Нормирование и контроль параметров шума, вибрации, инфра- и ультразвуков

Нормируемыми параметрами постоянного шума на рабочих местах согласно ГОСТ 12.1.003 и СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-32-2002 являются: уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц; уровень звука, дБА, измеряемый по шкале А шумомера, при котором чувствительность всего шумоизмерительного тракта соответствует средней чувствительности органа слуха человека на различных частотах спектра.

Нормируемыми параметрами непостоянного шума являются:

141

♦ эквивалентный (по энергии) уровень звука, дБА;

♦ максимальный уровень звука, дБА.

Оценка непостоянного шума на соответствие предельно допустимым уровням должна проводиться как по эквивалентному, так и по максимальному уровням звука (в дБА или дБА1). Превышение хотя бы одного из указанных показателей квалифицируется как несоответствие санитарным нормам.

Эквивалентный (по энергии) уровень звука непостоянного шума - уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет такое же среднее квадратическое звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течение заданного интервала времени.

Максимальный уровень звука - уровень звука, соответствующий максимальному показанию измерительного прибора при включенной необходимой стандартизованной временной характеристике.

Предельно допустимый уровень шума (ПДУ) - уровень, который при ежедневной работе (кроме выходных дней), но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Категории норм предельно допустимых уровней шума устанавливаются в зависимости от видов трудовой деятельности и в соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-32-2002 (табл. 2.6).

Определены предельно допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий при широкополосном постоянном и непостоянном (кроме импульсного) шуме для различных категорий норм шума (табл. 2.7).

Для тонального и импульсного шума предельно допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ (дБА) меньше значений, указанных в табл. 2.7.

Максимальный уровень звука для колеблющегося и прерывистого шума не должен превышать 110 дБА, а для импульсного - 125 дБА. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнем звука или уровнем звукового давления в любой октавной полосе свыше 135 дБА.

142 _

Таблица 2.6. Категории норм предельно допустимых уровней шума

Категория норм шума	Основные виды трудовой деятельности	Типичные рабочие места
I	Творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, научная деятельность, конструирование и проектирование, программирование, преподавание и обучение, врачебная деятельность	В помещениях дирекции, проектно-конструк-торских бюро, расчетчиков, программистов вычислительных машин, в лабораториях для теоретических работ и обработки данных,приема больных в здравпунктах
II	Высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории	В помещениях цехового управленческого аппарата, в рабочих комнатах конторских помещений, в лаборатории
III	Работа, выполняемая с часто получаемыми указаниями и акустическими сигналами; работа, требующая постоянного слухового контроля; операторская работа по точному графику с инструкцией; диспетчерская работа	В помещениях диспетчерской службы, кабинетах и помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону; машинописных бюро, на участках точной сборки, на телефонных и телеграфных станциях, в помещениях мастеров, в залах обработки информации на вычислительных машинах
IV	Работа, требующая сосредоточенности; работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами	За пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону; в помещениях лабораторий с шумным оборудованием, в помещениях для размещения шум-ных агрегатов вычислительных машин
V	Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных выше и аналогичных им)	В производственных помещениях и на территории предприятия

Таблица 2.7. Предельно допустимые уровни звукового

давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука

для различных категорий норм шума

Категория норм шума	Уровень звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гп	Уровень звука и эквивалентный уровень звука, ДВА
31,5
I
II
III
IV
V

Кроме республиканских санитарных норм производственного шума в стране действует ГОСТ 12.1.003, регламентирующий уровни звука и звукового давления на рабочих местах (табл. 2.8).

ГОСТ 12.1.003 помимо характера выполняемых работ учитывает и длительность воздействия шума. В этом случае при воздействии широкополосного шума в течение от 0,25 до 4 ч допустимые уровни могут быть увеличены на 20 дБ, а при воздействии тонального или импульсного на протяжении от 0,25 до 1,5 ч - на 15 дБ.

Для санитарно-гигиенической оценки условий труда в производственном помещении часто является достаточным знать уровень звука (дБА). Однако, чтобы принимать грамотные инженерные решения по снижению шума в оборудовании, подбирать материалы для звукоизоляции и звукопоглощения, а также средства индивидуальной защиты, необходимо знать спектр шума основных его источников. Они обычно представляются в паспортах на технические системы, машины и механизмы и могут быть изображены в виде таблиц или графиков.

Для измерения и анализа шума применяются шумоме-ры, частотные анализаторы, самописцы, осциллографы и

144

Таблица 2.8. Допустимые уровни звукового давления, уровни

звука на рабочих местах, в производственных помещениях

и на территории предприятий

Рабочие места	Уровень звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровень звука, ДБА
Помещения конструкторских бюро, лабораторий для обработки экспериментальных данных
Помещения управления, рабочие комнаты
Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий

некоторые другие приборы. В большинстве случаев при измерении шума можно ограничиться шумомером и частотным анализатором (полосным фильтром). Шумомеры измеряют уровень звукового давления, а в комплекте с частотным анализатором определяют и частотный состав (спектр) шума, т.е. распределение звуковой энергии по ок-тавным полосам.

Для измерения только уровня звука без частотного анализа используют шумомеры Шум-1М и ШМ-1.

Для контроля уровня вибрации применяют виброметр ВМ-1 с октавным фильтром ФЭ-2, приборы ВШВ-003, ШВК-И и другие современные приборы западных фирм.

Инфразвуковые колебания нормируются на производстве уровнями звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2; 4; 8; 16. В соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-35-2002 значения этих

145

уровней на рабочих местах не должны превышать на частотах 2-16 Гц соответственно 100—85 дБ.

Нормируемыми параметрами контактного ультразвука являются пиковые значения виброскорости в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 8,0; 16,0; 31,5; 63,0; 125; 250, 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16 000; 31 500 кГц или уровни виброскорости в этих же полосах частот (табл. 2.9).

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

Для ультразвука, передающегося воздушным путем (СанПиН 9-87-98), устанавливаются предельно допустимые уровни звукового давления (табл. 2.10).

Для вибрации различают техническое и санитарно-гигиеническое нормирование. В первом случае нормирование осуществляется по ГОСТ 12.1.12 «Вибрация. Общие требования безопасности» и направлено на обеспечение оптимальных условий, при которых человек защищен от вибрации.

Санитарно-гигиеническое нормирование проводится в соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-33-2002. 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 учетом времени воздействия вибрации по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.

Основным методом, характеризующим вибрационное воздействие на человека, является частотный анализ.

Нормируемый диапазон частот для общей вибрации в зависимости от категории устанавливается в виде октавных или третьоктавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25;1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.

146

Таблица 2.9. Предельно допустимые уровни и пиковые значения контактного ультразвука

Среднегеометрические частоты октавных полос, кГц	Пиковое значение виброскорости, м/с	Уровень пикового значения виброскорости, ДБ
8,0-63,0	5-10-8
125,0-500,0	8,9*10- 3
1*103-31,5 *103	1,6-10 2

Нормируемыми параметрами постоянной вибрации являются:

♦ средние квадратичные значения виброускорения и виброскорости, измеряемые в октавных или третьоктав-ных полосах частот, или их логарифмические уровни;

♦ корректированные по частоте значения виброускорения и виброскорости, или их логарифмические уровни.

Нормируемыми параметрами непостоянной вибрации являются эквивалентные (по энергии) корректированные по частоте значения виброускорения и виброскорости или их логарифмические уровни.

Работа в условиях воздействия вибрации с уровнями, превышающими нормативные, значения более чем на 12 дБ (4 раза) по интегральной оценке или в какой-либо октавной полосе частот, не допускается.

Таким образом, в производственных условиях с целью предотвращения вредного энергетического воздействия на организм человека необходимо обеспечивать нормативные значения уровней шума, инфра-, ультразвуков и вибрации путем выполнения специальных мероприятий.

Таблица 2.10. Предельно допустимые уровни звукового давления воздушного ультразвука на рабочих местах

Среднегеометри -ческие частоты третьоктавных по-	12,5	16,0	20,0	25,0	31,5-100
лос, кГц
Уровень звукового давления, дБ

2.4.4. Борьба с шумом и вибрацией на производстве

Как уже указывалось, источниками шума и вибрации являются различные процессы, оборудование, явления, что создает определенные трудности в борьбе с ними и обычно требует одновременного проведения комплекса мероприятий как инженерно-технического, так и санитарно-гигиенического характера.

В общем случае средства защиты человека от шума делятся на коллективные (рис. 2.8) и индивидуальные.

В соответствии с ГОСТ 12.1.029 снижения шума и вибрации в производственных условиях можно добиться следующими методами:

♦ устранение или уменьшение шума и вибрации непосредственно в источнике их возникновения;

♦ локализация источников шума и вибрации средствами звуко- и виброизоляции; звуко- и вибропоглощения;

♦ рациональное размещение технологического оборудования, машин, механизмов;

♦ акустическая обработка помещений (снижение плотности звуковой энергии в помещении, отражений от стен, перекрытий, оборудования и т.п.);

♦ внедрение малошумных технологических процессов и оборудования, оснащение машин и механизмов дистанционным управлением, создание рационального режима труда и отдыха работающим и т.д.;

♦ применение средств индивидуальной защиты;

♦ использование лечебно-профилактических мероприятий.

Как показывает практика, наиболее эффективным является борьба с шумом в источнике его возникновения. Как правило, шум машин и механизмов возникает в результате упругих колебаний как всего механизма, так и его частей, отдельных деталей.

Для уменьшения механического шума следует своевременно проводить ремонт оборудования, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей и балансировку вращающихся частей.

Значительное снижение шума (на 10-15 дБ) достигается при замене ударных процессов безударными, подшипников качения подшипниками скольжения, зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчатоременными

148

Рис. 2.8. Классификация средств коллективной защиты работающих от шума

передачами, прямозубых шестерен косозубыми металлическими или пластмассовыми, металлических деталей деталями из пластмасс и т. д.

Снижения аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, совершенствованием аэродинамических свойств механизмов, позволяющим снизить интенсивность вихреобразования, применением звукоизоляции и установкой глушителей и т.д.

Электромагнитные шумы снижаются конструктивными изменениями в электрических машинах.

Действенным методом снижения уровня шума является установка звукоизолирующих и звукопоглощающих преград на пути его распространения.

Под звукоизоляцией понимают создание специальных строительных устройств - преград (в виде стен, перегородок, кожухов, выгородок и т. п.), препятствующих распространению шума из одного помещения в другое или в одном и том же помещении.

Принцип звукоизоляции заключается в том, что большая часть звуковой энергии отражается от преграды и только незначительная часть ее проникает сквозь звукоизолирующую преграду и попадает в окружающую среду.

149

Рис. 2.9. Схема прохождения звуковой энергии через препятствие

Из рис. 2.9 видно, что вся звуковая энергия 1, направляющаяся на преграду, разделяется на отраженную звуковую энергию 2, которая возвращается в помещение, где она возникла, и на поглощаемую энергию 3, 4, 5, 7. Часть энергии 3 после частичного проникновения через преграду возвращается обратно в помещение и соединяется с отраженной энергией 2. Часть энергии 4 распространяется по конструкции перекрытия или же трансформируется в ней в тепловую энергию 6. Частично энергия 5 рассеянно излучается в помещение. Часть энергии 7 через поры, трещины в перекрытии направляется прямо в помещение в виде основного шума. В результате в помещение попадает суммарная звуковая энергия 8, состоящая из энергий 5 и 7.

Звукоизолирующая способность ограждений во многом определяется их массой, поскольку при падении звуковых волн на конструкцию они приводят ее в колебательное движение. При удвоении массы звукоизолирующая способность ограждающих конструкций возрастает в среднем на 6 дБ при частоте колебаний 100 Гц. С повышением частоты звука звукоизолирующая способность одного и того же материала возрастает примерно на 7,5 дБ на октаву.

Звукопоглощение — это способность материала или конструкции поглощать энергию звуковых волн, которая в узких каналах и порах материала трансформируется в другие виды энергии, в основном в тепловую. Иными словами уменьшение шума в звукопоглощающих преградах обусловлено переходом колебательной энергии в тепловую вследствие внутреннего трения в звукопоглощающих материалах.

Свойством поглощать звук обладают практически все строительные материалы. Однако звукопоглощающими принято называть такие материалы, у которых на средних частотах коэффициент звукопоглощения а > 0,2.

150

Звукопоглощающие преграды делятся на четыре класса:

♦ волокнисто-пористые - войлок, вата, акустическая штукатурка, ультратонкое стеклянное и базальтовое волокно и др.;

♦ мембранные - ПВХ и другие пленки, тонкие листы фанеры или металла на обрешетке;

♦ резонансные - специальные конструкции, основанные на акустических свойствах резонатора;

♦ комбинированные - устройства, использующие предыдущие материалы.

Хорошие звукопоглощающие свойства имеют легкие и пористые материалы, такие, как минеральный войлок, стекловата, поролон и т. п.

В качестве звукопоглощающих материалов чаще всего используют минераловатные плиты типа «Акмигран», «Ак-минит», гипсовые плиты АГП с минераловатным заполнением, ваты из супертонкого базальтового волокна с а в пределах 0,8-0,95 на разных среднегеометрических частотах.

Выбор типа поглотителя, его толщины и конструктивного исполнения определяется в первую очередь¹ интенсивностью и частотной характеристикой шума, технологическими и противопожарными требованиями.

Для звукопоглощения в производственных помещениях используются звукопоглощающие балки, штучные звукопоглотители в виде различных геометрических форм (кубов, шаров, конусов и др.), перфорированные экраны и т. д.

Для снижения аэродинамического шума, возникающего при работе вентиляторов, дымососов, компрессоров, кондиционеров на воздуховодах, всасывающих трактах, магистралях выброса и перепуска воздуха устанавливают различные глушители, которые могут быть активными и реактивными.

Активные глушители представляют устройства, содержащие в себе материал, поглощающий энергию аэродинамического шума.

Реактивные глушители устроены таким образом, что способны отражать входящую звуковую энергию обратно к источнику ее образования.

Конструкции глушителей (рис. 2.10) следует выбирать в зависимости от размеров воздуховода, допустимой скорости газового потока и необходимой степени снижения

151

Рис 2 10 Устройство глушителей активного (а, б, в) и реактивного

(г, д, е) типов: а - пластинчатый, б - трубчатый, в и г - камерные, д - резонансный, е - чет вертьволновой, 1 - кожух глушителя, 2 - звукопоглощающий материал, 3 - каналы для воздуха, 4 - звукопоглощающая облицовка; 5 - внутренняя

перегородка

шума. Так, например, для воздуховодов размером до 500x500 мм строительными нормами рекомендуется использовать трубчатые глушители, при больших размерах -пластинчатые или камерные.

Большое значение для снижения шума и вибрации имеет правильная планировка территории и производственных помещений, а также использование естественных и искусственных преград, препятствующих распространению звука. При проведении планировочных мероприятий учитывают расположение помещений и объектов относительно друг друга. Цехи с большим количеством шумящего оборудования должны быть сконцентрированы в глубине заводской территории или в одном месте, удалены от тихих помещений, ограждены зоной зеленых насаждений, частично поглощающих шум.

При невозможности или неэкономичности реализации противошумных мероприятий, а также для работы в аварийных условиях работающие должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты от шума: противошумными вкладышами (Беруши), наушниками и шлемофонами. Эффективность этих средств зависит от их конструкции, качества используемых материалов, силы прижатия, выполнения правил эксплуатации.

152

Противошумные вкладыши («Комфорт плюс», МАХ-1, Laser life и др.) вставляют непосредственно в слуховой канал наружного уха. Их изготавливают из легкого каучука, эластичных пластмасс, резины, эбонита и ультратонкого волокна. Они позволяют снизить уровень звукового давления на 10-15 дБ.

В условиях повышенного шума рекомендуется применять наушники, которые обеспечивают надежную защиту органов слуха. Например, наушники ВЦНИОТ снижают уровень звукового давления на 7-38 дБ в диапазоне частот 125-8000 Гц. В настоящее время промышленностью выпускаются современные наушники типов Ария, Наутилус, Биг, Тракстон и др.

Шлемофоны рекомендуется применять для защиты от воздействия шума с общим уровнем 120 дБА и выше. Они герметично закрывают всю околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30-40 дБ в диапазоне частот 125-8000 Гц.

Защита от вибрации машин, механизмов и оборудования также проводится несколькими методами: устранением или снижением действующих переменных сил, вызывающих вибрацию в источнике их возникновения; вибропоглощением и виброизоляцией.

Наиболее действенным из них является устранение или снижение вибрации непосредственно в источнике образования. При проектировании оборудования предпочтение отдают таким кинематическим и технологическим схемам, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, резкими ускорениями, исключаются или предельно снижаются. Так, например, вибрация снижается при замене поступательного движения на равномерное вращение, механических приводов гидравлическими, подшипников качения подшипниками скольжения; использовании шестерен со специальными видами зацеплений - глобоидальным, шевронным, двушевронным, кон-хоидальным и т.п. Борьбу с вибрацией можно эффективно проводить с помощью вибропоглощающих и виброизолирующих материалов и специальных устройств. К вибропоглощению относят вибродемпфирование и виброгашение.

Эффект вибродемпфирования - превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. Для этого в конструкциях деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы

153

Рис. 2.11. Классификация методов и средств защиты работающих от вибрации

с большим внутренним трением, например, специальные магниевые сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфиру-ющие покрытия и т.д.

Методы и средства защиты от вибрации классифицируются в зависимости от степени контакта работающих с источником вибрации (рис. 2.11).

Виброгашение — это снижение уровня вибрации объекта путем введения в колебательную систему дополнительных реактивных сопротивлений. В частности, для предотвращения общей вибрации вибрирующие машины и оборудование устанавливают на самостоятельные виброгася-щие фундаменты, массу которых рассчитывают таким образом, чтобы амплитуда их колебаний не превышала 0,1-0,2 мм, а вероятность появления резонансных явлений была бы минимальной. Для снижения вибрации трубопроводов используются гасители колебаний типа буферных емкостей для превращения пульсирующих потоков в равномерные.

154

Для ослабления интенсивности передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т.п. широко используют методы виброизоляции.

Виброизоляция — это снижение уровня вибрации защищаемого объекта, достигаемое уменьшением передачи ко-. лебаний от их источника. Виброизоляция представляет собой упругие элементы, так называемые амортизаторы вибрации, размещенные между вибрирующей машиной и ее основанием.

Виброизоляция используется при виброзащите от действия напольных и ручных механизмов. Компрессоры, насосы, вентиляторы, станки должны устанавливаться на амортизаторы или упругие основания в виде элементов массы и вязкоупорного слоя. Для снижения интенсивности вибрации необходимо, чтобы масса фундамента была в 3-5 раз больше массы агрегата.

В качестве виброизоляторов для машин с вертикальной возмущающей силой используют резиновые, пружинные и комбинированные опоры (рис. 2.12). Поскольку резиновые амортизаторы под действием нагрузки деформируются без изменения объема, для их эффективной работы необходимо, чтобы ширина и длина амортизатора не превышали более чем в 2-3 раза его высоту. Листовая резина характеризуется небольшой деформацией, поэтому она не может служить эффективным виброизолятором. Для прокладок можно использовать перфорированную листовую резину с условием, чтобы статическая ее осадка не превышала 10-20% толщины.

Для снижения вибрации воздуховодов, особенно в местах их прохождения через стены или другие строительные конструкции, в узлах крепления или стыковок устанавливают упругие прокладки.

Для ручного инструмента наиболее эффективна многозвенная система виброизоляции, когда между руками и инструментом проложены слои с различной массой и упругостью.

В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации используют специальную обувь на массивной резиновой подошве, рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготавливаются из упругодемпфирующих материалов.

Важными моментами в системе мероприятий по снижению негативного воздействия шума и вибрации явля-

155

Рис. 2.12. Принципиальная схема устройства виброизоляционных

амортизаторов: а - ребристая и дырчатая листовая резина; б - пружинный амортизатор, запрессованный в резиновую массу; в - крепление виброизолированной машины; г — комбинированный пружинно-резиновый амортизатор

ются правильная организация труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья операторов, специальные лечебно-профилактические мероприятия, такие, как гидромассаж, гидропроцедуры (ванны, различные души), витаминизация и т.д.