Нормирование вибраций.

Воздействие вибрации на человека.

Длительное воздействие вибрации на человека может привести к трудно излечимой вибрационной болезни. Наиболее опасной являются вибрации с частотами от 6 до 9 Гц, так как эти частоты совпадают с резонансными частотами внутренних органов человека.

Местная вибрация при воздействии на человека может вызвать:

А) костно-суставные изменения (особенно в кистевых суставах);

Б) понижение температуры кожи на участках, соприкасающихся с вибрирующим предметом на 1-2 0 С;

В) снижение болевой чувствительности на этих участках;

Г) возможность получения вибротравм;

Д) вибрационную болезнь, которая проявляется болью в суставе, потерей чувствительности и понижением температуры пострадавшего участка.

Общая вибрация может вызвать:

1) Снижение остроты слуха (особенно на низких частотах)

2) Изменение некоторых функций зрения, нарушение цветоощущения

3) Нарушение со стороны вестибулярного аппарата

4) Повышение энергетических затрат человека, снижение веса

5) Вибрационная болезнь позвоночника

Различают санитарно-гигиеническое и техническое нормирование вибраций. В первом случае обеспечиваются оптимальные условия с точки зрения защиты от вибрации человека, во втором – машин и оборудования.

Уровни вибрации нормируются в соответствии с ГОСТ 12. 1. 012-90 (Вибрация. Общие санитарно-гигиенические требования) и с СН 2.2.4./2.1.8.566-96 в зависимости от вида вибрации и её частоты.

На предприятиях, применяющих оборудование и инструменты, создающие вибрацию, устанавливается соответствующий режим труда работников виброопасных профессий. Суммарное время работы в контакте с ручными машинами, вызывающими вибрацию в пределах санитарных норм, не должно превышать 2/3 продолжительности рабочей смены. Продолжительность одноразового непрерывного воздействия вибраций, включая монопаузы, не должна превышать для ручных машин 15-20 минут.

Параметры вибрации измеряются с помощью приборов, называемых виброметрами.

Способы защиты от вибрации:

1. Снижение вибрации в самих источниках её возникновения. Этого можно достичь, если:

Заменить в механизмах поступательное движение деталей вращательным;

Заменить подшипники качения подшипниками скольжения;

Заменить прямозубые зубчатые колёса косозубыми;

Повысить точность изготовления сопрягаемых деталей и точность сборки узлов, уменьшить люфты и зазоры в машинах;

Применить смазку;

А также проводится тщательная балансировка быстровращающихся элементов машин (маховиков, роторов, коленчатых валов и др.).

2. Виброизоляция, заключающаяся в уменьшении передачи колебаний за счёт применения амортизаторов или упругих прокладок.

Агрегат вращается с частотой fраб.

f 0 = 1/2п С/М

Амортизатор считается удовлетворительным, если его параметры подобраны так, что обеспечивается условие:

fраб f 0 больше или равно 3.

Любой амортизатор характеризуется коэффициентом передачи:

Кп = 1 / ((fраб / f 0) 2 -1)

3. Виброгашение – увеличение инерционного и упругого сопротивлений колебательных систем либо введение в механизмы специальных устройств – виброгасителей.

Виброгасители – это масса, которая через упругий элемент, например, пружину, устанавливается на вибрирующем основании (на полу). Подбором масс или жёсткостей пружин добиваются выполнения равенства fраб = f 0 . При этом масса начинает колебаться с большой амплитудой, но в противофазе с колебаниями основания. Именно в этом и состоит эффект виброгашения.

Схема виброгасителя:

Существует практика виброгашения для высотных зданий. Для этого на чердаке прокладываю рельсы, устанавливают гружёные тележки

4. Средства индивидуальной защиты от вибрации:

Для рук – виброзащитные рукавицы, ладонная часть которых содержит упругую прокладку из пористой резины или параллона;

Для ног – виброзащитная обувь на толстой подошве из пористой резины.

С целью выбора наиболее эффективных мер защиты необходимо учитывать характер шумообразования.

Снижение механических шумов достигается: -улучшением конструкции машин и механизмов, -заменой деталей из металлических материалов на пластмассовые,-заменой ударных технологических процессов на безударные, -применением вместо зубчатых передач в машинах и механизмах других видов передач или использованием зубчатых передач, не издающих громких звуков, -нанесением смазки на трущиеся детали и рядом других мероприятий.

Для снижения аэродинамического шума, возникающего при работе вентиляторов, дымососов, компрессоров, кондиционеров на воздуховодах, всасывающих трактах, магистралях выброса и перепуска воздуха устанавливают различные глушители, которые могут быть активными и реактивными. Активные глушители представляют устройства, содержащие в себе материал, поглощающий энергию аэродинамического шума. Реактивные глушители устроены таким образом, что способны отражать входящую звуковую энергию обратно к источнику ее образования.

Аэродинамические и гидродинамические шумы сопровождают течение жидкости или газа. Для уменьшения аэродинамических и гидродинамических шумов рекомендуются мероприятия:

Снижение скорости обтекания газовыми или воздушными потоками препятствий,

Улучшение аэродинамики тел, работающих в контакте с потоками,

Снижение скорости истечения газовой струи и уменьшение диаметра отверстия, из которого эта струя истекает,

Выбор оптимальных режимов работы насосов для перекачивания жидкостей,

Правильное проектирование и эксплуатация гидросистем.

Для борьбы с шумами электромагнитного происхождения рекомендуется:

Тщательно уравновешивать вращающиеся детали электромашин (ротор, подшипники),

Осуществлять тщательную притирку щеток электродвигателей,

Применять плотную прессовку пакетов трансформаторов

Выбирают оптимальные габаритные размеры;

Уменьшают магнитную индукцию.

К общим относятся коллективные средства защиты.

Архитектурно-планировочные: рациональная акустическая планировка зданий и генпланов предприятий; рациональное расположение технологического оборудования и рабочих мест; рациональное акустическое размещение зон и режимов движения транспортных средств и транспортных потоков; создание шумозащищённых зон;

Акустические средства:

Средства изоляции: звукоизолирующие ограждения зданий и помещений; звукоизолирующие кожухи, кабины, выгородки; акустические экраны, перегородки;

Уменьшение звуковой мощности по пути распространения шума.

Средства звукопоглощения: звукоизолирующие облицовки, объемные поглотители звука;

Организационно-технические методы: применение малошумящих технологических процессов; оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля; совершенство технологии ремонта и обслуживания машин; применение малошумящих машин и их сборочных единиц; использование рациональных режимов труда и отдыха и др.

К средствам индивидуальной защиты относятся: - противошумными вкладышами (Беруши);- наушниками; - шлемофонами.

Основные мероприятия от влияния вибраций на работающих:

1. Технические – снижение вибрации как в источнике образования, так и на пути её распространения. Уменьшение вибрации в источнике образования достигается подбором конструктивных материалов, качественном изготовлении деталей, выбором режимов работы оборудования, усовершенствованием геометрических форм, уравновешиванием и балансировкой вращающихся частей, устранением дефектов;

2. Организационно – технические мероприятия, направленные на снижение вибрации, предусматривают:

Проверку наличия вибрационных характеристик в паспортах вновь поступивших машин, а при их отсутствии и при необходимости организацию входного контроля этих характеристик;

Своевременное проведение планового и предупредительного ремонта машин с обязательным послеремонтным контролем их вибрационных характеристик;

Контроль за соблюдением правил и условий эксплуатации машин и их использование в соответствии с назначением, указанным в научно – технической документации;

Исключение контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или зоны;

Допуск к эксплуатации только исправных машин;

Запрет оборудования рабочих мест без амортизирующих сидений;

Защита от вибрации проводится несколькими методами:

1. устранение или снижение действующих переменных сил, вызывающих вибрацию в источнике их возникновения;

2. вибропоглощение;

а) вибродемпфирование – превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. Используют материалы с большим внутренним трением; наносят на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение; применяют демпфирующих материалов (антивибрационных мастик, мягких пластмасс, войлока, пенопласта, резины и др.);

б) виброгашение – это снижение уровня вибрации объекта путем введения в колебательную систему дополнительных реактивных сопротивлений.

3. виброизоляция – это снижение уровня вибрации защищаемого объекта, достигаемое уменьшением передачи колебаний от их источника. Виброизоляция представляет собой упругие элементы, так называемые амортизаторы вибрации, размещенные между вибрирующей машиной и ее основанием. Используется для ослабления интенсивности передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке. Установка между источником возбуждения и защищаемым объектом амортизаторов. В качестве амортизаторов используют стальные пружины, пробки, прокладки из резины и др.

4. увеличение жёсткости элементов машин и строительных;

5. установка конструкционных разрывов (акустических швов) без заполнения, с заполнением или с подпорными стенками между фундаментом с вибрирующим оборудованием и полом или другими конструкциями здания;

6. автоматизация и дистанционное управление технологическими процессами, оборудованием, цехами, участками;

7. рациональная планировка технологических процессов и производственных помещений.

В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации используют:

Специальную обувь на массивной резиновой подошве;

Рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготавливаются из упруго демпфирующих материалов.

Основные методы борьбы с вибрацией

1. Механизация и автоматизация, применение дистанционного управления.

2. Уменьшение вибрации в источнике.

3. Уменьшение вибрации на пути её распространения.

4. Уменьшение воздействия вибрации изменением организации труда.

5. Применение средств индивидуальной защиты.

6. Лечебно-профилактические мероприятия.

2. Борьба с вибрацией в источнике:

2.1. Замена ударного действия на безударное

Замен ковки прессованием, применение гидропривода взамен кривошипного, косозубые и шевронные зубчатые колёса вместо прямозубых, уравновешивание вращающихся масс - балансировка, установка гидродвигателœей или электродвигателœей взамен сложных трансмиссий от одного двигателя, маслянная ванна для шестерён, уменьшение неровностей профиля пути самоходных и транспортных машин, повышение невилирующей способности опорных элементов самоходных и транспортных машин.

2.2. Выход из резонансного режима

Изменяя массу, жёсткость или угловую скорость. Лучше всœего на стадии проектирования. (Установка дополнительных рёбер жёсткости, изменение упругих характеристик элементов).

2.3. Вибродемпфирование

Превращение энергии вибрации в какой-либо другой вид (в тепловую, в электрический ток, в электромагнитную энергию). Достигается применением материалов с большим внутренним трением. Применение цветных сплавов Cu-Ni, Ni-Ti, Ni-Co, марганец-медь, магниевые сплавы позволяет по сравнению со сталью и чугуном увеличить коэффициент внутреннего трения КПД в 10-100 раз, при этом значительно уменьшается вибропроводность материалов. Ещё более эффективным является применение композиционных материалов (сталь-Al, сталь-медь), пластмасс, дерева, резины. Пластмассы позволяют снизить уровень вибрации при высоких и низких частотах на 8-10 дБ. В случае если применение полимерных материалов в качестве конструкционных не удаётся, то применяют вибродемпфирующие покрытия. На низших и средних частотах применяют многослойные покрытия (пластмасса, рубероид, изол, битумизированный войлок и фольга, фольгоизол, стеклоизол, гидроизол), на высоких частотах - мягкие покрытия (резина, мягкие пластмассы в том числе пенопласт). В случае если не удаётся нанести покрытия, применяют вибродемпфирующие мастики из синтетических смол и наполнителœей.

2.4. Динамическое гашение вибрации

Виброгаситель представляет собой дополнительную колебательную систему с массой m и жёсткостью q, собственная частота которой f о настроена на основную частоту f колебаний данного агрегата͵ имеющего массу M и жёсткость Q.

Недостаток - небольшие отклонения частоты выводят из резонанса. Можно применять там, где постоянная частота (турбогенераторы и т. п.) У виброгасителœей с трением полоса частот шире, но и эффективность ниже.

2.5. Установка вибрирующего оборудования на фундамент

Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,1...0,2 мм, а в особо ответственных случаях 0,005 мм. Расчет фундамента ведется согласно СНиП 19-79.

3. Уменьшение вибрации на пути её распространения:

3.1. Виброизоляция

Осуществляется введением в колебательную систему дополнительной упругой связи препятствующей передаче вибрации. В качестве виброизоляторов применяют резину, пружины, пневматические и гидравлические амортизаторы и их комбинации - виброопоры, прокладки, воздушные подушки под виброплощадки.

3.2. Установка гибких вставок в коммуникациях воздуховодов в местах их прохождения через строительные конструкции. Применение упругих прокладок в местах переплетения воздуховодов, разделœение гибкой связью перекрытий и несущих конструкций здания, устройство "плавающих" полов (пол на упругой прокладке).

3.3. Активная виброзащита

Обратная связь, дополнительный источник энергии - регулировка во времени характеристик виброизоляций - быстрое затухание колебаний.

3.4. Ограждения вибрирующих поверхностей, сигнализация.

Расчет виброизоляции. см. Лаб/раб.

5. Средства индивидуальной защиты от вибраций

5.1. Рукавицы, перчатки, спецобувь, виброгасящие вкладные стельки.

5.2. Виброзащитные прокладки или пластины, которые снабжены креплениями в руке.

5.3. Специальный режим труда (время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 2/3 рабочей смены, непрерывное воздействие вибрации не должно превышать 15-20 мин., температура в помещении не более 16°С, тёплые водные процедуры для рук, специальная производственная гимнастика, витаминопрофилактика (ежедневный приём витаминов В и С)).

5.4. При работе с вибрирующим оборудованием рекомендуется включать в рабочий цикл технологические операции, не связанные с воздействием вибрации.

Общими методами снижения вибрации являются;

Ослабление вибрации в источнике их образования за счет конструктивных, технологических и экспериментальных решений (технический метод);

Снижение интенсивности вибраций на пути их распространения (технологический метод);

Устранение причин возникновения вибрации в машинах и механизмах конструктивными и технологическими решениями является наиболее рациональной мерой (устранение дисбаланса, люфтов, зазоров, замена кривошипно-шатунных механизмов на кулачковые и т.д.). Ослабление вибрации в источнике их образования осуществляется при изготовлении оборудования.

Снижение интенсивности вибрации на пути распространения можно осуществить демпфированием, динамическим гашением и виброизоляцией.

Виброизоляция - способ защиты от вибрации, заключающийся в уменьшении передачи вибрации от источников возбуждения защищаемому объекту при помощи дополнительных устройств упругой связи - фундаментов и виброизоляторов, помещаемых между ними. Эта упругая связь может использоваться для ослабления передачи вибрации от основания на человека либо на защищаемый агрегат.

Виброизоляторы бывают пружинными, резиновыми и комбинированными. Пружинные виброизоляторы по сравнению с резиновыми виброизоляторами имеют рад преимуществ, так как могут применяться для изоляции как низких, так и высоких частот, а также дольше сохраняют упругие свойства. В случае пропускания виброизоляторами высших частот (из-за малых внутренних потерь сталей), их устанавливают на прокладки из резины (комбинированный виброизолятор). Цельные резиновые прокладки должны иметь форму ребристых или дырчатых плит для обеспечения деформации в горизонтальной плоскости.

Виброизоляция также осуществляется применением гибких вставок в коммуникациях воздуховодов, несущих конструкциях зданий, в ручном механизированном инструменте.

Основным показателем, определяющим виброизоляции машины, агрегата, установленной на виброизоляции с определенной жесткостью и массой, является коэффициент передачи или коэффициент виброизоляции. Он показывает, какая доля динамической силы или ускорения от общей силы или ускорения действующих со стороны машины, передается виброизоляторами фундаменту или основанию.

где f = ω/2π - частота возмущающей силы; в случае неуравновешенности ротора машины (электродвигателя, вентилятора и т.д.).

f =nm/60, где n - частота вращения, об/мин., m - номер гармоник (m = , 2, 3, …) могут бить и другие частоты возмущающих сил.

Частота собственных колебаний машины

где x c тат = mg/c - статическая осадка виброизолятора (пружины, резины) под действием собственной массы М машины, см. Ее можно определить – x c тат = g /(2πf 0)².

Чем больше статическая осадка, тем ниже собственная частота и тем эффективнее виброизоляция.

Изоляторы - амортизаторы начинают приносить эффект (КП<1)лишь при частоте возмущения f эф > f =

При f ≤ виброизоляторы передают полностью вибрации фундаменту (КП=1)или даже усиливают их (КП>1). Эффект виброизоляции тем выше, чем больше отношение f/f0.

Следовательно, для лучшей виброизоляции фундамента от вибрации машин при известной частоте возмущающей силы f необходимо уменьшить частоту собственных колебаний машины на виброизоляторах f 0 для получения больших отношений f/f 0 , что достигается либо увеличением массы машины [M], либо снижением жесткости виброизоляции "c". При известной же собственной частоте f 0 - эффект виброизоляции будет выше, чем больше возмущающая частота f по сравнению с частотой f 0 .

Виброизоляция будет эффективней, если фундамент, на котором монтируется агрегат, обладает достаточной массивностью. Это требование выполняется в тех случаях, когда выполняется условие

(f p 2 /f 2 - 1)M/4m > 10,

где fp - ближайшая к частоте вынуждающей силы собственная частота колебаний фундамента; М - масса фундамента (кг); m - масса изолирующего агрегата (кг).

Значение КП для эффективной изоляции колеблется в пределах 1/8 ¸ 1/6 при отношении вынужденной частоты к собственной частоте системы, равном 3 - 4.

Для изоляции человека от вибрирующего оборудования используют виброгашение. Под виброгашением понимают уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта при введении в систему дополнительных реактивных сопротивлений. Чаще - это достигается при установке агрегатов на виброгасящие основания. Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1-0,2 мм, а для особо ответственных сооружений - 0,005 мм.

Ослабление передачи вибрации на фундамент обычно характеризуется величиной виброизоляции (ВИ).

ВИ = ∆Z = Z 01 -Z 02 =

Но чаще в качестве критерия параметра вибрации используется амплитуда колебания. Она используется для ограничения вибрации агрегатов и фундаментов - определяет действующие динамические силы.

где знак "1" - относится к параметрам вибрации до мероприятий, а "2" - после мероприятий, после виброзащиты.

ВИ = ∆Z =

Если известен уровень колебательной скорости агрегата и нормированное значение уровня виброскорости Z норм, то можно определить потребную величину снижения логарифмического уровня виброскорости ∆Z = Z - Z нор.

Вибродемпфирование - вибропоглощение - процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний колеблющейся системы в тепловую энергию в процессе рассеяния энергии в окружающее пространство, а также в материале упругих элементов. Эти потери вызываются силами трения – диссипативными силами, на преодоление которых непрерывно и необходимо расходуется энергия источника вибрации.

Если рассеяние энергии происходит в вязкой среди, то диссипативная сила прямо пропорциональна виброскорости и носит название демпфирующей.

Вибродемпфирование заключается в уменьшении уровня вибрации защищаемого объекта за счет превращения энергии механических колебаний колеблющейся системы в тепловую.

связь между виброскоростью и вынуждающей силой, где F m - вынуждающая сила;

μ - коэффициент сопротивления, активная составляющая сопротивления вибрации;

(mω - с/ω)- реактивная часть сопротивления;

mω - инерционное сопротивление (масса на угловую частоту);

с/ω - упругое сопротивление (коэффициент жесткости на угловую частоту);

- механический импеданс системы.

Вибродемпфирование определяется коэффициентом сопротивления системы "μ", с изменением которого изменяется механический импеданс системы. Чем выше m, тем большего эффекта вибродемпферования можно достичь.

Для вибродемпфирования используются материалы с большим внутренним трением (пластмассы, дерево, резина и др.). На вибрирующие поверхности накосятся упруговязкие материалы - мастики.

Для борьбы с акустической вибрацией систем вентиляции и кондиционирования воздуха воздуховоды присоединяются к вентиляторам через гибкие вставки, при переходе через строительные конструкции на воздуховоды надеваются амортизирующие муфты и прокладки.

Вибродемпфирование осуществляется:

Путем изготовления колеблющихся объектов из материалов с высоким коэффициентом потерь, т.е. из композиционных материалов: двухслойных - "сталь-алюминий", из сплавов Cu – Ni, Ni – Co, а также на металле пластмассовые покрытия и т.д. Вибродемпфирующие материалы характеризуются коэффициентом потерь "η": сплавы "Cu - Ni" - 0,02-0,1; слоистых материалов - 0,15-0,40; резин, мягких пластмасс – 0,05 - 0,5; мастик - 0,3 - 0,45.

Нанесением на колеблющиеся объекты материалов с высоким коэффициентом потерь.

Действие таких покрытий основаны на ослаблении вибрации переводом колебательной энергии в тепловую при деформации покрытий.

Вибропоглащающие покрытия делятся на жесткие и мягкие покрытия.

Жесткие – рубероид, пластмасса, битомизированный войлок, стеклоизоляция.

Мягкие – мягкие пластмассы, резина, пенопластмассы.

Мастики – Антивибрит, ВД 17 – 58.

Динамическое гашение - виброгашение - ослабление колебаний посредством присоединения к системе дополнительных реактивных импедансов - дополнительная колебательная система, собственная частота, которой настроена, на основную частоту агрегата. В этом случае подбором массы и жесткости виброгасителя снижают вибрацию.

В направлении распространения вибрацию снижают, используя дополнительные устройства, встраиваемые в конструкцию машины, применяя демпфирующие покрытия, а также используя антифазную синхронизацию двух или нескольких источников возбуждения.

Средства динамического виброгашения по принципу действия подразделяются на динамические (пружинные, маятниковые, действующие в противофазе к колебательной системе) и ударные (пружинные, маятниковые - как глушители шума).

Динамическое виброгашение осуществляется также при установке агрегата на массивном фундаменте.

Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе к колебаниям агрегата.

Без учета трения должно выполняться условие:

где f - частота собственных колебаний машины (агрегата); f 0 - возбуждающаяся частота.

Недостатком динамического гашения является то, что гасители действует только по определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебания: маятниковые или ударные виброгасители для гашения колебаний с частотой 0,4 - 2,0 Гц; пружинные - 2,0 - 10,0 Гц; плавающие – выше 10 Гц.

Чрезмерный шум оказывает вредное влияние на здоровье работающих, способствует возникновению травматизма и понижает производительность труда. Работа в условиях повышенного шума в течение всего рабочего дня вызывает утомление слуха. Длительное воздействие шума, превышающего допустимые нормы, приводит к потере слуха. Шум высоких тонов отрицательно влияет на органы, управляющие равновесием человека в пространстве. В практике наблюдались случаи травмирования из-за плохой слышимости сигналов транспортных и подъемно-транспортных средств.

Звук - волнообразно распространяющиеся колебания среды, вызываемые колебаниями тела. Интенсивность (сила) звука выражается в Вт/м 2 [эрг/(сек*см 2)]. За единицу звукового давления принята дин/см 2 , что соответствует 0,1 н/м 2 .

Ухо человека воспринимает звуки с частотой от 16-20 до 20000 Гц. Звуковые колебания с частотой менее 20-16 Гц называют инфразвуковыми, а колебания с частотой более 20000 Гц - ультразвуковыми.

Производственный шум представляет хаотическое сочетание комплексов простых звуков, вызывающих неприятное субъективное ощущение, особенно при шуме высоких тонов (лязг, скрип и т. д.).

Субъективное восприятие человеком громкости звуков находится в логарифмической связи с изменением силы звука. Это значит, что прч увеличении силы звука в 1000 000 раз органы слуха человека воспримут увеличение громкости звука только в 6 раз (закон Вебера-Фехтнера).

Для оценки громкости звуков была разработана международная шкала громкости в децибелах, в которой за нулевую точку принят порог слышимости, а за высшую точку шкалы - громкость, вызывающая в органах слуха ощущение боли. Громкость звука зависит от частоты колебаний, причем максимум звукового восприятия находится в диапазоне от 1000 до 4000 гц. В настоящее время в качестве единицы уровня громкости звука принят фон, который по величине равен децибелу при частоте в 1000 Гц.

Правильное нормирование предельно допустимой громкости производственного шума имеет важное значение. Установлено, что шум низкой частоты менее вреден, нежели шум средней, а тем более высокой частоты. Ленинградским институтом охраны труда предложена следующая характеристика -источников производственного шума и предельно допустимые уровни их громкости:

Производственные вибрации

Вибрации (сотрясения) - колебания тел с частотой менее 20-16 Гц. При повышении частоты колебаний вибрирующих тел возникает и шум.

Длительное воздействие сотрясений большой частоты и амплитуды вызывает вибрационную болезнь, поражающую нервно-мышечную и сердечно-сосудистую системы человека и ведущую к повреждению суставов. При этом может быть полная потеря трудоспособности.

Вредное воздействие вибраций на организм может быть общим и местным. Особую опасность представляет общее воздействие вибрации. По данным Московского института им. Эримана, тяжесть воздействия вибраций на организм человека определяется частотой и амплитудой колебаний.

По действующим санитарным правилам предельно допустимые амплитуды вибраций в зависимости от частоты колебаний при работе с ручным пневматическим или электрическим инструментом следующие:

На рисунке 2 дана схема прибора для измерения вибраций.

Рисунок 2. Схема прибора для измерения вибраций (виброграф ВР-1):
1,8 - рычаги; 2 - пружина; 3 - штифт; 4 - наконечник; 5 - катушка;
6 - пружина; 7 - ролик; 9 - реле времени; 10 - центробежный регулятор; 11 - секундные контакты; 12 - кулачок; 13 - рукоятка для завода пружины; 14 - пружина; 15 - лента для записи амплитуды колебаний

Мероприятия по борьбе с шумом и вибрациями

Эти мероприятия можно свести к следующим основным:

• замене производственных процессов, вызывающих шум и вибрации, другими менее шумными процессами (например, замене машин ударного действия - молотов - прессами);
• рационализации производственного оборудования (например, замене стальных сопрягающихся частей деталями, изготовленными из других материалов - пластмасс, текстолита и т. и., а также применением лучшей обработки и пригонки сопрягающихся частей оборудования);
• устройству специальных фундаментов (рисунке 3), независимых от конструкций зданий и имеющих значительную массу и акустические швы; применению изолирующих прокладок и амортизаторов;
• рациональному сопряжению воздухопроводов с воздуходувными машинами и креплению трубопроводов на опорах с амортизирующими прокладками;
• применению специальных амортизирующих прокладок при креплении дисков пил для резки металла;
• применению звукоизолирующих кожухов для закрывания особенно шумного оборудования или изоляции оборудования от производственных помещений;
• применению глушителей шума при выпуске отработанных газов, пара, воздуха;
• применению звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов (бетонная стена поглощает только 0,5% шума, кирпичная 3,2%, а стена, обшитая войлоком толщиной 50 мм, - 70% шума);
• использованию индивидуальных средств защиты от шума и вибраций (амортизирующие подставки, обувь с войлочными или резиновыми подошвами, антивибрационные рукавицы, антифоны для защиты органов слуха и т. п.).

А также проведению мероприятий гигиенического характера (например, при работе с вибрирующим инструментом - назначение кратковременных перерывов, душа и облучения ультрафиолетовыми лучами по окончании работы, выдача рабочим витаминов С и В 2).

Рисунок 3. Виброизолирующий фундамент:
1-фундамент под двигатель; 2-акустический шов; 3- акустический разрыв

Шум и шумопоглощение в электросталеплавильных цехах

Прежде чем приступить к анализу выделения и влияния шума, необходимо отметить, что различается два вида звукового сигнала: шум может быть физическим , когда он оказывает неблагоприятное влияние на здоровье человека (нервное расстройство, сонливость, переутомление); шум может быть субъективным , когда он успокаивает человека или доставляет удовлетворение. На различии этих понятий строятся регламентирующие нормы. Мы же разберем в дальнейшем методы снижения физического звукового сигнала. Кроме того, проблема шума должна рассматриваться в двух уровнях: в условиях здания цеха и в условиях завода на различных рабочих местах.

Для промышленно развитых зон допустимый уровень шума должен быть на уровне 70 дБ днем (с 7 до 20 часов), 60 дБ – ночью (22 – 6 часов) и 65 дБ – в промежутках.

В здании цеха рассматривается влияние шума на работающих в зоне действия шума уровнем до 85 дБ в течение 8 часов в день и 40 часов в неделю. Для такого режима (8 час. в день и 40 час. в неделю) уровень в 85 дБ принят как допустимый и 90 дБ как опасный уровень. Изменение времени пребывания в зоне шума в ту или другую сторону допускает уменьшение или увеличение уровня шума. Так, увеличение уровня шума на 3 дБ должно снизить время пребывания работающих в зоне в два раза. В зоне с уровнем шума 105 дБ рабочий не может находиться более 15 минут. Величина в 90 дБ принята как необходимость для реальных условий существующих цехов. Для новых цехов необходимо предусмотреть любые мероприятия, чтобы не превышать барьер в 85 дБ. Кроме того, этот предел может быть пересчитан в зависимости от частоты звука. Нужно учитывать, что частота опасна еще и тем, что не всегда ощущается человеком и может вызвать физиологическое отклонение вплоть до профессиональной глухоты.

При характеристике шума и изучении его влияния, прежде всего, необходимо установить исходную точку отсчета для измерений. В зависимости от метода измерения характеристики шума могут быть различными. Физическое измерение акустического сигнала состоит в определении уровня звукового давления L p , которое используется для выявления механизма выделения звука и выражается в децибелах (дБ).

Учитывая общие данные, связанные, в первую очередь, с физиологическим состоянием уха, вводят понятие кривой равновесия соответствующей восприятию ухом шума ниже 50 дБ. Значение в децибелах используется для характеристики более высокого шума, хотя было бы предпочтительнее использовать другие характеристики. Это равновесие значительно снижает звуковые составляющие с частотой менее 500 герц.

Таким образом, измерение шума в децибелах не дает полной картины для разрешения всех гигиенических проблем работы, особенно, если источником шума является малая дуговая печь, как источник незначительного шума. Кроме того, нужно учитывать распространение шума, как в пространстве, так и во времени. Пространственная эволюция шума позволяет воссоздать схему распространения шума с выделением опасных зон, или уточнить распространение звука. Временная эволюция шума используется, в основном, для статистического анализа, который позволяет определить L 5 ; L 10 … L 90 (где L n – уровень шума через n % времени). Средний уровень шума выражается через L экв и характеризует средний уровень во всех диапазонах частот.

Для общей характеристики влияния шума на состояние людей учитывают величину, называемую уровнем акустической эволюции или результирующий шум L p , который учитывает шумы всех тональностей и увеличивается на 5-10 дБ. В гигиене труда учитывают «дозу шума», которую получает индивидуум в течение определенного времени (например, 85 дБ в течение 8 часов).

Уровень звуковой мощности выражается уравнением:

L W = L I +10lgS.

Значимость источника шума характеризуется его мощностью, которая определяется как интеграл произведения интенсивности звука на соответствующую поверхность (S), окружающую источник шума. Иногда принимают, что L I =L n и путем аппроксимации вычисляют L W . Понятие звуковой мощности позволяет более достоверно оценить направление акустического потока и более целенаправленно решать проблемы шумозащиты.

В действительности шум это комплексный поток сигналов, который можно разложить на различные составляющие заданной частоты. Этот звуковой поток может быть оценен одним параметром – уровнем шума. Измерение усредненного спектра (в определенный период) в течении нескольких минут служит исходной информацией для последующего решения вопроса шумозащиты.

Проблему распространения шума можно рассматривать в трех основных аспектах:

• распространение шума в цехе;
• передача шума через стенку;
• распространение шума в окружающее пространство .

Меры по снижению распространения шума ЭСПЦ в окружающую среду

Общий шум, производимый электросталеплавильным цехом, происходит от дуговой печи сверхвысокой мощности, скрапоразделочного цеха (склад металлолома), установок газоочистки, насосных станций, питающих печи водой, и достигает уровня 65 дБ на расстояние 500 м, хотя основным источником шума остается ДСП. Путем изоляции печного пролета или помещения печи в шумоизолирующий кожух можно понизить уровень шума на 20-30 дБ на рабочем месте.

Второе направление, касающееся снижения распространения шума включает:

• улучшение акустической изоляции печи путем уменьшения сечения завалочных окон и устранения неплотности в технологических отверстиях;
• полное или частичное изолирование печного пролета от соседних пролетов;
• помещение печи в шумоизолирующий кожух.

Кроме того, обслуживающий персонал может быть защищен путем изоляции пульта управления печью и рабочих мест на других участках. Близлежащие селитебные районы могут быть защищены путем изоляции наружных стен электросталеплавильного цеха.

Для оценки эффективности различных мероприятий по снижению распространения шума в пространстве за базу принята сверхмощная дуговая электросталеплавильная печь вместимостью 100 т с трансформатором мощностью 75 МВ×А. Средний уровень шума, создаваемый ДСП на расстоянии 5 м от кожуха печи или 8 м от оси печи, во время плавления равен 110 дБ. Рассматривается 4 следующих варианта:

1. обыкновенный электросталеплавильный цех, построенный 25-30 лет тому назад. Здание состоит из 3-х параллельных сообщающихся пролетов. Фасад здания не имеет шумозащитной изоляции. Множество открытых проемов здания ограничивает отражение звука, что благоприятно сказывается на общей звуковой обстановке в здании, но ухудшает шумовую обстановку вокруг здания;
2. аналогичное здание, но плавильный пролет изолирован от других разделяющей стеной и благоприятствует изоляции плавильного пролета;
3. в аспекте новых конструкторских разработок создан компактный пролет, кровля и стены которого изолированы и обработаны в плане шумоизоляции;
4. здание цеха соответствует первому типу, но печь помещена в специальный шумозащитный кожух.

Акустические характеристики печных пролетов электросталеплавильного цеха

Рассматриваемые варианты	Размеры, м	Площадь наружной поверхности, м 2	a общий	Примечание
Классический пролет	100х80х30	26800	0,20	Благоприятное влияние проемов на a
Классический пролет с разделительной стенкой	80х30х	11400	0,15	Только разделительн. стена имеет шумозащитную обработку
Компактный шумозащитный пролет	50х30х	7800	0,34	Стены и кровля имеют шумозащитное покрытие
Классический пролет, печь в шумозащитном кожухе	100х80х30, кожух	420	0,32	Кожух имеет шумозащитное покрытие

Как видно из таблицы, оборудование цеха дополнительно разделительной стеной не приводит к снижению распространения шума. Коэффициент a, определяемый как отношение поглощенной мощности к исходной мощности звука и характеризующий шумопоглощающее свойство, даже снижается. Два других варианта – помещение печи в шумоизолирующий кожух и изолирование всего пролета, дают практически одинаково положительные результаты.