Основные методы защиты от шума и средства и методы защиты от шума

Шум – это совокупность звуков разной интенсивно­сти и частоты, беспорядочно изменяющихся во времени, возникающих в производственных условиях и вызывающих у работников неприятные ощущения и объективные изменения органов и систем.

Оценивают шум в диапазоне частот от 45 до 11000 Гц. При акустических измерениях определяют уровни звукового давления в пределах частотных полос, равных октаве (полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2), полуоктаве или 1/3 октавы.

Для характеристики интенсивности шума принята измерительная система, учитывающая приближенную логарифмическую зависимость между раздражением и слуховым восприятием шкала бел (или деци­бел – дБ). По этой шкале каждая последующая ступень интенсивности звука больше предыдущей в 10 раз.

В зависимости от характера спектра выделяют следующие шумы:

• Широкополосные (более одной октавы);
• Тональные;
• Постоянные (уровень звука за восьмичасовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ);
• Непостоянные (уровень звука за восьмичасовой рабочий день изменяется во времени не менее чем на 5 дБ).

В свою очередь непостоянный шум бывает:

• колеблющимся;
• прерывистым;
• импульсивным.

Шум, являясь общебиологическим раздражителем, оказывает влияние не только на слуховой анализатор, но действует на структуры головного мозга, вызывая сдвиги в различных функциональных системах организма. Среди многочисленных проявлений неблагоприятного воздействия шума на организм человека выделяются: снижение разборчивости речи, неприятные ощущения, развитие утомления и снижение производительности труда, появление шумовой патологии.

Предельно допустимые уровни шума на рабочих местах установлены СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах».

Мероприятия по борьбе с шумом подразделяются на организационно-технические, архитектурно-планировочные и лечебно-профилактические, а именно:

• устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;
• применение звукоизоляции, звукопоглощения, демпфирования и глушителей шума (активных, резонансных, комбинированных);
• устройство «плавающих» полов;
• группировка шумных помещений в одной зоне здания и отделение их коридорами;
• использование средств индивидуальной защиты;
• введение регламентированных дополнительных перерывов;
• проведение обязательных предварительных и периодических медосмотров.

Общая классификация средств и методов защиты от шума приведена в ГОСТ 12.1.029-80 ССБТ. «Средства и методы защиты от шума».

Защита работающих от шума может осуществляться как коллективными средствами и методами, так и индивидуальными средствами.

Основными методами защиты от производственного шума являются:

– уменьшение шума в источнике его возникновения (повышение точности изготовления отдельных узлов машины, уменьшение зазоров, замены стальных шестерен пластмассовыми, балансировка);
– звукопоглощение, звукоизоляция, установка глушителей шума, амортизаторов;
– рациональное размещение цехов и оборудования, дистанционное управление механизмами;
– применение средств индивидуальной защиты: наушников, шлемов или специальных противошумных вкладышей;
– периодические врачебные освидетельствования работающих на производствах с повышенным шумом.
В первую очередь, необходимо использовать средства, снижающие шум в источнике его образования, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта. Наиболее эффективны мероприятия, ведущие к снижению шума в источнике его образования. Борьба с шумом после его возникновения обходится дороже и часто является малоэффективной.

Выбор средств снижения шума в источнике его возникновения зависит от происхождения шума (повышение точности изготовления и сборки зубчатых шестерен, замена металлических шестерен на шестерни из других материалов, применение резцов из быстрорежущей стали, смазочно-охлаждающих жидкостей, замена подшипников качения на подшипники скольжения и т. п.).

Звукопоглощение обусловлено переходом колебательной энергии в теплоту за счет трения в звукопоглотителе (легкие и пористые материалы: минеральный войлок, стекловата, поролон). В малых помещениях звукопоглощающими материалами облицовывают стены, потолки. В больших помещениях (более 3000 м3) облицовка малоэффективна, снижение шума достигается с помощью звукопоглощающих экранов.

Звукоизоляция является методом снижения шума путем создания конструкций, препятствующих его распространению. Звукоизолирующие конструкции (перегородки, кожуха) изготавливают из плотных твердых материалов (металл, дерево, пластмасса) препятствующих распространению шума.

Глушители аэродинамического шума действуют посредством поглощения и отражения шума.

Если изложенные и другие способы не обеспечивают снижения шума до допустимых уровней, применяются средства индивидуальной защиты (наушники, противошумные вкладыши, противошумные костюмы, шлемы и т. п. согласно ГОСТ 12.4.051. ССБТ «Оборудование технологическое ультразвуковое. Требования безопасности»).

Борьба с шумом осуществляется различными методами и средствами:

1. снижение мощности звукового излучения машин и агрегатов;

2. локализация действия звука конструктивными и планировочными решениями;

3. организационно-техническими мероприятиями;

4. лечебно-профилактическими мерами;

5. применением средств индивидуальной защиты работающих.

Условно все средства защиты от шума подразделяются на коллективные и индивидуальные.

Коллективные средства защиты:

– средства, снижающие шум в источнике;

– средства, снижающие шум на пути его распространения до защищаемого объекта.

Уменьшение шума в источнике возникновения является наиболее эффективным и экономичным, (позволяет снизить шум на 5-10 дБ):

– устранение зазоров в зубчатых соединениях;

– применение глобоидных и шевронных соединений как менее шумных;

– широкое использование, по возможности, деталей из пластмасс;

– устранение шума в подшипниках;

– замена металлических корпусов на пластмассовые;

– балансировка деталей (устранение дисбаланса);

– устранение перекосов в подшипниках;

– замена зубчатых передач на клиноременные;

– замена подшипников качения на скольжение (15дБ) и т.д.

Для уменьшения шума в арматурных цехах целесообразно: использование твердых пластмасс для покрытия поверхностей, соприкасающихся с арматурной проволокой; установка упругих материалов в местах падения арматуры; применение вибропоглощающих материалов в ограждающих поверхностях машин.

К технологическим мерам снижения уровня шума в источнике относятся: уменьшение амплитуды колебаний, скорости и т.д.

Средства и методы коллективной защиты, снижающие шум на пути его распространения подразделяются на (рис.2.5.2.):

– архитектурно- планировочные;

Архитектурно-планировочные мероприятия по снижению шума.

1. С точки зрения борьбы с шумом в градостроительстве при проектировании городов необходимо четко осуществлять разделение территории на зоны: селитебную (жилую), промышленную, коммунально-складскую и внешнего транспорта, с соблюдением согласно нормативам санитарно-защитных зон при разработке генплана.

3. Наиболее шумные и вредные производства рекомендуется комплектовать в отдельные комплексы с обеспечением разрывов между отдельными ближними объектами согласно санитарным нормам. Внутри помещения также объединяются с шумными технологиями, ограничивается число рабочих подверженных воздействию шума. Между зданиями с шумной технологией и другими зданиями предприятия необходимо соблюдать разрывы (не менее 100 м). Разрывы между цехами с шумной технологией и другими зданиями следует озеленить. Листва деревьев и кустарников служит хорошим поглотителем шума. Новые железнодорожные линии и станции следует отделять от жилой застройки защитной зоной шириной не менее 200 м. При устройстве вдоль линии шумозащитных экранов минимальная ширина защитной зоны равна 50 м. Жилая застройка должна располагаться на расстоянии не менее 100 м от края проезжей части скоростных дорог.

5. Рациональное размещение акустических зон, режима движения транспортных средств и транспортных потоков.

6. Создание шумозащитных зон.

Уровни звукового давления, создаваемые на территории жилой застройки источниками шума предприятий (машинами, оборудованием и т.д.), определяют по формуле:

где R – затухание шума на расстоянии r , дБ;

Lm1 – уровень интенсивности шума на расстоянии 1 м от источника, дБ;

r – расстояние от источника шума до рассчитанной точки, м.

Определим, например, уровень шума двигателя вентиляционной установки на расстоянии 100 м, если шум на расстоянии 1 м от источника равен 130 дБ.

Рис. 2.5.2. Классификация основных методов и средств коллективной защиты от шума

Борьба с шумом на производстве осуществляется комплексно и включает меры следующего характера:

ГОСТ 12.1.029-80 ССБТ «Средства и методы зашиты от шума. Клас­сификация», СНиП II-12-77 «Защита от шума», которые предусматри­вают защиту от шума следующими строительно-акустическими мето­дами:

а) звукоизоляцией ограждающих конструкций, уплотнением притво­ ров окон, дверей, ворот и т.п., устройством звукоизолированных кабин для персонала; укрытием источников шума в кожухи;

б) установкой в помещениях на пути распространения шума звуко­ поглощающих конструкций и экранов;

в) применением глушителей аэродинамического шума в двигателях внутреннего сгорания и компрессорах; звукопоглощающих облицовок в воздушных трактах вентиляционных систем;

г) созданием шумозащитных зон в различных местах нахождения людей, использованием экранов и зеленых насаждений.

Ослабление шума достигается путем использования под полом упру­гих прокладок без жесткой их связи с несущими конструкциями зданий, установкой оборудования на амортизаторы или специально изолированные фундаменты. Широко применяются средства звукопоглощения – мине­ральная вата, войлочные плиты, перфорированный картон, древесноволок­нистые плиты, стекловолокно, а также активные и реактивные глушители (рис. 4).

Глушители аэродинамического шума бывают абсорбционными, ре­активными (рефлексными) и комбинированными. В абсорбционных глу­шителях затухание шума происходит в порах звукопоглощающего мате­риала.

Рис. 4. Глушители шума:

а – абсорбционного трубчатого типа; б – абсорбционного сотового типа;

г – абсорбционного экранного типа; д – реактивного камерного типа; е – резонансный;

ж – комбинированного типа;

1 – перфорированные трубки; 2 – звукопоглощающий

материал; 3 – стеклоткань; 4 – расширительная камера; 5 – резонансная камера

Принцип работы реактивных глушителей основан на эффекте отра­жения звука в результате образования «волновой пробки» в элементах глушителя. В комбинированных глушителях происходит как поглощение, так и отражение звука.

Звукоизоляция является одним из наиболее эффективных и распро­страненных методов снижения производственного шума на пути его рас­пространения. С помощью звукоизолирующих устройств (рис. 5) легко снизить уровень шума на 30 – 40 дБ. Эффективными звукоизолирующими материалами являются металлы, бетон, дерево, плотные пластмассы и т.п.

Рис. 5. Схемы звукоизолирующих устройств: а – звукоизолирующая перегородка; б – звукоизолирующий кожух;

в – звукоизолирующий экран; А – зона повышенного шума; Б – защищаемая зона;

1 – источники шума; 2 – звукоизолирующая перегородка; 3 – звукоизолирующий кожух; 4 – звукоизолирующая облицовка; 5 – акустический экран

Для снижения шума в помещении на внутренние поверхности нано­сят звукопоглощающие материалы, а также размещают в помещении штучные звукопоглотители.

Звукопоглощающие устройства бывают пористыми, пористо-волокнистыми, с экраном, мембранные, слоистые, резонансные и объем­ные. Эффективность применения различных звукопоглощающих уст­ройств определяется в результате акустического расчета с учетом требова­ний СНиП II-12-77. Для достижения максимального эффекта рекомендует­ся облицовывать не менее 60 % общей площади ограждающих поверхно­стей, а объемные (штучные) звукопоглотители располагать как можно ближе к источнику шума.

Снизить неблагоприятное воздействие шума на рабочих возможно, сократив время их нахождения в шумных цехах, рационально распреде­лив время труда и отдыха и т.д. Время работы подростков в условиях шума регламентировано: для них необходимо устраивать обязательные 10 – 15-минутные перерывы, во время которых они должны отдыхать в специально выделенных комнатах вне шумового воздействия. Такие переры­вы устраиваются для подростков, работающих первый год, через каждые 50 мин – 1ч работы, второй год – через 1,5 ч, третий год – через 2 ч работы.

Зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше 80 дБА должны быть обозначены знаками безопасности.

Основными источниками вибрационного (механического) шума ма­шин и механизмов являются зубчатые передачи, подшипники, соударяю­щиеся металлические элементы и т.п. Снизить шум зубчатых передач можно повышением точности их обработки и сборки, заменой материала шестерен, применением конических, косозубых и шевронных передач. Снизить шум станков можно применением быстрорежущей стали для рез­ца, смазочно-охлаждающих жидкостей, заменой металлических частей станков пластмассовыми и т.д.

Для снижения аэродинамического шума используют специальные шумоглушащие элементы с криволинейными каналами. Снизить аэроди­намический шум можно улучшением аэродинамических характеристик ма­шин. Дополнительно применяются средства звукоизоляции и глушители.

Акустическая обработка обязательна в шумных цехах машино­строительных заводов, цехах ткацких фабрик, машинных залах машино­счетных станций и вычислительных центров.

Новым методом снижения шума является метод «антизвука»(рав­ного по величине и противоположного по фазе звука). В результате интер­ференции основного звука и «антизвука» в некоторых местах шумного по­мещения можно создать зоны тишины. В месте, где необходимо умень­шить шум, устанавливается микрофон, сигнал от которого усиливается и излучается определенным образом расположенными динамиками. Уже разработан комплекс электроакустических приборов для интерференцион­ного подавления шума.

Применение средств индивидуальной защиты от шума целесооб­разно в тех случаях, когда средства коллективной защиты и другие средст­ва не обеспечивают снижение шума до допустимых уровней.

СИЗ позволяют снизить уровень воспринимаемого звука на 0 – 45 дБ, причем наиболее значительное глушение шума наблюдается в области вы­соких частот, которые наиболее опасны для человека.

Средства индивидуальной зашиты от шума подразделяются на про­тивошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи; проти­вошумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход или прилегающие к нему; противошумные шлемы и каски; противошумные костюмы. Противошумные вкладыши делают из твердых, эластичных и волокнистых материалов. Они бывают однократного и многократного пользования. Противошумные шлемы закрывают всю голову, они приме­няются при очень высоких уровнях шума в сочетании с наушниками, а также противошумными костюмами.

Средства защиты от вибрации

Вибрацией называется механическое колебательное движение, заключающееся в перемещении тела как целого. Вибрация в отличие от звука не распространяется в виде волн сжатия/разряжения и передается только при механическом контакте одного тела с другим.

В природе вибрация практически не встречается, но, к сожалению, очень часто возникает в технических устройствах. Кроме того, в технике вибрацию специально используют, например, при вибрационной транспортировке.

Вибрация, воздействующая на человека через опорные поверхности, оказывает влияние на весь организм и называется общей. (Поверхность, на которой человек стоит, сидит или лежит, называется опорной.) Общая вибрация, захватывающая все тело, наблюдается на всех видах транспорта и при работе в непосредственной близости от источника вибрации (промышленного оборудования).

Вибрация, воздействующая не через опорные поверхности, охватывает только часть организма и называется локальной. Практически вся она является вибрацией, передающейся через руки, и возникает там, где вибрационные инструменты или обрабатываемые детали контактируют с руками или пальцами. Локальная вибрация возникает, например, при использовании ручных силовых инструментов, применяемых на производстве. Число лиц, подвергающихся локальной вибрации, составляет несколько десятков миллионов человек.

Особым подвидом общей вибрации является укачивание, связанное с низкочастотными колебаниями тела и некоторыми типами его вращения на транспорте.

Человек реагирует на вибрацию в зависимости от общей продолжительности ее воздействия.

Наибольшее воздействие общей вибрации сказывается на процессах получения входящей информации (в основном зрительной из-за колебаний глазных яблок и головы) и на процессах передачи информации (непрерывный контроль деятельности колеблющихся рук).

Долговременное воздействие весьма интенсивной общей вибрации (например, на трактористов) может нежелательным образом сказываться на позвоночнике и увеличивать риск возникновения изменения позвонков и дисков.

Помимо воздействия на организм как на механическую систему, вибрация оказывает влияние на нормальное течение физиологических процессов. Например, общая вибрация вызывает варикозное расширение вен на ногах, геморрой, ишемическую болезнь сердца и гипертонию.
Чрезмерное воздействие локальной вибрации может вызывать заболевания кровеносных сосудов, нервов, мышц, костей и суставов верхних конечностей, так называемую «виброболезнь».

Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты работающих от вибрации используют различные методы. Борьба с вибрацией в источнике ее возникновения связана с установлением причин появления механических колебаний и их устранением. Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования – превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. С этой целью в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением: специальные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия. Для предотвращения общей вибрации используют установку вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты.

Для ослабления передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т.п. широко применяют методы виброизоляции в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин.

Виброгашением называется гашение вибрации за счет активных потерь или превращения колебательной энергии в другие ее виды, например, в тепловую, электрическую, электромагнитную. Виброгашение может быть реализовано в случаях, когда конструкция выполнена из материалов с большими внутренними потерями; на ее поверхность нанесены вибропоглощающие материалы; используется контактное трение двух материалов; элементы конструкции соединены сердечниками электромагнитов с замкнутой обмоткой и др.

Наиболее действенным средством защиты человека от вибрации является устранение непосредственного контакта с вибрирующим оборудованием. Осуществляется это путем применения дистанционного управления, промышленных роботов, автоматизации и замены технологических операций.

Снижение неблагоприятного воздействия вибрации ручных механизированных устройств на операторов достигается как путем уменьшения интенсивности вибрации непосредственно в ее источнике (за счет конструктивных усовершенствований), так и средствами внешней виброзащиты, которые представляют собой упругодемпфирующие материалы и устройства, размещенные между источником вибрации и руками оператора.

В качестве средств индивидуальной защиты работающих используют специальную обувь на массивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготовляют из упругодемпфирующих материалов.

Защита от шума

По своей физической сущности, шум – это звук. С гигиенической точки зрения, шумом является любой нежелательный для человека звук.
Шум может вызывать неприятные ощущения, однако решающую роль в оценке «неприятности» шума играет субъективное отношение человека к этому раздражителю.

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Область слышимых звуков ограничена двумя кривыми: нижняя кривая определяет порог слышимости, т.е. силу едва слышимых звуков различной частоты, верхняя – порог болевого ощущения, т.е. такую силу звука, при которой нормальное слуховое ощущение переходит в болезненное раздражение органа слуха.

В качестве характеристик постоянного шума на рабочих местах, а также для определения эффективности мероприятий по ограничению его неблагоприятного влияния принимаются уровни звуковых давлений (в дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц.

В качестве интегральной (одним числом) характеристики шума на рабочих местах применяется оценка уровня звука в дБА (измеренных по так называемой шкале А шумомера), представляющих собой средневзвешенную величину частотных характеристик звукового давления с учетом биологического действия звуков разных частот на слуховой анализатор.

При гигиенической оценке шумы классифицируют по характеру спектра и по временным характеристикам.

Шум, являясь информационной помехой для высшей нервной деятельности в целом, оказывает неблагоприятное влияние на протекание нервных процессов, увеличивает напряжение физиологических функций в процессе труда, способствует развитию утомления и снижает работоспособность организма.

Однако, кроме специфического действия на органы слуха, шум оказывает и неблагоприятное общебиологическое действие, вызывая сдвиги в различных функциональных системах организма. Так, под влиянием шума возникают вегетативные реакции, обусловливающие нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров, а также изменение артериального давления (преимущественно повышение). Шум вызывает снижение иммунологической реактивности и общей сопротивляемости организма, что проявляется в повышении уровня заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

Для снижения шума применяют различные методы коллективной защиты: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; рациональное размещение оборудования; борьба с шумом на путях его распространения, в том числе изменение направленности излучения шума, использование средств звукоизоляции, звукопоглощение и установка глушителей шума, в том числе акустическая обработка поверхностей помещения.

Наиболее эффективным средством является борьба с шумом в источнике его возникновения. Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные, шире использовать принудительное смазывание трущихся поверхностей, применять балансировку вращающихся частей. Снижения аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, улучшением аэродинамики конструкции, звукоизоляции и установкой глушителей. Электромагнитные шумы снижают конструктивными изменениями в электрических машинах.

Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и др. Хорошие звукопоглощающие свойства имеют легкие и пористые материалы (минеральный войлок, стекловата, поролон и т.п.).