В настоящее время эксплуатация подавляющего большинства технологического оборудования, энергетических установок неизбежно связана с возникновением шумов и вибрацией различной частоты и интенсивности, оказывающих неблагоприятное влияние на организм человека. Длительное воздействие шума и вибрации снижает работоспособность, может привести к развитию профессиональных заболеваний.
Шум, как гигиенический фактор, представляет собой совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отдыху. Шум представляет собой волнообразно распространяющиеся колебательные движения частиц упругой (газовой, жидкой или твердой) среды. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности.
Интенсивный шум при ежедневном воздействии приводит к возникновению профессионального заболевания - тугоухости, основным симптомом которого является постепенная потеря слуха на оба уха, первоначально лежащая в области высоких частот (4000 Гц), с последующим распространением на более низкие частоты, определяющие способность воспринимать речь. При очень большом звуковом давлении может произойти разрыв барабанной перепонки.
Кроме непосредственного воздействия на орган слуха, шум влияет на различные отделы головного мозга, изменяя нормальные процессы высшей нервной деятельности. Характерными являются жалобы на повышенную утомляемость, общую слабость, раздражительность, апатию, ослабление памяти, бессонницу и т. п. Шум понижает производительность труда, увеличивает брак в работе, может явиться косвенной причиной производственной травмы.
В зависимости от характера вредного воздействия на организм человека шум подразделяется на мешающий, раздражающий, вредный и травмирующий.
Мешающий - это шум, мешающий речевой связи (разговоры, движения людских потоков). Раздражающий шум - вызывающий нервное напряжение, снижение работоспособности (гудение неисправной лампы дневного света в помещении, хлопанье двери и т. п.). Вредный шум - вызывающий хронические заболевания сердечно-сосудистой и нервной систем (различные виды производственных шумов). Травмирующий шум - резко нарушающий физиологические функции организма человека.
Степень вредности шума характеризуется его силой, частотой, продолжительностью и регулярностью воздействия.
Нормирование шума ведется в двух направлениях: гигиеническое нормирование и нормирование шумовых характеристик машин и оборудования.
Действующие в настоящее время нормы шума на рабочих местах регламентируются СН 9-86-98 «Шум на рабочих местах. Методические указания» и ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. «Шум. Общие требования безопасности».
Согласно указанным документам производственные шумы подразделяют по:
- спектру шума: широкополосные и тональные;
- временным характеристикам: постоянные и непостоянные.
В свою очередь, непостоянные шумы бывают: колеблющиеся во времени (воющие), прерывистые, импульсные (следующие друг за другом с интервалом более 1 сек).
Для ориентировочной оценки шума принимают уровень звука, определяемый по так называемой шкале А шумомера в децибелах - дБА.
Нормами устанавливаются допустимые уровни шума в рабочих помещениях различного назначения. При этом зоны с уровнем звука выше 85 дБА необходимо обозначать специальными знаками, работающих в этих зонах снабжать средствами индивидуальной защиты. Основой мероприятий по снижению производственного шума является техническое нормирование.
В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 при нормировании шума используются два метода:
- по предельному спектру шума;
- нормирование уровня звука в дБ по шкале А шумомера, имеющего различную чувствительность к различным частотам звука (копирует чувствительность человеческого уха).
Первый метод является основным для постоянных шумов. Второй метод используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума.
Стандарт запрещает даже кратковременное пребывание людей в зонах с уровнем звукового давления свыше 135 дБ.
Для измерения используются шумометры различных модификаций.
Допустимые уровни шума на рабочих местах определяются санитарными нормами.
В помещениях для умственной работы без источников шума (кабинеты, конструкторские бюро, здравпункты) - 50 дБ.
В помещениях конторского труда с источниками шума (клавиатура ПК, телетайпы и т.п.) - 60 дБ.
На рабочих местах производственных помещений и на территории производственных предприятий - 85 дБ.
На территориях жилой застройки в городском районе в 2 м от жилых зданий и границ площадок отдыха - 40 дБ.
Для предварительного определения шума (без прибора) можно пользоваться ориентировочными данными. Например, установлен уровень шума турбокомпрессоров - 118 дБ, центробежных вентиляторов - 114 дБ, мотоцикла без глушителя - 105 дБ, при клепке крупных резервуаров - 125- 135 дБ и т.п.
Производственный шум – это совокупность звуков различной интенсивности и высоты, беспорядочно изменяющихся во времени, возникающих в условиях производства и неблагоприятно воздействующих на организм.
При работе различного оборудования, при клепке, чеканке, работе на станках, на транспорте и т.п. возникают колебания, которые передаются воздушной среде и распространяется от источников колебания в виде зон сгущения и разряжения воздуха. Механические колебания характеризуются амплитудой и частотой. Амплитуда определяется размахом колебаний, частота – числом полных колебаний в 1 с. Единицей измерения частоты является герц (Гц) – 1 колебание в секунду. Амплитуда колебаний определяет величину звукового давления. В связи с этом звуковая волна несет определенную механическую энергию, измеряемую в ватах на 1 см 2 .
Частота колебаний определяет высоту звучания: чем больше частота колебания, тем выше звук. Человек воспринимает лишь звуки, имеющую частоту от 20 до 20000 Гц. Ниже 20 Гц находиться область инфразвука, выше 20000 Гц – ультразвука. Однако в реальной жизни, в том числе и в условиях производства, мы встречаемся со звуком частотой от 50 до 5000 Гц. Орган слуха человека реагирует не на абсолютный, а на относительный прирост частот: возрастание частоты колебаний вдвое воспринимается как повышение тона на определенную величину, называемую октавой. Таким образом, октава – диапазон частот, в которой верхняя граница частоты вдвое больше нижней. Весь диапазон частот разбит на октавы со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; и 8000 Гц.
Распределение энергии по частотам шума представляет собой его спектральный состав. При гигиенической оценке шума измеряют как его интенсивность (силу), так и спектральный состав по частотам.
В связи с большой широтой воспринимаемых энергий для измерения интенсивности звуков или шума используют логарифмическую шкалу – так называемую шкалу – Бел или децибел (дБ). За исходную цифру 0 Бел принята пороговая для слуха величина звукового давления 2*10 -5 Па (порог слышимости или восприятия). При возрастании ее в 10 раз звук субъективно воспринимается как вдвое более громкий и его интенсивность составляет 1 Бел, или 10 дБ. При возрастании интенсивности в 100 раз в сравнении с пороговой, звук оказывается вдвое громче предыдущего и его интенсивность равна 2 Бел, или 20 дБ, и т.д. Весь диапазон громкостей, воспринимаемых как звук, укладывается в 140 дБ. Звуки, по громкости превышающие эту величину, вызывают у человека неприятные и болевые ощущения, поэтому громкость 140 дБ обозначается как болевой порог. Следовательно, при измерении интенсивности звуков пользуются не абсолютными величинами энергии или давления, а относительными, выражая отношение величины энергии или давления данного звука к величинам энергии или звукового давления, являющиеся пороговыми для слуха.
С учетом рассмотренных физико – гигиенических характеристик производственный шум можно классифицировать по различным признакам.
По этиологии – аэродинамический, гидродинамический, металлический и т.д.
По частотной характеристике – низкочастотный (1-350 Гц), среднечастотный (350-800 Гц), высокочастотный (более 800 Гц).
По спектру – широкополосный (шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы), тональный (шум, в спектре которого имеется выраженные тоны). Широкополосный шум с одинаковой интенсивностью звуков по всем частотам условно обозначают как «белый».
По распределению энергии во времени – постоянный или стабильный, непостоянный. Непостоянный шум может быть колеблющимся, прерывистым и импульсным. Для двух последних видов шумов характерно резкое изменение звуковой энергии во времени (свистки, гудки, удары кузнечного молота, выстрелы и пр.).
В последние годы трудно найти отрасль промышленности, не создающую шума. Интенсивный шум возникает при клепке, чеканке, штамповке, испытании моторов, работе различных станков, отбойных молотков, прокатных станов, компрессорных установок, центрифуг, виброплощадок и т.д.
Влияние шума на организм весьма часто сочетается с другими производственными вредностями – неблагоприятными микроклиматическими условиями, токсичными веществами, ультразвуком, вибрацией.
Производственный шум вызывает профессиональную тугоухость, а иногда и глухоту. Чаще слух изменяется под воздействием высокочастотного шума. Однако и низко- и среднечастотный шум большой интенсивности также ведет к нарушению слуха. Механизм нарушения слуха заключается в развитии атрофических процессов в нервных окончаниях кортиева органа. Профессиональная потеря слуха развивается медленно и постепенно прогрессирует с возрастом и стажем. Показательно, что в первое время у рабочих шумных профессий снижение слуха адаптационное, временное. Однако постепенно в связи с атрофическими процессами в кортиевом органе снижается слух сначала на высокие частоты, а затем и на средние и низкие (кохлеарный неврит). Рабочие шумных профессии в первые годы работы часто субъективно не ощущают нарушения слуха и лишь когда процесс становится разлитым, начинают жаловаться на снижение слуха. В связи этом главным методом ранней диагностики и нарушения слуховой чувствительности у рабочих шумных профессий является аудиометрия.
Еще одной профессиональной патологией органа слуха может быть звуковая травма. Она чаще обусловлена воздействием интенсивного импульсного шума и заключается в механическом повреждении барабанной перепонки и среднего уха.
Наряду с воздействием на орган слуха происходит и общее воздействие шума на организм, в первую очередь на нервную и сердечно-сосудистую системы преобладанием астеновегетативных нарушении. Отмечаются жалобы на головную боль, повышенную утомляемость, нарушение сна, снижение памяти, раздражительность, сердцебиение. Объективно наблюдается удлинение латентного периода рефлексов, изменение дермографизма, лабильность пульса, повышение артериального давления. Отмечается нарушение функции органов дыхания (угнетение дыхания), зрительного анализатора (снижение чувствительности роговицы, уменьшение времени ясного видения, ухудшение цветового зрения), вестибулярного аппарата (головокружение и т.д.), желудочно-кишечного тракта (нарушение моторной и секреторной функции), системы крови, мышечной и эндокринной системы и т.п. Подобный симптомокомплекс, развивающиеся в организме под воздействием производственного шума, обозначают как «шумовую болезнь».
Профилактика воздействия шума осуществляется в нескольких направлениях. На производстве необходимо соблюдать ПДУ шума и ограничивать время работы в шумных условиях, заменять шумные технологические операции на бесшумные. Установка на оборудовании и конструкциях шумопоглощающих экранов и покрытий позволяет снизить уровень шума на 5 – 12 дБ. Предлагается вынесение шумных операции и производств в отдельные помещения или цеха. Наушники, вкладыши – «беруши», антифоны, шлемофоны снижают проникновение шума в ухо на 10 – 50 дБ. Рациональное сочетание труда и отдыха. Необходимы предварительные и периодические медицинские осмотры с привлечением терапевта и отоларинголога, а по показаниям – невропатолога. Обязательны аудиометрические исследования и контроль за артериальным давлением. К работе в шумных условиях не допускаются лица с заболеваниями органа слуха и нервной системы. По результатам периодических осмотров работающих направляют в профилактории и на санаторно-курортное лечение.
Меры защиты:
1-внедрение нового оборудования, механизмов, приборов, аппаратуру (челночные заменяются на пневматические станки);
3-мероприятия по демпфированию: устранение шума в самом источнике(покрытие оборудования кожухами, звукопоглощающими материалами);
4-использование методов архитектурной акустики(покрытие стен акустической штукатуркой-подвесные потолки, рулонное покрытие пола);
5-правильное планирование производственных помещений;
6-создание специальных комнат, где нет шума(для отдыха);
7-использование СИЗ: антифоны (внешние-наушники, внутренние-беруши);
8- соблюдение правил техники безопасности;
9- медицинские осмотры;
10-контроль за параметрами шума и ПДУ.
125. Производственная вибрация, влияние на организм человека, меры защиты.
Производственная вибрация – это механические колебательные движения упругих тел в условиях производства, передающиеся непосредственно телу человека или отдельным его частям и оказывающие неблагоприятные воздействие на организм.
Вибрация по способу передачи человеку подразделяется на общую (вибрацию рабочих мест) и локальную. Общая вибрация передается через опорные поверхности тела и распространяется по всему организму. Локальная вибрация чаще всего передаются через руки, реже через другие ограниченные участки тела. Вибрация характеризуется частотой, т.е. числом колебании в 1 с (герц), а ее энергетическую характеристику отражают виброскорость и виброускорение или их логарифмические уровни (децибел).
Гигиеническая оценка общей вибрации производится в диапазоне частот от 0,8 до 1000 Гц (в октавных полосах со среднегеометрическими частотами соответственно 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц и 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; Гц). По частотному спектру вибрации подразделяются на низкочастотные – 8 и 16 Гц, среднечастотные 31,5 и 63 Гц, высокочастотные – 125; 250; 500; 1000 Гц для локальных вибрации; для вибраций рабочих мест – соответственно 0,8 – 6,3 Гц, 8 и 25 Гц, 31,5 и 80 Гц.
Вибрации свойствен эффект резонанса, который проявляется в резком усилении собственных колебательных движений тела при совпадении их кратности с частотой вибрации, воздействующий извне. Собственные резонансные колебательные частоты печени составляют – 5 Гц, почек – 7 Гц, сердца – 6 Гц, головы – 20 Гц и т.д. При совпадении частот вибрации источника и собственной резонансной частоты органов опасность неблагоприятного действия на организм значительно возрастает. Существует классификация общей вибрации по частотному спектру, учитывающая резонанс биологических тканей и органов человека: низкочастотная нерезонансная – 0,1 – 5 Гц; низкочастотная резонансная – 6-10 Гц; среднечастотная резонансная – 11-30 Гц; среднечастотная нерезонансная – 31-50 Гц; высокочастотная – свыше 50 Гц.
Вибрация оказывает сильное биологическое действие. Несмотря на неуклонное снижение профессиональной заболеваемости в нашей стране, вибрационная болезнь продолжает занимать одно из ведущих мест.
Выделяют следующие стадии вибрационной болезни, вызванной локальной вибрацией:
I стадия – начальная. Выраженных симптомов нет. Периодически могут возникать боли и парестезии в руках, снижается чувствительность кончиков пальцев.
II стадия – умеренно выраженная. Боли и чувство онемения более выражены, снижение чувствительности распространяется на все пальцы и даже на предплечье, снижается температура кожи на пальцах, выражены гипергидроз и цианоз кистей рук.
III стадия – выраженная. Значительные боли в пальцах рук, кисти обычно холодные и влажные.
IV стадия – стадия генерализованных расстройств. Встречается редко и преимущественно у рабочих с большим стажем. Отмечаются сосудистые расстройства на руках и ногах, спазмы сердечных и мозговых сосудов.
Вибрационная болезнь может долго оставаться компенсированной, и больные сохраняют трудоспособность.
К числу основных проявлений вибрационной болезни относятся нейрососудистые расстройства. Они проявляются раньше всего на руках и сопровождаются интенсивными болями после работы по ночам. Нередко наблюдается так называемый феномен «мертвого пальца». Параллельно развиваются мышечные и костные изменения (атрофические изменения кисти по типу «птичьей лапы»), а так же расстройства нервной системы по типу неврозов.
При воздействии общей вибрации отмечаются нарушения функции ЦНС (головная боль, головокружение, потеря памяти, шум в ушах), сердечно-сосудистой системы, костно-суставного аппарата, органов малого таза и др.
В профилактике вредного действия вибрации ведущая роль принадлежит техническим мероприятиям. Это внедрение дистанционного управления виброопасным процессам, усовершенствование ручных инструментов, установка виброгасящих амортизаторов под станки, оборудование и сидения на рабочих местах. Обеспечение рационального режима труда и отдыха, организация комплексных бригад и овладение смежными профессиями, что позволяет уменьшить время контакта рабочих с вибрацией. Из средств индивидуальной защиты рекомендуются рукавицы с пробковой прокладкой на ладонях при локальной вибрации и специальная обувь на толстой эластичной подошве при общей вибрации.
Необходимы физиотерапевтические процедуры: сухие ванны для рук, массаж, производственная гимнастика, ультрафиолетовое облучение. При работе с ручным инструментом следует избегать переохлаждения рук. Перерывы в работе сочетают с отдыхом в теплом помещении.
Все работающие в условиях воздействия вибрации должны проходить периодические медицинские осмотры. Перед поступлением на работу проводят предварительный медицинский осмотр.
Меры защиты:
1-внедрение нового оборудования,механизмов,приборов,аппаратуру;
2-автоматизация,механизация,дистанционное управление;
3-устранение вибрации в самом источнике;
4-устройство отдельных фундаментов под оборудование;
5- устройство резиновых или войлочных подкладок под оборудование;
6-правильное планирование производственных помещений;
7-создание специальных комнат,где нет вибрации(для отдыха);
8-использование СИЗ:ботинки на толстой резиновой подошве,перчатки;
9- соблюдение правил техники безопасности;
10- медицинские осмотры;
11-контроль за параметрами вибрации и ПДУ.
Воздействие шума на организм может проявляться в виде специфического поражения органа слуха, нарушений со стороны ряда органов и систем, снижения производственного труда, повышения уровня травматизма.
Основная роль в развитии шумовой патологии, в первую очередь поражений слухового анализатора, принадлежит интенсивности шума. Влияние шума на слух проявляется в возникновении кохлеарного неврита различной степени выраженности. Чаще всего снижение слуха развивается в течение 5-7 часов и более. Рабочие жалуются на ухудшение слуха, головные боли, шум и писк в ушах. При медицинском осмотре обнаруживается снижение слуха на восприятие неопытной речи и потери камертона, аудиометров остроты слуха, устанавливается с помощью (тональной пороговой аудиометрии).
Помимо действия шума на орган слуха установлено его повреждающее влияние на многие органы и системы щтся наиболее часто и при определенных условиях способно вызвать такую форму патологии, как гипертоническая болезнь. При этом степень выраженности гипертензивного действия шума и вызываемых им гемодинамических нарушений зависит от его интенсивности, времени воздействия, частотного состава и др.
Снижение производительности труда и повышенный травматизм рабочих ряда шумных цехов обусловлены неблагоприятным влиянием шума на нервную систему, функционального состояния двигательного и других анализаторов: нарушается концентрация внимания, точность и координированность движений, ухудшается восприятие звуковых и световых сигналов, раньше возникает чувство усталости и развиваются признаки утомления.
У подростков вышеуказанные изменения со стороны отдельных органов и систем наступают в значительно более ранние сроки, при более низких уровнях шума и меньшей продолжительности его воздействия. Так, снижение звуковой чувствительности у подростков к концу рабочего дня превышает величину снижения ее у взрослых рабочих в 2-4 раза. Очень неблагоприятное воздействие на организм оказывает высокочастотный непостоянный шум, в связи с чем нормами предусматривается снижение допустимых уровней звукового давления на высоких частотах.
Борьба с шумом на производстве должна производиться комплексно и в включать меры технологического, лечебно-профилактического характера.
Одним из основных мероприятий является устранение причины шума или существенное его ослабление в самом источнике образования при разработке новых технологических процессов, при проектировании, изготовлении машин и оборудования путем улучшения из конструкции. Наиболее эффективная мера - изменение технологии с целью устранения удара. В ряде случаев клепку пневмоинструментами заменяют на гидравлические и сварочные процессы; штамповку - на прессовку, ручную правку металла - на вальцовку и др.
Снижение шума и вибрации достигается заменой возвратно-поступательных движений в делах работающих механизмов равномерно вращательными, применением бесшумных или малошумных технологических процессов. Например, заменяют металлические детали машин деталями из материалов с большим акустическим сопротивлением, подшипники качения заменяют подшипниками скольжения, вместо ременных передач применяют клиноременные, косозубые передачи вместо прямых зубчатых и др.
Большой эффект дает покрытие вибрирующей поверхности -материалом с большим внутренним трением (резина, пробка, битум и др.).
Если при помощи технических и технологических средств нельзя значительно снизить шум, то необходимо локализовать его у места возникновения, применив звукопоглощающие и звукоизолирующие конструкции материалов.
Шумы ослабляются в результате устройства на машинах специальных кожухов или размещения шумящего оборудования в помещениях с массивными стенами без целей и отверстий. Ослабление шума достигается путем использования под полом упругих прокладок без жесткой их связи с несущими конструкции зданий, установкой оборудования на амортизаторы или специально изолированные фундаменты. Получили распространение специальные противошумные ластики на битумной основе, наносимые на поверхность оборудования.
Широко применяются средства звукопоглощения - минеральная вата , войлочные плиты, перфорированный картон, древесноволокнистые плиты, стекловолокно и др.
Одним из способов поглощения аэродинамических шумов является применение активных и реактивных глушителей.
Ослаблению шума способствуют планировочные мероприятия. Шумные цехи следует размещать в глубине заводской территории, удалять от тихих помещений, ограждать зоной зеленых насаждений и др. Если шумные агрегаты не могут быть звукоизолированны для защит персонала от прямого воздействия шума необходимо применять акустические экраны, облицованные звукопоглащающими материалами,
звукоизолированные кабины наблюдений и дистанционного управления, а также средства индивидуальной защиты - противошумы в виде заглушек -вкладышей, наушников и шлемов.
Неблагоприятное действие шумов может быть уменьшено путем сокращения времени нахождения в условиях воздействия шума, рационального режима труда и отдыха с использованием комнаты акустической разгрузки и др.
Для профилактики неблагоприятного воздействия на организм шума необходимо проводить предварительные и периодические медицинские осмотры.
Характеристика и виды производственных шумов
Производственный шум – совокупность звуков различной интенсивности и частоты, беспорядочно изменяющихся во времени и вызывающих у работающих неприятные субъективные ощущения.
Производственный шум характеризуется спектром, который состоит из звуковых волн разных частот. При исследовании шумов обычно слышимый диапазон 16 Гц - 20 кГц разбивают на полосы частот и определяют звуковое давление, интенсивность или звуковую мощность, приходящиеся на каждую полосу.
Как правило, спектр шума характеризуется уровнями названных величин, распределенными по октавным полосам частот.
Полоса частот, верхняя граница которой превышает нижнюю в два раза, т.е. f 2 = 2 f 1 , называется октавой.
Для более детального исследования шумов иногда используются третьеоктавные полосы частот, для которых f 2 = 2 1/3 f 1 = 1,26 f 1 .
Октавная или третьеоктавная полоса обычно задается среднегеометрической частотой. Существует стандартный ряд среднегеометрических частот октавных полос, в которых рассматриваются спектры шумов (f сг мин = 31,5 Гц, f сг макс = 8000 Гц).
Таблица 2 Стандартный ряд среднегеометрических частот
| f сг, Гц | f 1 , Гц | f 2 , Гц |
| 16 | 11 | 22 |
| 31,5 | 22 | 44 |
| 63 | 44 | 88 |
| 125 | 88 | 177 |
| 250 | 177 | 355 |
| 500 | 355 | 710 |
| 1000 | 710 | 1420 |
| 2000 | 1420 | 2840 |
| 4000 | 2840 | 5680 |
| 8000 | 5680 | 11360 |
По частотной характеристике различают шумы: низкочастотные (f сг < 250); cреднечастотные (250 < f сг ≤ 500); высокочастотные (500 < f сг ≤ 8000).
Производственные шумы имеют различные спектральные и временные характеристики, которые определяют степень их воздействия на человека. По этим признакам шумы подразделяют на несколько видов. Выше характеристика шумов уже рассматривалась. В таблице 3 дана характеристика шумов с точки зрения производства.
Таблица 3 Классификация шумов
| Способ классификации | Вид шума | Характеристика шума |
| По характеру спектра шума | Широкополосные | Непрерывный спектр шириной более одной октавы |
| Тональные | В спектре которого имеются явно выраженные дискретные тона | |
| По временным характеристикам | Постоянные | Уровень звука за 8 часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБ |
|
Непостоянные: колеблющиеся во времени прерывистые импульсные |
Уровень звука за 8 часовой рабочий день изменяется более
чем на 5 дБ Уровень звука непрерывно изменяется во времени Уровень звука изменяется ступенчато не более чем на 5 дБ(А), длительность интервала 1с и более Состоят из одного или нескольких звуковых сигналов, длительность интервала меньше 1с |
Источники производственного шума
По природе возникновения шумы машин или агрегатов делятся на:
→ механические;
→ аэродинамические и гидродинамические;
→ электромагнитные.
На ряде производств преобладает механический шум, основными источниками которого являются зубчатые передачи, механизмы ударного типа, цепные передачи, подшипники качения и т.п. Он вызывается силовыми воздействиями неуравновешенных вращающихся масс, ударами в сочленениях деталей, стуками в зазорах, движением материалов в трубопроводах и т.п. Спектр механического шума занимает широкую область частот. Определяющими факторами механического шума являются форма, размеры и тип конструкции, число оборотов, механические свойства материала, состояние поверхностей взаимодействующих тел и их смазывание. Машины ударного действия, к которым относится, например, кузнечно-прессовое оборудование, являются источником импульсного шума, причем его уровень на рабочих местах, как правило, превышает допустимый. На машиностроительных предприятиях наибольший уровень шума создается при работе металло- и деревообрабатывающих станков.
Аэродинамические и гидродинамические шумы – это
1) шумы, обусловленные периодическим выбросом газа в атмосферу, работой винтовых насосов и компрессоров, пневматических двигателей, двигателей внутреннего сгорания;
2) шумы, возникающие из-за образования вихрей потока у твердых границ. Эти шумы наиболее характерны для вентиляторов, турбовоздуходувок, насосов, турбокомпрессоров, воздуховодов;
3) кавитационный шум, возникающий в жидкостях из-за потери жидкостью прочности на разрыв при уменьшении давления ниже определенного предела и возникновения полостей и пузырьков, заполненных парами жидкости и растворенными в ней газами.
При работе различных механизмов, агрегатов, оборудования одновременно могут возникать шумы различной природы.
Любой источник шума характеризуется, прежде всего, звуковой мощностью. Звуковая мощность источника – это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство.
Поскольку источники производственного шума, как правило, излучают звуки различной частоты и интенсивности, то полную шумовую характеристику источника дает шумовой спектр – распределение звуковой мощности (или уровня звуковой мощности) по октавным полосам частот.
Источники шума часто излучают звуковую энергию неравномерно по направлениям. Эта неравномерность излучения характеризуется коэффициентом Ф(j) - фактором направленности.
Фактор направленности Ф(j) показывает отношение интенсивности звука I(j), создаваемого источником в направлении с угловой координатой j к интенсивности I ср, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны равномерно:
Ф(j) = I(j) /I ср = p 2 (j)/p 2 ср,
где р ср - звуковое давление (усредненное по всем направлениям на постоянном расстоянии от источника); p (j) - звуковое давление в угловом направлении j, измеренное на том же расстоянии от источника.
Измерение шума. Шумомеры
Все методы измерения шумов делятся на стандартные и нестандартные. Стандартные измерения регламентируются соответствующими стандартами и обеспечиваются стандартизованными средствами измерения. Величины, подлежащие измерению, так же стандартизованы. Нестандартные методы применяются при научных исследованиях и при решении специальных задач.
Измерительные стенды, установки, приборы и звукоизмерительные камеры подлежат метрологической аттестации в соответствующих службах с выдачей аттестационных документов, в которых указываются основные метрологические параметры, предельные значения измеряемых величин и погрешности измерения.
Стандартными величинами, подлежащими измерению, для постоянных шумов являются: уровень звукового давления в октавных или третьоктавных полосах частот в контрольных точках; уровень звука в контрольных точках.
Шумоизмерительные приборы – шумомеры – состоят, как правило, из датчика (микрофона), усилителя, частотных фильтров (анализатора частоты), регистрирующего прибора (самописца или магнитофона) и индикатора, показывающего уровень измеряемой величины в дБ. Шумомеры снабжены блоками частотной коррекции с переключателями А, В, С, D и временных характеристик c переключателями F (fast) – быстро, S (slow) – медленно, I (pik) – импульс. Шкалу F применяют при измерениях постоянных шумов, S – колеблющихся и прерывистых, I – импульсных.
По точности шумомеры делятся на четыре класса 0, 1, 2 и 3. Шумомеры класса 0 используются как образцовые средства измерения; приборы класса 1 – для лабораторных и натурных измерений; 2 – для технических измерений; 3 – для ориентировочных измерений. Каждому классу приборов соответствует диапазон измерений по частотам: шумомеры классов 0 и 1 рассчитаны на диапазон частот от 20 Гц до 18 кГц, класса 2 - от 20 Гц до 8 кГц, класса 3 - от 31,5 Гц до 8 кГц.
Для измерения эквивалентного уровня шума при усреднении за длительный период времени применяются интегрирующие шумомеры.
Приборы для измерения шума строятся на основе частотных анализаторов, состоящих из набора полосовых фильтров и приборов, показывающих уровень звукового давления в определенной полосе частот. В зависимости от вида частотных характеристик фильтров анализаторы подразделяются на октавные, третьеоктавные и узкополосные.
Частотная характеристика фильтра К (f) =U вых /U вх представляет собой зависимость коэффициента передачи сигнала со входа фильтра U вх на его выход U вых от частоты сигнала f.
Для измерения производственных шумов преимущественно используется прибор ВШВ-003-М2, относящийся к шумомерам I класса точности и позволяющий измерять корректированный уровень звука по шкалам А, В, С; уровень звукового давления в диапазоне частот от 20 Гц до 18 кГц и октавных полосах в диапазоне среднегеометрических частот от 16 до 8 кГц в свободном и диффузном звуковых полях. Прибор предназначен для измерения шума в производственных помещениях и жилых кварталах в целях охраны здоровья; при разработке и контроле качества изделий; при исследованиях и испытаниях машин и механизмов.
Способы защиты от шума на предприятиях
Согласно ГОСТ 12.1.003-83 при разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека, до значений, не превышающих допустимые.
Защита от шума должна обеспечиваться разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, в том числе строительно-акустических, применением средств индивидуальной защиты.
В первую очередь следует использовать средства коллективной защиты. По отношению к источнику возбуждения шума коллективные средства защиты подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.
Снижение шума в источнике осуществляется за счет улучшения конструкции машины или изменения технологического процесса. Средства, снижающие шум в источнике его возникновения в зависимости от характера шумообразования подразделяются на средства, снижающие шум механического происхождения, аэродинамического и гидродинамического происхождения, электромагнитного происхождения.
Методы и средства коллективной защиты в зависимости от способа реализации подразделяются на строительно-акустические, архитектурно-планировочные и организационно-технические и включают в себя:
→ изменение направленности излучения шума;
→ рациональную планировку предприятий и производственных помещений;
→ акустическую обработку помещений;
→ применение звукоизоляции.
В ряде случаев величина показателя направленности достигает 10 - 15 дБ, что необходимо учитывать при использовании установок с направленным излучением, ориентируя эти установки так, чтобы максимум излучаемого шума был направлен в противоположную сторону от рабочего места.
Рациональная планировка предприятий и производственных помещений позволяет снизить уровень шума на рабочих местах за счет увеличения расстояния до источников шума.
При планировке территории предприятий наиболее шумные помещения должны быть сконцентрированы в одном - двух местах. Расстояние между шумными и тихими помещениями должно обеспечивать необходимое снижение шума. Если предприятие расположено в черте города, то шумные помещения должны находиться в глубине территории предприятия, как можно дальше от жилой застройки.
Внутри здания тихие помещения необходимо располагать вдали от шумных так, чтобы их разделяло несколько других помещений или ограждение с хорошей звукоизоляцией.
Акустическая обработка помещения – это облицовка части внутренних ограждающих поверхностей звукопоглощающими материалами, а также размещение в помещении штучных поглотителей, представляющих собой свободно подвешиваемые объемные поглощающие тела различной формы.
Под звукопоглощением понимают свойство поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую. Эффективность снижения шума звукопоглощением зависит в основном от акустических характеристик самого помещения и частотных характеристик материалов, применяемых для акустической обработки. Наиболее часто для акустической обработки применяют однородные пористые материалы, критерием выбора которых является соответствие максимума в частотной эффективности материала максимуму в спектре снижаемого шума в помещении.
Акустически обработанные поверхности помещения уменьшают интенсивность отраженных звуковых волн, что приводит к снижению шума в зоне отраженного звука; в зоне прямого звука эффект акустической обработки значительно ниже.
Звукопоглощающая облицовка размещается на потолке и в верхних частях стен (при высоте помещения не более 6-8 м) таким образом, чтобы акустически обработанная поверхность составляла не менее 60% от общей площади ограничивающих помещение поверхностей. В относительно низких (менее 6 м) и протяженных помещениях облицовки рекомендуется размещать на потолке. В узких и очень высоких помещениях целесообразно размещать облицовку на стенах, оставляя только их нижние части (2 м высоты) необлицованными. В помещениях высотой более 6 м следует предусматривать устройство звукопоглощающего подвесного потолка.
Если площадь поверхностей, на которых возможно размещение звукопоглощающей облицовки мала, или конструктивно невозможно выполнить облицовку на ограждающих поверхностях, то применяются штучные звукопоглотители.
В области средних и высоких частот эффект от применения акустической облицовки может составлять 6¸15 дБ.
К архитектурно-планировочным решениям также относится создание санитарно-защитных зон вокруг предприятий. По мере увеличения расстояния от источника уровень шума уменьшается. Поэтому создание санитарно-защитной зоны необходимой ширины является наиболее простым способом обеспечения санитарно-гигиенических норм вокруг предприятий.
Выбор ширины санитарно-защитной зоны зависит от установленного оборудования, например, ширина санитарно-защитной зоны вокруг крупных ТЭС может составлять несколько километров. Для объектов, находящихся в черте города, создание такой санитарно-защитной зоны порой становится неразрешимой задачей. Сократить ширину санитарно-защитной зоны можно уменьшением шума на путях его распространения.
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяются в том случае, если другими способами обеспечить допустимый уровень шума на рабочем месте не удается. Принцип действия СИЗ – защитить наиболее чувствительный канал воздействия шума на организм человека – ухо. Применение СИЗ позволяет предупредить расстройство не только органов слуха, но и нервной системы от действия чрезмерного раздражителя.
Наиболее эффективны СИЗ, как правило, в области высоких частот.
СИЗ включают в себя противошумные вкладыши (беруши), наушники, шлемы и каски, специальные костюмы.
2.3. Производственный шум и его воздействие на человека
В различных отраслях экономики имеются источники шума - это механическое оборудование, людские потоки, городской транспорт.
Шум - это совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты (шелест, дребезжание, скрип, визг и т. п.). С физиологической точки зрения шум - это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук. Длительное воздействие шума на человека может привести к такому профессиональному заболеванию, как "шумовая болезнь".
По физической сущности шум - это волнообразное движение частиц упругой среды (газовой, жидкой или твердой) и поэтому характеризуется амплитудой колебания (м), частотой (Гц), скоростью распространения (м/с) и длиной волны (м).
Характер негативного воздействия на органы слуха и подкожный
рецепторный аппарат человека зависит еще и от таких показателей шума, как уровень звукового давления (дБ) и громкость. Первый показатель называется силой звука (интенсивностью) и определяется звуковой энергией в эргах, передаваемой за секунду через отверстие в 1 см2. Громкость шума определяется субъективным восприятием слухового аппарата человека. Порог слухового восприятия зависит еще и от диапазона частот. Так, ухо менее чувствительно к звукам низких частот.
Воздействие шума на организм человека вызывает негативные изменения прежде всего в органах слуха, нервной и сердечнососудистой системах. Степень выраженности этих изменений зависит от параметров шума, стажа работы в условиях воздействия шума, длительности действия шума в течение рабочего дня, индивидуальной чувствительности организма. Действие шума на организм человека отягощается вынужденным положением тела, повышенным вниманием, нервно-эмоциональным напряжением, неблагоприятным микроклиматом.
Действие шума на организм человека. К настоящему времени накоплены многочисленные данные, позволяющие судить о характере и особенностях влияния шумового фактора на слуховую функцию. Течение функциональных изменений может иметь различные стадии. Кратковременное понижение остроты слуха под воздействием шума с быстрым восстановлением функции после прекращения действия фактора рассматривается как проявление адаптационной защитно-приспособительной реакции слухового органа. Адаптацией к шуму принято считать временное понижение слуха не более чем на Ю-15 дБ с восстановлением его в течение 3 мин после прекращения действия шума. Длительное воздействие интенсивного шума может приводить к перераздражению клеток звукового анализатора и его утомлению, а затем к стойкому снижению остроты слуха. Установлено, что утомляющее и повреждающее слух действие шума пропорционально его высоте (частоте). Наиболее выраженные и ранние изменения наблюдаются на частоте 4000 Гц и близкой к ней области частот. При этом импульсный шум (при одинаковой эквивалентной мощности) действует более неблагоприятно, чем непрерывный. Особенности его воздействия существенно зависят от превышения уровня импульса над уровнем, определяющим шумовой фон на рабочем месте.
Развитие профессиональной тугоухости зависит от суммарного времени воздействия шума в течение рабочего дня и наличия пауз, а также общего стажа работы. Начальные стадии профессионального поражения наблюдаются у рабочих со стажем 5 лет, выраженные (поражение слуха на все частоты, нарушение восприятия шепотной и разговорной речи) - свыше 10 лет.
Помимо действия шума на органы слуха установлено его вредное влияние на многие органы и системы организма, в первую очередь на центральную нервную систему, функциональные изменения в которой происходят раньше, чем диагностируется нарушение слуховой чувствительности. Поражение нервной системы под действием шума сопровождается раздражительностью, ослаблением памяти, апатией, подавленным настроением, изменением кожной чувствительности и другими нарушениями, в частности замедляется скорость психических реакций, наступает расстройство сна и т. д. У работников умственного труда происходит снижение темпа работы, ее качества и производительности.
Действие шума может привести к заболеваниям желудочно-кишечного тракта, сдвигам в обменных процессах (нарушение основного, витаминного, углеводного, белкового, жирового, солевого обменов), нарушению функционального состояния сердечнососудистой системы. Звуковые колебания могут восприниматься не только органами слуха, но и непосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума, передаваемого этим путем, на 20-30 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях шума передача за счет костной проводимости мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на организм человека. При действии шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки.
Таким образом, воздействие шума может привести к сочетанию профессиональной тугоухости (неврит слухового нерва) с функциональными расстройствами центральной нервной, вегетативной, сердечнососудистой и других систем, которые могут рассматриваться как профессиональное заболевание - шумовая болезнь. Профессиональный неврит слухового нерва (шумовая болезнь) чаще всего встречается у рабочих различных отраслей машиностроения, текстильной промышленности и проч. Случаи заболевания встречаются у лиц, работающих на ткацких станках, с рубильными, клепальными молотками, обслуживающих прессоштамповочное оборудование, у испытателей-мотористов и других профессиональных групп, длительно подвергающихся интенсивному шуму.
Нормирование уровня шума. При нормировании шума используют два метода нормирования: по предельному спектру шума и уровню звука в дБ. Первый метод является основным для постоянных шумов и позволяет нормировать уровни звукового давления в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, соответствующих рекомендациям Технического комитета акустики при Международной организации по стандартизации. Совокупность восьми допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром. Исследования показывают, что допустимые уровни уменьшаются с ростом частоты (более неприятный шум).
Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А, которая имитирует кривую чувствительности уха человека, и называемого уровнем звука в дБА, используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, так как в этом случае мы не знаем спектра шума. Уровень звука (дБА) связан с предельным спектром зависимостью 1а = ПС + 5.
Для тонального и импульсного шума допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше значений.
Методы борьбы с шумом. Для борьбы с шумом в помещениях проводятся мероприятия как технического, так и медицинского характера. Основными из них являются:
Устранение причины шума, т. е. замена шумящего оборудования, механизмов на более современное нешумящее оборудование;
Изоляция источника шума от окружающей среды (применение глушителей, экранов, звукопоглощающих строительных материалов);
Ограждение шумящих производств зонами зеленых насаждений;
Применение рациональной планировки помещений;
Использование дистанционного управления при эксплуатации шумящего оборудования и машин;
Использование средств автоматики для управления и контроля технологическими производственными процессами;
Использование индивидуальных средств защиты (беруши, наушники, ватные тампоны);
Проведение периодических медицинских осмотров с прохождением аудиометрии;
Соблюдение режима труда и отдыха;
Проведение профилактических мероприятий, направленных на восстановление здоровья.
Интенсивность звука определяется по логарифмической шкале громкости. В шкале - 140 дБ. За нулевую точку шкалы принят "порог слышимости" (слабое звуковое ощущение, едва воспринимаемое ухом, равное примерно 20 дБ), а за крайнюю точку шкалы - 140 дБ - максимальный предел громкости.
Громкость ниже 80 дБ обычно не влияет на органы слуха, громкость от 0 до 20 дБ - очень тихая; от 20 до 40 - тихая; от 40 до 60 - средняя; от 60 до 80 - шумная; выше 80 дБ - очень шумная.
Для измерения силы и интенсивности шума применяют различные приборы: шумомеры, анализаторы частот, корреляционные анализаторы и коррелометры, спектрометры и др. Принцип работы шумомера состоит в том, что микрофон преобразует колебания звука в электрическое напряжение, которое поступает на специальный усилитель и после усиления выпрямляется и измеряется индикатором по градуированной шкале в децибелах.
Анализатор шума предназначен для измерения спектров шумов оборудования. Он состоит из электронного полосного фильтра с шириной полосы пропускания, равной 1/3 октавы. Основными мероприятиями по борьбе с шумом являются рационализация технологических процессов с использованием современного оборудования, звукоизоляция источников шума, звукопоглощение, улучшенные архитектурно-планировочные решения, средства индивидуальной защиты.
На особо шумных производственных предприятиях используют индивидуальные шумозащитные приспособления: антифоны, противошумные наушники (рис. 1.6) и ушные вкладыши типа "беруши". Эти средства должны быть гигиеничными и удобными в эксплуатации.
В России разработана система оздоровительно-профилактических мероприятий по борьбе с шумом на производствах, среди которых важное место занимают санитарные нормы и правила. Выполнение установленных норм и правил контролируют органы санитарной службы и общественного контроля.
Вопросы для самоконтроля
1. Понятие шума, единицы его измерения и классификация шумов.
2. Какие изменения возникают при действии шума на организм человека?
3. Укажите методы нормирования и допустимые уровни шума.
4. Какие мероприятия используются для борьбы с шумом на производстве?