Лабораторная работа № 4. «Исследование производственного шума и эффективности средств защиты от него»

«Исследование производственного шума и эффективности средств защиты от него»

Цель лабораторной работы: Изучить производственный шум и его влияние на организм человека;

Освоить методику работы с приборами, гигиеническое нормирование шума;

Научиться измерять производственный шум и оценивать эффективность отдельных средств защиты от шума.

 

2. Обоснование исследования

 

Производства, где используются технические средства с повышенными энергетическими и скоростными показателями, машины вибрационного и виброударного действия, концентрация техники, средств наземного и воздушного сообщения, увеличение плотности населения и т. п. постоянно повышают шумовые нагрузки на человека.

Неблагоприятное воздействие шума на человека, его работоспособность происходит даже при небольшой его интенсивности (20, 21). Поэтому возникла необходимость его серьезного исследования инженерами, физиками, медиками, психологами и юристами. Согласно ГОСТ 12.1.003-83 (8) на всех предприятиях и учреждениях постоянно должен обеспечиваться контроль уровней шума на рабочих местах, чтобы исключить их превышения над допустимыми.

Настоящие методические указания помогут специалистам сельскохозяйственного производства получить основные сведения о шуме и мерах защиты от него.

 

3. Действие шума на организм человека

 

Шум - это беспорядочное сочетание различной частоты и интенсивности звуков, неблагоприятно действующих на человека и мешающих его деятельности.

Длительное воздействие шума на организм человека приводит к головной боли, бессоннице, ослаблению внимания, расстройству центральной нервной и сердечно - сосудистой систем, снижению функций зрительных и слуховых анализаторов, пищеварения и т. п..

Шум, особенно прерывистый, импульсивный, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации, мышление (20).

Повышенный уровень шума, кроме того, приводит к утомлению и снижению работоспособности, а заглушенные предупредительные сигналы, могут явиться косвенной причиной несчастного случая. Все это наносит громадный ущерб производству.

Поэтому снижение уровня шума, путем осуществления надежных защитных мероприятий - очень важная задача.

 

4. Общие сведения о шуме

 

С физической точки зрения звук представляет собой волнообразно распределяющиеся колебательное движение частиц упругой среды.

С физиологической точки зрения звук - специфическое ощущение, вызываемое действием звуковой энергии на слуховые органы.

Слуховой аппарат человеческого организма воспринимает звук как слышимый, если он распространяется с частотой от 16 до 20000 Гц;

наиболее чувствительно ухо человека к колебаниям в области средних частот: от 1000 до 4000 Гц. Звуки частот ниже 16 Гц. называются инфразвуками, а выше 20000 Гц. – ультразвуками. Инфразвуки и ультразвуки также могут оказывать воздействие на организм человека, но слуховым ощущением они не сопровождаются.

Субъективное отношение человека к звуковому явлению и его вредное влияние на здоровье зависят от силы звука, длительности его действия, спектра частот, времени возникновения и др. факторов (физическое и психическое состояние человека, его отношение к источнику звука и т. д.).

Органы слуха человека воспринимают диапазон звуковых колебаний только при определенных значениях их интенсивности. Минимальное и максимальное значения интенсивности колебаний, воспринимаемых человеком как звук, называются пороговыми. В частности, интенсивность звука, соответствующая нижнему порогу слышимости при частоте колебаний 1000 Гц, равна 10^-12 Вт/м², а верхнему - 10 Вт/м². При интенсивности звука больше верхнего порогового значения в органах слуха человека вместо звукового возникает болевое ощущение.

В качестве единицы измерения силы звука принят " бел" (Б). Один бел соответствует увеличению энергии звука в 10 раз. Один бел равен десяти децибелам (дБ) и, следовательно, одному децибелу соответствует увеличение звуковой энергии в =1, 26 раза.

Для интервала от порога слышимости до порога болевого ощущения уровень интенсивности звука больше первоначального в 10¹³ раз, т.е. на 13 Б или на 130 дБ.

В зависимости от причин возникновения шумы делятся на механические, ударные, аэродинамические и гидравлические; каждому виду шума соответствуют определенные спектры частот.

По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные, непрерывный спектр которых шире одной октавы, и тональные, когда в его спектре слышны дискретные (разделенные) тона.

По временным характеристикам шумы подразделяют на постоянные и непостоянные; если уровень их звука за восьмичасовой рабочий день (при измерениях на временной характеристике " медленно" шумомера по ГОСТ 17187- 71) изменяется не более чем на 5 дБА, шум считают постоянным, при изменениях не менее чем на 5дБА непостоянным.

Непостоянные шумы могут быть: колеблющимисяво времени (уровень звука которых непрерывно изменяется во времени), прерывистыми (когда его уровень превышает фоновый шум 1 с и более) и импульсными (состоящими из одного или нескольких звуковых сигналов каждый длительностью менее 1 с) (8).

Уровень шума измеряют и нормируют не на каждой отдельной частоте, а в октавных полосах (интервалах) частот, у которых отношение верхней границы частоты f _в к нижней f _н равно 2. Для удобства и сопоставимости результатов измерений границы всех частотных полос стандартизированы, а сами полосы характеризуют не граничными частотами, а их среднегеометрическими значениями.

Постоянный шум характеризуется уровнями звуковых давлений в дБ (в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц), определяемыми по формуле:

L=201gP/Po,

где Р - среднеквадратичная величина звукового давления, Па;

Р_о = 2-10" ⁵ - пороговая величина среднеквадратичного звукового давления. Па;

Примечание: Для ориентировочной оценки (например, при проверке органами надзора, выявлении необходимости принятия мер по шумопоглощению др.) допускается за характеристику постоянного шума на рабочем месте принимать уровень звука в дБА, измеряемый по шкале " А" шумомера (измерения проводят не в каждой октавной полосе частот, а сразу во всем диапазоне слышимых частот) и определяемый по формуле:

La=201gPa/Po,

где Pa - среднеквадратичная величина звукового давления с учетом коррекции " А" шумомера. Па.

Непостоянный шум характеризуется эквивалентными (по энергии) уровнями звука в дБА, определяемыми по ГОСТ 200445-75.

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука в дБА на рабочих местах определяется:

для широкополосного шума - по табл. 1.

Тракторы, самоходные шасси, самоходные прицепы и навесные сельскохозяйственные машины, строительно-дорожные, землеройно-транспортные, мелиора­тивные и др. аналогичные виды машин, грузовой автотранспорт.

Для тонального и импульсивного шума, измеренного шумомером на характеристике " медленно", - на 5 дБ меньше значений, указан­ных в табл. 1;

для шума. создаваемого в помещениях установками кондицио­нирования воздуха, вентиляции и воздушного отопления - на 5 дБ меньше значений, указанных в табл. 1, или фактических уровней шума в этих помещениях, если последние не превышают значений табл.1 (поправку для тонального и импульсного шума в этом случае принимать не следует).

С целью защиты человека от шумовых воздействий, превышающих допустимые, борьба с шумом осуществляется:

техническими средствами (уменьшение шума в источнике его возникновения, заменой шумных процессов бесшумными, устранением вибрации машин, применением звукопоглощающих материалов и др.);

строительно-акустическими мероприятиями (устройством резонансных поглотителей или экранов, глушителей, фильтров, установлением по стенам и потолку шумного помещения звукопоглощающих облицовок, выполненных из пористого материала, отделением зон пребывания людей от шумных участков звукоизолирующими стенами, перегородками);

применением дистанционного управления;

организационными мероприятиями.

Эффективность некоторых из перечисленных средств защиты исследуют в данной работе.

Таблица 1

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий (извлечение из ГОСТ 12.1.003-83)

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентны уровни, дБА
31, 5
1. Помещения конструкторских бюро, расчетчиков, программистов вычислительных машин, лабораторий для теоретических работ 2. Помещения управления, рабочие комнаты 3. Кабины наблюдений и дистанционного управления: без речевой связи по телефону с речевой связью по телефону 4. Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ, для размещения шумных агрегатов, вычислительных машин 5. Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятия

Если же уровень шума после применения всех способов защиты оста­ется выше допустимого, то применяют индивидуальные средства защиты.

Изучить защитные средства от шума и ознакомиться с шумопоглощающими устройствами можно в литературе (12), (25), (31) и др.

Зоны с уровнем звука выше 85 дБА должны быть обозначены знаками безопасности. Работающих в этих зонах администрация обязана снабжать средствами индивидуальной защиты.

Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнями звукового давления выше 135 дБ в любой октавной полосе.

Шум измеряют с целью проверки соответствия фактических уровней допустимым нормам.

Для измерения и анализа шума применяют шумомеры, анализаторы спектра шума, магнитофоны, осциллографы и др. приборы (11). Вид, тип и число приборов в измерительном тракте определяются экспериментаторами в зависимости от поставленной цели исследования, условий проведения измерений и способа их регистрации.

Шум измеряют на постоянных рабочих местах – в зоне этих мест, а на не постоянных – в точке наиболее частого пребывания работающего.

Существует два метода измерения шума: инспекторский и инженерный (29). Инспекторский - служит для замера уровней производственных, транспортных и бытовых шумов иих приведения в соответствие с требованиями системы стандартов безопасности труда. Инженерный метод направлен на исследование источников шума, анализ причин его возникновения и разработку средств шумопоглощения.

Измерение шума на рабочих местах следует проводить:

в производственных помещениях - ГОСТ 20445-75;

для сельскохозяйственных самоходных машин - по ГОСТ 16529-70 для автомобилей, автопоездов, автобусов и мотоциклов - по ГОСТ 19358-74.

Методика выполнения измерений для определения шумовых характе­ристик - ГОСТ 8.055-73.

5. Лабораторная установка и применяемые приборы

 

Схема лабораторного стенда представлена на рис. 1.

Стенд имеет вид макета производственных помещений 1, одно из которых имитирует производственный участок 2, а второе – конструкторское бюро 3.

Источник шума (громкоговоритель) находится под «полом» левой камеры 2 и защищен решеткой. В левой камере 2 размещены макеты заводского оборудования (козлового крана 4). В правой камере размещены макеты оборудования конструкторского бюро (стол и стул) и на подставке устанавливается микрофон 5 из комплекта ВШВ – 003. Обе камеры могут накрываться звукопоглощающим коробом 6. Кроме того, обе камеры снабжены осветительными лампами 8. Тумблеры 9 для включения ламп находятся на передней стенки стенда.

Передняя стенка имеет два смотровых окна. Внутри на передней и задней стенках имеются направляющие, при помощи которых устанавливается съемная звукоизолирующая перегородка (сменная), обеспечивающая изоляцию правой и левой камер друг от друга. Звукоизолирующие перегородки изготовлены из следующих материалов: фанера, картон гофрированный, МДФ, оргалит, пластик ПВХ. Решетка громкоговорителя во время проведения лабораторной работы может быть закрыта звукоизолирующим кожухом 7. На крышке кожуха 7 закреплена ось, на которую может навинчиваться груз для исключения щелей в местах контакта кожуха с решеткой громкоговорителя.

 

Рис. 1

Для возбуждения громкоговорителя используется функциональный генератор 10 типа ГФ-1, все измерения проводятся с помощью шумомера 11 типа ВШВ 003.

Измеритель ВШВ-003-М3 предназначен для измерения и частотного анализа параметров шума и вибрации в ходе научных испытаниях и в целях борьбы с постоянным шумом в жилых и производственных помещениях.

Пределы измерения:

• динамический диапазон от 25дБ до 140 дБ;

• частотный диапазон от 10 до 20000 Гц.

Конструктивно ВШВ-003-М3 состоит из (рисунок 2):

Прибора измерительного 1

Предусилителя микрофонного ВПМ-101 2

Капсюля микрофонного 3

Эквивалента капсюля микрофонного 4

Эквивалента виброприобразователя 5

Кабель 6

Ветрозащита к микрофону 7

Прибор включает оценочные фильтры с частотными характеристиками А, В, С, ЛИН с нижними пределами динамического диапазона соответственно 25, ЗОи35дБ и с общим верхним пределом 140 ДБ.

Измерение пределов измерения - ступенчатое (через 10 дБ)

Шкала стрелочного указателя (нижняя) отградуирована от минус 10 до плюс 10 дБ.

Встроенный в прибор измерительный комплект октавных фильтров со средними геометрическими частотами 16; 31, 5; 63; 125; 250; 500; 1000;

2000; 4000; 8000 Гц. соответствует 2 классу (ГОСТ 17168-82).

Рис. 2

Измеритель ВШВ - 003 имеет временные характеристики F (быстро) и S (медленно). Калибровка прибора электрическая (от предусилителя ВПМ - 101), при величине сигнала 94 дБ (переключатели прибора в положении: Делитель, dB 1- 40; Делитель dB 2- 50; фильтры - ЛИН; Род работы - ).

Микрофон имеет кабель длиной 5 м.

Общий вид измерителя ВШВ -003 показан на рис. 3. На лицевую панель прибора измерительного выведены следующие органы управления, регулирования и индикации:

1. переключатель «РОД РАБОТЫ» с положениями:

“ “ – для включения измерителя;

" -/-" – для контроля состояния батареи;

- для включения измерителя в режим калибровки;

F, S, 10S – для включения измерителя в режим измерения с постоянной времени «F» (быстро), «S» (медленно), «10S» (10с);

2. Переключатель «РОД ИЗМЕРЕНИЯ» с положениями

1; 10Hz – для включения фильтра верхних частот, ограничивающих частотный диапазон при измерении виброускорения, виброскорости;

ЛИН, А, В, С – для включения корректирующих (соответствующих) фильтров

ОКТ, 1/3 ОКТ – для включения измерителя в режим частотного анализа в октавных или третьоктавных полосах;

3; 4. Переключатели «ДЛТ1», dВ, «ДЛТ2», dB;

5. Единичные индикаторы 20, 30……….130 dB предназначенные для выбора предела измерения уровня звука (звукового давления);

6. индикатор «ПРГ» - для индикации перегрузки измерительного тракта;

7. переключатель «ФЛТ», Hz с множителями;

8. множитель предназначен для включения одного из октавных или третьоктавных фильтров со средними геометрическими частотами 1 Гц ……16 кГц и 2 Гц ……16 кГц соответственно;

9. показывающий прибор – для отсчета измеряемой величины (единицы dB) и контроля напряжения питания;

Показания прибора складываются из показания пределов измерения на светодиодных индикаторах (десятки децибел и показания по шкале стрелочного указателя (единицы децибел).

На передней панели размещен регулятор для плавного регулирования пределов измерения. Переключение октавных фильтров (для измерения уровня шума разных частот) производится переключателем " фильтры октавные" при нажатой кнопке в том же секторе.

 

 

Рис. 3

При нажатой кнопке l КHz (для включения фильтра нижних частот) верхняя частота измерительного тракта ограничена до 1 KHz при отжатой - до 20 KHz.

Принцип работы прибора по измерению шума следующий. При воздействии звуковой волны на мембрану микрофона (капсуля) возникает переменное напряжение, пропорциональное звуковому давлению. Это переменное напряжение после усиления в предусилителе ВПМ-101. поступает на измерительный прибор со стрелочным указателем уровня шума.

Для подготовки прибора к работе его устанавливают в рабочее положение (горизонтально или вертикально) и в этом положении механическим корректором ориентируют стрелку прибора на 0.

Проверяют достаточность питания прибора. Устанавливают переключатели в следующие положения: «Род работы» - в положении проверки питания, «ДЛТ1» - в положении 80 дБ, «ДЛТ2» - в положении 50 дБ. При этом стрелка прибора должна установиться в пределах указанного на шкале сектора. Если этого не происходит, то необходимо заменить батареи или проверить источник питания.

Калибровку прибора проводят перед началом работы. Эквивалент микрофонного капсюля соединяют с предусилителем ВПМ-101. Последний соединяют с гнездом измерителя. Гнездо «50 mV» измерителя соединяют кабелем с эквивалентом капсюля. Переключатель измерителя «Род работы» устанавливают в положении «», при этом будет светиться индикатор «90 дБ». Регистром «» устанавливают стрелку измерителя на отметку 4 шкалы - + 10 дБ. Отсоединить от предусилителя ВПМ-101 эквивалент микрофонного капсюля (калибратор) и подсоединить на его место капсюль. Прибор готов к измерению уровня шума