Oxorona_atmosfernogo_povitria / Vetoshkun_Injhenernuy_zaxust_NS

разных сторон от ЗУ (рис. 10.2). В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником, т.е. выполнение условия τ → 0. При этом можно выделить два основных метода изоляции: метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения энергии ЗУ, т.е. условие τ → 0 обеспечивается условием α → 1, и метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности ЗУ, т.е. условие τ → 0 обеспечивается условием ρ → 1.

Рис. 10.2. Методы изоляции при расположении источника и приемника

сразных сторон от ЗУ.

Воснове методов поглощения лежит принцип увеличения потока энергии, прошедшего в ЗУ (рис. 10.3), т.е. достижения условия ν → 1. Различают два вида поглощения энергии ЗУ: поглощение энергии самим ЗУ за счет ее отбора от источника в той или иной форме, в том числе в виде необратимых потерь, что характеризуется коэффициентом α, и поглощение энергии в связи с большой прозрачностью ЗУ, что характеризуется коэффициентом τ.

Т.к. при ν → 1 коэффициент ρ → 0, то методы поглощения используют для уменьшения отраженного потока энергии; при этом источник и приемник энергии обычно находятся с одной стороны от ЗУ.

При распространении колебаний наряду с коэффициентом α используют коэффициент потерь η, который характеризует количество энергии рассеянной ЗУ:

сенная системой.

311

По способу передачи принято различать локальную вибрацию, передаваемую через руки, и общую вибрацию, передаваемую через опорные поверхности сидящего или стоящего человека.

Наиболее опасны для человека частоты колебаний 6…9 Гц, так как они совпадают с собственной частотой колебаний внутренних органов человека.

Различают гигиеническое и техническое нормирование производственных вибраций. При гигиеническом нормировании вибрации по ГОСТ 12.1.012-90 и СН 2.2.4/2.1.8.556-96 производится ограничение параметров производственной вибрации рабочих мест и поверхностей контакта виброопасных механизмов с руками работающего, исходя из физиологических требований; во втором случае осуществляется ограничение уровня вибраций с учетом технически достижимого уровня защиты от вибраций.

Нормируемые параметры локальной и общей вибраций – средние квадратичные значения виброскорости и виброускорения. Общая вибрация нормируется с учетом свойств источников ее возникновения и делится на

транспортную, транспортно-технологическую и технологическую вибрации.

Вибрационные системы состоят из элементов массы, упругости и демпфирования. В такой системе действуют силы инерции, трения, упругости и вынуждающие.

Сила инерции равна произведению массы M на ее ускорение dv/dt:

Сила FM направлена в сторону, противоположную ускорению. Сила действия упругого элемента, т.е. восстанавливающая сила, бу-

При вибрации упругих систем происходит рассеяние энергии в окружающую среду, а также в материале упругих элементов и в местах соединений деталей конструкции. Эти потери вызываются силами трения (диссипативными силами), на преодоление которых необратимо рассеивается энергия источника вибрации.

Если рассеяние энергии происходит в элементе демпфирования, т.е. в среде с вязким сопротивлением, то диссипативная демпфирующая сила

где S – импеданс (сопротивление) элемента демпфирования, Н.м/с.

313

Импеданс вибросистемы складывается из импедансов элемента демпфирования, массы и упругости. Импеданс вибросистемы имеет минимальное значение в резонансной области, где он определяется импедансом элемента демпфирования. Вне резонансной области импедансом S можно пренебречь. В диапазоне высоких частот движение определяется вибрирующей массой, M а в диапазоне низких частот – жесткостью системы G.

Коэффициент потерь энергии с учетом импеданса составит

Защита от вибрации в промышленности осуществляется воздействием на источник вибрации, путем снижения вибрации на пути ее распространения с использованием следующих методов:

1)Снижение вибрации путем уменьшения или ликвидации возмущающих сил. Это достигается путем исключения возможных ударов и резких ускорений.

2)Изменение частоты собственных колебаний источника (машины или установки) для исключение резонанса с частотой возмущающей силы.

3)Вибропоглощение (вибродемфирование) путем превращения энер-

гии колебаний системы в тепловую энергию (использование материалов с большим внутренним трением: дерево, резина, пластмассы).

4)Виброгашение путем введения в колебательную систему дополнительных масс или увеличения жесткости системы путем установки агрегатов на фундамент.

5)Метод виброизоляции путем ввода в систему дополнительной упругой связи (пружинных виброизоляторов) для ослабления передачи вибрации объекту защиты (смежному элементу конструкции или рабочему месту).

К основным характеристикам виброзащитных систем относятся собственная частота системы, механический импеданс и коэффициенты, определяющие процессы затухания вибраций и рассеяния энергии.

Свободная вибрация (Ft = 0) в отсутствии сил трения (FS = 0) с течением времени не затухает.

При условии FM + FG = 0 определяется cобственная частота колебаний вибросистемы:

При наличии сил трения (FS ≠ 0) свободная вибрация (Ft = 0) затухает. Амплитуда виброскорости при этом с течением времени убывает.

Отношение потока энергии на входе в защитное устройство (ЗУ) и на выходе из него W+/W- называют силовым коэффициентом защиты при

314

Степень защиты также динамическим коэффициентом защиты kΧ, равным отношению амплитуды смещения источника к амплитуде смещения приемника.

В общем случае энергетический коэффициент защиты можно выразить в виде

Шум - это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.

По природе возникновения шумы делятся на механические, аэродинамические, гидродинамические, электромагнитные.

Слуховые ощущения вызываются колебаниями упругой среды, распространяющимися в газообразной, жидкой или твердой среде и воздействующими на органы слуха человека.

Звуковые колебания в воздухе приводят к его сжатию и разрежению. В областях сжатия давление воздуха возрастает, а в областях разрежения понижается. Разность между давлением, существующим в среде Рср в данный момент, и атмосферным давлением Ратм, называется звуковым давле-

Звуковая волна является носителем энергии в направлении своего движения. Количество энергии, переносимой звуковой волной за одну секунду через пространство с площадью сечения 1 м2, перпендикулярному направлению движения, называется интенсивностью звука (Вт/м2)

(10.14)

где zA - акустическое сопротивление среды, кг/(м2.с).

Поверхность тела, совершающая колебания, является излучателем (источником) звуковой энергии, который создают акустическое поле.

Акустическим полем называют область упругой среды, которая является средством передачи акустических волн. Акустическое поле характеризуется звуковым давлением Рзв и акустическим сопротивлением zA. Энергетическими характеристиками акустического поля являются: интенсивность энергии I, мощность излучения W - количество энергии, проходящей за единицу времени через охватывающую источник звука поверхность, Вт.

315

Если звуковая волна встречает преграду с иным, чем акустическая среда, волновым сопротивлением, то часть звуковой энергии отражается от преграды, часть проникает в нее и поглощается преградой, превращаясь в тепло, а оставшаяся часть проникает сквозь преграду.

Свойства самой преграды и материала, покрывающего эту преграду, определяются следующими показателями:

где Iпр - прошедшая сквозь преграду звуковая энергия. 5) Коэффициент рассеяния от поверхности преграды

Для оценки и сравнения звукового давления Р (Па), интенсивности I (Вт/м2) и звуковой мощности W (Вт) различных источников приняты характеристики их уровней Li, выраженные в безразмерных единицах (дБ) -

где P0 = 2.10-5 Па - стандартное звуковое давление, соответствующее порогу слышимости; I0 = 10-12 Вт/м2 - интенсивность звука при пороге слышимости; W0 = 10-12 Вт - опорная звуковая мощность.

Увеличение интенсивности звука в 10 раз соответствует одному белу (Б): 1Б = 10дБ.

Методы борьбы с шумом подразделяют на методы по снижению шума в источнике его образования и методы по снижению шума на пути его распространения от источника.

316

Звукоизоляция – уменьшение уровня шума с помощью защитного устройства, которое устанавливается между источником и приемником и имеет большую отражающую и (или) поглощающую способность.

Основными характеристиками звукоизоляции при использовании плотных преград являются масса преграды и частота звука. Акустические свойства конструкции, не имеющей отверстий и щелей, определяются, в основном, коэффициентами α и β, коэффициент τ имеет значение в десятки раз меньше по сравнению с α и β.

Эффективность звукоизоляции оценивается в децибелах:

чем у основной конструкции, акустические свойства конструкции определяются коэффициентом прохождения τ.

При достаточно большой собственной звукоизоляции пластины об-

где S0, S - площадь отверстия и площадь пластины соответственно, м2. Одним из эффективных средств снижения шума является примене-

ние в конструкциях звукопоглощающих материалов. Эффективность звукопоглощающих материалов по уменьшению шума определяется их коэффициентом звукопоглощения α. Для мягких пористых материалов значение коэффициента α находится в пределах 0,2..0,9. Для плотных твердых материалов (кирпич, дерево) α составляет сотые доли единицы.

Единицей звукопоглощения является сэбин (сб), а полное звукопо-

где A1 и A2 - полное звукопоглощение помещения до внесения звукопоглощающих материалов и после их внесения; α1 и α2 - коэффициенты звукопоглощения помещения до внесения звукопоглощающих материалов и после их внесения.

Уровни звукового давления в расчетных точках не должны превосходить уровней, допустимых по нормам во всех октавных полосах. Требуемое снижение уровней звукового давления (дБА) определяется по фор-

317

где Lp - измеренный уровень звукового давления в рабочей точке; Lp.доп - допустимые уровни звукового давления согласно действующим нормативам.

10.3.Защита от ионизирующих излучений

Вотличие от механических колебаний электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме, т.е. в пространстве, не содержащем атомов, но они ведут себя подобно механическим волнам, в частности, имеют конечную скорость и переносят энергию. Наибольшую скорость электромагнитных волн характерна для вакуума (скорость света 300 тыс. км/с). Энергия электромагнитных полей (ЭМП) пропорциональна четвертой сте-

пени частоты его колебаний.

Длина электромагнитных волн от 107 км до 10-11 см. В зависимости от их длин и частот принято выделять ионизирующие излучения (гамма- и рентгеновские), излучения оптического диапазона (ультрафиолетовое, видимый свет, инфракрасное), радио- и низкочастотный диапазон.

Излучение с различной длиной волны сильно отличаются друг от друга по интенсивности и степени поглощения их веществом. Наиболее интенсивное ионизирующее излучение, особенно гамма-излучения, не по-

глощается веществами, непрозрачными для волн оптического диапазона. Гамма-излучение имеет длину волны 10-13…10-10 м, что соответству-

ет частоте 3.1021…3/1018 Гц. Высокая проникающая и ионизирующая способность гамма-квантов объясняется их большой энергией, которая изменяется от 12,4 до 0,012 МэВ.

Доза ионизирующего облучения, создаваемая антропогенными источниками, невелика по сравнению с естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением средств коллективной защиты промышленных источников излучения. В тех случаях, когда на объектах экономики нормативные требования и правила радиационной безопасности не соблюдаются, уровни ионизирующего воздействия резко возрастают.

Самый простой способ защиты от гамма-излучения – это удаление персонала от источника излучения на достаточно большое расстояние, т.к. интенсивность ионизации обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Нормирование ионизирующих излучений определяется характером воздействия ионизирующей радиации на организм человека.

Обеспечение радиационной безопасности определяются следующими принципами:

1) принципом нормирования - непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;

318

2)принципом обоснования – запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда;

3)принципом оптимизации – поддержание на возможно низком и достижимом уровне индивидуальных доз облучения и числа облученных лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.

Основные принципы радиационной безопасности реализуются путем уменьшения мощности источников излучения до минимальных величин (защита количеством); сокращение времени работы с источниками (защита временем); увеличение расстояния от источника до работающих (защита расстоянием); экранирование источников излучения материалами, поглощающими ионизирующее излучение (защита экранами).

10.4.Защита от электромагнитных полей и излучений

Впроизводственных условиях на работающих оказывает воздействие широкий спектр электромагнитного излучения (ЭМИ). В зависимости

от диапазона длин волн различают: электромагнитные излучения радиочастот (10-4…107 м), инфракрасное излучение (7,5.10-7…<10-4 м), видимую область (4.10-7…7,5.10-7 м), ультрафиолетовое излучение (<4.10-7…10-9 м), рентгеновское излучение и гаммаизлучение (<10-9 м) и др.

Источниками электромагнитных излучений радиочастот (ЭМИ РЧ) являются устройства индукционного нагрева металлов и полупроводников, устройства диэлектрического нагрева, телевизионные и радиолокационные станции, антенны радиосвязи, приборы дефектоскопии.

Единицами ЭМИ являются: частота f (Гц), напряженность электри-

ческого поля Е (В/м), напряженность магнитного поля Н (А/м), плотность потока энергии ППЭ (Вт/м2). В ЭМИ существуют три зоны, которые различаются по расстоянию от источника ЭМИ.

Зона индукции (ближняя зона) имеет радиус, равный

где λ - длина волны ЭМИ В этой зоне на человека действуют независимо друг от друга напря-

женность электрического и магнитного полей.

Зона интерференции (промежуточная зона) имеет радиус

В этой зоне одновременно воздействуют на человека напряженность электрического и магнитного поля, а также плотность потока энергии.

Зона собственно излучения (дальняя зона) характеризуется полностью сформировавшейся электромагнитной волной. В этой зоне на человека воздействует только энергетическая составляющая ЭМИ – плотность потока энергии (ППЭ).

319

Радиус дальней зоны составляет

деляется интенсивностью ЭМИ и временем его воздействия на человека. В диапазоне частот 30 кГц…300 МГц интенсивность ЭМИ РЧ оце-

нивается значениями напряженности электрического поля Е (В/м) и напряженности магнитного поля Н (А/м). В диапазоне частот 300 МГц…300 ГГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями плотности потока энергии ППЭ (Вт/м2, мкВт/см2).

Энергетическая экспозиция ЭЭ в диапазоне частот 30 кГц…300 МГц определяется как произведение квадрата напряженности электрического

В диапазоне частот ЭМИ РЧ 300 МГц…300 ГГц энергетическая экспозиция определяется как произведение плотности потока энергии на время воздействия на человека

Нормирование воздействия ЭМИ РЧ осуществляется согласно нор-

мам СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 и ГОСТ 12.1.006-84 ССБТ.

Независимо от продолжительности воздействия интенсивность ЭМИ не должна превышать нормированных максимальных значений (например, 1000 мкВт/см2 для диапазона частот 300 МГц…300 ГГц)

При одновременном облучении от нескольких источников ЭМИ, для которых установлены одни и те же предельно допустимые уровни (ПДУ), должны соблюдаться следующие условия:

320