Гигиеническое нормирование уровня шума. 
Способы защиты от шума

Звуковые колебания, воспринимаемые органами слуха, являются механическими колебаниями, распространяющимися в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной).

Основным признаком механических колебаний является повторяемость процесса движения через определенный промежуток времени. Минимальный интервал времени повторяемости движения тела называют периодом колебаний (Т), а обратную ему величину — частотой колебаний (f). Эти величины взаимно обратны:

f = 1 Т где f — частота колебаний, Гц; Т — период колебаний, с.

Таким образом, частота колебаний определяет число колебаний, произошедших за 1 с. Для характеристики колебаний используют также циклическую частоту (щ, Гц), которая определяется как число колебаний, происходящих за 2л с. Между обычной и циклической частотами существует следующая связь:

щ = 2р/f.

Циклическая частота и период колебаний связаны следующим соотношением:

щ = 2р/ Т.

Наиболее простым видом колебаний, существующих в природе, являются гармонические колебания, описываемые уравнением х = хmax· cos (щ·t + ц₀),.

где х — смещение тела от положения равновесия; хmax — максимальное значение смещения от положения равновесия (амплитуда колебания); щ— циклическая частота колебаний; t — текущее время; ц0 — начальная фаза колебаний в момент времени t = 0.

Величина, стоящая под знаком косинуса, ц = (щ· t + ц0).

— фаза гаромонического колебания, при этом фаза колебаний ц0 в начальный момент времени t = 0 называется начальной фазой.

Гармонические колебания.

Процесс распространения колебаний в упругой среде называется волной. Каждая из частиц среды колеблется около положения устойчивого равновесия. Поверхность, которая отделяет колеблющиеся частицы от частиц, пока еще не пришедших в колебательное движение, называют фронтом волны. Совокупность точек, колеблющихся в одинаковых фазах, образует волновую поверхность. Расстояние между двумя соседними частицами, находящимися в одинаковой фазе (см. рис.), называется длиной волны (л).

шум оружие облучение угарный Скорость V распространения колебаний в пространстве называется скоростью волны. Связь между длиной волны л, ее скоростью V и периодом колебания Т дается выражением л = VT,.

V = лТ.

Так как частота колебания связана с периодом, то скорость распространения волны можно выразить V= лf.

По современным измерениям скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна 331 м/с. В таблице приведены скорости распространения звуковых волн в различных веществах при комнатной температуре.

Скорость распространения звуковых волн в веществах.

Звуковые волны переносят энергию. Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды вводят понятие «интенсивность звука». Это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной (т.е. расположенной под углом 90°) к направлению распространения волны. Интенсивность звука (I, Вт/м²) выражается:

где р — звуковое давление (разность между мгновенным значением полного давления и средним значением давления, которое наблюдается в среде при отсутствии звукового поля), Па; с — плотность среды, кг/м³; С — скорость звука в среде, м/с.

Сила воздействия звуковой волны на барабанную перепонку уха и вызываемое ею ощущение громкости зависят от звукового давления. Звуковое давление — это дополнительное давление, возникающее в газе или жидкости при движении там звуковой волны.

В природе величины звукового давления и интенсивности звука, генерируемые различными источниками шума, меняются в широких пределах: по давлению — до 10⁸ раз, а по интенсивности — до 10¹⁶ раз. В соответствии с законом Вебера—Фехнера прирост силы ощущения слухового анализатора пропорционален логарифму отношения энергий двух сравниваемых раздражении. Поэтому для характеристики уровня шума используют не значения интенсивности звука и звукового давления, которыми неудобно оперировать, а их логарифмические значения, называемые уровнем интенсивности звука, или уровнем звукового давления.

Уровень интенсивности звука определяется из выражения.

где L, — уровень интенсивности звука, дБ; I — интенсивность звука, Вт/м²; I0 — интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости уха (I0 = 10^-12 Вт/м² на частоте 1000 Гц — постоянная величина).

Человеческое ухо и многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление (р), уровень которого определяется формулой.

.

где р — звуковое давление, Па; р₀ — пороговое звуковое давление (р₀ = 2· 10^-5 Па на частоте 1000 Гц — постоянная величина).

При распространении звука в нормальных атмосферных условиях L_I = L_р. При расчетах уровня шума используют величину интенсивности звука, а для оценки воздействия шума на человека — уровень звукового давления.

Человеческое ухо воспринимает колебания, лежащие в пределах от 20 до 20 000 Гц. Звуковой диапазон разделяют на низкочастотный (20…400 Гц), среднечастотный (400…1000 Гц) и высокочастотный (свыше 1000 Гц). Звуковые волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуковыми, а с частотами более 20 000 Гц — ультразвуковыми. Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются. [1].

На современного человека постоянно воздействует производственный, транспортный и бытовой шум, уровни которого часто выходят за пределы биологической переносимости. Шум на производстве ослабляет внимание работающего, увеличивает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, замедляет скорость психических реакций. В результате снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум также затрудняет своевременную, реакцию на предупредительные сигналы, подаваемые персоналом, обслуживающим внутризаводской транспорт (автопогрузчики, электрокары, мостовые краны и т. п.), что может стать причиной несчастного случая.

Шум — это сочетание звуков различной частоты и интенсивности. С точки зрения физики звук представляет собой механические колебания упругой среды.

Источник шума характеризуется звуковой мощностью, которая определяется общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником в пространство в единицу времени. Человек воспринимает в виде звука колебания упругой среды с частотой от 20 до 20 000 Гц. Восприятие человеком звука зависит от его частоты, интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность (J₀) и наименьшее звуковое давление (Р₀), воспринимаемые человеком на данной частоте, называется порогом слышимости. При f = 1000 Гц Р₀ = 2×10^-5 Па и J₀ = 10^-12 Вт/м². Если Р = 20 Па и J = 10 Вт/м², то у человека возникают болевые ощущения, — болевой порог. Между этими порогами лежит область слышимости.

Логарифм отношения интенсивности шума к его порогу слышимости называется уровнем интенсивности L шума и измеряется в безразмерных единицах — белах (Б): L = lg (J/J₀). Поскольку интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то для уровня звукового давления можно записать: L = lg (Р² / Р₀²) = 2 lg (P/P₀). Человеческое ухо реагирует на величину, в 10 раз меньшую, чем 1 бел, поэтому пользуются децибелом (дБ): 1 дБ = 0,1 Б. Тогда L = 20 lg (P/P₀) L = 10 Ig (J/J₀).

Уровнями интенсивности шума пользуются при акустических расчетах, а уровнями звукового давления — при измерениях шума и оценке его воздействия на человека, т. е. ухо чувствует среднеквадратичное давление. Обе эти интенсивности измеряются в децибелах и при нормальных атмосферных условиях равны друг другу. Зависимость среднеквадратичных значений синусоидальных составляющих шума (или соответствующих им уровней в децибелах) от частоты называется частотным спектром шума. Спектры используются для сравнения шумовых характеристик, нормирования шума и др. Главная характеристика источника шума — звуковая мощность (N), т. е. общее количество звуковой энергии, излучаемой источником в окружающее пространство в единицу времени.

Орган слуха человека — сложная система. Во внутреннем ухе имеется около 25 000 клеток, реагирующих на звук. Всего человек различает 3−4 тыс. звуков разной частоты. Даже небольшой шум (50—60 дБ) создает значительную психологическую нагрузку на нервную систему, особенно у людей умственного труда. Эта нагрузка различна в зависимости от возраста, состояния здоровья, вида труда, душевного состояния и др. Воздействие шума зависит также от отношения к нему человека: шум, создаваемый самим человеком, на него практически не влияет, а посторонний шум может сильно раздражать. Под воздействием интенсивного шума (85—90 дБ) в первую очередь снижается слуховая чувствительность к высоким тонам.

Нормирование шума осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.003−83 «Шум. Общие требования безопасности» и СН 2.2.4/ 2.1.8.562—96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Нормирование ведется для различных рабочих мест: конструкторских бюро, помещений управления, участков точной сборки, рабочих мест в производственных помещениях (табл. 2).

Допустимые уровни звукового давления и уровни звука на некоторых рабочих местах (из ГОСТ 12.1.003−83).

1. Снижение шума в источнике — наиболее эффективное направление борьбы с ним.

Шумы бывают механического, аэродинамического и электромагнитного происхождения.

Механические шумы возникают вследствие действия инерционных сил, процесса трения между деталями в узлах и агрегатах конструкций. Меры по снижению шума необходимо осуществлять путем совершенствования технологических процессов и создания прогрессивного оборудования уже на стадии проектирования, соблюдения режимов ремонта средств технологии и оборудования в соответствии с техническими условиями.

Аэродинамические шумы, источником которых являются пульсация (колебания) скорости и давления потока воздуха или газа, характерны для работы компрессов, двигателей внутреннего сгорания, вентиляторов, газовых турбин, при выпусках в атмосферу пара и газов.

Для уменьшения аэродинамического шума необходимо еще на стадии проектирования деталей, узлов, механизмов и агрегатов уменьшать скорость газов и улучшать аэродинамику соответствующих конструктивно-эксплуатационных параметров. Это относится к двигателям внутреннего сгорания, где наибольший шум возникает в системах впуска-выпуска, особенно выхлопа, и где самое эффективное средство снижения шума — установка глушителей.

Электромагнитный шум возникает в результате взаимодействия ферромагнитных масс с переменными магнитными полями — более плотная прессовка пакетов пластин трансформаторов.

• 2. Борьба с шумом путем изменения направленности излучения — соответствующая ориентация узла, агрегата, машины относительно рабочих мест.
• 3. Мероприятия по акустическому оборудованию помещений — монтаж и установка на внутренней поверхности стен и потолка различных типов звукопоглощающей облицовки. В качестве материала используются жесткие пористые плиты на цементном вяжущем растворе, стекловолокно, минеральная вата и др.
• 4. Снижение шума на пути его распространения путем установки экранов, кабин, ограждений, кожухов.

Наибольший эффект в борьбе с шумом можно получить, используя рассмотренные методы в комплексе.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) органов слуха работающих установлены ГОСТ 12.4.051−87 — это противошумные шлемофоны, наушники, заглушки, вкладыши, которые эффективно защищают организм от раздражающего действия шума, предупреждая возникновение различных функциональных нарушений и расстройств. Они должны лишь дополнять коллективные средства защиты, если последние не могут решить проблему борьбы с шумом. [3].