19

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра аэрологии, охраны труда и природы

Расчет звукоизоляции производственных помещений

Методические указания к практической работе

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

для студентов всех специальностей дневного и заочного обучения

Составитель В. А. Портола Утверждены на заседании кафедры Протокол № 5 от 02.02.2005 Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 330500 Протокол № 6 от 02.02.2005 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2005

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: освоить методику расчета защиты рабочих мест от прямого и отраженного звука (шума) за счет их изоляции.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В процессе выполнения работы студенты должны:

- ознакомиться с основными характеристиками шума и способами защиты от шума;

- изучить воздействие шума на организм человека;

- рассчитать требуемую звукоизолирующую способность ограждающих от шума конструкций;

- выбрать типовую ограждающую конструкцию, обеспечивающую допустимый (безопасный) шум на рабочих местах.

1. Теоретические положения

Шумом называют звуковые колебания различной интенсивности и частоты. Звук – это упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях и твердых телах (акустическое поле). Источниками звука является любая колеблющаяся под действием возмущающей силы среда (струна, пластина, газ), причем скорость таких колебаний значительно меньше скорости распространения волны. Скорость распространения звука в газах около 340 м/с, в жидкостях – 1500 м/с, в металлах – 5000 м/с. Акустические колебания в диапазоне частот 16 Гц – 20 кГц воспринимаются человеком и называются звуковыми. Неслышимые человеком колебания делятся на инфразвук (частотой менее 16 Гц) и ультразвук (более 20 кГц).

Звуковые волны являются носителями энергии. Звуковая энергия, приходящаяся на единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно распространяющимся звуковым волнам, называется интенсивностью звука ( ) и выражается в ваттах на метр квадратный (Вт/м²). В каждой точке звукового поля давление и скорость движения частиц изменяется во времени. Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением ( ), выражаемым в паскалях (Па). Поскольку звуковое давление в точке звукового поля изменяется от положительного максимума до отрицательного минимума, то под звуковым давлением понимают среднеквадратичное давление в течение полного цикла. Интенсивность звука связана со звуковым давлением следующей зависимостью

, (1)

где ρ – плотность среды, кг/м³; – скорость звука в среде, м/с.

Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких пределах: по интенсивности до 10¹⁴ раз, по давлению до 10⁷ раз. Так, интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости при частоте 1000 Гц ( ), равна 10^–12 Вт/м², а ощущение боли возникает при интенсивности звука 10² Вт/м². Минимальное значение звукового давления, воспринимаемое ухом человека ( ), равно 2·10^–5 Па, а болевой порог равен 2·10² Па.

Ощущения человека при шуме пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому основными характеристиками шума являются логарифмические величины – уровень интенсивности звука и уровень звукового давления, определяемые по формулам

, (2)

. (3)

При нормальных атмосферных условиях . Шкала измерений уровня интенсивности звука от порога слышимости до болевого порога при частоте колебаний 1000 Гц укладывается в 140 дБ. В случае действия нескольких источников шума складываются их интенсивности, но не уровни: . Истинный уровень интенсивности (дБ) при одновременной работе нескольких источников равен

(4)

где …, – уровни интенсивности, создаваемые каждым источником в расчетной точке.

Весь слышимый диапазон звуковых колебаний разбивают на отдельные полосы, характеризуемые нижней и верхней граничными частотами. За среднюю частоту полосы принимают среднегеометрическую частоту, определяемую по формуле

. (5)

Чаще всего применяют октавные и третьоктавные полосы. Октавной называется полоса частот, в которой верхняя частота в два раза, а среднегеометрическая в раза больше нижней частоты. В третьоктавной полосе это соотношение равно 1,26.

Для гигиенической оценки шума и его нормирования звуковой диапазон частот разделяют на 9 октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Граничные частоты для этих октавных полос соответственно равны 23–45; 45–90; 90–180; 180–355; 355–710; 710–1400; 1400–2800; 2800–5600; 5600–11200 Гц. В качестве одночисловой характеристики шума используется оценка уровня звука в дБА, совпадающая с чувствительностью человеческого уха во всем акустическом диапазоне частоты.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБА, и непостоянные, для которых это изменение более 5 дБА. Непостоянные шумы делят на колеблющиеся, прерывистые и импульсные.

Шум с уровнем интенсивности до 35 дБ обычно не беспокоит человека, уровень 40–70 дБ создает нагрузку на нервную систему, свыше 75 дБ может привести к потере слуха, более 140 дБ может вызвать разрыв барабанных перепонок.

Шум вызывает головную боль, бессонницу, учащение пульса, половое бессилие, расстройства центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Под действием шума повышается кровяное давление, снижается слуховая чувствительность, развивается тугоухость. Из-за шума зафиксировано умственное и физическое отставание в развитии детей. На людей, занятых умственным трудом, шум оказывает большее негативное влияние, чем на людей, занятых физическим трудом. Под действием шума развивается шумовая болезнь – это общее заболевание всего организма с преимущественным поражением органов слуха, центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы.

Шум снижает производительность труда на промышленных предприятиях до 30–60 %, чем вызывает дискомфорт, раздражительность, депрессию. Число ошибок в расчетах при действии шума увеличивается более чем на 50 %. Сильный шум на производстве приводит к росту травматизма из-за раздражающего действия, замедления психических реакций людей, нарушения координации движения. Кроме того, на фоне шума не слышно предупредительных сигналов транспорта и другого оборудования.

Основными мерами борьбы с шумом являются уменьшение шума в источнике, рациональная планировка предприятий и цехов, акустическая обработка помещений (звукопоглощающая облицовка), уменьшение шума на пути его распространения (звукоизолирующие ограждения).

Предельно допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот для рабочих мест приведены в табл. 1.

Таблица 1

Допустимые уровни шума

Рабочие места	Уровни звукового давления (дБ) на среднегеометрических частотах октавных полос, Гц
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Помещения для конструирования, программирования, преподавания, теоретических работ, приема больных	86	71	61	54	49	45	42	40	38
Помещения управлений (рабочие комнаты)	93	79	70	68	58	55	52	52	49
Кабины наблюдений и дистанционного управления:
1 без речевой связи по телефону;	103	91	83	77	73	70	68	66	64
2 с речевой связью по телефону	96	83	74	68	63	60	57	55	54
Рабочие места в производственных помещениях	107	95	87	82	78	75	73	71	69