Звукоизоляция и звукопоглощение

Звукоизоляция конструкции (перегородки, стены, окна и т. п.) как физическая величина равна ослаблению интенсивности звука при прохождении его через эту конструкцию

R = 10 lg (I_пад/I_прош), дБ, (7.19)

где R – физическое значение звукоизоляции конструкции, дБ; I_пад – интенсивность падающего звука, дБ; I_прош – интенсивность прошедшего звука, дБ.

В то же время звукоизоляцией называют сумму мероприятий по снижению прохождения звука через конструкцию. Различают звукоизоляцию от воздушного шума, когда колебания конструкции возбуждаются звуковыми волнами, падающими на нее из воздуха, и звукоизоляцию от структурного (ударного) шума, когда колебания конструкции возбуждаются непосредственным механическим воздействием (вибрацией установленной на ней машины, ходьбой и т. п.).

Проникание воздушного шума через конструкцию (перегородку) обусловлено в основном изгибными волнами, которые возбуждаются переменным звуковым давлением в падающих волнах. Волны других типов (продольные, поперечные), как правило, в этом случае не имеют существенного значения. При передаче структурного шума по конструкциям, а также при передаче воздушного шума косвенными (обходными) путями большую роль могут играть все основные типы колебаний (продольные, поперечные и изгибные, а в некоторых случаях даже крутильные), однако в процессе излучения шума в воздух главную роль играют изгибные волны.

Однослойная однородная перегородка как масса, обладающая упругостью изгиба, имеет резонанс на собственной частоте (точка А на рис. 7.7), обычно лежащей в инфразвуковой области. При частотах ниже резонансной явление прохождения звука через перегородку управляется жесткостью, и звукоизоляция возрастает с понижением частоты (область I). Точка Б определяется статической жесткостью конструкции.

При частотах выше резонансной (область II) главную роль играет поверхностная масса перегородки G. При увеличении массы или частоты в 2 раза звукоизоляция возрастает на 6 дБ.

В точке В наступает явление частичного пространственного резонанса (область III), когда скорость распространения изгибных волн V_изг в каком-либо направлении совпадает со скоростью пересечения (следа) падающих звуковых волн на перегородку и звукоизоляция уменьшается. Дальнейшее уменьшение звукоизоляции по сравнению с законом массы происходит при частоте полного пространственного резонанса (волнового совпадения) в точке Г, когда скорости совпадают по нескольким направлениям (область IV). За точкой Г звукоизоляция быстро возрастает.

Рис. 7.7. Типичная зависимость звукоизоляции перегородки от частоты:

G – поверхностная масса перегородки, кг/м²

Повышение звукоизоляции при сохранении неизменной массы ограждения достигается следующими путями:

- применением ограждений, состоящих из двух и более слоев, разделенных воздушным промежутком или слоем легкого волокнистого материала;

- повышением внутреннего трения в конструкции благодаря применению соответствующего материала ограждения или нанесению вибродемпфирующего слоя, что позволяет уменьшить влияние резонансов в конструкции;

- ликвидацией всякого рода неплотностей и щелей, особенно в дверях и окнах, а также в местах сопряжения различных конструкций (например, примыкание перекрытия к стене);

- уплотнением притворов, двойным и тройным остеклением, устройством тамбуров у дверей и др., т. е. тщательной звукоизоляцией «слабого звена» ограждений – окон и дверей;

- уменьшением косвенной передачи звука (выбор соответствующих строительных конструкций, установка упругих и вибропоглощающих элементов на пути передачи звука, рациональное размещение конструкций с малой и большой массой, шарнирная заделка конструкций, где это допустимо, вместо жесткой и т. п.);

- виброизоляцией виброактивного оборудования, а также вагонов и звукоизолирующих кабин с целью снижения передачи структурного звука. Это мероприятие особенно важно для подвижного состава железных дорог, где главным источником внутреннего шума является взаимодействие рельсов и колес.

При ориентировочных расчетах звукоизоляцию от воздушного шума однослойной перегородкой из материалов поверхностной плотностью от 100 до 1000 кг/м² из бетона, железобетона, кирпича, керамических блоков и тому подобных материалов допускается определять по формулам:

, дБ при m ≥ 200 кг/м²; (7.20)

, дБ при m ≤ 200 кг/м², (7.21)

где – эквивалентная поверхностная плотность в кг/м²; m – поверхностная плотность в кг/м² (для ребристых плит принимается без учета ребер); К – коэффициент:

- для сплошной ограждающей конструкции плотностью более 1800 кг/м³ К = 1;

- для ограждающих конструкций плотностью 1200—1300 кг/м³ из бетонов на гипсовом вяжущем К = 1,25;

- для ограждающих конструкций из железобетона и бетона с круглыми пустотами плотностью более 1800 кг/м³ коэффициент К следует определять по формуле

, (7.22)

где J – момент инерции сечения, м²; b – ширина рассматриваемого сечения, м; h_пр – приведенная толщина сечения, м;

- для ограждающих конструкций из бетонов на пористых наполнителях и цементном вяжущем коэффициент К следует определять по формуле

, (7.23)

где Е – модуль упругости материала, кгс/м²; ρ – плотность материала, кг/м³.

Чтобы защитить от шума обслуживающий персонал, на производственных участках с шумными технологическими процессами или особо шумным оборудованием устраивают кабины наблюдения и дистанционного управления. Их изготавливают из обычных строительных материалов в виде изолированных помещений, снабженных вентиляцией, смотровыми окнами, дверьми (с плотными притворами) и виброизоляторами для предотвращения проникновения в кабины структурного шума. Нередко в кабинах потолок и часть стен облицовывают звукопоглощающими материалами. Особое внимание обращают на заделку щелей и сквозных отверстий в местах прохода коммуникаций.

Наиболее простым и дешевым способом снижения шума в производственных помещениях является устройство звукоизолирующих кожухов, полностью закрывающих наиболее шумные агрегаты. Существенные преимущества этого способа — возможность снижения шума на любую требуемую величину. Кожуха могут быть съемными или разборными, иметь смотровые окна, открывающиеся дверцы и проемы для ввода коммуникаций. Изготавливают их из стали, дюралюминия, фанеры и т. п. Изнутри кожуха необходимо облицовывать звукопоглощающим материалом толщиной 30—50 мм.

Схема конструкции кожуха для машины, требующей циркуляции воздуха, представлена на рис. 7.6. Если такой циркуляции не требуется, то отпадает необходимость в установке глушителей на впуске и выпуске воздуха.

Рис. 7.6. Схема звукоизолирующего кожуха:

I - глушитель в отверстии для вала; 2, 6 - глушители в отверстиях для циркуляции воздуха; 3 - звукопоглощающая облицовка; 4 - металлический лист; 5 - перфорированный лист или сетка; 7 - виброизолирующая и уплотняющая прокладка

Звукоизоляция от воздушного шума обеспечивается при помощи обычных строительных материалов — кирпича, бетона и железобетона, металла, фанеры, древесностружечных плит, стекла и т. п. Звукоизолирующими же материалами называют прокладочные материалы, применяемые в конструкциях перекрытий для снижения передачи структурного (ударного) звука преимущественно в жилых и общественных зданиях. В качестве звукоизолирующих материалов используют маты и плиты из стеклянного или минерального волокна, мягкие древесностружечные плиты, картон, резину, металлические пружины, утепленный линолеум и т. п. Эти материалы должны обладать определенными упругими свойствами и долговечностью. Однако роль их в увеличении звукоизоляции перекрытия от воздушного шума невелика, а иногда даже отрицательна.

Звукопоглощающими называют материалы и конструкции, способные поглощать энергию падающего на них воздушного звука. Это, как правило, конструкции, состоящие из пористых материалов. Их применяют либо в виде облицовок внутренних поверхностей помещений, либо в виде самостоятельных конструкций — штучных поглотителей, обычно подвешиваемых к потолку (рис. 7.7). При трении колеблющихся частиц воздуха в порах энергия звуковых волн переходит в теплоту.

Звукопоглощающие конструкции следует применять, когда требуемое снижение уровня звукового давления ΔL_тр, дБ, определенное по формуле (7.18), в расчетных точках в отраженном звуковом поле превышает 3 дБ не менее чем в трех октавных полосах или превышает 5 дБ хотя бы в одной из октавных полос. В расчетных точках, выбранных на рабочих местах, требуемое снижение уровня звукового давления ΔL_тр в этих же случаях должно превышать соответственно не менее 1 или 3 дБ.

Рис. 7.7. Звукопоглощающие конструкции:

а - облицовка ограждений помещения; б - штучные поглотители в виде кубов; в - штучные поглотители в виде кулис; 1 - звукопоглощающий материал; 2 - строительная конструкция; 3 - перфорированный металлический или гипсовый лист (на б и в перфорация не показана); 4 - защитный слой (стеклоткань); 5 - воздушный, зазор; 6 - каркас

При этом необходимое снижение уровня звукового давления может быть обеспечено только применением звукопоглощающих конструкций, если в расчетных точках в отраженном звуковом поле ΔL_тр не превышает 10—12 дБ, а в расчетных точках на рабочих местах не превышает 4—5 дБ. Если полученные в результате расчета значения ΔL_тр, дБ, окажутся выше, то для снижения уровня звукового давления помимо звукопоглощающих конструкций необходимо предусматривать применение дополнительных средств защиты от шума, например экранов.

Поверхность звукопоглощающей облицовки характеризуется коэффициентом звукопоглощения α, равным отношению интенсивности поглощенного звука к интенсивности падающего

α = I_погл/I_пад (7.24)

Коэффициент звукопоглощения зависит от вида материала, его толщины, пористости, крупности зерен или диаметра волокон, наличия за слоем материала воздушного промежутка и его ширины, частоты и угла падения звука, размеров звукопоглощающих конструкций и т. д. Для открытого окна α = 1 на всех частотах. Коэффициенты звукопоглощения некоторых материалов приведены в табл. 7.7.

Звукопоглощением поверхности ограждения А, м², на данной частоте называют произведение площади S, м², ограждения на ее коэффициент звукопоглощения α:

А = α·S , м². (7.25)

Таблица 7.7

Коэффициенты звукопоглощения некоторых материалов

Звукопоглощение помещения складывается из суммы звукопоглощений поверхностей и звукопоглощений А_j штучных поглотителей

, м², (7.26)

где п — число поверхностей; m — число штучных поглотителей.

Постоянной В помещения называют величину

, м², (7.27)

где — средний коэффициент звукопоглощения, составляющий

. (7.28)

Обычно принимают, что звуковая мощность источника шума не изменяется после устройства звукопоглощающих конструкций. Поэтому эффект снижения шума звукопоглощающей облицовкой, дБ, определяют вдали от источника шума в отраженном звуковом поле по формуле

ΔL_обл = 10·lg(B₂/B₁) , дБ, (7.29)

где В₁, В₂ – постоянная помещения соответственно до и после осуществления акустических мероприятий.

Глушители шума

Назначение глушителей – препятствовать распространению шума через трубопроводы, воздуховоды, каналы, всякого рода технологические и смотровые отверстия и т. п.

Глушители являются обязательной составной частью установок с двигателями внутреннего сгорания, газотурбинными и пневматическими двигателями, вентиляторных и компрессорных установок, аэродинамических устройств и т. п. Различают глушители со звукопоглощающим материалом (активные или диссипативные) и без звукопоглощающего материала (реактивные). Глушители без звукопоглощающего материала применяют преимущественно в поршневых машинах, пневматических и ротационных двигателях и двигателях внутреннего сгорания. В остальных случаях наиболее эффективно применение глушителей с звукопоглощающим материалом. Схемы некоторых конструкций глушителей приведены на рис. 7.8.

Рис. 7.8. Схемы глушителей

Реактивный глушитель (рис. 7.8, а) состоит из впускного 1 и выпускного 7 патрубков, корпуса 2, соединительных трубок 4, перегородок 5, диафрагм 6. Корпус и глухие перегородки образуют камеры 3. Действие реактивного глушителя основано на том, что сужения и расширения внутреннего сечения глушителя вызывают отражение звуковых волн обратно к источнику. Кроме того, повышенное гидравлическое сопротивление в местах поворота потока, диафрагмах и т. п. вызывает необратимые потери энергии в колеблющейся массе газа, протекающего через глушитель.

Стрелками на схемах показано направление потока, звук может распространяться как в этом же, так и в противоположном направлениях.

Простейшим активным глушителем является трубчатый (рис. 7.8, б). В корпусе 2, образованном расширением трубопровода, располагается звукопоглощающий пористый материал 10. От выдувания его защищают перфорированной трубой 8 и защитным слоем 9. В качестве звукопоглощающего материала чаще всего используют минеральную или стеклянную вату, а в качестве защитного слоя — стеклоткань.

Перфорированная труба (с площадью отверстий более 19 % общей площади трубы и их диаметром от 2 до 8 мм) обычно имеет сечение, одинаковое с трубопроводом.

Звуковые волны в трубчатом глушителе вследствие дифракции попадают в поглощающий слой, а постоянный поток воздуха или газа беспрепятственно проходит в прямом направлении. Затухание звука определяется частотой звука, длиной глушителя l, диаметром трубы d, толщиной звукопоглотителя а и свойствами звукопоглощающего материала. При правильно подобранных параметрах глушителя величина затухания на один калибр ΔL·d/l составляет в среднем 2 дБ и может доходить до 6 дБ.

В каналах больших размеров (d > 500 мм) устраивают пластинчатые глушители (рис. 7.8, в). В этих глушителях параллельными рядами устанавливают звукопоглощающие стенки (пластины) 10, которые могут иметь такую же конструкцию, как в трубчатых глушителях, либо выкладываться из пористых бетонных блоков (глушители вентиляционных установок метрополитенов, тоннелей и других объектов).

Чем ниже частота звука, тем больше должна быть толщина звукопоглощающих пластин. Максимум поглощения достигается при толщине крайних пластин а = λ/10 (λ – длина звуковой волны в воздухе) и толщине средних пластин, в 2 раза большей. Затухание в пластинчатых глушителях составляет в среднем ΔL·d/l = 1—3 дБ/калибр.

Равномерной характеристикой звукопоглощения в широкой полосе частот обладают камерные глушители (рис. 7.8, г). Они состоят из ряда последовательно расположенных камер 3, облицованных звукопоглотителем 10. Затухание в одной камере составляет 8—12 дБ.

В каналах крупных аэродинамических установок с горячими газами применяют цилиндрические глушители (рис. 7.8, д), состоящие из звукопоглощающих цилиндров 11, свободно подвешенных в вертикальном канале при помощи тяг 12. Количество цилиндров, их шаг, длину и число рядов, определяют расчетом на основе опытных данных. В качестве поглотителя в цилиндрических глушителях применяют огнеупорную минеральную крошку, а перфорированный лист или сетку делают из жаропрочного материала.

Ультразвук

Ультразвуковая техника и технология применяется для активного воздействия на вещества и различные технологические процессы (обезжиривание, очистка, сварка, пайка, механическая обработка, дефектоскопия, радиолокация и др.).

Источники ультразвука – это все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского, бытового назначения, генерирующие ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше. К источникам ультразвука относится также оборудование, при эксплуатации которого ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор.

Помимо общего воздействия ультразвука на организм работающих через воздух (акустическое воздействие), ультразвук оказывает локальное действие при соприкосновении с обрабатываемыми деталями и средами, в которых возбуждены колебания (загрузка и выгрузка деталей из ультразвуковых ванн).

При систематическом воздействии интенсивного ультразвука с уровнями, превышающими предельно допустимые уровни (ПДУ), у работающих могут наблюдаться функциональные изменения сердечно-сосудистой, эндокринной, центральной и периферической нервной системы, а также слухового и вестибулярного аппарата. Лица, длительно обслуживающие ультразвуковое оборудование, предъявляют жалобы на головную боль, головокружение, общую слабость, быструю утомляемость, расстройство сна, ухудшение памяти, похолодание конечностей, приступы бледности или покраснения лица.

По типу источников ультразвуковых колебаний выделяют:

- ручные источники,

- стационарные источники.

По режиму генерирования ультразвуковых колебаний выделяют:

- постоянный ультразвук,

- импульсный ультразвук.

По способу распространения ультразвук подразделяют на:

- распространяющийся воздушным путем (воздушный ультразвук);

- распространяющийся контактным путем при соприкосновении рук или других частей тела человека с источником ультразвука, обрабатываемыми деталями, приспособлениями для их удержания, озвученными жидкостями, сканерами медицинских диагностических приборов, физиотерапевтической и хирургической ультразвуковой аппаратуры и т.д. (контактный ультразвук).

По частотному составу ультразвуковой диапазон подразделяют на:

- низкочастотный ультразвук – 16—63 кГц (указаны среднегеометрические частоты октавных полос);

- среднечастотный ультразвук – 125—250 кГц;

- высокочастотный ультразвук – 1,0—31,5 МГц.

ГОСТ 12.1.001-89 «Ультразвук. Общие требования безопасности» и СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения» ограничивают на рабочих местах уровни звукового давления для воздушного ультразвука в 1/3 октавных полосах частот: на частотах 12,5 кГц – 80 дБ; 16,0 кГц – 90 дБ; 20 кГц – 100 дБ; 25,0 кГц – 105 дБ; 31,5—100 кГц – 110 дБ.

Нормируемыми параметрами контактного ультразвука являются пиковые значения виброскорости, м/с, или ее логарифмические уровни, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000; 31500 кГц, определяемые по формуле:

, дБ, (7.30)

где V – пиковое значение виброскорости, м/с; V₀ – опорное значение виброскорости, равное 5·10^-8, м/с.

Предельно допустимые уровни контактного ультразвука следует принимать на 5 дБ ниже значений, указанных в табл. 7.8, в тех случаях, когда работающие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука.

Таблица 7.8

Предельно допустимые уровни контактного ультразвука для работающих

При использовании ультразвуковых источников бытового назначения, как правило, генерирующих колебания с частотами ниже 100 кГц, допустимые уровни воздушного и контактного ультразвука не должны превышать 75 дБ на рабочей частоте источника.

Измерение уровней ультразвука следует проводить в нормируемом частотном диапазоне с верхней граничной частотой не ниже рабочей частоты источника, генерирующего ультразвук. Измерение следует проводить при типичных условиях эксплуатации источников ультразвука, характеризующихся наиболее высокой интенсивностью генерируемых ультразвуковых колебаний.

Точки измерения воздушного ультразвука на рабочем месте или в бытовых условиях должны быть расположены на расстоянии 5 см от уха работающего и на расстоянии не менее 50 см от человека, проводящего измерения:

- на высоте 1,5 м от уровня основания (пола, площадки), на котором выполняются работы с ультразвуковым источником любого назначения в положении стоя;

- на уровне головы работающего, если работа выполняется в положении сидя.

Измерения необходимо выполнять не менее трех раз в каждой третьоктавной полосе для одной точки и затем вычислять среднее значение.

Аппаратура, применяемая для измерения уровня звукового давления, должна состоять из измерительного микрофона, электрической цепи с линейной характеристикой, третьоктавного фильтра и измерительного прибора. Аппаратура должна иметь характеристику "Лин" и временную характеристику "медленно".

Погрешность градуировки аппаратуры после установления рабочего режима по отношению к действительному уровню ультразвука не должна превышать ±1 дБ.

Для измерения уровней звукового давления воздушного и контактного ультразвука в настоящее время рекомендуют использовать шумомеры, перечисленные в табл. 7.9.

Таблица 7.9

Аппаратура для измерения ультразвука

Измерение уровней контактного ультразвука в зоне контакта с твердой средой следует проводить в зоне максимальных амплитуд колебаний. Рекомендуемый измерительный тракт должен состоять из:

- датчика, чувствительность которого позволяет регистрировать ультразвуковые колебания с уровнем колебательной скорости на поверхности не ниже 80 дБ;

- лазерного интерферометра;

- усилителя;

- схемы обработки сигналов, включающей фильтры низкой и высокой частот;

- милливольтметра ВЗ-40;

- дифференцирующей цепочки и импульсного милливольтметра ВЧ-12.

Основа оздоровления условий труда при работах с ультразвуковыми установками — амортизация ультразвукового оборудования, дистанционное управление, размещение оборудования в звукоизолированных помещениях или кабинах.

Запрещается непосредственный контакт человека с рабочей поверхностью источника ультразвука и с контактной средой во время возбуждения в ней ультразвуковых колебаний. Профилактика контактного воздействия ультразвука достигается путем выключения установки в период загрузки и выгрузки деталей с помощью автоблокировки, т.е. автоматическое отключение источников ультразвука при выполнении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка продукции, белья, медицинского инструментария и т.д., нанесения контактных смазок и др.). Для загрузки деталей следует применять специальные приспособления – сетки, зажимы, щипцы с ручками из эластичных материалов.

Для защиты рук от неблагоприятного воздействия контактного ультразвука в твердых, жидких, газообразных средах, а также от контактных смазок необходимо применять нарукавники, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные).

Ручные ультразвуковые источники должны иметь форму, обеспечивающую минимальное напряжение мышц кисти и верхнего плечевого пояса оператора и соответствовать требованиям технической эстетики.

Поверхность ручных источников ультразвука в местах контакта с руками должна иметь коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/м·°С, что исключает возможность охлаждения рук работающих.

Для снижения неблагоприятного влияния ультразвука при контактной передаче в холодный и переходный период года работающие должны обеспечиваться теплой спецодеждой по нормам, установленным в данной климатической зоне или производстве.

Стационарные ультразвуковые источники, генерирующие уровни звукового давления, превышающие нормативные значения, должны оборудоваться звукопоглощающими кожухами и экранами и размещаться в отдельных помещениях или звукоизолирующих кабинах.

Для защиты операторов, обслуживающих низкочастотные стационарные ультразвуковые источники, от электромагнитных полей необходимо проводить экранировку фидерных линий.

Неблагоприятное воздействие на человека – оператора воздушного ультразвука может быть ослаблено путем использования в ультразвуковых источниках генераторов с рабочими частотами не ниже 22 кГц.

При систематической работе с источниками контактного ультразвука в течение более 50% рабочего времени необходимо устраивать два регламентированных перерыва – десятиминутный перерыв за 1—1,5 ч до и пятнадцатиминутный перерыв через 1,5—2 ч после обеденного перерыва для проведения физиопрофилактических процедур (тепловых гидропроцедур, массажа, ультрафиолетового облучения), а также лечебной гимнастики, витаминизации и т.п.

Общеукрепляющие процедуры (витаминизация, ультрафиолетовое облучение, комплексы гимнастических упражнений и др.) необходимо проводить и работающим в условиях воздействия низкочастотного воздушного ультразвука.

Температура воды при гидропроцедурах должна составлять 37—38 °С, продолжительность процедуры 5—7 мин, после тепловых гидропроцедур рекомендуется массаж или самомассаж кистей и предплечий рук по 2—3 мин на каждую руку.

Для профилактики утомления зрения рекомендуется во время регламентированных перерывов выполнять упражнения для глаз: закрыть глаза на 10—15 с, сделать движения глазами направо и налево, затем вверх и вниз; круговые движения глазами справа налево и обратно (каждое упражнение повторяется не менее 5 раз), закончив упражнения, свободно без напряжения направить взгляд вдаль.

Для защиты работающих от неблагоприятного влияния воздушного ультразвука следует применять противошумы.

К работе с ультразвуковыми источниками допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие соответствующий курс обучения и инструктаж по технике безопасности.

Лица, подвергающиеся в процессе трудовой деятельности воздействию контактного ультразвука, подлежат предварительным, при приеме на работу, и периодическим медицинским осмотрам.

При использовании ультразвуковых источников, как правило, низкочастотных, в бытовых условиях (стиральные машины, охранная сигнализация, приспособления для отпугивания животных, насекомых и грызунов, устройства для резки и сварки различных материалов и др.) следует четко выполнять требования по их применению и безопасной эксплуатации, изложенные в прилагаемой к изделию инструкции.

Инфразвук

Инфразвук представляет собой механические колебания, распространяющиеся в упругой среде с частотами менее 20 Гц. На производстве инфразвук возникает при вращательном и возвратно-поступательном движении с повторением циклов менее чем 20 раз в 1 секунду поверхностей больших размеров механизмов и агрегатов. Инфразвук присутствует практически во всех спектрах шумов промышленного оборудования. Источниками инфразвука являются турбулентные потоки газов и жидкостей, компрессоры, кондиционеры, турбины, промышленные вентиляторы, вибрационные площадки, тяжелые машины с вращающимися частями, дизельные двигатели. Инфразвук возникает в конверторных цехах, при работе портовых кранов, при испытании реактивных двигателей и на аэродромах при взлете самолетов. Инфразвук генерируют железнодорожные локомотивы и составы, тяжелый грузовой транспорт. В условиях производства часто встречаются уровни инфразвука, достигающие 110 дБ, что на 10 дБ превышает ПДУ.

В салонах автомобилей наибольшие уровни звукового давления в диапазоне 9—16 Гц достигают 100 дБ и более. При этом в движущемся автомобиле с открытыми окнами уровни инфразвука повышаются до 110—120 дБ (окно автомобиля действует как сопло в резонаторе, которым является кабина).

Спектры шумов пассажирских автобусов имеют также низкочастотный характер с максимальными уровнями звукового давления 107—113 дБ на частотах 16—32 Гц при общем уровне шума 74 дБА.

Многие явления природы – землетрясения, извержения вулканов, морские бури и ураганы, волны цунами – генерируют инфразвуковые волны.

В отличие от шумов звукового диапазона инфразвук обладает большой длиной волны, которая в результате дифракции легко обходит преграды, не задерживается экранами, проникает в помещения и почти не гасится с расстоянием. Слабое поглощение атмосферой способствует распространению инфразвука на многие километры. Кроме того, из-за резонансных частот инфразвук может вызывать вибрацию крупных объектов.

Биологическое действие инфразвука, превышающего 100 дБ, проявляется в нарушениях центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, органов дыхания, вестибулярного аппарата. Одновременно у работающих выявляется снижение слуха, преимущественно на низкие и средние частоты. Угнетающее действие инфразвука на психоэмоциональное состояние в конечном итоге ведет к снижению работоспособности и повышенной утомляемости рабочих

Инфразвук вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной и других систем организма, а также нарушения вестибулярного аппарата.

При воздействии инфразвука появляются ощущения вибрации грудной и брюшной стенки, нарушения ритма дыхания, закладывания и давления в ушах, а также головная боль, головокружение, тошнота, затруднения глотания, ощущение необъяснимого страха, беспокойства, сменяющегося чувством усталости, вялости.

Инфразвуковые колебания подчиняются, в основном, тем же закономерностям, что и звуковые, но низкая частота колебаний придает им некоторые особенности. Инфразвук отличается от слышимых звуков большей длиной волны. Распространение инфразвука в воздушной среде происходит на большие расстояния от источника вследствие малого поглощения его энергии.

По характеру спектра инфразвук подразделяется на:

- широкополосный инфразвук, с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

- тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные составляющие. Гармонический характер инфразвука устанавливают в октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам инфразвук подразделяется на:

- постоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера "линейная" на временной характеристике "медленно";

- непостоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера "линейная" на временной характеристике "медленно".

Нормируемыми характеристиками постоянного инфразвука являются уровни звукового давления L_p в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц, в дБ, определяемые по формуле (7.4).

Нормируемыми характеристиками непостоянного инфразвука являются эквивалентные по энергии уровни звукового давления L_экв, в дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц и эквивалентный общий уровень звукового давления, в дБ Лин, определяемые по формуле (7.17).

Эквивалентный уровень звукового давления может быть установлен при непосредственном инструментальном измерении или путем расчета по измеренному уровню и продолжительности воздействия.

В случае непостоянного инфразвукового воздействия производят расчет эквивалентного уровня (линейного или корректированного) давления инфразвука с учетом поправок по табл. 7.10 на время действия, вычитаемых из значения измеренного уровня.

Таблица 7.10

Значения поправок к измеренному линейному уровню на время действий фактора для расчета эквивалентного уровня звукового давления

В качестве дополнительной характеристики для оценки инфразвука (например, в случае тонального инфразвука) могут быть использованы уровни звукового давления в 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; и 20 Гц; их следует пересчитывать в уровни в октавных полосах частот.

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука приведены в СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки», см. табл. 7.11.

Таблица 7.11

ПДУ инфразвука на рабочих местах, допустимые уровни инфразвука
в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки

Для колеблющегося во времени и прерывистого инфразвука уровни звукового давления, измеренные по шкале шумомера "Лин", не должны превышать 120 дБ.

Для измерения инфразвука разработаны инфразвуковые приемники фирмы Брюль и Къер, отечественный шумомер-анализатор спектров Октава-101А и другие, см. прил.1.

Профилактика неблагоприятного действия инфразвука направлена прежде всего на соблюдение гигиенических нормативов на рабочих местах. Единственной радикальной мерой борьбы с инфразвуком является его гашение в источнике возникновения, поскольку защита экранами и поглощение на пути распространения малоэффективны.

Ослабление инфразвука в самом источнике образования является наиболее радикальным средством борьбы с низкочастотными колебаниями машин и механизмов. Для уменьшения амплитуды инфразвуковых колебаний могут быть использованы следующие способы: интерференционный, отражения звуковых волн к источнику их генерирования, поглощения звуковой энергии, применение динамических глушителей шума.

Уменьшение интенсивности инфразвука, генерируемого агрегатами или механизмами, представляет собой сложную техническую задачу, поэтому вопросы уменьшения интенсивности низкочастотных колебаний рационально решать на стадии проектирования. Важное место в борьбе с инфразвуком принадлежит методам и средствам строительной акустики. Большое значение имеет рациональная планировка помещений и размещение инфразвукового оборудования. Агрегаты-источники инфразвука необходимо изолировать в отдельное помещение.

Инфразвук оказывает влияние на орган слуха и равновесия и на всю поверхность человеческого тела, поэтому необходима надежная защита как органа слуха применением противошумов, так и поверхности тела от воздействия инфразвука. Личная профилактика и лечебно-профилактические мероприятия аналогичны таковым при работе в условиях шума.

7.13. Требования к шумовым характеристикам машин

В соответствии с ГОСТ 12.1.023- 80 «Шум. Методы установления шумовых характеристик стационарных машин» шумовая характеристика машины – это объективный технический показатель параметров шума машины при регламентированных режимах ее работы и условиях испытаний. В стандартах и (или) технических условиях на машины должны быть установлены предельные значения шумовых характеристик этих машин. Шумовую характеристику выбирают из числа предусмотренных ГОСТ 23941-2002 «Шум машин. Методы определения шумовых характеристик. Общие требования».

Значения предельно допустимых шумовых характеристик машин устанавливают исходя из требований обеспечения на рабочих местах допустимых уровней шума в соответствии с основным назначением машины. Методы установления предельно допустимых шумовых характеристик стационарных машин – по ГОСТ 12.1.023-80 и ГОСТ 30530-97 «Шум. Методы расчета предельно допустимых шумовых характеристик стационарных машин».

Если значения шумовых характеристик машин, соответствующих лучшим мировым достижениям аналогичной техники, не обеспечивают на рабочих местах допустимых уровней шума в соответствии с требованиями СН 2.2.4/2.1.8.562-96, то в стандартах и (или) технических условиях на машины допускается устанавливать согласованные в установленном порядке технически достижимые значения шумовых характеристик этих машин.

Технически достижимые значения шумовых характеристик машин должны быть обоснованы:

- результатами измерения шумовых характеристик представительного числа машин одним из методов по ГОСТ 23941-2002;

- данными о шумовых характеристиках лучших моделей аналогичных машин, выпускаемых за рубежом;

- анализом методов и средств снижения шума, используемых в машине;

- наличием разработанных средств защиты от шума до уровней, установленных СН 2.2.4/2.1.8.562-96, и включением их в нормативно-техническую документацию на машину;

- планом мероприятий по снижению шума до уровня, соответствующего требованиям СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Шумовые характеристики машин или предельные значения шумовых характеристик должны быть указаны в паспорте на них, руководстве (инструкции) по эксплуатации или другой сопроводительной документации.

Контрольные вопросы к разделу 7:

1. Что является источниками шума на производстве?

2. Какое влияние оказывает шум на организм человека?

3. Какой частоты колебания упругой среды человеческое ухо слышит, воспринимает как шум (звук)?

4. Какой частоты колебания упругой среды относятся к инфразвуковым?

5. Какой частоты колебания упругой среды относятся к ультразвуковым?

6. Какие характеристики шума относят к физическим?

7. Какие характеристики шума относят к физиологическим?

8. Что такое – интенсивность или сила звука?

9. Что такое – порог слышимости звука?

10. Что такое – болевой порог звука (шума)?

11. Что принято за исходную цифру 0 (ноль) Бел при измерении уровня звукового давления?

12. Чему соответствует один дециБел при измерении уровня звукового давления?

13. Чем определяется высота звука?

14. Что такое – октава?

15. Чем характеризуется каждая октавная полоса?

16. На сколько октав разбит весь диапазон частот слышимых человеком звуков?

17. Что такое – уровень громкости звука?

18. По каким признакам классифицируют шум?

19. Как разделяют шумы по временным характеристикам?

20. Что такое – постоянный шум?

21. Что такое – непостоянный шум?

22. Каким может быть непостоянный шум?

23. Что является характеристикой непостоянного шума на рабочих местах?

24. Что такое – эквивалентный (по энергии) уровень звука непостоянного шума?

25. От чего зависит гигиеническое нормирование шума?

26. Влияет ли тяжесть и напряженность труда на гигиеническое нормирование шума?

27. Какие характеристики шума измеряют или рассчитывают при контроле шума на производстве?

28. Где и при каких условиях в производственных помещениях производят измерение шума?

29. Какова продолжительность измерения непостоянного шума?

30. Какими приборами измеряют уровень шума в производственных помещениях?

31. Какие средства и методы применяются на рабочих местах для снижения шума?

32. Какие мероприятия по снижению уровня шума на рабочих местах относятся к организационно-техническим?

33. Какие организационно-технические мероприятия могут защитить работника от воздействия шума?

34. Какие средства индивидуальной защиты от шума применяют при работах в шумных помещениях?

35. Какие факторы учитывают при расчете октавных уровней звукового давления в расчетных точках?

36. Когда учитывают затухание звука в атмосфере при расчете уровней звукового давления в расчетных точках?

37. Что такое – звукоизоляция?

38. Как повысить звукоизоляцию помещения от проникающего в него воздушного шума?

39. В каких случаях применяют звукоизолирующие кожух для оборудования?

40. Какие материалы и конструкции называют звукопоглощающими?

41. От чего зависит коэффициент звукопоглощения материала?

42. Когда применяют звукопоглощающие конструкции?

43. Для какой цели предназначены глушители шума, как они устроены?

44. Что является источником ультразвука?

45. Как подразделяют ультразвук по способу распространения?

46. Как подразделяют ультразвук по частотному составу?

47. Как подразделяют ультразвук по режиму генерирования?

48. Как влияет ультразвук на работника, в чем это влияние проявляется?

49. Чем отличается контактный ультразвук от воздушного?

50. От каких факторов зависит нормирование ультразвука?

51. При каких условиях производят измерение уровней ультразвука?

52. В чем заключается оздоровление условий труда при работах с ультразвуковыми установками?

53. Когда и какой продолжительности должны быть регламентированные перерывы при работах с источниками контактного ультразвука?

54. Для какой цели необходимо использовать регламентированные перерывы при работах с источниками контактного ультразвука?

55. Что является источником инфразвука?

56. Как влияет инфразвук на работника, в чем это влияние проявляется?

57. Как подразделяется инфразвук по характеру спектра и по временным характеристикам?

58. Какие характеристики являются нормируемыми для постоянного и непостоянного инфразвука?

59. Что является основным методом борьбы с инфразвуком?

60. В каких единицах измеряют шум (звук)?

61. В каких единицах измеряют инфразвук?

62. В каких единицах измеряют ультразвук?

63. Что такое - шумовая характеристика машины?

64. Чем должны быть обоснованы технически достижимые значения шумовых характеристик машин?

65. Какими приборами измеряют шум на рабочих местах и шумовые характеристики оборудования?

Защита от Вибрации