Исследование эффективности способов и средств защиты от производственного шума

Министерство  образования И  НАУКИ Российской Федерации 

ГОУ ВПО:  «ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ  АКАДЕМИЯ» 

Кафедра безопасности жизнедеятельности 
 
 

Лабораторная  работа №1

Исследование  эффективности способов и средств защиты от производственного шума

по дисциплине

«Безопасность жизнедеятельности» 
 
 
 
 
 

                                                                     Выполнил: студент 253 группы

               Бакаев А.В.

                     Принял: профессор Мурзинов В.Л. 
 
 
 
 
 

Воронеж 2011

    1 ЦЕЛЬ    РАБОТЫ 

    Цель работы – изучение основных характеристик шума, способов и средств защиты от него на производстве, а также ознакомление с принципами нормирования шума и приобретение навыков по его измерению. 

    2  ОБЩЕТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

    2.1 Понятие о шуме 

    Шум как физическое явление представляет собой волновые колебания упругой среды, воспринимаемые органами слуха человека. Колебания, распространяющиеся в воздушной среде, называются воздушным шумом, упругие колебания, распространяющиеся в твердых телах, носят название структурный шум.

    Шум как физиологическое явление – неблагоприятный фактор внешней среды, вызывающий возбуждение слухового анализатора механической энергией звуковых волн, которые субъективно воспринимаются человеком как неприятные ощущения, мешающие его нормальной работе и отдыху.

    Амплитуда колебаний характеризует величину звукового давления: чем больше амплитуда, тем больше звуковое давление и громче звук, ощущаемый человеком.

    Диапазон слышимых частот разбит на восемь октавных полос со среднегеометрическими частотами (f_cr) 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Значения верхней f_в, нижней f_н и среднегеометрической f_сr  частот каждой октавной полосы связаны между собой cоотношениями f_в = 2f_{н ,}  f_{сr= .} Область слышимости звуков ограничивается не только определенными частотами, но и определенными   значениями звукового давления (Р) и интенсивности звука (J). Интенсивностью звука или силой звука называется количество энергии,    переносимой звуковой волной за 1 с через площадку в 1 м², нормальную направлению движения волны.

    По закону Вебера-Вехнера, раздражающее действие шума на человека пропорционально логарифму квадрата звукового давления.

    Поэтому для   оценки   слухового   ощущения введено понятие уровень интенсивности звука ( ), который характеризует превышение интенсивности звука по отношению к пороговой эталонной интенсивности звука. Уровень интенсивности звука измеряется в децибелах (дБ) и определяется выражением

,

где – интенсивность звука, .

    Интенсивность звука J пропорциональна квадрату звукового давления . Поэтому уровень звукового давления (L) определяется из выражения

,

где – звуковое давление, ;

     – звуковое давление, на пороге слышимости при частоте 1000 Гц.

    Суммарный уровень звукового давления нескольких одинаковых источников шума в точке, равноудаленной от них, определяется по формуле

где – уровень звукового давления одного источника, дБ;

    N – количество одинаковых источников шума.

    Уровень звукового давления двух неодинаковых источников шума

определяется из выражения

где   – уровень звукового давления более сильного источника, дБ;

     – добавка в дБ, зависящая от разностей уровней звукового давления    этих источников.

    Шумы принято классифицировать по их спектральным и временным характеристикам. В зависимости от характера спектра шумы бывают тональными, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона, и широкополосными - с непрерывным спектром шириной более октавы. Например, шум дисковой пилы является тональным, а шум водопада, городского транспорта – широкополосным.

    По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ и непостоянные, для которых это изменение более 5 дБ. Непостоянные шумы делят на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.

    Для нормирования шума используют два метода:    нормирования по   предельному спектру шума и нормирования уровня звука в дБ (А). Первый метод нормирования является основным для   постоянных шумов. В этом методе нормируются уровни звуковых давлений в восьми стандартизированных октавных полосах.

    Второй метод нормирования уровня звука, измеренного по шкале А шумомера в дБА, используется для ориентировочной оценки постоянных и непостоянных шумов, не принимая во внимание их спектральный состав (частотная характеристика чувствительности А имитирует кривую чувствительности уха человека). Уровень звука (дБА) связан с индексом предельного спектра зависимостью

 

    2.2 Основные пути и способы снижения шума  

    Борьба с шумом осуществляется тремя основными путями

    1 . Устранением причин шума или снижением его в источнике возникновения.

    2. Снижением шума на путях его распространения:

      а) применением звукоизоляции;

      б) применением звукопоглощения;

      в) экранированием и др.

    3. Применением средств индивидуальной защиты.

    Снижение шума в источнике достигается различными способами, например, заменой механизмов ударного действия безударными, применением в конструкциях малозвучных материалов (замена металлических шестерен на текстолитовые), регулировкой механизмов (устранение зазоров, натяжение приводной цепи) и т.п.

    Акустическая эффективность преград характеризуется безразмерными коэффициентами поглощения (α), отражения (β) и звукопроводности (τ):

; ; ,

где – полная звуковая энергия, падающая на преграду;

     – поглощенная звуковая энергия;

     – отражённая звуковая энергия;

     – проникающая через преграду звуковая энергия.

.

    Степень отражения и поглощения энергии шума зависит от частоты звука и свойств материала преграды (пористости, плотности, толщины) (Рисунок 1). 

 

    Рисунок 1 – Лучевая картина прохождения  звука через звукоизолирующую преграду  

    Использование защитных экранов позволяет получить акустическую тень в ограниченном пространстве и значительно снизить уровень шума на рабочем месте. 

    2.3 Описание лабораторной установки

    Установка для исследования эффективности способов и средств защиты от производственного шума состоит из серийно выпускаемого шумомера "Шум-1м" и электрического звонка, имитирующего источник шума. Шумомер, источник шума, а так же их выключатели смонтированы на едином основании. К установке придаются набор исследуемых кожухов и акустический экран.

    

    2.4 Звукоизолирующие кожухи

    Одним из эффективных способов уменьшения шума является заключение источника в звукоизолирующий кожух. В качестве материала для изготовления обивки кожуха могут быть использованы сталь, алюминиевые сплавы, фанера, ДСП, стеклопластик.

    Снижение  уровня шума ( ), дБ в расчетной точке после установки кожуха на источник шума рассчитывается по формуле

,

где   – звукоизолирующая способность стенок кожуха, дБ;

     – площадь поверхности кожуха, = ;

     – площадь воображаемой поверхности, вплотную окружающей источник шума, .

,

где – поверхностная плотность стенки кожуха, ,

     – частота, Гц.

.

    Величина  снижения уровня шума ( ), дБ кожухом, облицованным изнутри звукопоглощающим материалом, определяется по формуле

= ,

где – усреднённый коэффициент звукопоглощения по всем внутренним поверхностям кожуха;

= .

    Если нет возможности полностью изолировать источник шума, либо самого оператора с помощью кожухов и кабин, частично уменьшить влияние шума на человека можно путем создания на пути распространения шума акустических экранов (рисунок 2). 

 

    1 – акустический экран, МК (РМ) – точка расположения микрофона (рабочее место), ИШ – источник шума.

    Рисунок 2 – Акустическое экранирование

    Теоретическая эффективность экранов прямоугольной и круглой формы для точек, лежащих на оси, ориентировочно определяется по формуле

= ,

где    , – расстояние от плоскости экрана до источника шума и точки приема, соответственно, м;

       , – расстояние от края экрана до источника звука и точки приёма, соответственно, м;

 

= .

    Фактическое снижение уровня звука  достигаемое кожухами и акустическими экранами, рассчитывается по формуле

где – уровень звука до применения средств снижения шума, дБ(А)

       – уровень звука после применения средств снижения шума, дБ(А)

. 

Таблица 1 – Оценка акустической эффективности средств защиты от шума