- •Основы физической акустики
- •Основные понятия
- •Излучение и распространение звука
- •Поглощение, отражение и прохождение звука
- •Основные понятия о шуме и вибрации
- •Характеристики шума
- •Операции с децибелами и примеры расчётов
- •Характеристики вибрации
- •Влияние шума на человека
- •Основные принципы нормирования шума
- •Нормы шума на рабочих местах
- •Ультра- и инфразвук: влияние на человека, нормирование
- •Влияние вибрации на человека, нормирование вибрации
- •Источники шума
- •Классификация источников шума
- •Общие сведения о методах и средствах защиты от шума и вибрации
- •Классификация методов и средств защиты от шума и вибрации
- •Средства индивидуальной защиты от шума
- •Активная шумовиброзащита
- •Организационно-технические меры защиты от шума
Влияние вибрации на человека, нормирование вибрации
Степень воздействия вибрации на человека зависит от её спектрального состава, продолжительности действия, направления, места приложения и источника возникновения.
Вибрация оказывает влияние на функциональное состояние человека, вызывая повышение утомляемости, увеличение времени двигательной и зрительной реакций, нарушение деятельности вестибулярного аппарата, и на физиологическое состояние, вызывая нарушение сердечно-сосудистой деятельности и работы опорно-двигательного аппарата, а также поражение мышечных тканей и суставов.
В результате вибрационного воздействия снижаются производительность труда и качество работы (достаточно лишь представить себе тракториста, снижающего скорость передвижения по взрыхлённой почве в отсутствии эффективного подрессоривания рабочего места). В результате воздействия локальной вибрации может возникнуть профессиональное заболевание – вибрационная болезнь (поражение нервных окончаний, поражение тканей и пр. в месте контакта с вибрирующей поверхностью).
Особенностью воздействия вибрации на человека является наличие собственных частот отдельных частей организма. Тело человека и его отдельные органы могут рассматриваться как вязкоупругие системы, подверженные резонансным колебаниям. Резонансные частоты некоторых отдельных частей тела человека составляют: живота 7…12 Гц, ног и рук 2…8 Гц, головы 8…27 Гц, позвоночника 12…15 Гц. Вибрации частотой до 1 Гц вызывают укачивание, 1…10 Гц – затруднение дыхания, 10…100 Гц – ухудшение сердечно-сосудистой деятельности.
Общая вибрация, при прочих равных условиях, более вредна, чем локальная, вертикальная более вредна, чем горизонтальная и пр. Эти особенности учитываются в отечественных нормах, изложенных в стандарте ГОСТ 12.1.012−90 и санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.566-96.
Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, должна производиться следующими методами:
частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;
интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;
интегральной оценкой с учётом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.
Нормируемыми параметрами вибрации являются значения виброскорости (м/с) или виброускорения (м/с2) или их логарифмические уровни (дБ) в октавных или третьоктавных полосах частот.
Нормируемый диапазон частот устанавливается:
для локальной вибрации в октавных полосах частот от 8 до 1000 Гц;
для общей вибрации в октавных или 1/3 октавных полосах частот от 1 до 63 (в октавных полосах) и от 0,8 до 80 Гц (в 1/3 октавных полосах частот).
В указанных СН приведены нормы вибрации:
категории 1;
категории 2;
категории 3 (а, б и в).
Соблюдение принятых норм вибрации обеспечивает нормальные условия проживания и работы без каких-либо вредных последствий.
Источники шума
Классификация источников шума
Причинами возникновения шума в источнике могут быть следующие явления: ударное взаимодействие двух и более тел, трение взаимодействующих поверхностей, вынужденные колебания твёрдых тел, возникновение газовых вихрей у твёрдых границ потока, перемешивание газовых потоков при их движениях с разными скоростями, пульсации давления в гидравлических системах, действие переменных магнитных сил и т. д.
В зависимости от причин и характера возникновения шума все источники шума подразделяются на четыре основных типа:
механический;
аэродинамический;
гидравлический;
электромагнитный.
Механический шум обусловлен колебаниями деталей и их взаимным перемещением. Он вызывается ударами в сочленениях, силовыми взаимодействиями вращающихся масс, трением в соприкасающихся элементах и т. д. Возбуждение механического шума носит ударный характер, при этом в излучающих системах возбуждается весь спектр их собственных частот.
Интенсивность излучения и характер излучаемого спектра зависят от массы соударяющихся деталей, скорости соударения (скорости вращения, качения и пр.), модуля упругости этих деталей, площади излучения.
Механический шум возникает в зубчатых и цепных передачах, подшипниках, кулачковых механизмах, редукторах, роторах и т.д.
При значительных скоростях движения (соударения) спектр механического шума высокочастотный (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Спектры шума некоторых источников: 1 – выпуск ДВС; 2 – корпус ДВС; 3 – гидронасос; 4 – вентилятор; 5 – трансмиссия; 6 – всасывание ДВС
Причинами аэродинамического шума являются:
периодический выпуск газа в атмосферу; этот шум называется сиренным (объёмным), так как типичным примером его возникновения является сирена; механизм этого шума также характерен для воздуходувок, пневматических двигателей, компрессоров, выпуска и впуска ДВС;
возникновение вихрей и неоднородностей потока у его твёрдых границ, этот шум называется вихревым и характерен для вентиляторов, турбовоздуходувок, турбокомпрессоров, воздуховодов;
возникновение отрывистых течений, которые приводят к пульсации давления (силовой шум); возникает в деталях воздуховодов (тройниках, изменениях сечения, дроссель-клапанах и т. д.);
перемешивание потоков, движущихся с разными скоростями (шум свободной струи) вдали от твёрдых границ, вызывающее турбулентный шум, который преобладает в шуме выброса сжатого воздуха в реактивных струях.
Характер спектра аэродинамического шума, как правило, высокочастотный.
Причиной гидродинамического шума могут быть следующие явления:
образование вихрей или неоднородности потока жидкостей вблизи твёрдых границ (вихревой шум);
образование пульсаций давления при изменении сечения движения жидкостей;
автоколебания упругих конструкций в жидкости (автоколебания в запорной арматуре и кранах, «пение» гребных винтов и др.);
кавитация жидкости из-за потери ею прочности при уменьшении давления, что ведёт к образованию полостей и пузырьков, заполненных газами, при захлопывании которых возникает звуковой импульс.
Гидродинамический шум в основном носит средне- и высокочастотный характер.
Источником электромагнитного шума являются электромагнитные вибрации, которые вызываются пульсациями или вращающимися магнитными силами и моментами, действующими в воздушном зазоре электрической машины. Магнитный шум зависит от частоты и формы колебаний статора, виброскорости, величины и свойств излучающей поверхности. Характер спектра в основном низко- и среднечастотный.
Магнитный шум, например, трансформаторов создаётся его сердечником, на который действует периодически меняющаяся индукция, с частотой в основном 100 Гц. Из-за магнитострикционного эффекта периодически изменяется длина сердечника, в результате возникают его изгибные колебания, возбуждающие низкочастотный шум.