Типові заходи і засоби колективного та індивідуального захисту від вібрацій.

Заходи, щодо захисту від дії вібрації поділяють на технічні, організаційні та лікувально-профілактичні. Також вони можуть бути розподілені як колективні та індивідуальні.

Загальні технічні методи боротьби з вібрацією базуються на аналізі рівнянь, котрі описують коливання машин у виробничих умовах і класифікуються наступним чином:

- зниження вібрацій в джерелі виникнення шляхом зниження або усунення збуджувальних сил;

- відлагодження від резонансних режимів раціональним вибором приведеної маси або жорсткості системи, котра коливається;

- вібродемпфування — зниження вібрацій за рахунок сили тертя демпферного пристрою, тобто переведення коливної енергії в тепло;

- динамічне гасіння — введення в коливну систему додаткових мас або збільшення жорсткості системи;

- віброізоляція — введення в коливну систему додаткового пружного зв'язку, з метою послаблення передавання вібрацій, суміжному елементу конструкції або робочому місцю.

До організаційних заходів відносять:

- організаційно-технічні (своєчасний ремонт та обслуговування обладнання за технологічним регламентом, контроль вібрації, дистанційне керування вібронебезпечним обладнанням);

- організаційне – режимні (режим праці та відпочинку, заборону залучення до вібраційних робіт осіб молодших 18 років, тощо);

До лікувально-профілактичних заходів відносяться:

- медичний огляд;

- лікувальні процедури (фізіологічні процедури, вітаміно- та фітотерапія).

Використовують також індивідуальні засоби захисту: черевики, рукавиці, виготовлені із віброзахисних матеріалів цілком або в місцях з'єднання з вібруючою поверхнею.

4.3.Параметри звукового поля. Класифікація та нормування виробничих шумів.

Для успішної боротьби з шумом необхідно знати його фізичну природу, основні закономірності його виникнення і поширення.

Шум – це будь-який небажаний звук, який наносить шкоду здоров’ю людини, знижує його працездатність, а також може сприяти отриманню травми в наслідок зниження сприйняття попереджувальних сигналів. З фізичної точки зору – це хвильові коливання пружного середовища, що поширюються з певної швидкістю в газоподібній, рідкій або твердій фазі.

Виробничим шумом називається шум на робочих місцях, на дільницях або на територіях підприємств, котрий виникає під час виробничого процесу.

Звук обумовлюється механічними коливаннями в пружних середовищах і тілах, частоти яких лежать в діапазоні 16...20 000 Гц, які спроможне сприймати людське вухо. Механічні коливання з такими частотами називаються звуковими, або акустичними. Звукове поле - це простір, в якому поширюються звукові хвилі.

Основними характеристиками таких коливань служать швидкість звуку С(м/с), амплітуда звукового тиску (р, Па), інтенсивність J(Вт/м²). частота (f, Гц).

Звуковий тиск – це різниця між миттєвим значенням повного тиску у середовищі при наявності звуку та середнім тиском в цьому середовищі при відсутності звуку. Одиниця вимірювання звукового тиску р, Н/м²;

1 Н/м²=1 Па (Паскаль). Існують нижня та верхня межі чутності. Нижня межа чутності називається порогом чутності, верхня — больовим порогом.

Порогом чутності називається найменша зміна звукового тиску, котру ми відчуваємо. При частоті 1000 Гц (на цій частоті вухо має найбільшу чутливість) поріг чутності складає р₀ = 2•10-5 Н/м². Поріг чутності сприймає приблизно 1% людей.

Больовий поріг - це максимальний звуковий тиск, котрий сприймається вухом як звук. Тиск понад больовий поріг може викликати пошкодження органу слуху. При частоті 1000 Гц за больовий поріг прийнято звуковий тиск Р=20 Н/м². Відношення звукових тисків при больовому порозі та порозі чутності складає 106. Це діапазон звукового тиску, що сприймається вухом.

Поширення звукового полю супроводжується переносом енергії, яка може бути визначена інтенсивністю звуку J(Вт/м²). Величина потоку звукової енергії, що проходить за 1 с через площу 1 м², перпендикулярно до напрямку поширення звукової хвилі, є мірою інтенсивності звуку або сили звуку.

У вільному звуковому полі інтенсивність звуку і звуковий тиск зв’язати між собою співвідношенням

J = p²/ρ · C, (2.20)

де J – інтенсивність звуку, Вт/м²;

p – звуковий тиск, Па;

ρ – густина середовища, кг/м³;

С – швидкість звукової хвилі в даному середовищі, м/с.

Швидкість поширення звукової хвилі C(м/с) залежить від властивостей середовища і насамперед від його густини(в повітрі при нормальних атмосферних умовах C ∼ 344 м/с; густина звукової хвилі в воді ∼ 1500 м/с, у металах ∼ 3000–6000 м/с).

При пороговому значенні звукового тиску р₀ = 2·10-5 Н/м² порогове значення сили звуку I₀ = 10-12 Вт/м².

Силою звуку характеризується гучність. Чим більший потік енергії, що випромінюється джерелом звуку, тим вища гучність. Звукова потужність джерела:

W = I x S

де S — площа.

При випромінюванні в сферу радіусом r — S=4πr², в напівсферу — S=2πr².

Якщо джерело звуку знаходиться біля стіни, випромінювання відбувається в чверть сфери.

При великому числі джерел звуку їх звукова потужність рівна сумі потужностей окремих джерел:

W = W₁ + W₂ +...+ W _N, ВТ

Частота коливань f — число коливань за одну секунду. Одне коливання за секунду — 1 Гц. Октавна смуга частот — смуга, в котрій верхня гранична частота в два рази перевищує нижню. Третиннооктавна смуга — смуга, в котрій співвідношення граничних частот складає 1,26. Середньогеометрична частота октавної смуги:

де f₁ — нижня гранична частота, Гц;

f₂ — верхня гранична частота, Гц.

Частотний діапазон чутності органа слуху людини розподілений на дев'ять октав із середньогеометричними частотами 31,5; 63; 125 ... 8000 Гц. Сукупність гранично допустимих рівнів звукового тиску в дев'яти октавних смугах частот і є граничним спектром (ГС) шуму.

Спектр шуму – залежність рівнів інтенсивності від частоти. Розрізняють спектри суцільні (широкосмугові), у яких спектральні складові розташовані по шкалі частот безперервно, і дискретні (тональні), коли спектральні складові розділені ділянками нульової інтенсивності. На практиці спектральну характеристику шуму звичайно визначають як сукупність рівнів звукового тиску (інтенсивності) у частотних октавних смугах.

За частотою звукові коливання поділяються на три діапазони:

- інфразвукові з частотою коливань менше 20 Гц,

- звукові (ті, що ми чуємо) – від 20 Гц до 20 кГц;

- ультразвукові – більше 20 кГц.

Людина чує звуки в частотному діапазоні 16—20000 Гц. Звуки з частотою 30—300 Гц вважаються низькими, з частотою 300—800 Гц — середніми, з частотою понад 800 Гц — високими.

Людина сприймає звуки в широкому діапазоні інтенсивності (від нижнього порога чутності до верхнього – больового порога). Найбільша чутність звуку людиною відбувається у діапазоні 800–4000 Гц. Найменша – в діапазоні 20–100 Гц.

В зв’язку з тим, що між слуховим сприйняттям та подразненням існує приблизна логарифмічна залежність, для вимірювання звукового тиску, сили звуку та звукової потужності прийнята логарифмічна шкала. Це дозволяє великий діапазон значень (за звуковим тиском — 106, за силою звуку — 1012) вкласти в порівняно невеликий інтервал логарифмічних одиниць. В логарифмічній шкалі кожен наступний ступінь цієї шкали більший від попереднього в 10 разів. Це умовно вважається одиницею вимірювання 1 бел (Б). В акустиці використовується дрібніша одиниця — децибел (дБ), рівна 0,1 Б.

Величина, виражена в белах або децибелах, називається рівнем цієї величини. Якщо сила одного звуку більша від іншого в 100 разів, то рівні сили звуку відрізняються на lgl00=2 Б, або 20 дБ.

Рівень сили звуку в белах і децибелах виражається формулами:

де I0=10-12Вт/м².

Рівень звукового тиску:

Існує розмежування областей застосування термінів “рівень звуку” та “рівень звукового тиску”. Для характеристики простих звуків в октавних смугах частот застосовується термін “рівень звукового тиску”; для характеристики складних звуків (тобто не розкладених по октавних смугах) — “рівень звуку” в дБА (децибел за шкалою шумоміра А). Між логарифмічними одиницями дБ та відповідними їм звуковими тисками в Н/м² існує наступний зв'язок: зміна рівня звукового тиску на 10 дБ відповідає зміні звукового тиску (котра характеризує гучність) в 3 рази.

Крім рівня звуку та рівня звукового тиску існує поняття рівня звукової потужності:

де W₀=10-12, Вт — порогове значення звукової потужності.

Спектром звукової потужності (звукового тиску) називається сукупність рівнів звукової потужності, виміряних в стандартних смугах частот— октавних, третиннооктавних, вузькосмугових.

Шумові характеристики джерел шуму, що визначаються згідно з ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку»: спектр звукової потужності, коректований рівень звукової потужності, показник напрямленості випромінювання.

Негативний вплив шуму на продуктивність праці та здоров'я людини загальновідомий. Під час роботи в шумних умовах продуктивність ручної пращ може знизитись до 60%, а кількість помилок, що трапляються при розрахунках, зростає більше, ніж на 50%. При тривалій роботі в шумних умовах перш за все уражаються нервова та серцево-судинна системи та органи травлення, а також може розвиватись професійне захворювання «туговухість». Зменшується виділення шлункового соку та його кислотність, що сприяє захворюванню гастритом. Необхідність кричати при спілкуванні у виробничих умовах негативно впливає на психіку людини.

За часовими характеристиками шуми поділяють на постійні і непостійні. Постійними вважають шуми, у яких рівень звуку протягом робочого дня змінюється не більше ніж на 5 дБА. Непостійні шуми поділяються на переривчасті, з коливанням у часі, та імпульсні. При переривчастому шумі рівень звуку може різко падати до фонового рівня, а довжина інтервалів, коли рівень залишається постійним і перевищує фоновий рівень, досягає 1 с та більше. При шумі з коливаннями у часі рівень звуку безперервно змінюється у часі. До імпульсних відносять шуми у вигляді окремих звукових сигналів тривалістю менше 1 с кожний, що сприймаються людським вухом як окремі удари.

Допустимі рівні шуму на робочих місцях регламентуються за ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку». В ньому закладено принцип встановлення певних параметрів шуму, виходячи з класифікації приміщень за їх використанням для трудової діяльності різних видів. Допустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот та еквівалентні рівні звуку на робочих місцях слід вибирати згідно з таблицею.

Цей стандарт також встановлює класифікацію шуму, вимоги до шумових характеристик і до захисту від шуму на робочих місцях. До речі, шумові характеристики обов’язково встановлюють в стандартах або технічних умовах на машини і вказують у їх паспортах. Значення шумових характеристик встановлюють, виходячи з вимог забезпечення на робочих місцях, житловій території і в будинках допустимих рівнів шуму.

Завдання гігієнічного нормування шуму полягає у тому, щоб встановити такі гранично допустимі рівні шуму, при яких систематична дія його на людину протягом багатьох років не спричиняла б захворювання і не заважала б нормальній праці. В санітарно-гігієнічних нормах закладено два принципи нормування шуму:

-нормування за граничним спектром в дБ;

-нормування інтегрального показника – рівня звуку в дБА.

Перший метод - нормування за граничним спектром застосовують при нормуванні постійних шумів. При цьому нормують рівні звукового тиску в октавних смугах із середньогеометричними частотами.

Нормованою характеристикою постійного шуму на робочіх місцях є рівні звукового тиску Lв, дБ в октавних смугах із середньогеометричними частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Другий метод - нормування інтегрального (по всьому діапазону частот) рівня шуму, виміряного за шкалою А шумоміра. Цей показник називаютьрівнем звуку і вимірюють в дБА. Шкала А шумоміра використовується дляоцінки постійного та непостійного шуму, що відповідають приблизно лініямрівної гучності. В цьому випадку здійснюється інтегральна оцінка всього шуму, на відміну від спектральної.

Допустимі рівні шуму у виробничих приміщеннях, які регламентуються ДСН 3.3.6.037-99, наведені у табл.4.1.

Таблиця 4.1

Допустимі рівні шуму у виробничих приміщеннях (витяг з ДСН 3.3.6.037-99).

Для вимірювання шуму використовують спеціальні прилади-шумоміри типу Ш-63, Ш-71, РSІ-202. Шумомір – складний вимірювальний прилад, до якого входять мікрофон, що реагує на зміни звукового тиску, підсилювальна частина і стрілочний індикатор, який відградуйовано у дБ. Спектральний аналіз виконується за допомогою окремих октавних фільтрів (ОF 101, 01016 тощо), або вмонтованих у шумомір (ВШВ-003, ИШВ-1,00017).

У приміщеннях з груповим розташуванням обладнання вимірювання здійснюється на постійних робочих місцях, або, як мінімум, в трьох точках робочої зони.

Якщо відома величина шуму кожного окремого обладнання, то теоретично можливо приблизно розрахувати сумарний рівень шуму від усіх джерел. Для його розрахунку потрібно провести енергетичне складання кількох логарифмічних величин.