БЖД / Ништячки-1 / †„ / †„ / Лаба 7 / Lab7

Цель работы: исследование параметров производственного шума на соответствие требованиям санитарных норм и изу­чение основных принципов по эффективной защите от шума.

Общие сведения

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

где Р — среднеквадратичное значение звукового давления, дБ, Р₀ — пороговая величина звукового давления, равная 2*10^-5 дБ.

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

Октаву характеризуют среднегеометрической частотой

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

Рис.1 Семейство нормировочных кривых шума (ПС)

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

Так, предельному спектру ПС-45 соответствует допусти­мый уровень звука 50 дБА, предельному спектру ПС-75 — 80 дБА.

Звукоизоляция.

Собственная звукоизоляция стены определяется по формулам

,

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

Фактическая звукоизоляция кожуха Rф, дБ, сделанного из одного звукоизоляционного материала и покрытого изнутри звукопоглощающим материалом с одним и тем же диффузным коэффициентом поглощения α_диф, определяется соотношением:

При =1 R_ф ≈ R_соб - эффект звукоизоляции реализуется полностью.

Акустическое экранирование.

Акустический экран - это преграда, с определенной звукоизолирующей способностью, устанавливаема между источником и защищаемым от шума местом.

Снижение уровня звукового давления прямого звука в расчетной точке за экраном есть акустическая эффективность экрана.

Эффективность любого мероприятия по шумопоглощению определяется как

,

где L1 - уровень звукового давления в рабочей зоне до проведения мероприятия по шупоглушению, L2 - уровень звукового давления в рабочей зоне после проведения мероприятия по шупоглушению.

Исследование зависимости параметров шумовой помехи

После включения шумомера и ознакомления с его работой, не включая источник шума, снимаем распределение уровней звукового давления от частоты и уровень звука шумовой помехи (проникающих помех) на рабочем месте. Измерения повторяем три раза. Затем вычисляем среднее значение в каждой октановой полосе. Результаты заносим в таблицу 1.

Таблица 1. Исследование шумовой помехи

Условия опыта и необходимые для обработки результаты	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц										Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Шумовой фон	58,9	59,1	45,5	45,0	38,3	24,2	23,0	24,0	25,6	37,2
	60,0	53,7	47,0	48,3	44,3	36,1	28,4	24,2	25,6	37
	59,9	54,3	45,2	44,0	40,9	26,2	23,4	23,9	25,6	37,4
Среднее значение	59,6	55,7	45,9	45,8	41,2	28,8	24,9	24,0	25,6	37,2

Исходя из полученных данных, построим график зависимости измеренных уровней звукового давления от частоты шумового фона (рис.1).

Рис.2 Зависимость уровней звукового давления от частоты шумового фона

По графику видно, что в шуме преобладают низкие частоты и немного меньше (нижняя часть) - средние частоты; высокие частоты практически не выражены. В целом наблюдается спад уровня с ростом частоты. Следовательно, шум имеет низкочастотный характер.

Исследование зависимости параметров шума от частоты

После включения источника шума измерим уровни звуковых давлений в октавных полосах с разными среднегеометрическими частотами и уровень звука. Каждое измерение произведем три раза. Затем определим в каждой октавной полосе среднее измеренное значение и среднее значение параметров шума источника с учетом поправки на шумовой фон, используя данные таблицы 2.

Таблица 2. Поправка на шумовой фон

Разность двух вычитаемых источников, дБ (дБА)	10	6-9	5-4	3	2	1
Поправка к более высокому уровню, дБ (дБА)	0	-1	-2	-3	-5	-7

Полученные данные занесем в таблицу 3.

Таблица 3.Исследование источника шума без средств защиты

Условия опыта и необходимые для обработки результаты	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц										Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Источник шума без средств защиты	61,9	62,7	58,3	74,8	88,7	99,5	99,1	87,4	65,1	103
	60,7	63,9	57,5	74,2	88,1	98,8	98,4	86,7	64,5	103,6
	61,4	63,6	57,6	74,4	88,1	99,1	98,5	86,9	64,9	103,2
С учетом поправки на шумовой фон	54,3	62,4	57,8	74,5	88,3	99,1	98,7	87,0	64,8	103,3
Среднее значение	61,3	63,4	57,8	74,5	88,3	99,1	98,7	87,0	64,8	103,3

Теперь постоим график (рис.3) зависимости измеренных уровней звукового давления от частоты источника шума без средств защиты как с учетом, так и без учета шумового фона.

Рис. 3 Зависимость уровней звукового давления от частоты источника шума без средств защиты

Из графика видно, что на низких частотах источник шума удовлетворяет ПС-75, а на средних и высоких частотах заметно явное превышение, даже с учетом поправки на шумовой фон. Значит нужна дополнительная защита.

Исследование средств защиты от шума

Теперь заключим источник шума в звукоизолирующий кожух и включим его. Измерим уровни звукового давления в октавных полосах, определим эффективность исследованного средства защиты. Затем повторим все измерения, заключив источник шума в звукоизолирующий кожух со звукопоглотителем, а затем установив между источником шума и микрофоном экран из алюминия. Результаты измерений занесем в таблицу 4.

Таблица 4. Исследование средств защиты от шума

Условия опыта и необходимые для обработки результаты	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц										Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Кожух без изоляции	63,4	56,4	51,6	57,0	70,2	87,8	90,5	78,3	47,1	93,7
Кожух с изоляцией	66,2	63,3	52,3	57,7	69,2	83,1	80,2	73,1	35,4	85,1
Экран	57,5	65,6	60,4	69,1	69,9	87,5	79,0	72,3	54,5	89,4
Эффективность кожуха без изоляции	-2,07	7,00	6,20	17,47	18,10	11,33	8,17	8,70	17,73	9,57
Эффективность кожуха с изоляцией	-4,87	0,10	5,50	16,77	19,10	16,03	18,47	13,90	29,43	18,17
Эффективность экрана	3,83	-2,20	-2,60	5,37	18,40	11,63	19,67	14,70	10,33	13,87

Постоим график (рис.4) зависимости измеренных уровней звукового давления от частоты источника шума с различными средствами защиты.

Рис.4 Зависимость измеренных уровней звукового давления от частоты источника шума с различными средствами защиты

На графике видно, что использование выбранных нами средств защиты эффективны лишь на низких и высоких частотах. Уровень шума на средних частотах все еще не является допустимым.

Теперь построим график зависимотей эффективности исследованных средств защиты от частоты (рис.5).

Рис.5 График зависимоти эффективности исследованных средств защиты от частоты

Из рис.5 можно заметить, что на высоких частотах самым эффективным средством звукоизоляции является кожух со звукопоглотителем. На нижних же частотах – кожух без звукопоглотителя. Это связано с недостаточной толщиной изоляционного слоя в кожухе, т.к именно увеличение толщины материала приводит к увеличению коэффициента звукопоглащения на более низких частотах. Объясняется это тем, что для звукопоглащения важна не абсолютная длина пути звука в материале L, а длина пути по отношению к длине звуковой волны L/λ. При увеличении толщины звукопоглащающего материала понижается частота, на которой сохраняется то же отношение L/λ.

Из графика видно, что наибольшую эффективность на средних частотах имеют кожух с изоляцией и экран. Поэтому будем использовать данные средства шумоизоляции совместно для достижения максимальной эффективности на всем диапазоне частот. Данные эксперимента занесем в таблицу 5.

Таблица 5. Использование экрана совместно с кожухом с звукоизоляцией

Условия опыта и необходимые для обработки результаты	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц										Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Экран+кожух с изоляцией	65,4	60,1	6,0	52,8	57,1	71,0	64,2	53,4	26,9	72,3
Эффективность	-4,07	3,30	51,80	21,67	31,20	28,13	34,47	33,60	37,93	30,97

Постоим график (рис.6) зависимости измеренных уровней звукового давления от частоты источника шума с различными средствами защиты и график эффективности исследованных средств защиты от частоты (рис.7).

Рис.6 Зависимость измеренных уровней звукового давления от частоты источника шума с различными средствами защиты (экран+кожух с изоляцией)

Из графика видно, что на всех диапазонах частот источник шума полностью удовлетворяет ПС-75.

Рис.7 График зависимоти эффективности исследованных средств защиты (экран+ кожух с изоляцией) от частоты

На средних и высоких частотах эффективность совместного использования экрана и кожуха с изоляцией значительно выше, чем эффективность других средств защиты. На низких же частотах значение уровня звука и так достаточно мало (рис.6). Именно поэтому, несмотря на низкую эффективность на данном частотном диапазоне (НЧ) уровень звукового давления удовлетворяет ПС-75.

Вывод

В данной лабораторной работе нами исследовались параметры производственного шума и мы определяли эффективность того или иного средства защиты против него. Сначала мы исследовали зависимость шумовой помехи на рабочем месте от частоты. По построенной спектрограмме шум оказался низкочастотным и удовлетворял нормам ПС-55 и санитарным нормам.

Далее выясняли зависимость параметров шума от частоты без каких-либо средств защиты. Спектрограмма показала, что эти параметры не удовлетворяют даже нормам ПС-75, так выходит за предельно допустимые рамки на высоких частотах. На всём диапазоне частот график находится выше ПС-50.

Исследование средств защиты от шума также не дало «удовлетворительного эффекта». Все они опустили график спектрограммы в зону ПС-50, но только на низких частотах, и не смогли удержать его в области ПС-75 на высоких. Т.е. предельно допустимые нормы ПС-75 не были соблюдены.

Исследование проводились на двух типах средств защиты: кожухи и экраны.

Сначала были исследованы кожух без звукопоглотителя, затем с ним. Графики результатов этих экспериментов показали, что эффективность звукоизолирующего кожуха со звукопоглотителем выше, чем без звукопоглотителя почти на всем диапазоне частот, кроме низких частот до 250Гц.

Опыты с экраном так же не дали «удовлетворительного эффекта»: нарушение предельно допустимых норм заметно уже с частотного диапазона > 1000 Гц, что выходит за рамки частотного диапазона предельно допустимых норм ПС-75 (с 1000-4000 Гц).

Исходя из чего, можно сделать вывод, что кожухи более эффективны на низких частотах.

Затем был проведен опыт с комбинированным средством защиты: экран и кожух со звукопоглатителем. Результаты опыта показали самые лучшие результаты. График спектрограммы опустился ниже ПС-75 на всем частотном диапазоне. Эффективность данного способа защиты от шума является самой значительной. Особенно ярко это выражено на частотах в диапазоне от 500 до 8000Гц.

Таким образом, самым оптимальным из исследованных средств защиты является звукопоглощающий кожухв связке с алюминиевым экраном, так как его график эффективности является самым стабильным и увеличивается с ростом частоты.

звукопоглощающий кожух