежністю:

Слуховий орган людини сприймає у вигляді слухового звуку коливання пружнього середовища, які мають частоту від 20 до 20000 Гц. Найбільш важлива для слухового сприймання частота від 45 до 10000 Гц. Сприймання

людиною звуку залежить не тільки від його частоти, але й від інтенсивності звукового тиску. Найменша інтенсивність І0 і звуковий тиск р0, який сприймається людиною, називається порогом чутливості.

Порогове значення І0 і р0 дорівнюють відповідно 10-12 Вт/м2 і 2×10-5 Па.

При р = 2×102 Па і І = 102 Вт/м2 у вухах виникає біль. Між порогом чутливості і порогом болю лежить область чутливості. Різниця між цими порогами велика, тому англійський вчений А.Белл запропонував використовувати логарифмічну шкалу. Логарифмічна величина, що характеризує інтенсивність шуму, отримала назву рівня інтенсивності шуму L і вимірюється в белах:

L = lg(I/I0), Б (3.6) де І, І0 – інтенсивність звуку у визначеній точці і поріг чутливості.

Так як інтенсивність звуку пропорціональна квадрату звукового тиску, для рівня інтенсивність L можна записати:

Слуховий орган людини реагує на величину в 10 разів меншу, ніж белл, тому розповсюдження отримала одиниця “децибел” (дБ), яка дорівнює:

акустичних розрахунків, а рівня звукового тиску – для вимірювання шуму і оцінки його впливу на людину, оскільки орган слуху чутливий не до інтенсивності, а до середньоквадратичного тиску.

Як відмічалось вище орган людини сприймає коливання в діапазоні частоти від 20 до 20000 Гц нижче 20 Гц і вище 20000 Гц, знаходяться області відповідно інфра-і ультразвуків, які людина не сприймає. Найбільш сприятливий для слухового сприйняття виробничого шуму діапазон частот від 45 до 10000 Гц. Смуги частот мають визначену ширину з нижньою границею f1 і верхньою граничною частотою f2.

Смуга частот, в якій відношення f2 до f1 дорівнює 2, називається октавною. Якщо f2 / f1 = 3 2 =1,26, то ширина смуги дорівнює 1/3 октави. Третини октавної смуги застосовуються для більш детального вивчення джерела шуму. Характерною частотою кожної смуги є середньо-геометрична частота fсрг = f1 × f2 ; для третьоактивних смуг fсрг =62 f1 . З метою боротьби з

шумом застосовують фільтри з постійною відносною смугою пропускання звуку. Граничне і середньогеометричне частотне коливання октавних смуг, Гц, наведено в табл.1.

Джерело шуму характеризується звуковою потужністю Р - загальною кількістю звукової енергії, що випромінюється джерелом шуму в навколишнє середовище за одиницю часу.

Якщо оточити джерело шуму, замкнутою поверхнею площею S, то звукова потужність джерела, Вт буде дорівнювати:

джерело шуму умовною сферою з великим радіусом r і поверхнею S = 4πr2, щоб можна було рахувати джерело точковим, знайдемо величину середньої інтенсивності звуку на поверхні цієї сфери:

Цей вираз припускає однакове випромінювання шуму по всіх напрямах, що справедливо для точкового джерела, розмір якого дуже малий у порівнянні з довжиною хвиль, що випромінююються. Проте, як правило, джерела шуму випромінює звукову енергію нерівномірно на всі боки, так як має визначену направленість випромінювання. Ця нерівномірність випромінювання характеризується коефіцієнтом Ф – фактором направленості, який дорівнює відношення інтенсивності звуку І, стриманим в даній точці направленого джерела до інтенсивності звуку Ісер, яку розвивало б в цій точці точкове джерело, що має таку ж звукову потужність:

де р2 – звуковий тиск в даній точці, н/см2; р2сер – звуковий тиск усереднений за всіма напрямками у тій же точці, Н/м2.

Характеристикою направленості звуку є залежність показника направленості НП, що вимірюєтся в дБ шумоміром, від кута між вибраним

розрахунок рівня звукового тиску. В приміщеннях, які проектують, необхідно знати об’єктивну характеристику шуму, що створюється машиною. Будь-яка машина, що поставлена на відкритому просторі або в закритих приміщеннях створює різні рівні звукового тиску, хоч її звукова потужність залишається без змін.

Характеристиками шуму машини, які додаються в технічній документації. є: рівень звукової інтенсивності Lр в октавних смугах частот; характеристики направленості випромінювання шуму машиною.

Якщо в розрахункову точку надходить шум від декількох джерел, то їх інтенсивності додаються. При цьому, джерела вважаються некогерентними, тому що створюваний ними тиск має довільні фази:

І = І1 + І2 + І3 +…+ Іn (3.13) Рівень інтенсивності звуку при одночасній роботі цих джерел знайдемо, якщо

поділимо ліву і праву частини рівняння (3.13) на І0 і прологарифмуємо:

де L1, L2, L3, …, Ln – рівні інтенсивності звуку, що створюється кожним джерелом в розрахунковій точці.

Якщо маємо n однакових джерел шуму з рівнем інтенсивності звуку Lі, що створюється кожним джерелом, тоді сумарний рівень інстенсивності дорівнює;

де Lm рівень інтенсивності шуму на відстані 1 м від джерела; r – відстань від джерела шуму.

На підприємствах легкої промисловості рівень інтенсивності шуму, дБ,

де Lр – октавний рівень сили шуму одного (найбільш шумного) джерела, дБ; sпр – приведений коефіцієнт, F – мінімальна площа, необхідна для встановлення машин даного типу з урахуванням зони обслуговування та ремонту, м2.

Звукоізоляцію стін корпусу (дБ) визначають за емпіричною формулою:

де Р – маса кожуха, кг/м2.

Герметичний звукопоглинаючий кожух повинен бути виконаний без жорстких з’єднань з ізоляцією. Як видно з формули (3.19), маса суцільного огородження має вирішальне значення в боротьбі з шумом. Середня по площі звукоізолююча здатність огородження (будівельної конструкції):

де Si i Ri – відповідно, площа, м2 і октавна звукоізолююча здатность, дБ, кожного складового елементу. Для відкритих пройомів Ri =0.

3.2 Приклади розв’язання типових задач

Задача 3.1. Приміщення, в якому розміщений вентилятор з приводом електродвигуна, відокремлено від виробничого приміщення дубовою перегородкою товщиною 50 мм. Вентилятор обертається зі швидкістю 1000 об/хв. Швидкість звуку с = 340 м/с. При 180С густина повітря g1 = 1,29 кг/м3,

густина дуба g2 = 1,29 кг/м3. Визначити звукоізолюючу здатність перегородки. Рішення. Основна частота вентилятора

f = n×z/60 = 1000×4/60 = 66 c-1,

де n – швидкість обертання вентилятора; z – число лопастей. Довжина звукової хвилі при даній частоті

l = с/f = 340/66 = 5,15 м.

Для визначення інтенсивності звуку, який падає і проходить через перешкоду скористаємося формулою Релея:

І0/І1 = (m2 – k2)/k2,

де І0 – звукова енергія, що падає на перегородку; І1 – звукова енергія, що пройшла через перегородку; m – коефіцієнт перешкоди, кг/м2 ; k – коефіцієнт повітряного тиску, кг/м2. Отже,

L= 10lg(І0/І1) = 10lg(m2 – k2)/k2: k = gl/p = 1,29×5,15/p = 2,1;

m = d×g2 = 0,05×700 = 35×= 35;

L = 10lg(352 – 2,12)/(2×22) = 24,3 дБ.

Отже, звукоізоляційна здатність дубових дверей складає 24,3 дБ.

Задача 3.2. Визначити, якої інтенсивності шум пройде через цегляну поштукатурену стінку товщиною в 2 цеглини, якщо за стінкою рівень інтенсивності складає 100 дБ. Питома маса одного квадратного метра стінки складає G = 834 кг.

Рішення. Звукоізоляція цегляної стіни L=14,5lgG+15= 4,5lg834+15=57 дБ. Рівень інтенсивності шуму, що пройшов через стіну LА = 100 – 57 = 43 дБ.

Задача 3.3. На станції випробування двигун встановлюється в ізольовану камеру. Рівень інтенсивності звуку при випробуванні складає 110 дБ. Стіни камери товщиною в 2 цеглини. Визначити зниження рівня шуму.

Рішення. Для конструкції при середній масі 1 м2 більше 200 кг/м2: L = 23lgG – 9 = 23lg834 – 9 =58,2 дБ.

Задача 3.5. Визначити сумарний рівень шуму від п’яти машин з рівнем: 94, 93, 92, 91,5, 90,5 дБ.

Рішення.

1) Визначаємо різницю рівнів від перших двох машин:

L1 – L2 = 94 – 93 = 1 дБ, що відповідає додатковій величині 2,5 дБ (табл.3.2), отже,

L = L1 – DL = 94 + 2,5 = 96,5 дБ.

Наступна різниця 96,5 – 92 = 4,5 дБ. Ця різниця відповідає доповненню 1,1 дБ (табл.2): L = 96,5 +1,1 = 97,6 дБ.

Різниця 97,6 – 91,5 » 6 дБ відповідає додаткові величини – 1 дБ. Загальний рівень сили шуму зростає до 97,5 + 1 = 98,5 дБ. Наступна різниця 98,5–90,5=8 дБ, при цьому DL=0,5 дБ. Загальний рівень шуму виросте до 99 дБ- (98,5+0,5), тобто більше самого високого рівня інстенсивності шуму, що створюється однією з машин.

Таблиця 3.3

Задача 3.5. Обгороджування складається із стіни площею S1 = 25м2, з октавною звукоізоляційною здатністю кожного складового елементу R1 = 55 дБ на частоті 500 Гц, площа вікна S2 = 4,5 м2, R2 = 32 дБ і площа відкритого пройому S3 = 0,5 м2, R3 = 0.

Визначити звукоізоляційну здатність огородження.

дБ.

Задача 3.6. На підприємстві в октавній смізі 63 Гц джерело шуму створює рівень інтенсивності шуму 105 дБ. Визначити рівень звукового тиску на границі житлового району, розташованого на віддалі 30 м від підприємства:

Li = Lp - 20lgr – (ba×ri)/(1000 – 8 +ПН),

де Li – октавний рівень звукового тиску в розрахунковій точці, дБ; Lp – октавний рівень сили шуму одного джерела, дБ; ri – найкоротша віддаль від центра джерела шуму до розрахункової точки, м; ПН – показник направленості

випромінювання (ПН = 7 дБ); ba – зниження шуму в атмосфері, дБ/км.

Рішення.

Li = 105 – 20lg30 – 8 + 7 = 74 дБ.

Для октавної полоси 63 Гц, в точці, яка розглядається, за нормами Li.дод.= 67 дБ. Отже, необхідно знизити шум на 74 – 67 = 7 дБ, це досягається збільшенням

відстані ri. Якщо приймемо ri = 100 м, тоді рівень звукового тиску

Li = 105 – 20lg×100 – 8 + 7 = 64 дБ, що менше ніж за нормами Li =67 дБ.

4 ВІБРАЦІЯ НА ВИРОБНИЦТВІ

4.1 Основні поняття та визначення

Вібрація – складні коливання, що супроводжуються періодичним зміщенням центру ваги тіла від положення рвіноваги, а також періодичною зміною форми тіла, яку воно мало в статичному стані.

Коливання характеризуються такими величинами: амплітудою, періодом коливань, прискоренням, частотою і швидкістю.

Простий вид коливань– гармонійне, при якому значення величини коливання змінюється в часі за законом:

де А – амплітуда (максимальне значення величини відхилення від полодження рівноваги); w – кутова частота (похідна в часі від фази гармонічного

Для кількісної оцінки амплітуди механічних коливань користуються наступними основними величинами:

1)розмах коливань – різниця між найбільшими і найменшими значеннями величини коливань в даному інтервалі часу. Ця величина є важливим параметром, наприклад, у випадку, коли зміщення деталей машин, можуть впливати на їх механічну міцність;

2)пікове значення величини коливання – найбільше абсолютне значення екстремумів величини коливання в даному інтервалі часу. Цю величину можна застосовувати, наприклад, при оцінці механічних ударів;

3)середнє значення модуля величини коливання (Х ) - середнє арифметичне або середнє інтегральне абсолютних значень величини коливання Х(t) в даному інтервалі часу:

4) Середньоквадратичне значення величини коливання ( ~ ) - квадратний

Х

корінь із середньоарифметичного або середньоінтегрального значення квадрата величини коливання в даному інтервалі часу:

Логарифмічний рівень коливань – це характеристика коливань, що порівнює дві однойменні фізичні величини, пропорційні десятичному логарифму відношення фактичного і вихідного значення величини. Для віброшвидкості

де а –фактичне значення віброприскорення, м/с2; а0 = 3×10-4 м/с2 - умовна величина порогу віброприскорення.

Ефективність віброізоляції оцінюється коефіцієнтом амортизації, який має фізичний зміст відношення сили, що діє на основу машини при наявності пружинного зв’язку, до сили, що діє при жорсткому зв’язку, і визначається за формулою:

Чим це відношення менше, тим якісніша віброізоляція. Добра віброізоляція буде при m = 1,8…1,15. Коефіцієнт амортизації можна також визначити за формулою:

де f - частота сили збурення; f0 – власна частота системи на віброізоляторах. Ефективність віброізоляції визначається відношенням, дБ:

DL = 20 lg(1/m). Вираз для власної частоти можна представити так:

де k – жорсткість віброізоляторів (сила, що необхідна для їх деформації на одиницю довжини); g – прискорення вільного падіння; P – вага агрегату, що знаходиться на віброізоляторах; hст – статичне осідання системи на віброізоляторах під тиском власної сили. Чим вища частота вібрації, тим легше забезпечити віброізоляцію. Існує оптимальне відношення між вимушеною і власною частотами системи: f/ f0 = 3…4, що відповідає m = 1,8…1,15.

Значення частоти вимушеної сили визначається за параметрами робочого процесу. Для різних типів приводів з числом обертів двигуна n значення f визначається за формулою: f = n/60, за визначеним значенням f розраховують

Для прокладання пружних матеріалів визначають необхідну висоту віброізолятора

стиснення матеріалу прокладки. Для визначення площадки віброізоляції прокладки застосовують формулу:

де Р – сила ваги агрегату; N – кількість прокладок (oпорних площин агрегату). Розрахунок пружнього віброізолятора здійснюється визначенням

діаметру проводу для пружини та числа її витків:

де (s) - допустима напруга на кручення; G – модуль зсуву; r - середній радіус витка пружини; q – жорсткість віброізолятора.

4.2 Приклади розв’язання типових задач

Приклад 4.1. Виміряна вібрація вентилятора, мотор якого обертається з частотою n = 32 с-1(1920 об/хв). Амплітуда віброзміщення дорівнює 8,3×10-5 см. Визначити значення віброшвидкості і порівняти з нормованими значеннями вібрацій на робочому місці.

Рішення. Вібраційна швикість v = 2pfA; якщо частота f = n/60, тоді v =(2pn/60)×А @ 0,1 А×n см/с,

тоді v = 0,1×8,3×10-5×1920 = 15936×10-6 =0,016 см/хв.

Рівень вібрації Lv =20lgv/v0 = 20lg(159,36×10-6/5×10-6) = 20lg3187,2@ 70 дБ. Порівнюємо отримані результати з нормативними. Допустима віброшвидкість при f = 32 Гц дорівнює 0,22 см/с або 93 дБ. Отже, розрахункові значення віброшвидкості менші і не представляють небезпеки.

Приклад 4.2. Визначити розміри гумової прокладки, встановленої під електродвигуном вагою Р1 = 1000 Н з частотою обертання n = 83 с-1, якщо вага фундаменту Р2 = 4000 Н. Фундамент ізольовано від електродвигуна 8 прокладками із гуми товщиною h=6 см: жорсткість амортизатора k =4500 Н/см.

Рішення. Визначаємо значення частоти сили збурення f = n = 83 Гц. Знаходимо значення статичної осадки хст для прокладки з гуми

хст = Р/k = 4000/4500 @ 0,9 см = 0,009 м, де Р – вага установки, Н; k– жорсткість амортизатора, Н/см.

Частота власних коливань електродвигуна:

де m – маса установки, кг; g =9,81 прискорення сили ваги, м/с2. Відношення частот вимушеної сили f і власних коливань f0

f/f0 = 83/17 = 15,7.

Примітка. Установка амортизаторів дає тим більший ефект, чим більше відношення f/f0>Ö2. Для отримання значного ефекту повинно бути витримане співвідношення f/f0 = 4. Оскільки відношення частот f/f0> 4, ефективність амортизатора достатня.

Коефіцієнт передачі віброізоляції: