Методи захисту від воздейсвія шуму

₀ — интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости. I ₀ - інтенсивність звуку, відповідна порогу чутності.

Так як інтенсивність звуку пропорційна квадрату звукового тиску, то для рівня звукового тиску можна записати:

, (2)

Вухо людини реагує на величину в 10 разів меншу, ніж білий, тому поширення отримала одиниця децибел (дБ), дорівнює 0,1 Б, тоді

(3)

_, Шумові характеристики (ШХ) джерел шуму - активні рівні звукової потужності (УЗМ) L _p, , дБ, или предельно допустимые шумовые характеристики (ПДШХ) должны быть указаны в паспорте на них, руководстве (инструкции) по эксплуатации или другой сопроводительной документации. дБ, і показники спрямованості випромінювання шуму G, дБ, або гранично допустимі шумові характеристики (ПДШХ) повинні бути зазначені в паспорті на них, керівництво (інструкції) з експлуатації або іншій супровідній документації. За відсутності таких відомостей необхідно користуватися довідковими даними по шумовим характеристикам застосовуваної машини або її аналога.

Відповідно до ГОСТ 12.1.003-83 * шум класифікується за спектральним і тимчасовим характеристикам.

Спектри шуму поділяються на широкополосні і тональні. Широкосмугові характеризуються спектром шуму шириною більше однієї октави, тональні мають у своєму складі виражені дискретні тони з перевищенням рівня звукового тиску (у третинно октавній смузі частот) над сусідніми не менш ніж на 10 дБ.

Для оцінки та порівняння шумів, що змінюються за часом, застосовують рівні звуку. Рівень звуку - це сумарний рівень звукового тиску, визначеного у всьому частотному діапазоні. Вимірюють рівень звуку шумоміром в децибеллах А [дБ (А)] за шкалою, що має коригуючий контур А по низькочастотної складової.

За часовими характеристиками шуми поділяються: на постійні й непостійні, а останні, у свою чергу, діляться на коливні переривчасті і імпульсні. Шум відноситься до постійного, якщо рівень звуку, що характеризує його, змінюється за восьмигодинний робочий день (робочий зміну) не більш ніж на 5 дБ (А); для непостійних шумів характерна зміна рівня звуку протягом робочого дня більш ніж на 5 дБ (А) .

Хиткі шуми характеризуються рівнем звуку, що безперервно змінюється в часі, наприклад шум транспортного потоку. Для переривчастих шумів рівень звуку змінюється східчасто [на 5 дБ (А) і більше], при цьому тривалість інтервалів, протягом яких рівень залишається постійним, становить 1 с і більше, наприклад шум, що виникає при періодичному випуску газу з-під поршня. Імпульсні шуми - це один або декілька звукових сигналів кожен тривалістю менше 1 с, що сприймається людиною як удари, наступні один за іншим, рівні звуку при цьому відрізняються не менш ніж на 7 дБ. Для машин ударної дії характерний імпульсний шум.

2 Гігієнічне нормування шуму

Параметри шуму на працюючих місцях визначено ГОСТ 12.1.003-83. Вони є обов'язковими для всіх промислових підприємств. Для нормування постійних шумів застосовують допустимі рівні звукового тиску у восьми октавних смугах частот в залежності від виду виробничої діяльності. Для орієнтовної оцінки допускається як характеристики постійного широкосмугового шуму на робочих місцях приймати рівень звуку [дБ (А)], що визначається за шкалою А шумоміра з корекцією низькочастотної складової за законом чутливості органів слуху і наближенням результатів об'єктивних вимірювань до суб'єктивного сприйняття.

Непостійні шуми на робочих місцях нормуються по еквівалентним по енергії рівнями звуку [дБ (А)], визначеним за ГОСТ 12.1.050-86.

3 Класифікація засобів захисту від шуму

Засоби захисту від шуму, застосовувані на машинобудівних підприємствах, поділяються на засоби колективного захисту (СКЗ) та індивідуального захисту (ЗІЗ). Класифікація засобів колективного захисту наведена на малюнку 1.

.

Малюнок 1 - Засоби колективного захисту від шуму на шляху його поширення.

Найбільш раціональним методом є боротьба з шумом у джерелі виникнення (зменшення звукової потужності Р). Причиною виникнення шумів можуть бути механічні, аеродинамічні, гідродинамічні і електромагнітні явища, зумовлені конструкцією і характером роботи машин і механізмів, а також неточностями, допущеними в процесі виготовлення і умовами випробування та експлуатації. Для зниження шуму в джерелі виникнення можуть успішно застосовуватися наступні заходи: заміна ударних механізмів і процесів ненаголошеними, наприклад заміна ударної Кленка зварюванням, рихтування - гнуття, використання гідроприводу замість кривошипно-шатунних і ексцентрикових приводів; застосування малошумних сполук, наприклад підшипників ковзання, косозубих, шевронних та інших спеціальних зчеплень; застосування як конструкційних матеріалів з ​​високим внутрішнім тертям, наприклад заміна металевих деталей пластмасовими і іншими «незвучащімі» матеріалами; підвищення вимог до балансуванню роторів; зміна режимів і умов роботи механізмів і машин; застосування примусової мастила в зчленуваннях для запобігання їх зносу і шуму від тертя. Важливе значення має своєчасне технічне обслуговування обладнання, при якому забезпечується надійність кріплення і правильне регулювання зчленувань. Комплекс заходів, спрямованих на зменшення шуму в джерелі, може забезпечити зниження рівня звуку на 10 ... 20 дБ (А) і більше.

Зміна спрямованості випромінювання шуму. При проектуванні установок з направленим випромінюванням необхідна відповідна орієнтація цих установок по відношенню до робочих місць, оскільки величина показника спрямованості може досягати 10 ... 15 дБ. Наприклад, отвір воздухозаборной шахти вентиляційної установки необхідно розташовувати так, щоб максимум випромінюваного шуму був направлений до протишумні бік від робочого місця або житлового будинку.

Раціональне планування підприємств і цехів. Шум на робочому місці може бути зменшений за рахунок збільшення відстані від джерела шуму до розрахункової точки. Всередині будівлі такі приміщення повинні розташовуватися далеко від галасливих приміщень так, щоб їх розділяло кілька інших приміщень. На території підприємства більш гучні цехи необхідно концентрувати в одному-двох місцях. Відстань між тихими приміщеннями (конструкторське бюро, заводоуправління) і гучними цехами повинно забезпечувати необхідне зниження шуму.

Акустична обробка приміщень. Інтенсивність шуму в приміщеннях залежить не тільки від прямого, але і від відбитого звуку, тому для зменшення останнього застосовують звукопоглинаючі облицювання поверхонь приміщення (рис. 2, а) і штучні (об'ємні) поглиначі різних конструкцій (рис. 2, б), що підвішуються до стелі приміщень. Процес поглинання звуку відбувається шляхом переходу енергії коливних частинок повітря в теплоту за рахунок втрат на тертя в пористому матеріалі. Для більшої ефективності звукопоглинання пористий матеріал повинен мати відкриті з боку падіння звуку і незамкнуті пори.

Звукопоглинальні матеріали мають коефіцієнт звукопоглинання а > 0,2. У бетону, цегли величина а не перевищує 0,01 ... 0,05. Звукопоглинальні властивості пористих матеріалів визначаються товщиною шару, частотою звуку, наявністю повітряного прошарку. Ефект зниження шуму за рахунок застосування звуковбирною облицювання оцінюють за формулою

(4)

де В ₂ і В ₁ - постійні приміщення до і після проведення акустичної обробки. Величину У визначають за СНіП П-12-77 в залежності від виду приміщення.

1 - захисний перфорований шар; 2 - звукопоглинальний матеріал;

3 - захисна склотканина; 4 - стіна або стеля, 5 - повітряний проміжок;

6 - плита з звукопоглинального матеріалу.

Малюнок 2 - Акустична обробка приміщень

Зменшення шуму на шляху його поширення застосовують, коли перераховані вище методи не забезпечують необхідного зниження шуму. _пр путем установки звукоизолирующих перегородок, кожухов, экранов (рисунок 3) и т.п. Зниження шуму досягається за рахунок зменшення інтенсивності прямого шуму l _пр шляхом установки звукоізолюючих перегородок, кожухів, екранів (рисунок 3) і т.п. Сутність звукоізоляції огорожі полягає в тому, що падає на нього енергія звукової хвилі відбивається в значно більшою мірою, ніж проходить за огорожу. Звукоізолююча здатність (дБ) перегородки виражається величиною:

(5)

де - Інтенсивність шуму за перегородкою. Як звукоізолюючих матеріалів для перегородок застосовують бетон, цегла, дерево і т. п. Ефективність звукоізоляції (дБ) однорідної перегородки може бути визначена за формулою:

^, (6)

де т - маса 1 м ² перегородки, кг, що залежить від щільності матеріалу і товщини перегородки;

/ - Частота, Гц;

рс - акустичний опір повітря.

Аналіз цієї формули дозволяє зробити два основні висновки: звукоізоляція огорож тим вище, ніж вони важчі, і на високих частотах ефект від установки огорожі буде значно вище, ніж на низьких.

Найбільш гучні машини і механізми закривають кожухами, які зазвичай виготовляють із конструкційних матеріалів - сталі, сплавів алюмінію, пластмас і ін і опоряджують зсередини звукопоглинаючим матеріалом товщиною 30 ... 50 мм (рисунок 5).

а - схема кожуха; б - конструкція кожуха електродвигуна: 1 - звукопоглинальний матеріал; 2 - глушник шуму; 3 - джерело шуму; 4 - стінка;

5 - електродвигун, 6, 7 - канали з глушниками для входу і виходу повітря

– Звукоизолирующий кожух Малюнок 3 - Звукоізолюючий кожух

а - схема екрану; б - розташування екранів в обчислювальних центрах;

в - екранування джерел механічного шуму; 1 - шумне обладнання;

2 - екран зі звуковбирною облицюванням, 3 - робоче місце; 4 - дискова пила

Малюнок 4 - Екранування джерел шуму

4 Розрахунок глушників шуму

На машинобудівних підприємствах підвищений шум на робочих місцях і в житловій забудові часто створюється при роботі вентиляторних, компресорних і газотурбінних установок, систем скидання стисненого повітря, стендів для випробувань різних двигунів. Зниження шуму аеродинамічного походження досягається установкою глушників в каналах і повітроводах на шляху поширення шуму від його джерела до місця всмоктування або викиду повітря і газів. Глушники поділяються на абсорбційні, реактивні (рефлексні) і комбіновані. Зниження шуму в абсорбційних глушниках відбувається за рахунок поглинання звукової анергії застосовуваними в них звукопоглинальними матеріалами і конструкціями, а в реактивних - у результаті відображення звуку назад до джерела. Комбіновані глушника володіють властивістю як поглинати, так і відображати звук. Вибір типу глушника залежить від конструкції заглушуваний установки (стенду, системи тощо), спектру і необхідного зниження шуму. Застосування глушників для різних установок і систем розглянуто нижче.

При поширенні шуму по трубопроводах, воздуховодам, каналам для його зменшення широко застосовують глушники різних конструкцій, вибір яких визначається спектром шуму, необхідним глушінням та умовами експлуатації конкретної установки. Реактивні глушники використовують для зниження шуму з різко вираженими дискретними складовими і у вузьких частотних діапазонах. Важливо, щоб застосування глушників будь-якого типу не погіршувало роботу заглушуваний машини. Ефективність глушників шуму може досягати 30-40 дБ і більше. Якщо в робочій зоні не вдається зменшити шум до допустимих величин Загальнотехнічні кошти, то адміністрація зобов'язана забезпечити працюючих в цій зоні засобами індивідуального захисту і позначити її знаками безпеки. До засобів індивідуального протишумові захисту відносяться вкладиші (Зниження шуму на 5 ... 20 дБ); навушники (ефективність на високих частотах до 45 дБ); шоломи, що застосовуються при високих рівнях шуму (більше 120 дБ).

а - трубчастий; б - пластинчастий; в - стільниковий; г - звукопоглинаюча облицювання повороту; 1 - трубопровід; 2 - корпус глушника; 3 - перфорована стінка;

4 - склотканина; 5 - звукопоглинальний матеріал.

Малюнок 5 - Глушники абсорбційного типу

а - камерний; б - резонансний; в - четвертьволновой; е - глушник шуму випуску мотоциклетного двигуна

Малюнок 6-Реактивні глушники

Захист від шуму може забезпечуватися і такими організаційними заходами, як скорочення часу перебування в умовах підвищеного шуму, правильний вибір режиму праці та відпочинку, лікувально-профілактичні та інші заходи. Контроль рівнів шуму на робочих місцях регламентований ГОСТ 12.1.050-86. В даний час для вимірювання шуму і вібрацій використовують акустичні комплекти «ШУМ-1М» і «ВШВ-003» (бивш.СССР), КРТ (Німеччина) і «Брюль і К'ер» (Данія).

Глушники вентиляційних установок. Найбільшого поширення в вентиляторних установках загальнопромислового призначення отримали глушника абсорбційного типу - трубчасті, пластинчасті, циліндричні, облицьовані зсередини ЗПМ повороти повітроводів (рисунок 8), оскільки вентилятори мають широкосмуговий спектр шуму. Конструкції глушників підбирають залежно від поперечних розмірів воздуховода, допустимої швидкості повітряного потоку, необхідного зниження УЗД і місця для установки глушника.

Трубчасті глушника звичайно застосовуються при поперечному перерізі повітроводів до 500 X 500 їм або діаметрі до 500 мм, циліндричні - при діаметрі до 700 мм, а пластинчасті - при великих розмірах. У глушниках пластини встановлюють паралельно потоку повітря на певній відстані один від одного. Товщину пластин вибирають виходячи з максимуму а спектрі шуму - чим вище частота глушили звуки, тим товщі повинні бути пластини глушники. Зазвичай товщина пластин становить 100-200 мм, рідше 400-600 мм.

1 - корпус; 2 - штуцер; 3 та 4 - пористі перегородки; 5 - замкнута порожнина;

6 - звукопоглинальний сипкий матеріал

Малюнок 7 - Комбінований глушник

Необхідне вільне перетин глушника знаходять із співвідношення:

, (7)

де Q - Витрата повітря через глушник, м ³ / с;

- Допустима швидкість повітря в глушнику, м / с.

Потік повітря, проходячи через глушник, генерує так званий власний шум глушника, звукова потужність якого залежить від швидкості потоку, конструкції глушника та його розмірів. Особливо важливо враховувати ту обставину, коли глушник встановлюється безпосередньо перед приміщенням. У цьому випадку допустиму швидкість повітря можна приймати залежно від допустимого рівня звуку в приміщенні.

Для орієнтовної оцінки допустимої швидкості руху повітря у вентиляційних глушниках при визначенні їх конкретних габаритів допускається користуватися даними табл. 1.

а-трубчастий круглий, зварний зварний; б - трубчастий прямокутний, зварний;

в - пластинчастий;

г - Циліндричний, 3 - Циліндричний комбінований; 1 - Перфорована обичайка, 2 - Звукопоглинальний полотно, 1 - Короб зовнішній; 4 - діафрагма;

5 - Пластина; 6-циліндр, 7 - Обтічник; 8 - кріплення циліндра

Рисунок 8 - Глушники шуму вентиляційних установок

Таблиця 1 - Допустима швидкість руху повітря в глушниках систем вентиляції, м / с

Необхідну довжину глушника визначають для кожної октавной смуги за формулою:

, (8)

де - Потрібне заглушення шуму в глушнику, дБ;

- Табличне значення заглушення шуму в глушнику, (дБ) довжиною 1 м.

_тр , полученных в результате расчета для отдельных октавных полос. Довжину глушників слід приймати за найбільшим з усіх значень L _тр, отриманих в результаті розрахунку для окремих октавних смуг.

Необхідна довжина глушника може бути зменшена в результаті застосування облицьованих відводів та звуко облицювань в поворотах і прямих ділянках каналів.

При компонуванні вентиляційних установок доцільно встановлювати центральний глушник і передбачати для нього місце по можливості ближче до вентилятора на початку вентиляційної мережі, щоб обмежити до мінімуму шум, що проникає через стінки повітроводів в приміщення, через які вони проходять.

Рівні звукової потужності шуму вентилятора перед дросселирующим пристроєм визначають за формулою:

, (9)

де - Октавний рівень звукової потужності шуму, випромінюваного вентилятором в мережу, дБ;

= , (10)

де - Сумарне зниження рівня (втрати) звукової потужності (дб) в елементах мережі по шляху поширення шуму від вентилятора до дросселирующего пристрої;

- Зниження рівня звукової потужності (дб) в запроектованому центральному глушнику (ефективність глушника).

При акустичному розрахунку вентиляційної системи шум, випромінюваний дроселює у воздуховод, можна не враховувати лише в тому випадку, коли рівні звукової потужності цього шуму у всіх октавних смугах принаймні на 5 дБ нижче, ніж рівні звукової потужності шуму від вентилятора (з урахуванням зниження шуму в глушнику) перед цим пристроєм. В інших випадках необхідно розрахувати необхідну зниження шуму дросселирующего пристрою і підібрати глушник, який повинен бути встановлений після дросселирующего пристрою.

Гідравлічний опір пластинчастих і стільникових вентиляційних глушників розраховують за формулою:

, (11)

де - Сумарний коефіцієнт місцевого опору для глушників; для стільникових і пластинчастих глушників;

- Коефіцієнт тертя;

— длина глушителя, м ; l - довжина глушника, м;

D - Гідравлічний діаметр, м;

V - Швидкість повітря в повітроводі перед глушником, м / с;

р - щільність повітря в повітроводі, кг / м .

Глушники компресорних і газотурбінних установок (ГТУ). Для зниження шуму цих установок найчастіше застосовують трубчасті (рисунок 9) і пластинчасті глушники; трубчасті - для всмоктуючих і вихлопних повітроводів компресорів малої продуктивності низького і високого тиску і невеликі ГТУ; пластинчасті - для більш великих ГТУ. Довжина і вільне перетин глушника вибирають такими, щоб зниження октавних УЗД в розрахунковій точці було не нижче необхідного по акустичному розрахунку чи даними вимірі. _св , м ² - определяют по формуле (4), что была приведена выше. Вільне перетин глушника F _св, м ² - визначають за формулою (4), що була наведена вище.

У глушниках шуму всмоктування допустима швидкість газовождушной суміші 10 - 15 см / с, у глушниках шуму стравлювання - 20 - 40 м / с залежно від наявного протитиску до необхідного зниження шуму.

1-корпус, 2-звукопоглинальний матеріал; 3 - перфоровані покриття

Рисунок 9 - Схема трубчастого глушника

Згасання в трубчастому глушнику (В дБ) можна розрахувати за формулою Бєлова:

(11)

де П - периметр прохідного перерізу, м;

l - Довжина глушника м;

S - Площа прохідного перерізу, м ^2;

- Еквівалентний коефіцієнт поглинання облицов ки, що залежить від коефіцієнта звукопоглинання матеріалу ':

Для трубчастих глушників з внутрішнім діаметром d вираз (11) приймає вигляд:

) (12)

Для повітроводів великих діаметрів застосовують пластинчасті глушники, в яких звукопоглинальний матеріал рівномірно розподілений по прохідному перетину. Для пластинчастого глушника формула Бєлова приймає вигляд:

(13)

₀ – расстояние между пластинами, м; де d ₀ - відстань між пластинами, м;

l - Довжина пластин, м.

Ефективність пластинчастих глушників досить висока - до 40 дБА; крім того, ці глушники прості в конструктивному відношенні і зручні для монтажу.

Прикладом активного глушника є також глушники з насипним поглиначем (рисунок 10) з керамзитового або будівельного щебеню, гравію і т.д. Перевага таких глушників полягає в тому, що вони мають високу ефективність у галузі низьких частот, завдяки можливості використовувати товсті шари звукопоглинального матеріалу, порівнянні з довжиною хвилі заглушає звуки. Такі глушники можна використовувати в установках з гарячими газами.

Реактивні глушники (камерні, резонаторні) виконують у вигляді камер розширення і звуження. У таких глушниках звук поглинається шляхом відображення і розсіювання звукової енергії на акустичних фільтрах.

1 - корпус; 2 - жалюзійні грати; 3 - бутовий камінь, 4 - кругляк

Рисунок 10 - Схема глушника з насипним поглиначем

Реактивні глушники (камерні, резонаторні) виконують у вигляді камер розширення і звуження. У таких глушниках звук поглинається шляхом відображення і розсіювання звукової енергії на акустичних фільтрах. Глушник може складатися з однієї або декількох камер, з'єднаних зовнішньої або внутрішньої трубою (рисунок 11). Чим більше число камер, тим більше ефективний глушник в заданому діапазоні частот. Частотна характеристика такого глушника має ряд чергуються максимумів.

_тр – площадь сечения трубопровода; S _t S _тр - площа перерізу трубопроводу; S _{t в} – длина камеры площа перерізу розширювальної камери; l _в - довжина камери

Малюнок 11 - Камерний глушник шуму

Зниження рівня шуму однокамерним глушником можна визначити за формулою:

, (14)

де т - ступінь розширення, що дорівнює відношенню площі перерізу камери S _K до площі ; перерізу трубопроводу S _TP;

l _k - Довжина камери, м;

= 2П f /с волновое число , м k = 2П f / с хвильове число, м ^1.

Заглушення однокамерного глушника збільшується при зростанні ступеня розширення. Так, при т = 9 заглушення на частоті максимуму становить близько 13 дБ, а при т = 16 - близько 18 дБ.

Заглушення двокамерного глушника з двох однакових камер перевищує значення ефективності однокамерного глушника в 1,5-2 рази.

До реактивних глушників відносяться резонансні глушники. Вони являють собою порожнини, сполучені з трубопроводом сполучними отворами (рис. 12). Резонансна частота для одиночного резонатора, на якій спостерігається максимальне поглинання енергії:

(15)

де с - швидкість звуку, м / с;

До ₁ - провідність горла отвори;

– объем резонатора, V - об'єм резонатора, .

а - резонатор Гельмгольца; б - однокамерний концентричний резонатор;

в - система резонаторних відростків

Рисунок 12 - Схема резонансних глушників

Висновки

У даній розрахунково-графічної роботи були розглянуті основні характеристики шумів, їх різновиди, вплив шуму на виробничий персонал. Були розглянуті заходи захисту від шуму, наведено їх класифікацію, вибрано найбільш раціональний спосіб захисту. У розрахунковій частині був проведений розрахунок глушників шуму.

Список використаної літератури

1. Бєлов С. В. Безпека виробничих процесів. Довідник, М.: Машинобудування, 1985, 615 с.

2. Охорона праці в машинобудуванні: Підручник для машинобудівних вузів / Є.Я. Юдін, С.В. Бєлов, С.К. Баланцев та ін; Під ред. Є.Я. Юдіна, С.В. Бєлова - 2-е вид., Перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 1983, 432 с., Іл.

3. Довідник проектувальника. Захист від шуму / Под ред. Є.Я. Юдіна. М.: Стройиздат, 1974, 425 с.

4. Денисенко Г.Ф. Охорона праці: Учеб. посібник для інж.-екон. спец. вузів. -М.: Вищ. шк., 1985. -319 С, іл.

5. Засоби захисту в машинобудуванні: Розрахунок і проектування: Довідник. С.В. Бєлов, А.Ф. Козяков і ін Під редакцією С.В. Бєлова - М. Машинобудування, 1989, - 368 с.

6. Карпов Ю.В., Дворянцева Л.А. Захист від шуму та вібрації на підприємствах хімічної промисловості. М: Хімія, 1991, - 120 с.