Характеристика виробничих віброакустичних коливань та їх вплив на організм людин: нормування шуму, захист від шуму

План

1. Нормування шуму
2. Захист від шуму

Шум — безладне сполучення неприємних для людини звуків. Звук становить собою коливальний рух часток пружного середовища, що поширюються хвилеподібно.

Зона простору, у якій поширюються звукові хвилі, зветься звуковим полем. У кожній точці звукового поля тиск та швидкість руху змінюються у часі (рис. 3.3).

Різниця між миттєвим значенням повного тиску та середнім тиском, що спостерігається у непорушному середовищі, зветься звуковим тиском. Звуковий тиск р (Па) є одним з основних фізичних параметрів шуму. На слуховий апарат людини діє середній квадрат звукового тиску:

де р - звуковий тиск, Па; Т — період коливання, с; t — час, с.

При поширенні звукової хвилі відбувається перенесення енергії. Середній потік енергії у якій-небудь точці середовища за одиницю часу, віднесений до одиниці поверхні, яка є нормальною щодо напрямку поширення хвилі, зветься інтенсивністю звуку в певній точці (Вт/м2):

де р с - питомий акустичний опір середовища; р — густина середовища, у якій поширюється звук, кг/м3; с - швидкість звуку в цьому середовищі, м/с.

Мінімальне значення звукової енергії І0, що сприймається вухом людини як звук, називається порогом чутності. Поріг чутності при частоті 1000 Гц дорівнює 2*10 у -5 ступені Н/м2 (Па). Верхня межа, де звук, що сприймається, викликає відчуття болю - "больовий поріг" - відповідає інтенсивності звуку 10 у 2 ступені Вт/м2та звуковому тиску 2*10 у другому ступені Н/м2 (Па) (рис. 3.4).

Значення звукового тиску та інтенсивності звуку можуть змінюватися у практиці боротьби із шумом у широких межах: тиску - до 10 у 8 ступені разів; інтенсивності - до 10 у 16 ступені разів. Зрозуміло, що оперувати такими цифрами незручно. До того ж вухо людини здатне реагувати на відносну зміну параметра шуму, а не на абсолютну.

Відповідно до закону Вебера-Фехнера, який визначає залежність між відчуванням та подразниками, ті відчуття людини, що виникають при різного роду подразненнях, є пропорційними логарифму кількості енергії подразника. Саме тому в акустиці вимірюють не абсолютні значення звукового тиску та інтенсивності звуку, а їх логарифмічні рівні L, дБ, взяті за пороговим значенням інтенсивності звуку І0 або пороговим тиском Р0. Величину рівня інтенсивності Li застосовують при акустичних розрахунках

а звуковий тиск Lр - для вимірювання шуму та оцінки його впливу на людину. Джерело шуму (ДШ) характеризується рівнями звукової потужності в октавних смугах Lр (дБ) та параметром спрямованості випромінювання шуму машиною. Рівень звукової потужності визначається за формулою:

де Р - звукова потужність, Вт; Р0 - порогова звукова потужність, що дорівнює 10~12 Па.

При випромінюванні звукових коливань у півпростір (у замкнених приміщеннях) (рис. 3.5) звукова потужність джерела Р може бути визначена за формулою:

де І - інтенсивність звуку прямої та відбитої хвиль; П - площа півпростору, в якому поширюються звукові хвилі; r — відстань від джерела шуму до точки вимірювання (ТВ).

Якщо виміряти інтенсивність звуку / навколо джерела шуму, можна визначити потужність джерела Р, що дає змогу легко провести акустичний розрахунок, тобто визначити інтенсивність шуму від джерела на будь-якій відстані від нього (прямий Іпр та відбитий Івідб звуки) за наступними формулами:

де Sогор - площа захисних конструкцій, м2; ? - коефіцієнт звукопоглинання стін, стелі; 4 - враховується чотириразове відбиття.

Зменшення шуму оцінюють виходячи зі зміни рівня звукового тиску (рівня інтенсивності):

L1 – L2 = 20 lg P1/P0 – 20 lg P2/P0 = 20 lg P1/P2 = 10 lg I1/I2 (3.38)

Наприклад, якщо шум агрегату знизити за інтенсивністю у 1000 разів, то рівень інтенсивності буде знижений так:

У разі, коли у розрахункову точку потрапляє шум від кількох джерел, складають їх інтенсивності (не рівні):

де ІУ - сумарна інтенсивність звуку від кількох джерел у точці спостереження (робоче місце); І1, 12, … Іn - інтенсивності звуку джерел. Після перетворень формула виглядає так:

де L1, L2, … Ln - рівні інтенсивності, що створюються кожним джерелом у розрахунковій точці при їх одиничній роботі. При однаковій потужності джерел:

де Lі - рівень інтенсивності будь-якого і-го джерела з n існуючих.

Несприятлива дія шуму залежить також від частотного складу шуму. Слуховий апарат людини сприймає звукові коливання з частотою приблизно від 16 до 20 000 Гц. Графічне зображення складу шуму називається спектром. Спектр шуму показує розподіл звукової енергії за звуковим діапазоном частот, створює можливість виділити найбільш шкідливі звуки тощо.

Поріг чутності людини різний залежно від звуків різної частоти. Зі збільшенням частоти він знижується (див. рис. 3.4), чим пояснюється той факт, що високочастотні шуми є значно неприємнішими, ніж низькочастотні.

Вплив шуму на організм людини залежить від рівня звукового тиску, частотних характеристик, тривалості дії, а також індивідуальних особливостей людини. Шум створює значне навантаження на нервову систему, причому шум, що викликається самою людиною, її не турбує. Відсутність необхідної тиші, особливо у нічний час, призводить до передчасної втоми, а часто й до захворювань.

Підвищені рівні шуму при тривалій дії спричиняють швидку втому, погіршення самопочуття, зниження гостроти зору і, врешті-решт, через переподразнення нервової системи викликають множинний розлад функцій внутрішніх органів (порушення кров'яного тиску, ритму серця та дихання, травлення та ін.) - "шумову" патологію (віброшумове захворювання).

Нормування шуму

Гігієнічна регламентація шумів ґрунтується на критерії збереження здоров'я та працездатності людини. Гранично допустимі рівні шуму на виробництві мають забезпечувати функціонування фізіологічних систем організму в межах адаптаційних можливостей на весь час трудової діяльності. Чинні на цей час гігієнічні нормативи, які регламентують допустимі рівні шуму, інфразвуку та ультразвуку, побудовані на єдиному енергетичному принципі і практично включають увесь частотний діапазон акустичних коливань, що впливають на людину.

Нормування шуму здійснюється згідно з ГОСТом 12.1.003-83* ССБТ. При нормуванні використовуються два методи:

1) нормування за граничним спектром шуму;

2) нормування рівня звуку у ОБА.

За першим методом нормування шуму визначається у діапазоні від 22,5 до 11520 Гц. Це пов'язане з тим, що звуки з частотами нижче 22,5 Гц та вище 11520 Гц спроможні чути менше 1% людей. Весь зазначений діапазон поділяється на 9 октавних смуг (рис. 3.6), яким відповідають вирази:

Для третинооктавної смуги:

Термін "октава" (звідси - "октавна смуга") прийшло до акустики з музики, де було помічено, що якість звуку повторюється при подвоюванні частоти. Іншими словами, октава - це безрозмірна одиниця частотного інтервалу, яка дорівнює інтервалу між двома частотами, з яких верхня гранична частота вдвічі більша від нижньої. Октава може бути поділена на три третинооктави, для яких справедливі вже наведені вирази.

Характеристикою стійкого шуму на робочих місцях є рівні звукового тиску в октавних смугах у дБ.

Шум на робочих місцях не повинен перевищувати допустимих рівнів, значення яких наведені у ГОСТІ 12.1.003.83*. Сукупність допустимих рівнів звукового тиску має назву "граничний спектр" (ГС). Граничні спектри - це спрощені криві однакової гучності. Характеристикою, а одночасно й індексом граничного спектра є рівень звукового тиску в октавній смузі 1000 Гц. Частота 1000 Гц в акустиці є стандартною частотою порівняння.

Нормування рівня звуку застосовується для орієнтовної оцінки шуму на робочому місці. У цьому разі допускається за характеристику стійкого шуму на робочому місці приймати рівень звуку в дБА, що вимірюється за шкалою "А" шумоміра, частотна характеристика якої імітує криву чутності вуха людини. Рівень звуку LА, дБА пов'язаний із граничним спектром (ГС) залежністю

Як нормативний рівень шуму на постійних робочих місцях та на території підприємств запроваджено гранично допустимий рівень звуку 80 дБА, який забезпечує відсутність ризику втрати слуху і практично не впливає на працездатність та стан здоров'я. Гранично допустимий рівень звуку для житлових кімнат квартир у нічний час згідно з СН № 3077-84 становить 30 дБА. Для зменшення шуму в житлових будинках у державних санітарних нормах на інженерне обладнання та електропобутову техніку запроваджуються вимоги з обмеження шумності.

Для забезпечення нормальних умов праці та відпочинку людей ГОСТ 27436 та ОСТ 27.004.022-86 нормують основний для міської забудови шум транспорту, який не має перевищувати: для легкових автомобілів 77 дБА, вантажних автомобілів - 79-84 дБА; автобусів - 83 дБА; мотоциклів, моторолерів та мопедів - 85 дБА. Критерієм гігієнічної оцінки нестійкого шуму є еквівалентний (щодо енергії) рівень звуку широкосмугового, стійкого та неімпульсного шуму, який чинить на людину такий же вплив, як і нестійкий шум (LАекв, дБА). Цей рівень вимірюється спеціальними інтегрувальними шумомірами або розраховується за формулою:

де L1 — рівень звуку класу і; ti - відносний час впливу шуму класу Li,% від часу вимірювання. Вимірювання шуму здійснюється спеціальними приладами - шумомірами (рис. 3.7).

Захист від шуму

Засоби захисту від шуму, що застосовуються на машинобудівних підприємствах, поділяються