8.2. Шум і вібрація

Звук – це розповсюдження звукової хвилі в пружному середовищі. Він характеризується частотою звукових коливань, амплітудою та часовими змінами коливань. Звуковий спектр поділяється на інфразвук, частота коливань звукової хвилі якого знаходиться в межах від 0 до 20 Гц - людина цих звуків не відчуває. Звуки з частотою від 20 до 20 000 Гц - звуковий діапазон, який людина чує. Частота від 20 000 Гц до 10⁹ Гц - ультразвук, від 10⁹ і вище – гіперзвук.

Шум – це коливання звукової хвилі в звуковому діапазоні, що характеризується змінною частотою і амплітудою, непостійні в часі, які не несуть корисної інформації людині.

Вібрація – це механічні коливання, що призводять до розладу життєвих функцій людини, шкідливо впливають на роботу обладнання та руйнують будівельні конструкції.

Основними характеристиками звукових коливань є інтенсивність (сила), частота і форма звукової хвилі. Інтенсивність визначається енергією, що переноситься за звуковою хвилею через поверхню площею 1 м², яка перпендикулярна напрямку розповсюдження звукової хвилі. (Вт/м²).І

Інтенсивність звуку можна визначити через звуковий тиск, який являє собою різницю між миттєвим значенням тиску в даній точці середовища при проходженні через неї звукових хвиль і середнім значенням тиску, яке існує в тій точці при відсутності звуку (Па).

Діапазон тисків, що сприймає вухо людини, дуже широкий (10^-12 Вт/м² – мінімальна границя, поріг чутливості і 10² Вт/м² – поріг больового відчуття, верхня межа), тому інтенсивність звуку виражають у логарифмічних характеристиках, використовуючи при цьому параметр, який називають рівень звукового тиску – децибел (дБ) і визначається за формулою:

, дБ

де Р – среднеквадратичне значення звукового тиску в точці виміру, Па;

Р₀ – порогове значення звукового тиску (10^-12 Вт/м²).

Рівнями інтенсивності шуму зазвичай оперують при виконанні акустичних розрахунків, а рівнями звукового тиску - при вимірюванні шуму та оцінки його впливу на людину, тому що людський слуховий орган чутливий не до інтенсивності звуку, а до середньоквадратичного тиску.

Для прикладу наведемо значення рівня звукового тиску різних джерел шуму:

Таблиця 21

Джерело шуму	Звуковий тиск, Па	Інтенсивність звуку, дБ
Шум зимового лісу в тиху погоду		2 - 4
Шепіт на відстані 1 м		40
Розмова середньої гучності на відстані 1 м		60 - 74
Робота верстатів, що створюють значний шум (робоче місце біля верстата)		80 - 100
Робота пневмокомпресора, штампувального преса на відстані 1 м		120
Шум ракетного двигуна літака на відстані 2-3 м		130 - 140

Спектр шуму – залежність рівнів звукового тиску від частоти. Розрізняють спектри: вузькосмугові, в яких окремі синусоїдальні складові розділені частотними проміжками без коливань і широкосмугові, які складаються з синусоїдальних складових, безперервно розподілених на шкалі частот і тональні, які утворюються окремими звуками, що мають фіксовані частоти.

Гучність – сила слухового відчуття, яка залежить від звукового тиску і частоти звуку. Для порівняння між собою різних звуків за гучністю використовують поняття – рівень гучності, одиницею якого є фон, що чисельно дорівнює звуковому тиску в 1 дБ для чистого тону частотою в 1 к Гц, що сприймається, як рівногучний з даним звуком.

а)	б)
Рис. 40. Прибори для контролю шуму і вібрації: а – шумомір ШІ-01; б – віброграф ручний ВР-1

Дія шуму на організм людини наведена на рис. 41

Рис. 41. Дія шуму на організм людини

Для вимірювання шуму використовують шумоміри з відповідними фільтрами і частотними аналізаторами (рис. 40), які дозволяють виміряти рівні звукового тиску шуму в октавних смугах, а також оцінити за шкалою „А” загальний рівень шуму, що називається рівнем звуку.

З розвитком промисловості все більший контингент людей підпадає під вплив вібрації, які представляють собою механічні коливання, що передаються тілу людини.

Основні параметри вібрації – частота і амплітуда коливань.

За характером дії на організм вібрація може бути загальною і місцевою.

Нормування шуму і вібрації.

Нормування шуму для робочих місць регламентується „Санітарними нормами допустимих рівнів шуму на робочих місцях” № 3223-85, та державними стандартами ГОСТ 12.1.003-86 „Шум. Общие требования безопасности”, а вібрацій - ГОСТ 12.1.012-88. В Україні застосовується принцип нормування шуму на основі граничних спектрів в октавних смугах частот та еквівалентні рівні звуку.

В основу гігієнічних норм покладені наступні принципи:

- обмеження інтенсивності звукового тиску в межах октави;

- врахування характеру шуму;

- врахування особливостей трудової діяльності.

У табл. 22 наведені допустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку та еквівалентні рівні звуку на робочих місцях, виробничих приміщеннях, конструкторських бюро, приміщеннях лабораторій та ін для широкополосного шуму.

Із табл. 22 видно, що величини звукового тиску за низьких частот мають більш високі значення і знижуються з підвищенням частоти. Це пояснюється тим, що людський організм легше переносить низькі частоти і значно гірше – високі.

Допустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот , рівні шуму та еквівалентні рівні шуму на робочих місцях для тонального та імпульсного шуму слід приймати на 5 дБ менше значення, що вказані у табл. 22.

Нормами передбачається робочі зони з рівнем звуку, що перевищують 85 дБА, позначати спеціальними знаками, а працюючих у цих зонах забезпечувати засобами індивідуального захисту.

Максимальний рівень шуму, що коливається в часі та переривається не повинен перевищувати 11 дБА. Максимальний рівень для імпульсного шуму не повинен перевищувати 125 дБА. Забороняється навіть короткочасне перебування людей у зонах з октавним рівнем звукового тиску, що перевищує 135 дБ у будь-якій октавній смузі

Гранично-допусимі величини вібрації на робочих місцях в виробничих приміщеннях наведені в табл. 23.

Таблиця 22

№ п/п	Робочі місця	Рівні звукового тиску (дБ) в октавних смугах з середньогеометричними частотами (Гц)									Рівні звуку та еквівалентні рівні звуку, дБА
		31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1	Приміщення конструкторських бюро, розрахункових обчислювальних машин, лабораторій для теоретичних робіт і обробки експериментальних даних	78	71	61	54	49	45	42	40	38	50
2	Приміщення управління, робочі кімнати	87	78	70	68	63	55	52	50	49	60
3	Кабіна спостереження і дистанційного управління: а) безмовного зв'язку по телефону; б) з мовним зв'язком по телефону.	102 92	94 83	87 74	82 68	78 63	75 60	73 57	71 55	70 54	80 65
4	Приміщення лабораторій для проведення експериментальних робіт, приміщення для розміщення шумних агрегатів обчислювальних машин	101	94	87	82	78	75	73	71	70	80
5	Постійні робочі місця і робочі зони у виробничих приміщеннях, постійні робочі місця стаціонарних машин	105	99	92	86	83	80	78	76	74	85

Таблиця 23

Частота вертикальних і горизонтальних вібрацій Гц	Амплітуди при безперервній дії протягом робочого дня
	Зміщення, мм	Швидкість, см/с	Прискорення, см\с2
0 – 3 3 – 5 5 – 8 8 – 15 15 – 30 30 – 50 50 – 75 75 – 100	0,6 – 0,4 0,4 – 0,15 0,15 – 0,05 0,05 – 0,03 0,03 – 0,009 0,009 – 0,007 0,007 – 0,005 0,005 – 0,003	0,12 – 0,76 0,76 – 0,16 0,16 – 0,25 0,25 – 0,28 0,28 – 0,17 0,17 – 0,22 0,22 – 0,23 0,23 – 0,19	22 – 14 14 – 15 15 – 13 13 – 27 27 – 32 32 – 70 70 – 112 112 – 120

Інфразвук

Інфразвук — це коливання в повітрі, в рідкому або твердому середовищах з частотою менше 16 Гц.

Інфразвук людина не чує, однак відчуває; він справляє руйнівну дію на організм людини. Високий рівень інфразвуку викликає порушення функції вестибулярного апарату, зумовлюючи запаморочення, біль голови. Знижується увага, працездатність. Виникає почуття страху, загальна немічність. Існує думка, що інфразвук сильно впливає на психіку людей.

Згідно з діючими нормативними документами рівні звукового тиску в октавних смугах з середньогєометричними частотами 2, 4, 8, 16. Гц повинен бути не більше 105 дБ, а для смуг з частотою 32 Гц – не більше 102 дБ. Завдяки великій довжині інфразвук поширюється в атмосфері на великі відстані. Практично неможливо зупинити інфразвук за допомогою будівельних конструкцій на шляху його поширення. Неефективні також засоби індивідуального захисту. Дієвим засобом захисту є зниження рівня інфразвуку в джерелі його випромінювання.

Ультразвук

Ультразвук широко використовується в багатьох галузях промисловості. Джерелами ультразвуку є генератори, котрі працюють в діапазоні частот від 12 до 22 кГц для обробки рідких розплавів, очищення відливок, в апаратах для очищення газів та інше.

Ультразвук викликає функціональні порушення нервової системи, головний біль, зміни кров'яного тиску та складу і властивостей крові, зумовлює втрату слухової чутливості, підвищену втомлюваність. Ультразвук впливає на людину через повітря, а також через рідке і тверде середовище.

Допустимі рівні звукового тиску на робочих місцях при дії ультразвуку в 1/3 октавних середньогеометричних частотах не повинні перевищувати значень, наведених в табл. 24.

Допустимі рівні ультразвуку в місцях контакту частин тіла оператора з робочими органами машин не повинні перевищувати 110 дБ.

Таблиця 24