Методи боротьби з шумом і вібрацією

Основними методами боротьби з виробничим шумом і вібрацією є:

– зменшення шуму в джерелі;

– звукопоглинання і вібропоглинання;

– звукоізоляція і віброізоляція;

– акустична обробка приміщень;

– зменшення шуму на шляху його поширення;

– раціональне планування підприємства і цехів;

– установка глушників шуму;

– застосування засобів індивідуального захисту.

Шум виникає внаслідок пружних коливань як машини в цілому, так і окремих її деталей. Причини виникнення цих коливань:

– механічні;

– аеродинамічні;

– гідродинамічні;

– електроявища.

У зв'язку з цим розрізняють шуми:

– механічні;

– аеродинамічні;

– гідродинамічні;

– електромагнітного походження.

Основним джерелом механічного шуму є:

– підшипники кочення;

– зубчасті передачі;

– неврівноважені обертаючі частини машин.

Зменшення механічного шуму може бути досягнуте шляхом вдосконалення технологічних процесів і устаткування:

– заміна ударних процесів і механізмів безударними, наприклад, застосування устаткування з гідроприводом замість устаткування з кривошипними і ексцентриковими приводами; штампування – пресуванням, клепку – зваркою, обрубування – різанням;

– заміна зворотно-поступального руху – обертальними рухами, застосування замість прямозубих шестерень – косозубих і шевронних, підвищення класу точності обробки, заміна зубчастих і ланцюгових передач – клинопасовими, що дає зниження шуму на 10-14 дБ;

– заміна підшипників кочення на ковзання, зниження шуму на 10-15 дБ;

– заміна металевих деталей на пластмасові – 10-12 дБ зниження шуму;

– застосування примусового змазування поверхонь, що труться;

– балансування обертальних елементів машин.

Основні джерела шуму верстатів можна розділити на 5 груп:

1. Зубчасті передачі – головного і допоміжного руху, коробки передач.

2. Гідравлічні агрегати.

3. Електродвигуни.

4. Напрямні труби токарних автоматів.

5. Інше різання.

Крім того, джерелом шуму є:

– підшипники;

– пасові передачі;

– кулачкові механізми;

– дискові муфти.

Насоси і електродвигуни повинні вмонтовуватися на віброізоляторах. На дільницях токарних автоматів джерелом шуму є удари оброблюваного прутка по стінках напрямних труб. Розроблена велика кількість конструкцій малошумних напрямних труб.

Найефективнішим методом зниження шуму при обробці металів різанням є оснащення верстата рухливими кожухами, що герметично закривають зону різання. Звичайні кожухи виготовляються з листового заліза, призначені вони лише для захисту оператора від попадання емульсії і стружки. Звукоізолюючий кожух складається з 2-х шарів листового заліза, між якими знаходиться демпфуючий матеріал. Місця контакту кожуха ущільнені вібропоглинальним матеріалом.

Кожухи і обгороджування на верстаті, призначені для усунення випадкового контакту людини з рухливим механізмом, необхідно виконувати герметичними, стінки мають бути багатошаровими або мати демпфуюче покриття.

Рівні сил виробничих шумів (в дБ):

– обдирочний верстат 95-105;

– токарний верстат 93-96;

– стругальний верстат 97;

– ковальський цех 98;

– штампувальний цех 112;

– клепальний цех 117;

– реактивний двигун до 130 (больовий поріг людини);

– ракетний двигун до 170.

Аеродинамічні шуми є головною складовою шуму вентиляторів, повітродувок, компресорів, газових турбін, випусків пари і повітря в атмосферу, двигунів внутрішнього згорання і ін. У двигуні внутрішнього згорання основним джерелом шуму є шум систем випуску і впуску. Аеродинамічний шум в джерелі може бути понижений збільшенням зазору між вінцями лопаток, підбором співвідношення чисел направляючих і робочих лопаток; поліпшенням аеродинамічних характеристик припливної частини компресорів, турбін і тому подібне Часто заходи з ослаблення аеродинамічних шумів в джерелі бувають недостатніми, тому застосовується звукоізоляція джерел і установка глушників.

Гідродинамічні шуми виникають внаслідок:

– стаціонарних процесів;

– нестаціонарних процесів в рідинах (кавітація, турбулентність потоку, гідравлічний удар).

Заходи боротьби:

– поліпшення гідродинамічних характеристик насосів;

– вибір оптимальних режимів роботи;

– при гідроударах – правильне проектування і експлуатація гідросистеми.

Електромагнітні шуми виникають в електромашинах і устаткуванні. Причини – взаємодія феромагнітних мас під впливом змінних магнітних полів.

Заходи захисту:

– конструктивні зміни в електромашинах, наприклад, виготовлення скошених пазів якоря ротора;

– у трансформаторах – щільніше пресування пакетів, використання демпфуючих матеріалів.

Інтенсивний шум, викликаний вібрацією, можна зменшити покриттям вібруючої поверхні матеріалом з великим внутрішнім тертям (гума, азбест, бітум), при цьому частина звукової енергії поглинається. Процес поглинання звуку відбувається за рахунок переходу енергії коливаючих частинок повітря в теплоту внаслідок втрат на тертя в порах матеріалу. Найчастіше як звукопоглинальна облицьовка застосовується конструкція у вигляді шару однорідного пористого матеріалу певної товщини, укріпленого безпосередньо на поверхні обгороджування або віднесеного від нього на деяку відстань (рис. 5.3.).

Рис. 5.3. Звукопоглинальна облицьовка

1 – стіна (стеля); 2 – звукопоглинальний матеріал; 3 – захисна оболонка;
4 – захисний перфорований шар; 5 – повітряний проміжок

Якщо стіни приміщення виконані прозоро або площа вільної поверхні недостатня для встановлення плоскої звукопоглинальної облицьовки, для зменшення шуму застосовують об'ємні штучні звукопоглиначі (мал. 5.4.). Це об'ємні тіла, заповнені звукопоглинальним матеріалом і підвішені до стелі рівномірно по приміщенню на певній висоті.

Рис. 5.4. Об'ємні штучні звукопоглиначі

В даний час застосовуються звукопоглинальні матеріали:

– ультратонке волокно;

– скловолокно;

– капронове волокно;

– мінеральна вата;

– дерево-волоконні плити;

– пористий полівінілхлорид.

Звукоізоляція – це метод зниження шуму шляхом створення конструкцій, що перешкоджають поширенню шуму з одного в інше ізольоване приміщення.

Звукоізолюючі конструкції виготовляють з щільних твердих матеріалів (метал, дерево, пластмаса), що добре перешкоджають поширенню шуму. Звукоізоляція однорідної перегородки R, дБ може бути визначена за формулою:

(5.3)

де m – маса 1 м² перегородки, кг;

f – частота, Гц.

Шумні агрегати можна ізолювати за допомогою звукоізолюючих кожухів, які слід встановлювати без жорстких зв'язків з устаткуванням. Для збільшення ефективності звукоізоляції внутрішню поверхню кожухів облицьовують звукопоглинаючими матеріалами (рис. 5.5.).

Рис. 5.5. Звукоізоляція кожухом

1 – джерело шуму; 2 – звукопоглинаючий матеріал; 3 – глушник шуму

Ефективність (звукоізоляція) кожухів визначається за формулою:

(5.4)

де a – коефіцієнт звукопоглинальної облицьовки;

R – звукоізоляція однорідної перегородки, дБ.

Звукоізолюючі перегородки і звукопоглинаючі кабіни ефективно знижують лише повітряний шум, але у виробництві часто зустрічається і структурний шум (при роботі вентиляторів, компресорів, ковальських молотів, насосів і ін.). Вібрація цих машин у вигляді пружних хвиль поширюється від фундаментів по конструкції будівлі в усі приміщення, де і проявляється у вигляді шуму. Ослаблення такого шуму досягається віброізоляцією і вібропоглинанням.

Віброізоляція усуває жорсткі зв'язки між неврівноваженими машинами і конструкцією будівлі за рахунок застосування пружних прокладок (пружин, гуми) (рис. 5.6.).

Рис. 5.6. Віброізоляція

1 – фундамент; 2 – амортизатори; 3 – електродвигун; 4 – насос-компресор;
5 – вентиль; 6 – пружна прокладка; 7 - кронштейн

Зниження вібрації, що поширюється по трубопроводах вентиляції, досягається влаштуванням розривів в окремих ділянках трубопроводів з установкою в ці ділянки м'яких вставок з брезенту (гуми).

Для захисту працюючих від прямої дії шуму використовують екрани, встановлені між джерелом шуму і робочим місцем (рис. 5.7.).

Рис. 5.7. Екранування робочого місця

1 – екран; 2 – звукопоглинаюча облицьовка; 3 – устаткування; 4 – робоче місце

Акустичний ефект екрану заснований на утворенні за ним області тіні, куди звукові хвилі проникають лише частково. Для зменшення шуму аеродинамічних установок і пристроїв застосовують в основному глушники шуму. Вони поділяються на:

– активні;

– реактивні;

– комбіновані.

Активні – поглинають шум, реактивні – відбивають енергію назад до джерела. Екранні глушники встановлюються на виході з каналу в атмосферу або на вході в канал (рис. 5.8.).

а) б) в)

г) д) е)

Рис. 5.8. Різновиди екранних глушників

- звукопоглинаючий матеріал;

- металевий лист

На високих частотах ефект їх встановлення досягає 10-25 дБ. Велике значення має відстань від екрану до каналу і діаметр екрану; чим ближче розташований екран і чим більший його діаметр, тим ефективніша його установка. Зниження виробничого шуму може бути досягнуте раціональним плануванням цехів і підприємств. При плануванні підприємства найбільш шумні цехи мають бути сконцентровані в одному-двох місцях. Між шумними цехами і тихими приміщеннями (заводоуправління, конструкторське бюро) мають бути розміщені зелені насадження і дотримуватися необхідна відстань. Всередині будівлі тихі приміщення необхідно розміщувати далеко від шумних, щоб їх розділяло декілька інших приміщень або обгороджувань з ефективною ізоляцією.

Загальні технічні рішення не завжди дозволяють знизити шум і вібрацію до допустимих величин. У цих випадках застосовують індивідуальні захисні засоби. До них відносять:

– вкладиші;

– навушники;

– шлеми.

Вкладиші у вигляді м'яких тампонів з ультратонкого волокна, інколи просочених воском і парафіном, жорсткі вкладиші (ебонітові, гумові) вставляють в слуховий апарат і знижують шум на 5-20 дБ. Широке застосування знайшли «Беруші».

У промисловості широко застосовують навушники ВЦНІЇОТ, що знижують рівень звукового тиску від 7 до 38 дБ. При дії шумів з високими рівнями ((120 дБ) вкладиші і навушники не забезпечать необхідного захисту, оскільки шум діє безпосередньо на мозок людини. У цих випадках застосовують шлеми.

До засобів індивідуального захисту рук від дії вібрації відносяться:

– віброзахисні рукавиці;

– прокладки або пластини, забезпечені кріпленнями для рук.

Також необхідне дотримання раціонального режиму праці і виконання гігієнічних заходів: 10 хвилинна перерва після 1 години роботи, гігієнічні ванни для кістей рук, душ після роботи, ультрафіолетове опромінення.