5.2. Средства и методы защиты от шума

Общая классификация средств и методов защиты от шума приведе­на в ГОСТ 12.1.029-80 (СТ СЭВ 1928-79) "ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация". Защита работающих от шума может осуществляться как коллек­тивными средствами и методами, так и индивидуальными средствами. В первую очередь надо использовать коллективные средства, которые по отношению к источнику шума подразделяются на средства, снижаю­щие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта. Борьба с шумом после его возникновения об­ходится дороже и часто является малоэффективной. Выбор средств снижения шума в источнике его возникновения за­висит от происхождения шума. Основными источниками вибрационного (механического) шума машин и механизмов являются зубчатые передачи, подшипники, соударяющиеся металлические элементы и т.п. Снизить шум зубчатых передач можно повышением точности их обработки и сборки, заменой металлических шестерен. Например, применяя шестерни из древесного пластика и искусственной кожи в текстильных машинах, удалось снизить шум на 5...10 дБ. Даже замена стали в контактирующих деталях на чу­гун сможет снизить шум на 3...4 дБ. Имеет значение и форма зубьев. Менее шумными являются конические, косые и шевронные зубья. К снижению шума подшипников приводит тщательность изготовления, плотная посадка на цапфы вала и в гнезда щитов без перекосов и защемлений. Снижают шум подшипников и различные смазки и присад­ки. Меньший шум создают подшипники скольжения. Шум при обработке резанием (70...100дБ) зависит от матери­ала резца, его формы, заточки, размера стружки и т.п. Поэтому снизить шум станков можно применением быстрорежущей стали для резца и смазочно-охлаждающих жидкостей, заменой металлических частей стан­ков пластмассовыми или покрытием их вибродемпфирующими материа­лами.

Шум аэродинамического происхождения на производстве возника­ет вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах (истечение сжатых газов из отверстий; пульсация давления при дви­жении потоков газа в трубах или при движении в воздухе тел с большой скоростью; горение жидкого или распыленного топлива в фор­сунках и др.).Таким шумом сопровождается работа вентиляционных систем, систем воздушного отопления и пневмотранспорта ,воздуходу­вок, компрессоров, газотрубных установок и др. Особенно неприятен шум, возникающий при сбросе (стравливании) из установок сжатых газов. Для снижения аэродинамического шума используют специальные шумоглушащие элементы с криволинейными каналами. Снизить аэроди­намический шум можно улучшением аэродинамических характеристик машин. Однако этим обычно не достигается необходимый эффект, поэто­му приходится дополнительно применять средства звукоизоляции и устанавливать глушители. Глушители аэродинамического шума бывают (абсорбционными), реак­тивными (рефлексными) и комбинированными. В абсорбционных глуши­телях затухание шума происходит в порах звукопоглощающего мате­риала Принцип работы реактивных глушителей основан на эффекте отражения звука в результате образования "волновой пробки" в элементах глушителя. Они обычно не содержат звукопоглощающего материала. Реактивные глушители имеют соединенные между собой камеры, рас­ширения и сужения, резонансные углубления, экраны и т.п. В комбинированных глушителях происходит как поглощение, так и отражение звука. Снижения шума машин и установок с помощью средств демпфирования добываются покрытием их излучающей поверхности демпфирую­щими материалами ,имеющими большое внутреннее трение. Существует много различных видов демпфирующих покрытий. Наиболее распрост­ранены жесткие покрытия из упруго-вязких материалов (мастики, специальные виды войлока, линолеума), наносимых на поверхность наклеиванием, напылением и др.

Звукоизоляция является одним из наиболее эффективных и рас­пространенных методов снижения производственного шума на пути его распространения. С помощью звукоизолирующих преград легко снизить уровень шума на 30...40 дБ. Метод основан на отражении звуковой волны, падающей на ограждение. Однако звуковая энергия не только отра­жается от ограждения, но и проникает через него, что вызывает колебание ограждения, которое само становится источником шума. Чем больше поверхностная плотность ограждения, тем труднее привести его в колебательное состояние, следовательно, тем выше его звукоизолирующая способность. По этому эффективными звукоизолирующими материалами являются металлы, бетон, дерево, плотные пласт­массы и т.п..

Для оценки звукоизолирующей способности ограждения введено понятие звукопроницаемости τ, под которой понимают отношение звуковой энергии, прошедшей через ограждение, к падающей на не­го. Величина, обратная звукопроницаемости, называется звукоизоля­цией, (дБ), она связана со звукопроницаемостью следующей зависи­мостью:

R=10lg(1/τ), (5.5)

τ=Р_пр / Р_под = I_пр / I_под. (5.6)

Числовая величина фактической звукоизоляции, создаваемой ограждением, зависит от многих факторов: размеров ограждения, его физико-механических характеристик, звукопоглощения в поме­щении и т.п. Разработаны различные виды ограждений с повышенной звукоизоляцией. Методы акустического расчета звукоизолирующей способности ограждений приведены в СНиП II-12-77. Защита от шума. Снижение шума методом звукопоглощения основано на переходе энергии звуковых колебаний частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в порах звукопоглощающего материала. Чем больше звуковой энергии поглощается, тем меньше её отражается обрат­но в помещение. Поэтому для снижения шума в помещении проводят его акустическую обработку, нанося звукопоглощающие материалы на внутренние поверхности, а также размещая в помещении штучные звукопоглотители. Эффективность звукопоглощающего устройства характеризуется коэффициентом звукопоглощения L, который представляет собой отноше­ние поглощенной звуковой энергии Е_погл к падающей Е_пад:

L = E_погл / E_под. (5.7)

При L=0 энергия отражается без поглощения, при L=1 вся энергия поглощается (эффект "Открытого окна"). Коэффициент L зависит от частоты звуковых волн и угла их падения на конструкцию.

Звукопоглощающие устройства бывают пористыми, пористо-волокнистыми, с экраном, мембранные, слоистые, резонансные и объемные. Эффективность применения различных звукопоглощающих устройств определяется в результате акустического расчета с учетом требований СНиП ІІ-12-77. Для достижения максимального эффекта рекомендуется облицовывать не менее 60% общей площади ограждающих поверхностей, а объемные (штучные) звукопоглотители - располагать как можно бли­же к источнику шума.

Максимальное снижение уровня шума в отраженном поле с по­мощью акустической обработки внутренних поверхностей помещения практически не превышает 6...8 дБ, достигая в отдельных полосах частот 10…12 дБ.

Акустическая обработка обязательно должна применяться в шумных цехах маши дострой тельных заводов, машинных залах машиносчет­ных станций и вычислительных центров, машинописных бюро и др.

Интересным и принципиально новым методом снижения шума яв­ляется метод, связанный с созданием "антизвука", т.е. созданием равного по величине и противоположного по фазе звука. В результа­те интерференции основного звука и "антизвука" в некоторых ме­стах шумного помещения можно создать зоны тишины. Особенно пер­спективным этот метод может оказаться в машиностроении и энерге­тике для подавления тональных шумов. В месте, где необходимо умень­шить шум, устанавливается микрофон, сигнал от которого усиливается и излучается определенным образом расположенными динамиками. Уже разработан комплекс электроакустических приборов для интерфе­ренционного подавления шума. Применение средств индивидуальной защиты от шума целесооб­разно в тех случаях, когда средства коллективной, защиты и другие средства не обеспечивают снижение шума до допустимых уровней. Средства индивидуальной защиты позволяют снизить уровень воспри­нимаемого звука на 10…45дБ, причем наиболее значительное глуше­ние шума наблюдается в области высоких частот, которые наиболее опасны для человека.

Средства индивидуальной защиты от шума подразделяются на противошумные наушники, закрывающие ушную раковину с наружи; противошум­ные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход или прилега­ющие к нему; противошумные шлемы и каски; противошумные костюмы.

Противошумные вкладыши делают из твердых, эластичных и волок­нистых материалов. Они бывают однократного и многократного пользования Противошумные шлемы закрывают всю голову, они применяются при очень высоких уровнях шума в сочетании с наушниками, а также противошумными костюмами.