BJD_OOP_part1

Література

1.Гандзюк М. П. Основи охорони праці / М. П. Гандзюк, Є. П. Желібо, М. О. Халімовський. – К. : Каравела, 2003. – С. 165-184

2.ДБН В.2.5-28-2006. Природне і штучне освітлення. – К. : Мінбуд України, 2006. – 76 с.

3.Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю. Б. Айзенберга. –

М. : Знак, 2006. – 972 с.

Лабораторна робота 7 «Дослідження виробничого шуму»

Мета роботи

1 Вивчити методи вимірювання І нормування виробничого шуму.

2 Ознайомитись з приладами для вимірювання шуму.

3 Дослідити шум у приміщенні лабораторії.

Прилади і обладнання, що використовуються в лабораторній ро-

боті: вимірювач шуму і вібрації ИШВ-1 – 1 шт., джерело шуму (електричний двигун) – 1 шт.

Загальні відомості

З фізіологічної точки зору шум являє собою звуковий процес, несприятливий для сприймання і який негативно впливає на людину, з фізичної – безладне поєднання різних за частотою та інтенсивністю звуків.

Будь-який звук характеризується частотою f , інтенсивністю I , звуковим тиском p. Людина чує тільки ті звуки, частота яких знаходиться у ме-

жах 20...20000 Гц. Коливання з частотою меншою 20 Гц (інфразвуки) і більшою 20000 Гц (ультразвуки) не викликають слухових відчуттів у людини.

Частина простору, в якому розповсюджуються звукові хвилі, називається звуковим полем. За наявністю джерела звуку відбувається невелике коливання тиску в середовищі. Різниця між миттєвим значенням повного тиску і середнім тиском, який спостерігається в незбуреному середовищі, називається звуковим тиском. Інтенсивність звуку вимірюють середньою кількістю звукової енергії, яка проходить за одиницю часу через одиничну площадку, перпендикулярну до напрямку розповсюдження звуку.

Інтенсивність звуку I (Вт/м2) пов’язана з середнім квадратичним значенням звукового тиску p (Па) залежністю:

51

де - густина середовища, кг/м3; C – швидкість звуку в даному середовищі,

м/с.

За нормальних атмосферних умов для повітряного середовища

н Сн 410 Н с/м3.

Вухо людини здатне сприймати великий діапазон величин звукового тиску та інтенсивності звуку: на частоті 1000 Гц від 2×10-5 до 20 Па і від 10-12 до 1 Вт/м2 відповідно. Оскільки оперувати таким діапазоном чисел незручно, а вухо людини здатне оцінювати не абсолютну, а відносну зміну звукового тиску, введені логарифмічні показники - рівні звукового тиску і рівні інтенсивності звуку, які вимірюються у децибелах (дБ).

Рівень звукового тиску, дБ, визначається формулою:

де p – середнє квадратичне значення звукового тиску у даній точці; p0 2×10-5 Па – значення звукового тиску, що відповідає порогу чутності

на частоті 1000 Гц за нормальних атмосферних умов.

Рівень інтенсивності звуку, дБ, визначається формулою:

Рівні інтенсивності звуку і звукового тиску зв’язані наступним співвід-

За нормальних умов LI L .

Поняття «рівень звукового тиску» використовують при вимірюваннях шуму та оцінці його дії на людину, поняття «рівень інтенсивності звуку» – при акустичних розрахунках.

52

У випадках, коли у деяку точку потрапляє шум від декількох джерел, додаються їхні інтенсивності, а не рівні:

де L1 , L2 , ... , LN – рівні звукового тиску або рівні інтенсивності, які утво-

рюються кожним джерелом в даній точці.

Якщо L1 L2 ... LN L , то сумарний рівень:

де N – кількість джерел шуму.

В даний час використовують два методи вимірювання шуму.

При вимірюванні шуму першим методом шумоміром вимірюють сумарний рівень звукового тиску, що утворюється усім діапазоном частот, які чує людина (20...20000 Гц). Вимірювання виконують за шкалою А шумоміра. Чутливість (амплітудно-частотна характеристика) шкали А на різних частотах неоднакова (рис. 7.1) і, фактично, нагадує чутливість вуха людини. Отримання такої характеристики забезпечується введенням в електричну схему шумоміра спеціального корегувального фільтра. Сумарний рівень звукового тиску, виміряний за шкалою А шумоміра, прийнято позначати LA і називати

рівнем звуку. Одиницю вимірювання рівня звуку позначають дБА.

L, дБ

Рисунок 7.1 – Амплітудно-частотні характеристики (АЧХ) різних шкал шумоміра

Таким чином, при вимірюванні рівня звуку шумомір виступає ніби в ролі електричної моделі вуха людини.

53

Перший метод вимірювання шуму використовують для орієнтовної оцінки постійного шуму, а також для оцінки непостійного шуму, рівень звуку якого протягом робочого дня змінюється.

За характеристику непостійного шуму приймають еквівалентний рівень звуку, дБА:

де ti - тривалість дії шуму з рівнем звуку LAi .

Приклад. На робочому місці за допомогою шумоміра та хронометражного спостереження встановлено, що шум з рівнем звуку LA1 =115 дБА

спостерігався протягом 3 годин, з рівнем LA2 = 100 дБА – протягом 2 годин, з рівнем LA3 = 95 дБА – протягом 3 годин.

Тоді відповідно до наведеної вище формули еквівалентний рівень звуку за 8 годин:

Визначення еквівалентного рівня звуку непостійного шуму за допомогою звичайного шумоміра надто трудомістке, так як потребує вимірювань не тільки рівня шуму, але і часу, протягом якого ці рівні спостерігались. В останній час в практичній роботі стали використовувати так звані інтегруючі шумоміри, які відразу показують еквівалентний рівень звуку за заданий проміжок часу.

При вимірюванні шуму другим методом використовують шумомір і комплект октавних фільтрів . За допомогою фільтрів у шумі виділяють октавні смуги – частотні смуги, в яких верхня частотна границя f в в 2 рази більша

за нижню fн . Коли мова йде про октавну смугу, то для неї, як правило, вка-

зують не граничні частоти, а середню геометричну частоту, яка визначається за формулою:

54

Середні геометричні і граничні частоти октавних фільтрів, які використовуються при вимірюванні шуму другим методом, наведені в табл. 7.1.

Таблиця 7.1 – Середні геометричні і граничні частоти стандартних смугових октавних фільтрів

Описаний метод є основним для вимірювання постійного шуму і дозволяє отримати так званий частотний спектр шуму - залежність рівня звукового тиску від частоти. Спектр шуму подають у вигляді графіка L L(f ).

За характером спектру шум поділяють на широкосмуговий з безперервним спектром шириною більше октави і тональний, у спектрі якого є виражені дискретні тони.

За часовими характеристиками шум поділяють на постійний, рівень звуку якого за 8-годинний робочий день змінюється в часі не більше ніж на 5дБА, і непостійний, рівень звуку якого за 8-годинний робочий день змінюється більше ніж на 5 дБА.

В свою чергу непостійний шум поділяють на той, що коливається у часі - рівень звуку якого безперервно змінюється з часом; і переривистий - рівень звуку якого змінюється східчасто (на 5 дБА і більше).

Якщо шум вимірювали першим методом, то виміряний рівень звуку (або виміряний еквівалентний рівень звуку) не повинен перевищувати допустимого значення. Якщо вимірювання проводились другим методом, виміряні рівні звукового тиску ні в одній з октавних смуг не повинні перевищувати допустимих значень для відповідних октавних смуг частот. Допустимі значення рівнів звуку, еквівалентних рівнів звуку і рівнів звукового тиску в октавних смугах частот встановлені державними санітарними нормами ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку»(див. табл. А.17).

Для зменшення шуму у виробничих приміщеннях застосовують наступні методи:

– зменшують шум у джерелі;

55

–змінюють направленість випромінювання шуму;

–використовують раціональне планування підприємств і цехів, акустичну обробку приміщень;

–зменшують шум на шляхах його розповсюдження.

Боротьба з шумом за рахунок його зменшення у джерелі - найбільш раціональний метод. Змінюючи направленість випромінювання шуму, можна зменшити шум у потрібному напрямку на 10...15 дБ. Для зниження шуму у шумних цехах використовують облицювання стін і стелі матеріалами, які ефективно поглинають звук.

Ефективність звукопоглинання матеріалу (або конструкції) характеризується коефіцієнтом звукопоглинання:

де Iпог – інтенсивність звукової енергії, що поглинається матеріалом або конструкцією; Iпад – інтенсивність звукової енергії, що падає на матеріал.

Коефіцієнти звукопоглинання будь-якого матеріалу на різних частотах різні. Тому у довідниках даються середні значення коефіцієнтів звукопоглинання для октавних смуг (див. табл. А.18).

Якщо конструктивними, технологічними та будівельно-архітектурними заходами неможливо знизити рівень шуму до допустимих значень, застосовують засоби індивідуального захисту від шуму: вкладиші, навушники, шлемофони. Акустична ефективність деяких з них наведена у табл. А.19.

Прилади, що використовуються для вимірів шуму

Основний прилад для вимірювань шуму – шумомір. Звук у ньому сприймається мікрофоном і перетворюється в електричні коливання, які підсилюються, проходять через корегувальний фільтр і випрямляч та подаються на індикатор.

Діапазон вимірюваних шумоміром рівнів звукового тиску складає 30...130 дБ. Для визначення спектра шуму до шумоміра підключають фільтри і аналізатори. Для вимірювань шуму використовують шумоміри ШМ-1, вимірювачі шуму і вібрації ИШВ-1, шумовимірювальні комплекси ШВК-1, вимірювачі шуму і вібрації ВШВ-003.

У даній лабораторній роботі використовується вимірювач шуму і вібрації ИШВ-1 (рис. 7.2), що дозволяє вимірювати рівні звуку за шкалами «А», «В», «С» і «Лин» і рівні звукового тиску в октавних смугах частот з середніми геометричними частотами 16; 31,5; 63;...; 8000 Гц.

56

Рис.7.2–ВимірювачшумуівібраціїИШВ-1

Рівні звукового тиску в октавних смугах частот вимірюються за допомогою вбудованого в прилад комплекту октавних фільтрів. Прилад має гніздо «Выход» для підключення самописця або магнітофона. Перемикання шкал «А», «В», «С», «Лин» і октавних фільтрів здійснюється перемикачем «Род измерения». Перемикач «Частота» з положеннями від 16 до 8000 Гц служить для перемикання октавних фільтрів.

Значення вимірюваних рівнів визначають додаванням показів перемикачів «Делитель І», «Делитель II» і стрілочного індикатора.

Послідовність виконання роботи

1 Визначити рівень звуку, що утворюється джерелом шуму.

1.1Підключити мікрофон до гнізда «Вход» приладу. Увімкнути прилад

велектромережу. Перемикачі і тумблери поставити в положення:

Увімкнути джерело шуму. Якщо стрілка стрілочного індикатора шумоміра розташується в лівій частині шкали, її потрібно вивести в праву частину (за нульову риску) перемикачем «Делитель ІІ».

Записати показ приладу, додавши між собою покази перемикачів «Делитель І», «Делитель II» і стрілочного індикатора. При цьому слід брати до уваги середній показ стрілки індикатора.

Отримане значення рівня звуку записати у табл. 7.2.

Таблиця 7.2 – Результати досліджень шуму

57

2 Визначити рівні звукового тиску в октавних смугах частот. Перемикач «Род измерения» поставити у положення «Фильтры». Для

кожного з положень перемикача «Частота» в діапазоні від 31,5 до 8000 Гц виміряти рівні звукового тиску. Відлік показів проводити так само, як і у попередньому випадку.

Результати вимірів записати у таблицю 7.2. Вимкнути джерело шумута прилад.

3Користуючись ДСН 3.3.6.037-99 (табл. А.17), знайти допустимі значення рівня звуку і рівнів звукового тиску в октавних смугах частот, припустивши, що сумарна тривалість дії шуму складає 8 годин. Тип робочого місця прийняти за вказівкою викладача. Дані записати в табл. 7.2.

4За виміряними та допустимими значеннями рівнів звукового тиску в октавних смугах частот побудувати абсолютний і граничний спектри шуму (за зразком, представленим на рис. 7.3).

Рисунок 7.3 – Абсолютний та граничний спектри шуму

5 Користуючись даними табл. А.18 і А.19, вибрати матеріал для устрою звукопоглинального облицювання у приміщенні, що найбільш ефективно поглинатиме шум у даному випадку, та індивідуальні засоби захисту, що забезпечують зниження рівнів звукового тиску до допустимих значень.

58

6 Зробити висновки за результатами проведених досліджень.

Контрольні питання

1.Дія шуму на організм людини.

2.Основні характеристики шуму.

3.Що називають звуковим тиском та інтенсивністю звуку?

4.Що називають рівнем звукового тиску?

5.Що називають рівнем інтенсивності звуку?

6.Методи вимірювання шуму.

7.Прилади для вимірювання шуму.

8.Як знайти сумарний рівень звукового тиску від декількох джерел

шуму?

9. Які смуги частот називають октавними?

Література

1.Гандзюк М. П. Основи охорони праці / М. П. Гандзюк, Є. П. Желібо, М. О. Халімовський. – К. : Каравела, 2003. – С. 185-199.

2.ДСН 3.3.6.037-99. Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку.

Лабораторна робота 8 «Зменшення вібрації методом балансування»

Мета роботи

1 Вивчити методи балансування деталей і вузлів.

2 Ознайомитися з устаткуванням балансування.

3 Виконати статичне балансування в динамічному режимі крильчатки відцентрового вентилятора.

Перелік приладів і устаткування, використовуваних у лаборатор-

ній роботі: віброметр ЭВМ-БП2; відцентровий вентилятор Ц-4-70 № 2,5; набір тягарців для балансування.

Загальні положення

Вібрації, що виникають при роботі машин і механізмів, здійснюють несприятливий фізіологічний вплив на організм людини, знижують термін служби виробів, прискорюють знос деталей.

Розрізняють загальну і локальну вібрації. Загальна вібрація викликає струс всього організму, локальна - втягує в коливальний рух окремі частини

59

тіла людини. Загальній вібрації піддаються робітники, які обслуговують транспорт, потужні штампи і т. п. Локальній вібрації піддаються працюючі з ручним механізованим інструментом (зачищення зварних швів, клепання і т. п.).

Основними методами боротьби з вібраціями машин і механізмів є:

–зниження вібрацій у джерелі виникнення за допомогою зменшення діючих змінних сил;

–відстроювання від режиму резонансу;

–вібродемпфірування – зменшення вібрацій-об'єкта перетворенням енергії механічних коливань даної коливальної системи в інші види енергії;

–віброгасіння – зменшення вібрацій об'єкта збільшенням його реактивного опору (частіше всього установкою об'єкта на масивний фундамент);

–віброізоляція - зменшення вібрацій об'єкта зменшенням передачі коливань цьому об'єкту від джерела коливань.

Основне джерело вібрацій машин - неврівноваженість обертових частин. Розрізняють статичну, моментну і динамічну неврівноваженість.

Статична неврівноваженість (рис. 14.1, а) характеризується тим, що вісь обертання деталі паралельно зміщена відносно її головної центральної осі інерції. При цьому центр мас деталі зміщений від осі обертання на від-

стань ест, яку називають ексцентриситетом деталі.

Моментна неврівноваженість спостерігається при перетині осей у центрі мас деталі (рис. 14.1, б). Перетинні осі утворюють кут θ. Значення кута

θу неврівноважених деталях не перевищує 1°.

Динамічна неврівноваженість виникає, коли вісь обертання деталі і її головна центральна вісь інерції перехрещуються (рис. 14.1, в).

Перетинання осей не в центрі мас приводить до квазістатичної неврівноваженості.

При обертанні неврівноваженої деталі масою т із постійною кутовою швидкістю ω на неї діє відцентрова сила

Добуток маси т деталі на ексцентриситет ест називається дисбалансом

Дисбаланс зручно розглядати як векторну величину. У цьому випадку дисбаланс характеризуються числовим значенням і кутом, який визначає положення вектора дисбалансу в полярній системі координат, пов’язаній з ротором. Кут дисбалансу позначають буквою φ. Для спостерігача вектор дисбалансу обертається, а для деталі (ротора) він нерухомий і є статичним навантаженням.

60