Глава 2.5. Виробничий шум. Параметри, вплив на працюючих.

Нормування, заходи і засоби захисту працюючих

Джерелами шуму на виробництві є коливання, що виникають при зітк­ненні, терті, ковзанні твердих тіл, витіканні рідин і газів, при роботі верстатів, ручних інструментів, електричних машин і т. п.

У практиці виробничої санітарії шумом називаєтьсябудь-який небажа­ний звук або сукупність звуків різної частоти й інтенсивності, що несприятливо впливають на організм людини.

За фізичною сутністюшум - це механічні коливання часток пружного середовища (газу, рідини, твердого тіла), що виникають під впливом будь-якої зовнішньої сили.

Пружні коливання часток середовища частотою 16 Гц...20 кГц назива­ються звуковими, коливання частот нижче 16 Гц - інфразвуковими, а коливан­ня частотою вище 20 кГц - ультразвуковими.

Хоча інфразвукові й ультразвукові коливання не викликають звукового відчуття у людини, вони біологічно впливають на її організм.

1. Класифікація виробничого шуму

Гігієнічна оцінка шуму допускає його класифікацію за двома принципами - характером спектра і часовими характеристиками.

За характером спектра:

1. Широкополосний шум - з безперервним спектром більше 1-ї октави*;

2. Вузькополосний (тональний) шум - з безперервним спектром менше од­нієї октави або в спектрі якого присутні виражені дискретні тони. Тональ­ний характер шуму встановлюється виміром у триоктавних смугах частот і визначається при перевищенні рівня в одній смузі над сусідніми не менше ніж на 10 дБ.

^Примітка: Октавною смугою називається такий діапазон частот, в якому верхня ча­стота (f2) у два рази вище нижньої граничної частоти f.

За часовими характеристиками:

1. Постійний - рівень звуку якого за 8-часовий робочий день змінюєть­ся в часі не більше ніж на 5 дБ А**.

** Індекс А означає виміри рівня шуму за шкалою А шумоміра, в режимі «повільно». Ця шкала відповідає частотній характеристиці звукового аналізатора людини, в якій низько­частотні складові шуму ослаблені в порівнянні з високочастотними.

2. Непостійний - рівень звуку якого за 8-часовий робочий день зміню­ється в часі більше ніж на 5 дБ А.

Непостійний шум, у свою чергу, підрозділяється на такі категорії:

а) коливні в часі, рівень звуку яких безупинно змінюється в часі;

б) переривчасті, рівень звуку яких східчасто змінюється більше ніж на 5 дБ А при тривалості інтервалів з постійним рівнем шуму >1 С.

3. Імпульсні, що складаються з одного або декількох звукових сигналів, кожен тривалістю < 1С.

Постійний шум на робочих місцях оцінюється рівнем звукового тискув дБ, що вимірюється на середньогеометричних частотах (Р_ср) октавних смуг зі значеннями 31,5; 63; 125; 250; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Середньогеометричну частоту () октавної полоси обчислюють за формулою:

де f₁, f₂ - відповідно верхня і нижня частоти октавної полоси.

Як одночислову характеристику шуму використовують параметр рівня звукув дБ А, що являє собою середньозважену величину частотних характерис­тик звукового тиску з урахуванням біологічної дії на організм людини.

Характеристики шуму

Основними характеристиками шуму є спектр (сукупність частот окремих звуків, з яких складається шум), інтенсивність звуку (І), звуковий тиск (Р), швидкість звуку в середовищі (С), довжина хвилі (X), частота (f). Як і в будь-

якому іншому хвильовому процесі, довжина хвилі звуку (X) пов'язана з часто­тою і швидкістю його по-

р

Р

2

Рис. 2.11 - До фізичного пояснення звукового тиску

ширення відомою залежні

Р

стю

X = C/f. Швидкість поширен

ня звукових хвиль зале жить від пружних власти востей, температури, щіль

ності, вологості середовища, в якому вони поширюються. Наприклад, усеред­нена швидкість поширення звукових хвиль у бетоні дорівнює 3000 - 4000 м/с, у сталі - 5000 м/с, а в повітрі, приt° = 20 °С, та тиску В = 760 мм. рт. ст., дорівнює 344 м/с.

При поширенні звуку в пружному середовищі під дією звукових коливань утворюються ділянки згущення і розрідження тиску, які чергуються, що і ви­значає величину звукового тиску(P), як різницю тисків в збудженому (Р₂) і не збудженому (Р₁) середовищі (рис. 2.11). Іншими словами, стосовно повітряного середовища, звуковий тиск це перемінна складова тиску повітря, що виникає в результаті збудження звуком, який накладається на атмосферний тиск і викли­кає його флуктуації.

Процес поширення звуку відбувається з перенесенням кінетичної енергії, який виражається у вигляді інтенсивності звуку (I).

Інтенсивність звуку- це середня кількість звукової енергії, що прохо­дить в одиницю часу через одиницю поверхні, перпендикулярну до напрямку поширення звуку:

I = V • P ;I = Р²/(р • С).

де V - миттєве значення швидкості коливань; Р - миттєве значення звукового тиску; р - щільність середовища; (р • С) - питомий акустичний опір середови­ща; С - швидкість звуку в середовищі.

Існують мінімальні значення інтенсивності звуку (І₀) та звукового тиску (Р₀), що розрізняються органами слуху людини. Ці величини називаються гра­ничними. Вони встановлені для частоти 1000 Гц і складають І₀= 10^_12Вт/м²; Ро = 2 ■ 10“⁵Па.

Вплив звуку на межі болючого відчуття людини перевищує граничні зна­чення ~ у 10¹⁴разів. Причому, значення цих порогів залежать і від частоти зву­кових коливань. Так, найнижчі граничні значення цих параметрів спостеріга­ються в діапазоні 1...5 кГц.

У зв'язку з таким значним динамічним діапазоном сприйняття інтенсив­ності звуку і звукового тиску людиною, для зручності графічного зображення, наприклад за частотним спектром, представляють відносні логарифмічні рівні інтенсивності й звукового тиску стосовно граничних значень І0і Р0у такому вигляді:

Li = 10Lg І / І0.

Оскільки інтенсивність звуку (І) пропорційна квадрату звукового тиску (Р), то виходячи з цього, можна представити величину логарифмічного рівня інтенсивності звуку в такий спосіб:

Lр = 10Lg Р2 / Р2„ =20Lg Р / Рд.

Цю величину прийнято називати рівнем звукового тиску. Вона викорис­товується при акустичних вимірах і визначенні нормативних значень, що вка­зані у відповідних нормативних документах.

Відповідно до прийнятих одиниць виміру виходить, що коли діюча інтен­сивність звуку, наприклад (І₁), перевищує граничну в 10 разів, тобто І₁/ І₀= 10 то результуюча величина складає 1 Б (Бел). Якщо перевищення становить 100 разів, то І₂/ І_о= 2 Б. і т. д.

У такий спосіб забезпечується вимір рівня звукового тиску у відносних одиницях - Белах. Причому встановлено, що орган слуху людини здатний роз­різняти приріст інтенсивності звуку на 0,1 Б, тобто на 1 dБ, який і прийнятий за основну одиницю виміру.

З фізіологічних позицій звук - це відчуття, що виникають у звуковому аналізаторі людини в результаті дії флуктуацій тиску часток пружного середо­вища зазначеної частоти. Для з'ясування більш повної фізичної сутності звуко­вих хвиль необхідно зупинитися на закономірності, що спостерігаються при поширенні їх у повітрі.

Закономірності, що спостерігаються при поширенні звукових хвиль у повітрі

Звуковим хвилям властиві визначені закономірності, що спостерігаються при поширенні їх у часі й просторі. До цих закономірностей відносяться явища відбиття, переломлення, дифракції та інтерференції хвиль.

Розглянемо ці закономірності в мінімальному приближенні до їх фізичної суті.

Явище дифракції звукових хвиль.При поширенні звуку в приміщенні, тоб­то в обмеженому просторі, фронт звукової хвилі наштовхується на перешкоди - границі розділу середовищ, наприклад, повітряного (робочої зони) і бетонного (матеріалу стіни) або матеріалу спеціальної шумозахисної перегородки. При цьому частина звукової енергії відбивається назад у приміщення, а деяка - пе­редається через перешкоду (матеріал стіни чи шумозахисної перегородки), тим самим викликаючи утворення нового звукового поля. Характеристики цього поля залежать, в основному від акустичних властивостей матеріалу шумозахис­ної перегородки, а також від її розмірів. Причому, при деяких співвідношеннях геометричних розмірів шумозахисної перегородки(l₁) та довжини звукової хвилі(l₂) остання може обгинати цю перегородку. Таке явище називаєтьсядифракцією.

Слід зазначити, що коли розміри шумозахисної перегородки менше дов­жини хвилі, то значна частина звукової енергії внаслідок дифракції пошириться за перешкоду.

Якщо ж довжина хвилі менше розміру шумозахисної перегородки, що знаходиться на шляху поширення фронту хвилі, то в цьому разі за перешкодою утвориться так звана «акустична тінь».

У випадку, коли спостерігається огинання перешкоди (шумозахисної пе­регородки) або відбиття хвилі, то відбувається арифметичне підсумовування амплітуд хвилі у кожній точці простору. В тих точках простору, до яких обидві хвилі (падаюча та відбита) приходять у фазі, спостерігається їх підсилення. Якщо ж хвилі приходять у протифазі, то відбувається ослаблення їх результую­чої амплітуди. Таке явище називається інтерференцією.

Розглянуті закони поширення звукових хвиль мають цілком визначені математичні закономірності й повинні враховуватися при проектуванні будин­ків, споруд, розробці технічних засобів захисту від шуму.

2. Вплив шуму на організм людини

Інтенсивний шумовий вплив викликає в звуковому аналізаторі людини зміни, які спричиняють відповідну реакцію всього організму. В цьому плані ха­рактерною рисою звукового аналізатора людини є ефект адаптації,який ви­ражається в часовому зсуві (підвищенні) порогів слухової чутливості (І_о). Цей ефект викликається тривалим впливом акустичних коливань (шуму) підвище­ного рівня. Підвищення слухових порогів, тобто постійне зміщення порогу слу­ху, виражається в розвитку професійного захворювання, яке називається глуху­ватістю (погіршенням слуху).

Серед численних проявів несприятливого впливу шуму на організм лю­дини виділяють: погіршення слуху, зниження розбірливості мови, розвиток втомлення, порушення сну, серцебиття.

Літературні дані показують, що збільшення виробничого шуму на 10 дБ виражається в підвищенні рівня захворюваності працюючих в 1,2...1,3 рази.

З цього виходить, що несприятливий вплив шуму на організм людини має істотні як фізіологічні, так і економічні наслідки.

3. Гігієнічне нормування виробничого шуму. Оцінка рівня

виробничого шуму

У нашій країні правилам гігієнічного нормування шуму приділяють увагу з 1956 р. Відповідно до медичних показань ці норми переглядаються у бік зни­ження ГДР. На даний час діють «Державні санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку. ДСН 3.3.6.037-99.

Непостійний шумна робочих місцях оцінюється інтегральним парамет­ром - еквівалентним рівнем звуку в дБА. Допускається також характеризувати непостійний шум величинамидоза шумуабовідносна доза шуму.При цьому поняття «еквівалентний рівень шуму»виражає величину рівня шуму за певний час (у країнах СНД - за 8 годин), усереднене за правилом рівної енергії, а«до­за шуму» - кількісну характеристику шуму за час його дії.

Для дослідження шуму використовують диференційний та інтегральний методи.

Диференційний метод полягає у вимірюванні рівня звукового тискуна середньогеометричних частотах кожної октавної полоси. Цей метод, в основ­ному використовують для дослідження нового обладнання, технологічних про­цесів.

Інтегральний метод полягає у вимірі одночислової характеристики - рівня звукувідносно всього спектра звукових коливань. Використовують цей метод для перевірки відповідності шумової обстановки у виробничих приміщеннях, які попередньо пройшли дослідження диференційним методом.

При оцінці шуму вимірювані величини порівнюють з гранично допусти­мими величинами (ГДР) рівня звукового тиску чи рівня звуку (еквівалентних рівнів звуку). Причому, для тонального й імпульсного шумів граничні значення зменшуються на 5 дБ. Для коливному в часі й переривчастому шумі максима­льний рівень звуку складає L_max < 110 дБ А, для імпульсногоL_max < 125 дБ.

Вимірювання виконують спеціальними приладами - шумомірами. Зовні­шній вигляд приладу для вимірювання шуму і вібрації типу ВШВ-003 наведе­ний на рис. 2.12.

Вимірювання шуму виконують в такий спосіб:

• на постійних робочих місцях - в зонах розташування органів керування

технологічним устаткуванням;

• у робочих зонах обслуговування машин - не менше, ніж у трьох точках

робочої зони.

Мікрофон шумоміра розташовують на висоті 1,5 м, на відстані 0,5 - 1м від обладнання (при дослідженні рівня шуму в кабінах мікрофон встановлюють у її центрі). Виміри виконують за шкалою А шумоміра, у режимі «повільно».

При дослідженні постійного шумуфіксують рівні звукового тиску в октавних смугах на середньо геометричних частотах, а принепостійному- еквівалентні рівні звуку.

4. Заходи і засоби захисту працюючих від шкідливої дії

виробничого шуму

Заходи з боротьби із шумом підрозділяються на організаційні, медико- профілактичні, архітектурно-планувальні, технічні.

Організаційні й архітектурно - планувальні заходи:

• угруповання приміщень з підвищеним рівнем шуму в одній зоні будинку, відділення їх коридорами, підсобними, допоміжними, складськими при­міщеннями;

• застосування результатів математичного прогнозування рівня шуму на етапі проектування будівництва або реконструкції;

• проектування по можливості більшої кількості виробничих приміщень витягнутої форми, висотою 6...7 м. При цьому забезпечується зменшення числа відбиття звукових хвиль;

• заборонено діючим стандартом перебування працюючих у зонах з рівня­ми звукового тиску L > 135 дБ у будь-якій октавній смузі.

Медико -профілактичні:

• проведення попередніх та періодичних медичних оглядів, диспансерне спостереження за здоров'ям працюючих в умовах підвищеного рівня шу­му протягом першого року роботи (через індивідуальну чутливість люди­ни відносно дії шуму);

• підвищення опірності організму працюючих до впливу шуму (щоденний прийом вітамінів В1, С протягом 2-х тижнів);

• використання кімнат психологічного розвантаження, санітарно- курортного лікування.

Технічнізасоби захисту від шкідливої дії шуму передбачають викорис­тання трьох головних напрямків:

а) усунення причин виникнення шуму або зниження його рівня в джерелі;

б) ослаблення шуму на шляху його поширення;

в) індивідуальний захист працюючих.

Найбільш ефективним шляхом зниження шуму є заміна гучних техноло­гічних операцій на малошумні, наприклад, штампування - пресуванням, заміна клепки - зварюванням і т. п.

Так як реалізація таких методів захисту не завжди реальна та доцільна з економічної точки зору, то застосовують зниження шуму в джерелі: застосу­вання в механізмах матеріалів із звуковбирними властивостями, своєчасне про­ведення профілактики й планово-попереджувальних ремонтів.

Одним з найбільш простих рішень щодо зниження шуму на шляху його поширення є застосування звукоізолюючих кожухів - звуковідбиваючих або звукопоглинаючих.

Звуковідбиваючікожухи забезпечують зниження рівня звуку за рахунок високого коефіцієнта відбиття. Такі кожухи можуть знизити рівень звукового тиску на 20.. .25 дБ.

Звукопоглинаючікожухи забезпечують зменшення звуку за рахунок пере­творення кінетичної енергії звукових хвиль у теплову при коливанні малих об’ємів повітря в порах звукопоглинаючого матеріалу. Такі кожухи можуть знизити рівень звукового тиску на20.30 дб.

Ослаблення аеродинамічного шуму, створюваного компресорами, систе­мами пневмотранспорту і т. п. здійснюють глушителями різних типів.

При великих габаритах машин, устаткування передбачають спеціальні кабіни для операторів.

Значний ефект зниження шуму від устаткування дає застосування акусти­чних екранів, які обгороджують джерело шуму від робочого місця або зони об­слуговування. Дія такого екрана може бути заснована на ефекті створення акус­тичної тіні, за рахунок поглинання або відбиття звукової енергії. При цьому слід пам'ятати, що ефект екранного захисту виявляється найбільш помітно ли­ше в області високих та середніх частот і менш ефективний в області низьких частот через дифракцію хвиль, яка може призводити до огинання захисного ек­рана звуковим полем через невідповідність довжини хвилі і розміру екрана.

Одним з розповсюджених заходів зниження шуму є акустична обробка приміщень.Застосування такого технічного рішення дозволяє знизити шум у результаті дії механізму поглинання. Ефективність захисту в цьому разі також залежить від співвідношення розміру пор в облицювальному матеріалі й дов­жини звукової хвилі і, природно, характеризується найбільшим коефіцієнтом на високих і середніх частотах.

У багатоповерхових промислових будинках важливий захист приміщень і від структурного шуму, який виникає при закріпленні устаткування, що харак­теризується підвищеним шумом, на елементах конструкції будинку. Ослаблен­ня передачі такого шуму по будинку здійснюється шумоізоляцією і шумопо- глинанням, а також влаштуванням так званих «плаваючих підлог» - підлог ви­робничих приміщень, які не зв'язані жорстко з конструктивними елементами будинку.

Як індивідуальні засоби захистувід шуму застосовують спеціальні вкла­диші у вушну раковину - беруші, а також шумозахисні навушники.

Запитання і завдання

1.	Навести визначення шуму.
2.	Класифікація шуму за характером спектра.
3.	Класифікація виробничого шуму за часовими характеристиками.
4.	Що називається октавною смугою частот ?
5.	Як розраховується середньогеометрична частота октавної полоси ?
6.	Навести основні характеристики шуму.
7.	У чому полягає особливість сприйняття шуму звуковим аналізатором лю-
	дини ?
8.	Відносні характеристики шуму.
9.	Які основні явища спостерігаються при поширенні звукових коливань у
	повітрі ?
10.	Сутність явища дифракції звукової хвилі.
11.	Сутність явища інтерференції звукових хвиль.
12.	У чому виражається негативний вплив шуму на організм людини ?
13.	Нормування (встановлення гранично допустимих рівнів) шуму.
14.	Які методи використовують для дослідження шуму ?
15.	Правила виміру шуму на робочих місцях.
16.	Класифікація заходів і засобів захисту від шуму.
17.	Організаційні й архітектурно-планувальні заходи захисту від шуму.
18.	Медико-профілактичні заходи захисту від шуму.
19.	Технічні колективні заходи і засоби захисту від шуму.
20	Індивідуальні засоби захисту від шуму.