2.1 Расчет эффективности средств индивидуальной защиты

Применение средств индивидуальной защиты целесообразно в тех случаях, когда активные методы не обеспечивают желаемого акустического эффекта, либо являются неэкономичными, а также в период разработки основных мероприятий по шумоглушению.

Средства выбирают в зависимости от величины требуемого снижения уровней шума L_mp таким образом, чтобы для каждой октавной полосы акустическая эффективность средств защиты L_из была бы больше величины L_mp. Акустическая эффективность средств индивидуальной защиты от шума представлена в таблице 2.

Таблица 2 – Акустическая эффективность средств индивидуальной защиты от шума, дБ

Тип противошумов	Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Наушники:
ВЦНИИОТ- 2М	4	7	11	14	22	35	45	38
ВЦНИИОТ- 4 М	1	2	4	5	16	25	36	28
ВЦНИИОТ-А1	3	10	14	16	17	36	36	34
ВЦНИИОТ-1	2	3	4	7	13	23	36	33
ВЦНИИОТ- 7И	5	10	16	18	22	36	40	32
Шумозащитное оголовье:
ШЗО- 1	7	12	18	30	31	34	38	34
Противошумная каска
ВЦНИИОТ-2	4	7	11	14	22	35	45	38
Вкладыши:
Антифоны	5	10	10	10	13	24	29	25
Беруши	8	15	18	18	24	26	26	31
«Грибок» или «Лепесток»	6	10	17	18	25	26	31	30
Неопреновые втулки	25	31	31	31	34	37	41	41
Гарнитур шумозащитный:
ГШ- 1	13	20	22	25	27	27	37	37

Уровень шума в расчетной точке после введения какого-либо мероприятия по шумоглушению L_p определяется по формуле:

(1)

где L - уровень шума в расчетной точке до введения мероприятия по шумоглушению, дБ;

L_ш - акустическая эффективность шумозащиты (для средств индивидуальной защиты L_ш=L_сиз), дБ.

2.2 Расчет средств снижения шума

Акустическая обработка помещений. Под акустической обработкой помещения понимается облицовка части внутренних поверхностей ограждений звукопоглощающими материалами, а также размещение в помещении штучных поглотителей, представляющих собой свободно подвешиваемые объемные поглощающие тела различной формы.

Акустическая обработка помещений применяется в тех случаях, когда требуемое снижение L_тр шума превышает 1 – 3 дБ не менее чем в трех октавных полосах или 5 дБ хотя бы в одной из них.

Звукопоглощающие облицовки размещают на потолке и в верхних частях стен при высоте помещения не более 6 – 8 м таким образом, чтобы акустически обработанная поверхность составляла не менее 60 % общей площади ограничивающих поверхностей. Они могут располагаться как непосредственно на ограничивающих поверхностях, так и на некотором расстоянии от них, образуя воздушный зазор.

Звукопоглощение в помещении характеризуется величиной В, называемой постоянной помещения и определяемой по формуле:

(2)

где В₁₀₀₀ – постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, м². Находится в зависимости от объема V и типа помещения (табл. 3);

 – частотный множитель (табл. 4).

_{Таблица 3 – Значение постоянной помещения В}1000

Тип помещения	Описание помещения	В1000
1	С небольшим количеством людей	V/20
2	С жёсткой мебелью и большим количеством людей, или небольшим количеством людей и мягкой мебелью (лаборатории, кабинеты…)	V/10
3	С большим количеством людей и мягкой мебелью (рабочие помещения зданий управления, залы конструкторских бюро, аудитории учебных заведений и т.п.)	V/6

Таблица 4 – Значение частного множителя

Объём помещения V, м3	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
До 200	0,8	0,75	0,7	0,8	1	1.4	1,8	2,5
Свыше 200 до 1000	0,65	0,62	0,64	0,75	1	1,5	2,4	4,2
Свыше 1000	0,5	0,55	0,55	0,7	1	1,6	3	6

Величина снижения уровней звукового давления в результате акустической обработки помещения определяется из выражения (дБ):

(3)

где В – постоянная помещения до его акустической обработки, м²;

В₁ – постоянная помещения после акустической обработки, м²

(4)

где А₁ – эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностями, не занятыми звукопоглощающей облицовкой, м²

(5)

где α_ср – средний коэффициент звукопоглощения помещения до его акустической обработки (табл. 5),

S – общая суммарная площадь ограничивающих помещение поверхностей (без учета пола помещения), м²,

S_обл – площадь звукопоглощающей конструкции, м²

α₁ – средний коэффициент звукопоглощения акустически обработанного помещения:

(6)

где ΔА – величина суммарного добавочного поглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки, м²

(7)

где α_обл – коэффициент звукопоглощения выбранной конструкции (табл.6). Выбирается самостоятельно.

Таблица 5 – Средний коэффициент звукопоглощения (α_ср) в помещении

Тип помещений	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Машинные залы, испытательные стенды	0,07	0,08	0,08	0,08	0,08	0,09	0,09	0,09
Механические, металлообрабатывающие цеха и т.д.	0,1	0,1	0,11	0,11	0,11	0,12	0,13	0,13
Цеха деревообрабатывающей промышленности	0,11	0,11	0,12	0,12	0,14	0,14	0,14	0,14
Помещения управления	0,13	0,13	0,13	0,13	0,14	0,14	0,14	0,14

Таблица 6 – Коэффициенты звукопоглощения акустических материалов и конструкций

Материал, конструкция	Воздушный зазор, мм	Коэффициенты звукопоглощения на частотах								Средний
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	коэффициент
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Минераловатные плиты жесткие «Акмигран»	0	0,05	0,11	0,3	0,85	0,9	0,78	0,72	0,75	0,7
	50	0,07	0,2	0,71	0,83	0,81	0,71	0,79	0,80	0,76
	100	0,08	0,36	0,77	0,88	0,78	0,77	0,62	0,65	0,8
	200	0,10	0,48	0,71	0,7	0,79	0,77	0,62	0,65	0,75
«Акминит»	0	0,06	0,08	0,27	0,67	0,83	0,83	0,78	0,80	0,65
	50	0,10	0,24	0,7	0,82	0,75	0,8	0,75	0,78	0,77
	200	0,12	0,51	0,69	0,64	0,77	0,87	0,78	0,80	0,75

Продолжение табл. 6

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
То же полужёсткие ПА/О (окрашенные и перфорированные)
	0	0,01	0,03	0,17	0,68	0,98	0,86	0,45	0,50	0,67
	50	0,03	0,05	0,42	0,98	0,9	0,79	0,45	0,52	0,77
	200	0,08	0,20	0,52	0,98	0,89	0,8	0,45	0,55	0,8
Асбестоцементные перфорированные плиты • с минерало-ватной плитой ППМ-80 • с супертонким стекловолокном и стеклотканью Э-0,1
	0	0,08	0,23	0,75	1	0,91	0,82	0,6	0,5	0,87
	0	0,20	0,3	0,63	0.86	0,72	0,54	0,45	0,4	0,69
	250	0,30	0,98	1	1	1	1	1	0,9	1

Звукоизолирующие ограждения. Звукоизоляция достигается созданием герметической преграды на пути распространения воздушного шума в виде стен, кабин, кожухов, выгородок, экранов.

Звукоизолирующая способность преграды R, измеряемая в дБ, зависит от физических параметров материалов и конструктивных размеров ее элементов. Данные звукоизолирующие способности однослойных преград приведены в таблице 7.

Требуемая звукоизолирующая способность ограждения R_тp, обеспечивающая в помещении, смежном с шумным, выполнение нормативных требований, определяется из выражения:

(8)

где L_ – суммарный октавный уровень звукового давления всех источников шума в помещении, дБ;

(9)

где L₁, L₂, L₃ – уровни звукового давления в расчетных точках, дБ.

В – постоянная помещения, смежного с шумным, м²;

S_o – площадь ограждения, общего для шумного и изолируемого помещения, м²;

L_N – допустимые октавные уровни звукового давления в изолируемом помещении, дБ (табл. 1).

Уровень шума в изолируемом помещении L_из, дБ, определяется из формулы:

(10)

где R_o – звукоизолирующая способность реально выбранной конструкции ограждения по таблице 7, дБ.

Таблица 7 – Звукоизолирующая способность стен и перегородок акустически однослойных конструкций, дБ

Материал, конструкция	Толщина, мм	Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Кирпичная кладка	125 (1 кирпич)	36	41	44	51	58	64	65	55
	250 (2 кирпича)	45	45	52	59	65	70	70	70
Виброкирпичная панель	160	20	34	40	42	48	53	53	55
Железобетонная плита	50	28	34	35	35	41	48	55	55
	100	34	40	40	44	50	55	60	60
	400	45	48	55	61	68	70	70	70
	800	48	55	61	68	70	70	70	70
Гипсобетонная плита	80	20	28	33	37	39	44	44	42
Шлакобетонная панель	250	20	30	45	52	59	64	64	62
Древесностружечная плита	20	20	23	26	26	26	26	26	33
Фанера	1	7	11	14	19	23	26	27	26
	5	9	13	17	21	25	28	26	29
	10	13	17	21	25	28	25	29	33
Стеклопластик	3	9	13	17	21	25	29	31	32
	5	12	16	20	24	28	31	31	34
	10	17	21	25	28	31	31	34	38
Сталь	1	13	17	21	25	28	32	36	35
	3	19	23	27	31	35	37	36	38
	5	22	26	30	34	37	32	36	42
	10	26	30	33	36	32	36	42	46

Продолжение табл. 7

Стальной лист с покрытием из минераловатных плит толщиной 70 мм	1,5	15	20	26	35	39	40	46	48
Дюралюминиевый лист с покрытием из минераловатных плит толщиной 80 мм	2	20	15	20	28	36	43	50	53

Звукоизолирующие кожухи. Одним из эффективных способов уменьшения шума является заключение источника в звукоизолирующий кожух.

Требуемая звукоизолирующая способность стенок кожуха (R_{mр. кож}) определяется из формулы:

(11)

где L_тр. – требуемое снижение уровней шума, дБ:

(12)

где L_ – суммарный октавный уровень звукового давления всех источников шума в помещении, дБ (формула 9);

L_N – допустимые октавные уровни звукового давления в изолируемом помещении, дБ (табл. 1).

S_k – площадь поверхности кожуха, м²;

S_u – площадь воображаемой поверхности, вплотную окружающей источник шума, м².

Конструкцию ограждения кожуха подбирают таким образом, чтобы его звукоизолирующая способность была для каждой октавной полосы больше требуемой, т.е. R_кож  R_{тр. кож}.

Уровень шума в расчетной точке после установки кожуха на источник шума L_k , дБ, рассчитывается по формуле:

(13)

где L_Σ – уровень шума в расчетной точке до установки кожуха (формула 9), дБ;

R_кож – звукоизолирующая способность реальной конструкции стенок кожуха, дБ (табл. 7).

Звукозащитные кабины. Представляют собой локальное средство шумозащиты, устанавливаются на автоматизированных линиях у постов управления там, где возможно на длительный срок изолировать человека от источника шума.

Требуемую звукоизолирующую способность кабины определяют по формуле:

(14)

где L_Σ – уровень шума в расчетной точке до установки кабины (формула 9), дБ;

В – постоянная помещения кабины, определяется из формулы 2;

S – площадь ограждений, через которые шум проникает из шумного помещения (суммарная площадь ограждающих поверхностей кабины, за исключением пола), м²,

(15)

где а – длина, м;

b – ширина, м;

h – высота кабины, м;

L_N – допустимые значения уровней звукового давления (табл. 1).

Реальную конструкцию ограждения кабины выбирают таким образом, чтобы ее звукоизолирующая способность R_каб (табл. 7) в каждой октавной полосе была более требуемой, т.е. R_каб R_{тр. каб}.

Уровень шума в кабине определяется из выражения:

(16)

где L_Σ – уровень шума в расчетной точке до установки кабины, дБ (формула 9);

R_каб – звукоизолирующая способность реальной конструкции стен кабины.

Акустические экраны. Одним из средств снижения шума в производственных помещения с шумным технологическим оборудованием является применение акустических экранов.

Экраны применяются для ограждения источников шума от соседних мест, либо для отгораживания частей помещения с малошумным технологическим оборудованием от сильных источников шума (рис.1).

Плоские экраны эффективны в зоне действия прямого звука, начиная с частоты 500 Гц; вогнутые экраны различной формы (П-образные, С-образные и т.д.) обладают эффективностью также в зоне отраженного звука, начиная с частоты 250 Гц.

Рис. 1. Акустическое экранирование:

1 – акустический экран; 2 – основание; 3 – рабочее место; 4 – источник шума

Эффективность экранов прямоугольной и круглой формы для точек, лежащих на их оси, ориентировочно можно определить по формуле:

(17)

где l₁,l₂ – расстояния от плоскости экрана соответственно от источника звука и точки приема, м;

r₁,r₂ – расстояние от края экрана соответственно до источника звука и точки приема, м:

(18)

(19)

где d=(а_min–1) при условии, что рабочее место находится на высоте 1 м от пола (рис.1);

а_min – минимальный размер экрана, м.

Установлено, что эффективность экрана не одинакова вдоль его плоскости, максимум находится на расстоянии a_min/4 от оси экрана. Поэтому оптимальное расстояние l следует выбирать таким образом, чтобы выполнялось соотношение:

(20)

Эффективность экрана в зоне максимума определяется по формулам:

• для частот до 1000 Гц включительно:

(21)

• для частот выше 1000 Гц

(22)

где f – частота, Гц;

с = 340 м/с – скорость звука в воздухе.

Уровень звукового давления в расчетной точке после установки экрана рассчитывается по формуле:

(23)

где L_Σ – уровень шума в расчетной точке до установки кабины, дБ (формула 9);

∆L_э – эффективность экрана (формула 21, 22).

Задание для выполнения практической работы

Уровни звукового давления до применения методов снижения шума для всех заданий выбрать в таблице 8.

Таблица 8 – Уровни звукового давления до применения методов снижения шума

Категория изолируемого помещения	Уровни звукового давления в расчётной точке L, дБ
	Источники шума	Среднегеометрическая частота, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Помещение управления	L1	75	66	58	59	57	60	58	47
	L2	71	64	56	57	55	57	53	44
	L3	70	65	56	60	60	56	51	48
Лаборатория	L1	83	77	56	67	66	62	60	57
	L2	84	77	55	66	65	61	59	54
	L3	81	76	54	65	66	59	61	55
Конструкторское бюро	L1	89	79	73	72	69	67	65	66
	L2	88	78	76	71	72	66	64	59
	L3	81	76	74	73	70	68	66	65
Помещение для программистов вычислительных машин	L1	81	70	65	60	50	55	50	45
	L2	84	77	55	66	65	61	59	54
	L3	81	76	74	73	70	68	66	65
Помещение диспетчерской	L1	75	66	58	59	57	60	58	47
	L2	71	64	56	57	55	57	53	44
	L3	70	65	56	60	60	56	51	48

Задание 1. Рассчитать конструкцию звукоизолирующей перегородки для помещения, указанного в таблице 9. Результаты расчетов представить в виде таблицы 10.

Таблица 9 – Исходные данные

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Категория изолируемого помещения	Конструкторское бюро		Помещение управления		Помещение диспетчерской		Помещение лаборатории		Помещение для программистов вычислительных машин
Уровни звукового давления в расчётной точке L, дБ	Выбирается из таблицы 8 в соответствии с категорией изолируемого помещения
Размеры изолируемого помещения, м а × b × h	10×10×5	15×8×4	10×5×4	8×6×4	10×10×6	10×10×5	10×15×5	8×10×5	20×20×4	40×30×5
Размеры смежного ограждения, м а × h	10×5	8×4	5×4	4×6	10×6	10×5	10×5	8×5	20×4	30×5

Таблица 10 – Результаты расчета конструкции звукоизолирующей перегородки

Величина	Октавные полосы частот, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
LΣ, дБ
LN, дБ
Lиз, дБ
Rтр, дБ
Rо, дБ
В, м2
μ
Lр, дБ

Задание 2. Рассчитать акустическую эффективность кожуха по данным варианта, указанного в таблице 11. Результаты расчета представить в виде таблицы 12.

Таблица 11 – Исходные данные

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Категория изолируемого помещения	Конструкторское бюро		Помещение управления		Помещение диспетчерской		Помещение лаборатории		Помещение для программистов вычислительных машин
Уровни звукового давления в расчётной точке L, дБ	Выбирается из таблицы 8 в соответствии с категорией изолируемого помещения
Размеры источника шума, м а × b × h	0,5×0,5×0,5	0,5×1×1	1×1×1	1×1,5×1,5	1,2×1,5×1,5	1,5×2×2	1,5×2×2,5	1×2×3	1,5×2×3	2×3×3
Размеры кожуха, м а × b × h	0,6×0,6×0,6	0,7×1,2×1,2	1,2×1,2×1,2	1,2×1,7×1,8	1,4×1,8×1,8	1,7×2,2×2,3	1,8×2,3×2×7	1,3×2,2×3,3	1,9×2,5×3,5	2,5×3,5×3,6

Таблица 12 – Результаты расчета конструкции кожуха

Величина	Октавные полосы частот, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
LΣ, дБ
LN, дБ
ΔLтр, дБ
Rтр.кож, дБ
Rкож., дБ
Lk, дБ
Lр, дБ

Задание 3. Рассчитать акустическую эффективность звукоизолирующей кабины по данным варианта (таблица 13). Результаты привести по форме, указанной в таблице 14.

Таблица 13 – Исходные данные

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Размеры кабины, м а × b × h	1,5×2×2	2×2×2	2×2,5×2	2×2,5×2,5	1,5×2,5×2,5	2,5×2,5×3	2,5×3×2,5	3×3×2,5	3,5×3,5×3	3,5×3×3,5
Категория изолируемого помещения	Конструкторское бюро		Помещение управления		Помещение диспетчерской		Помещение лаборатории		Помещение для программистов вычислительных машин
Уровни звукового давления в расчётной точке L, дБ	Выбирается из таблицы 8 в соответствии с категорией изолируемого помещения

Таблица 14 – Расчет акустической эффективности звукоизолирующей кабины

Характеристика конструкции стен кабины: материал , толщина

Величина	Единица измерения	Октавные полосы частот, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
LΣ	дБ
Ln	дБ
S	м2
В	м2
S/B
10·lgS/B
Rтр.каб	дБ
Rкаб	дБ
Lкаб	дБ

Задание 4. Рассчитать акустическую эффективность экрана по данным варианта (таблица 15). Результаты привести по форме, аналогичной таблицы 14.

Таблица 15 – Исходные данные

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Расстояние между источником шума и рабочим местом l=l1+l2, м	2	3	4	5	7	8	10	12	15	20
Размеры экрана, м a1×a2	1,5×1,5	4×3	1,5×2,5	2×2	2×2,5	3×2	2,5×3	3×3	3,5×3	3,5×3,5
Категория изолируемого помещения	Конструкторское бюро		Помещение управления		Помещение диспетчерской		Помещение лаборатории		Помещение для программистов вычислительных машин
Уровни звукового давления в расчётной точке L, дБ	Выбирается из таблицы 8 в соответствии с категорией изолируемого помещения

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 12.1.003-83 Шум. Общие требования безопасности [Текст]. – Введ. 1984-07-01.

2. ГОСТ 12.1.029-80^* Средства и методы защиты от шума. Классификация [Текст]. – Введ. 1981-01-07.

3. Белов, А.С. Средства защиты в машиностроении. Расчёт и проектирование [Текст] : справочник / А.С. Белов и др. – М. : Машиностроение, 1989. – 621 с.: ил.

4. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности [Текст] : учебник / С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков; под общ. ред. С.В. Белова. – Изд. 3-е, испр. и доп. – М. : Высшая школа, 2001. – 485 с.: ил.

5. Глебова, Е.В. Производственная санитария и гигиена труда [Текст] : учеб. пособие для вузов / Е.В. Глебова. – М. : Высшая школа, 2005. – 383 с.: ил.

6. Курдюмов, В.И. Проектирование и расчет средств обеспечения безопасности [Текст] : учеб. пособие / В.И. Курдюмов, Б.И, Зотов. – М.: Колос С, 2005. – 216 с.

7. Юдин, Е.Я. Борьба с шумом на производстве [Текст] : справочник / Е.Я. Юдин; под ред. Е.Я. Юдина. – М. : Машиностроение, 1985. – 432 с.: ил.