3.3. Защита от шума и вибрации (Тринадцатая лекция)

В производственных условиях разнообразные машины, аппараты и механизмы являются агрегатами динамически неуравновешенными. Следствием их работы являются шум и вибрации, систематическое действие которых неизбежно приводит к отрицательному воздействию на организм человека и к снижению производительности его труда.

Некоторые сведения о шуме

Звук – это специфическое ощущение, вызываемое действием звуковых волн на органы слуха.

Слуховой аппарат человека воспринимает звуковые колебания с частотой от 16 до 20 000 Гц. Звуки с частотой ниже 16 Гц (инфразвуки) и с частотой выше 20 000 Гц (ультразвуки) не слышны для человека.

Шум – это сложный звук, состоящий из сочетания различных по частоте и интенсивности звуков.

Интенсивность звука – это количество энергии, переносимой звуковой волной за 1 с через площадку в 1 см², перпендикулярную движению волны. Ухо человека чувствительно не к интенсивности, а к звуковому давлению, величина которого связана с интенсивностью. Максимальные и минимальные звуковые давления и интенсивности, воспринимаемые человеком как звук, называются пороговыми. Минимальные значения – порог слышимости – соответствуют едва ощутимым звукам; максимальные – болевой порог, – когда звук не ощущается как звук, а вызывает только болевые ощущения. В практике принято пользоваться не абсолютными значениями звуковых давлений и интенсивностей, а их уровнями. Уровень звукового давления и интенсивности измеряется в децибелах (дБ).

Предел слухового восприятия человека составляет 140 дБ; уровень интенсивности в 150 дБ непереносим для человека; 180 дБ вызывает усталость металла; 190 дБ вырывает заклёпки из стальных конструкций.

Кроме того, по изменению во времени шумы разделяются на стабильные и прерывистые. Особо неблагоприятно действуют на человека воющие и прерывистые шумы.

ГОСТ 12.1.003–88 и СН 2.2.4./2.1.8.562-96 устанавливают классификацию шумов, допустимые уровни шума на рабочих местах, общие требования к шумовым характеристикам машин, механизмов, средств транспорта и другого оборудования и к защите от шума.

Нормируются уровни звуковых давлений в стандартных октавных полосах от 63 до 8000 Гц. Нормы лежат в средней части шкалы в диапазоне от 38 до 99 дБ.

Измерение параметров шума осуществляется с помощью комбинированного прибора – измерителя шума и вибрации ВШВ-003-М2 (Рис.3.25), а также автономного прибора – шумомера SVAN 943,внешний вид которого представлен на рис.3.22.

Действие шума на организм человека

Длительное систематическое воздействие шума на организм человека приводит к следующим последствиям шумовой болезни:

1. снижается производительность труда. Количество ошибок при расчётных работах возрастает на 50 %;

2. ослабляется память, внимание, острота зрения и чувствительность к предупредительным сигналам;

3. снижается чувствительность слуха;

4. нарушается артериальное давление и ритм сердечной деятельности.

Основными мероприятиями по борьбе с шумом являются:

1. Правильная организация труда и отдыха (устройство кратковременных перерывов в работе).

2. Правильная планировка и расположение цехов. Участки с шумным производством должны располагаться с подветренной стороны и на достаточном для снижения уровня интенсивности шума расстоянии.

3. Качественное изготовление деталей станков и машин.

4. Замена металлических соударяющихся деталей на неметаллические.

5. Так как звукопоглощение основано на явлении резонанса и наибольший эффект происходит при совпадении частот падающей звуковой волны и собственных колебаний звукопоглощающей панели, то его целесообразно применять там, где преобладают низкочастотные (до 300 Гц) шумы (Рис.3.23).

6. Применение звукоизолирующих преград. Звукоизолирующая способность преград возрастает с увеличением их веса и частоты звуковых волн.

7. Применение глушителей шума.

8. Применение средств индивидуальной защиты (тампоны, противошумные наушники, шлемофоны и др.) (Рис.3.24).

Некоторые сведения о вибрации

Физически вибрация характеризуется частотой, амплитудой, скоростью и ускорением.

Пороговое ощущение вибрации возникает у человека, когда ускорение вибрации достигает 1 % от нормального ускорения силы тяжести (примерно 0,1 м/с²), а неприятное, болезненное ощущение – при достижении ускорения 4…5 % от нормального ускорения силы тяжести (примерно 0,4…0,5 м/с² ).

Проблема нормирования производственных вибраций решается в двух направлениях: инженерно-техническом и санитарно- гигиеническом.

Важное гигиеническое значение имеет частота вибрации. Амплитуда предельно допустимых вибраций должна резко снижаться с увеличением частоты. ГОСТ 12.1.012–90 и СН 2.2.4/2.18.566–98 «Вибрация. Общие требования безопасности» устанавливает классификацию и гигиенические нормы вибрации, требования к вибрационным характеристикам производственного оборудования, включая средства транспорта, требования к средствам вибрационной защиты и методам контроля вибрации.

Допустимые величины параметров вибрации на постоянных рабочих местах в производственных помещениях при воздействии в течение рабочего дня заключены в диапазоне от 92 до 107 дБ.

Однако в условиях практики наиболее опасными могут оказаться вибрации с частотами, близкими к частотам собственных колебаний отдельных органов человеческого организма (6…9 Гц).

Измерение параметров вибраций осуществляется с помощью комбинированного прибора – измерителя шумов и вибраций ВШВ-003-М2,в котором используется принцип преобразования механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональный им электрический сигнал, который усиливается и преобразуется.Внешний вид прибора представлен на рис.3.25.

Действие вибрации на организм человека

Вибрация, помимо разрушительного действия на машины и механизмы (статистика показывает, что около 80 % поломок и аварий в машиностроении является результатом недопустимых вибраций), оказывает вредное влияние на здоровье людей. Под действием вибрации происходит:

1. угнетение периферической нервной системы;

2. ослабление памяти;

3. падение мышечной силы и веса;

4. повышение энергетических затрат организма;

5. изменения в нервной и костно-суставной системах;

6. повышение артериального давления;

7. спазмы сосудов сердца;

8. гангрена конечностей.

Виброболезнь относится к группе заболеваний, эффективное лечение которых возможно лишь на ранних стадиях, причём восстановление нарушенных функций происходит очень медленно, а при некоторых условиях наступают необратимые процессы, приводящие к инвалидности.

Таким образом, полное устранение или снижение уровней шума и вибрации являются одним из непременных условий оздоровления условий труда и повышения технической культуры производства.

Основные мероприятия по борьбе с вибрацией:

1. Правильная организация труда и отдыха:

– кратковременные перерывы в работе (по 10…15 мин через каждые 1…1,5 часа работы);

– активная гимнастика рук, тёплые водяные ванны для конечностей и др.

2. Виброизоляция – применение пружинных, резиновых и других амортизаторов или упругих прокладок (Рис.3.26).

В качестве амортизаторов применяются:

• плиты из минеральной ваты и натуральной пробки. Рекомендуется применять при частотах не менее 20 Гц;

• резиновые амортизаторы (при частотах не менее 12 Гц). Резина обладает высокими упругими качествами, но эти качества со временем теряются – резина стареет. Кроме того, необходимо учитывать малое изменение резины в объёме, поэтому если установить агрегат на толстом куске листовой резины, то такая установка будет мало отличаться от жёсткой. Резиновые прокладки должны иметь форму, допускающую свободное растягивание резины в стороны;

• металлорезиновые амортизаторы – представляют сочетание стальных пружин с резиной. Применяют при частотах не менее 6 Гц;

• пружинные амортизаторы применяются при любых частотах вибрации.

3. Применение динамических виброгасителей. Устанавливается добавочная колебательная система с частотой, равной частоте возмущающей силы. Эта система вызывает равные, но противофазные колебания.

4. Уравновешивание, балансировка.

5. Жёсткое присоединение агрегата к фундаменту большой массы. Амплитуда колебаний подошвы фундамента не должна превосходить 0,1…0,2 мм, а для особо ответственных установок – 0,005 мм.

6. Применение средств индивидуальной защиты. В качестве средств индивидуальной защиты применяются рукавицы с прокладкой на ладонной поверхности и обувь на толстой мягкой подошве (ГОСТ 12.4.002–84 «Средства индивидуальной защиты рук от вибрации»; ГОСТ 12.4.024–86 «Обувь специальная виброзащитная»).