Материал: Все лекции ООТ

Всі механізми, котрі працюють при частотах обертання менше 20 об/с, випромінюють інфразвук.

 В машинобудівній галузі інфразвук виникає при роботі вентиляторів, компресорів, двигунів внутрішнього згорання дизельних двигунів.

Нормативи виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку.  Допустимі рівні звукового тиску у октавних смугах частот, еквівалентні рівні звуку на робочих місцях регламентовані ДСН 3.3.6.037-99.

Захист від шуму повинен здійснюватися розробкою шумобезпечної техніки, використанням методів та засобів колективного захисту та засобами індивідуального захисту.

Питання боротьби з шумом слід починати вирішувати ще при проектуванні підприємства, робочого місця, устаткування. Для цього використовуються організаційні, технічні та медично-профілактичні заходи.

До організаційних заходів відносяться: раціональне розташу­вання виробничих ділянок, устаткування та робочих місць, постійний контроль режиму праці і відпочинку працівників, обме­ження застосування обладнання та використання робочих місць, що не відповідають санітарно-гігієнічним вимогам.

Технічні заходи дають змогу значно зменшити вплив шуму на працівників і поділяються на заходи, що використовуються: в джерелі виникнення (конструктивні та технологічні), на шляху розповсюдження(звукоізоляція, звукопоглинання, глушники шу­му, звукоізоляційні укриття), в зоні сприйняття (засоби колектив­ного та індивідуального захисту).

Для зниження шуму необхідно, насамперед, використовувати конструктивні та технологічні методи, які, в свою чергу, зале­жать від походження звуку та конструктивних особливостей об­ладнання. Надзвичайно ефективним методом зниження шуму в джерелі його виникнення в деяких випадках може стати зміна технології, наприклад, за допомогою заміни ударних взаємодій безударними (заміна клепання зварюванням, кування штампу­ванням, літерного методу друку лазерним тощо). При конструю­ванні механічного обладнання в першу чергу слід намагатися зменшити рівень коливань конструкції або її елементів, що ство­рюють шум.

Для зниження шуму механічного походження в вузлах, в яких здійснюються ударні процеси, необхідно зменшити сили збурення, збільшити час контакту елементів, що взаємодіють між собою, збільшити внутрішні втрати в системах, що коливаються, зменши­ти площу випромінювання звуку. Практично це досягається:

заміною зворотно-поступального переміщення обертовим;

підвищенням якості балансування обертових деталей;

підвищенням класу точності виготовлення деталей;

поліпшенням змащування;

заміною підшипників кочення на підшипники ковзання;

використанням негучних матеріали (наприклад, пластмаси);

використанням вібродемпфуючих матеріалів (мастики);

здійсненням віброізоляції машин від фундаменту;

використанням гнучких сполучень;

використанням зубчатих передач з спеціальним профілем або заміною їх на малошумні передачі (клинопасову, гідравлічну).

Джерелами аеродинамічного шуму можуть бути нестаціонарні явища при течії газів та рідин. Засоби боротьби з аеродинамічним шумом у джерелі його виникнення досягаються:

зменшенням швидкості руху газів;

згладжуванням гідроударних явищ за рахунок збільшення часу відкриття затворів;

зменшенням вихрів у струменях за рахунок вибору профілів  тіл, що обтікаються;

дробленням струменів за допомогою насадок;

використанням ежекторів, що знижують випромінювання шу­му на границі струмінь — довкілля.

У гідродинамічних установках (насоси, турбіни) слід запобіга­ти виникненню кавітації, яка викликає гідродинамічний шум.

Джерелами електромагнітного шуму є механічні коливання електротехнічних пристроїв або їх частин, які збуджуються змінними магнітними та електричними полями. До методів бо­ротьби з цим шумом відносять застосування феромагнітних матеріалів з малою магнітострикцією, зменшення щільності магнітних потоків у електричних машинах за рахунок належного вибору їх параметрів, добру затяжку пакетів пластин в осерддях трансформаторів, дроселів, якорів двигунів тощо; застосу­вання косих пазів для обмоток у статорах і роторах машин, які зменшують імпульси сил взаємодії обмоток та розтягують ці імпульси в часі.

Якщо рівень шуму у джерелі все-таки високий, то застосову­ються методи зниження шуму на шляху його розповсюдження і, насамперед, такий метод, як ізоляція джерела чи робочого місця.

 Для зниження звуку, що відбивається від поверхонь у приміщенні, застосовуються матеріали, що поглинають звук, тоб­то використовують метод зниження шуму звукопоглинанням.

Звукова ізоляція від повітряного шуму здійснюється за допо­могою кожухів, екранів, перетинок. Звукоізолюючі перепони від­бивають звукову хвилю і тим самим перешкоджають розповсюд­женню шуму.

Щоб захистити від шуму обслуговуючий персонал на виробни­чих дільницях з шумними технологічними процесами або особли­во шумним устаткуванням влаштовують кабіни спостереження і дистанційного управління, їх виготовляють із звичайних будівель­них матеріалів у вигляді ізольованих приміщень, обладнаних вен­тиляцією, оглядовими вікнами, дверима (з щільними притворами) та віброізоляторами для запобігання проникненню в кабіни струк­турного шуму. Нерідко в кабінах стелю і частину стін облицьову­ють звукопоглинальними матеріалами. Особливу увагу звертають на замазування щілин і наскрізних отворів в місцях проходу ко­мунікацій.

Звукоізоляція від повітряного шуму забезпечується за допомо­гою звичайних будівельних матеріалів — цегли, бетону та залізо­бетону, металу, фанери, плит із деревних стружок, скла тощо.

У якості звукоізолюючих матеріалів, які застосовують у конструкціях перекриттів для зниження передачі структурного (ударного) звуку переважно в житлових і громадських будинках, використовують мати та плити із скляного та мінерального волок­на, м'які плити з деревних стружок, картон, гуму, металеві пру­жини, утеплений лінолеум тощо.

Якщо необхідно додатково знизити звукову енергію, що відби­вається від поверхонь приміщення, використовують звукопоглинаючі конструкції та матеріали. Це, як правило, конструкції, складені з шпаристих матеріалів. При терті часток повітря, що ко­ливаються, в шпаринах таких матеріалів енергія звукових хвиль переходить у теплоту. Звукопоглинаючі матеріали застосовують у вигляді облицювання внутрішніх поверхонь приміщень або ж у вигляді самостійних конструкцій — штучних поглиначів. Коефіцієнт звукопоглинання залежить від виду матеріалу, йо­го товщини, шпаристості, величини зерен або діаметра волокон, наявності за шаром матеріалу повітряного зазору та його ширини, частоти і кута падіння звуку, розмірів конструкцій звукопоглинан­ня тощо.

Використання звукопоглинальних конструкцій може дати ефект зниження шуму на 12-15 дБА поблизу цих конструкцій. Поблизу джерела шуму ефект зниження шуму не перевищує 2-5 дБА. Однак, при цьому, за рахунок змін структури звукового поля зни­жуються дискомфортні акустичні умови і поліпшується слухова адаптація людини в приміщенні.

Метод зниження шуму звукопоглинанням застосовують, якщо неможливо забезпечити нормальних акустичних умов методами зниження шуму в джерелі випромінювання та звукоізоляції. Цей метод доцільно застосовувати, якщо у приміщенні доля прямого та відбитого звуку майже дорівнюють один одному (дифузне акустичне поле), та є можливість облицювання звукопоглинаючим матеріалом майже 60% поверхонь у приміщенні.

Для зниження шуму різного газодинамічного обладнання вико­ристовують глушники шуму.  Глушники є обов'язковою складовою частиною установок з двигунами внутрішнього згоряння, газотурбінними та пневматич­ними двигунами, вентиляторних та компресорних установок, аеродинамічних пристроїв тощо. Розрізняють глушники із звуко­поглинальним матеріалом (активні), які поглинають звукову енергію, та без звукопоглинального матеріалу (реактивні), які відбивають звукову енергію назад до джерела. Глушники з пог­линаючими матеріалами (трубчасті, пластинчаті, екранні) вико­ристовують в компресорних та вентиляційних установках. На високих частотах їх ефективність може досягати 10-25 дБ. Глуш­ники без звукопоглинаючого матеріалу (з розширюючими каме­рами, резонансні) використовують переважно в поршневих маши­нах, пневматичних і ротаційних двигунах та двигунах внутрішнього згоряння. Ці конструкції настроюються на окремі частотні смугі з найбільшою енергією випромінювання і мають ефект зниження шуму до 30 дБ.

Використання засобів індивідуального захисту від шуму здійс­нюють у випадках, якщо інші (конструктивні та колективні) ме­тоди не забезпечують допустимих рівнів звуку. Засоби індивіду­ального захисту дозволяють знизити рівні звукового тиску на 7-45 дБ. Вони розподіляються на вкладиші у вигляді тампонів, які встромляються у слуховий канал; протишумні навушники, які закривають вушну раковину зовні; шлеми та каски .

Ультразвук широко застосовують в техніці для диспергуван­ня рідин, очищення частин, зварювання пластмас, дефектоскопії металів, очищення газів від шкідливих домішок тощо.

У техніці застосовують звукові хвилі частотою вище 11,2 кГц, тобто захоплюється частина діапазону відчутних для людини звуків. На організм людини ультразвук впливає, головним чи­ном, при безпосередньому контакті, а також через повітря.

Ультразвук викликає функціональні порушення нервової системи, головний біль, зміни кров'яного тиску та складу і властивостей крові, зумовлює втрату слухової чутливості, підвищену втомлюваність При дотриманні заходів безпеки робота з ультразвуком на стані здо­ров'я не позначається. Для зниження шкідливого впливу підвищених рівнів ульт­развуку зменшують шкідливе випромінювання звукової енергії у джерелі, локалізують дію ультразвуку за допомогою конст­руктивних та планувальних рішень, здійснюють організаційно-профілактичні заходи. Зменшення шкідливого випромінювання у джерелі досягається підвищенням номінальних робочих частот джерел ультразвуку та виключенням паразитного випроміню­вання звукової енергії. Для локалізації дії ультразвуку конст­руктивними та планувальним рішеннями використовують звукоізолюючі кожухи, напівкожухи, екрани; окремі приміщення та кабіни, де розміщують ультразвукове обладнання; блокування, що відключає генератор ультразвуку при порушенні звукоізо­ляції; дистанційне керування; облицювання приміщень та кабін звукопоглинальними матеріалами. Організаційно-профілактичні заходи включають інструктаж про характер дії підвищених рівнів ультразвуку та про засоби захисту від нього, а також ор­ганізацію раціонального режиму праці та відпочинку.

Інфразвук широко розпов­сюджений в сучасному виробництві та на транспорті. Він утворю­ються під час роботи компресорів, двигунів внутрішнього згорян­ня, великих вентиляторів, руху локомотивів та автомобілів. Інфразвук є одним з несприятливих факторів виробничого середо­вища, і при високих рівнях звукового тиску (більше 110-120 дБ) спостерігається шкідливий вплив його на організм людини. Завдяки малому затуханню хвилі інфразвуку поширюються 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. Серед таких заходів можна виділити вне­сення конструктивних змін в будову джерел, що дозволяє перей­ти з області інфразвукових коливань в область звукових, наприк­лад, за рахунок збільшення частот обертання валів до 20 і більше обертів на секунду; підвищення жорсткості коливних конструкцій великих розмірів; усунення низькочастотних вібрацій. В цьому випадку зниження шуму може бути досягнуте застосуванням зву­коізоляції та звукопоглинання.

Вібрація

Вібрація — це механічні коливання пружних тіл або коливаль­ні рухи механічних систем. Для людини вібрація є видом ме­ханічного впливу, який має негативні наслідки для організму.

Причиною появи вібрації є незрівноважені сили та ударні процеси в діючих механізмах. Створення високопродуктивних потужних машин і швидкісних транспортних засобів при одно­часному зниженні їх матеріалоємності неминуче призводить до збільшення інтенсивності і розширення спектру вібраційних та віброакустичних полів. Через вібрацію збільшуються динамічні навантаження в елементах конструкцій, стиках і сполученнях, знижується несуча здат­ність деталей, ініціюються тріщини, виникає руйнування об­ладнання. Усе це приводить до зниження строку служби устат­кування, зростання імовірності аварійних ситуацій і економіч­них витрат

Дія вібрації визначається інтенсивністю коливань, їх спектральним складом, тривалістю впливу та напрямком дії. У якості характеристики інтенсивності використовують середньоквадратичні або амплітудні значення віброприскорення, віброшвидкості або віброзміщення.

За способом передачі на тіло людини розрізняють загальну та локальну (місцеву) вібрації.

Загальна вібрація це та, яка діє на все тіло, а локальна втягує у коливальні рухи лише окремі частини тіла (руки, ноги).

Локальна вібрація передається через руки працюючих при контакті з ручним механізованим інструментом, органами керування машинами і обладнанням, деталями, які обробляються та ін.

Загальну вібрацію  поділяють на такі категорії:

Категорія 1 — транспортна вібрація, яка діє на людину на робочих місцях самохідних та причіпних машин, транспортних засобів під час руху по місцевості, агрофонах і дорогах (в тому числі при їх будівництві). До джерел транспортної вібрації відносять, наприклад, трактори сільськогосподарські та промис­лові, самохідні сільськогосподарські машини; автомобілі вантаж­ні (в тому числі тягачі, скрепери, грейдери, котки та ін.); сніго­прибирачі, самохідний гірничошахтний рейковий транспорт.

Категорія 2 — транспортно-технологічна вібрація, яка діє на людину на робочих місцях машин з обмеженою рухливістю та таких, що рухаються тільки по спеціально підготовлених поверх­нях виробничих приміщень, промислових майданчиків та гірни­чих виробок. До джерел транспортно-технологічної вібрації від­носять, наприклад, екскаватори (в тому числі роторні), крани промислові та будівельні, машини для завантаження мартенівських печей (завалочні), гірничі комбайни, самохідні бурильні ка­ретки, шляхові машини, бетоноукладачі, транспорт виробничих приміщень.

Категорія 3 — технологічна вібрація, яка діє на людину на робочих місцях стаціонарних машин чи передається на робочі місця, які не мають джерел вібрації. До джерел технологічної вібрації відносяться, наприклад, верстати та метал о-деревооброб­не, пресувально-ковальське обладнання, ливарні машини, елект­ричні машини, окремі стаціонарні електричні установки, насосні агрегати та вентилятори, обладнання для буріння свердловин, бу­рові верстати, машини для тваринництва, очищення та сортуван­ня зерна (у тому числі сушарні), обладнання промисловості буд­матеріалів (крім бетоноукладачів), установки хімічної та наф­тохімічної промисловості і т. ін.

Загальну технологічну вібрацію за місцем дії поділяють на такі типи:

на   постійних   робочих   місцях   виробничих   приміщень підприємств;

на робочих місцях складів, їдалень, побутових, чергових та інших виробничих приміщень, де немає джерел вібрації;

на робочих місцях заводоуправлінь, конструкторських бюро, лабораторій, учбових пунктів, обчислювальних центрів, медпунктів, конторських приміщень, робочих кімнат та інших приміщень для працівників розумової праці.

За джерелом виникнення локальну вібрацію поділяють на та­ку, що передається від:

ручних машин або ручного механізованого інструменту, ор­ганів керування машинами та устаткуванням;

ручних інструментів без двигунів (наприклад, рихтувальні молотки) та деталей, які оброблюються.

За напрямком дії загальну та локальну вібрації характеризу­ють з урахуванням осей ортогональної системи координат.

За часовими характеристиками загальні та локальні вібрації поділяють на:

• постійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкості змінюється менше ніж у 2 рази (менше 6 дБ) за робочу  зміну;

• непостійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкості змінюється не менше ніж у 2 рази (6 дБ і більше) за ро­бочу зміну.

Гігієнічна оцінка і нормування загальної вібрації проводиться у частотному діапазоні від 0,8 до 80 Гц, локальної – від 8 до 1000 Гц.

За частотами вібрації поділяються на низькочастотні 8...16 Гц; середньочастотні  31,5...63 Гц і високочастотні 125...1000 Гц – для локальних вібрацій. Відповідно для загальних вібрацій ці піддіапазони становлять: 0,8...6,3; 8...25; 31,5...80 Гц.

середньочастотна нерезонансна – 31...50 Гц; високочастотна – понад 50 Гц.

Вплив вібрації на людину

Вплив вібрації на людину залежить від параметрів вібрації, напрямку її дії, місця прикладення, тривалості впливу, а також від індивідуальних особливостей людини. При оцінці вібраційного впливу потрібно враховувати, що ко­ливальні процеси притаманні живому організму. В основі серце­вої діяльності і кровообігу та біострумів мозку лежать ритмічні коливання. Внутрішні органи людини можна розглядати як коли­вальні системи з пружними зв'язками. Частоти їх власних коли­вань лежать у діапазоні 3...6 Гц. Частоти власних коливань пле­чового пояса, стегон і голови щодо опорної поверхні (положення стоячи) складають 4...6 Гц, голови щодо пліч (положення сидячи) 25..30 Гц.

При впливі на людину зовнішніх коливань (хитавиці, стру­сів, вібрації) відбувається їх взаємодія з внутрішніми хвильо­вими процесами, виникнення резонансних явищ. Так, зовнішні коливання частотою менше 0,7 Гц утворюють хитавицю і пору­шують у людини нормальну діяльність вестибулярного апарата. Інфразвукові коливання (менш 16 Гц), впливаючи на людину, пригнічують центральну нервову систему, викликаючи почуття тривоги, страху. При певній інтенсивності на частоті 6,7 Гц інфразвукові коливання, втягуючи у резонанс внутрішні органи і систему кровообігу, здатні викликати травми, розриви ар­терій, тощо.

Характерними рисами шкідливого впливу вібрації на людину є можливі зміни у функціональному стані: підвищена втома, збільшення часу мо­торної реакції, порушення вестибулярної реакції. Медичними дослідженнями встановлено, що вібрація є подразником пери­феричних нервових закінчень, розташованих на ділянках тіла людини, що сприймають зовнішні коливання. У результаті впливу вібрації виникають нервово-судинні розлади, ураження кістково-суглобної й інших систем організму. Відзначаються, наприклад, зміни функції щитовидної залози, сечостатевої системи, шлунково-кишкового тракту.

Шкідливість вібрації збільшується при одночасному впливі на людину таких факторів, як знижена температура, підвищені рівні шуму, запиленість повітря, тривала статична напруга м'язів і т. ін. Сучасна медицина розглядає виробничу вібрацію як могутній стрес-фактор, що має негативний вплив на психо­моторну працездатність, емоційну сферу і розумову діяльність людини, що підвищує ймовірність виникнення різних захворю­вань і нещасних випадків. Особливо небезпечний тривалий вплив вібрації для жіночого організму. Цей широкий комплекс 

патологічних відхилень, викликаний впливом вібрації на ор­ганізм людини, кваліфікується як віброзахворювання. Серед професійних патологій вібраційна хвороба займає одне з пер­ших місць.

Гігієнічна оцінка вібрації, яка діє на людину у виробничих умовах, здійснюється за допомогою таких методів:

 частотного (спектрального) аналізу її параметрів;

 інтегральної оцінки за спектром частот параметрів, що норму­ються;

 дози вібрації.

Гранично допустимі рівні  вібрації,  вимоги до вимірювань на робочих місцях, наведені в ДСН 3.3.6.039-99 Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації.

 Вимоги цих норм повинні бути враховані у нормативно-технічних документах: стандартах, будівельних нормах, технічних умовах, інструкціях, методичних вказівках та ін., які регламентують конструктивні та експлуатаційні вимоги до вібронебезпечних машин, устаткування, обладнання та інструменту, технологічних процесів і регламентів, зарубіжних виробів.

Заходи щодо захисту від дії вібрації поділяють на технічні, організаційні та лікувально-профілактичні.

До технічних заходів відносять:

зниження вібрації в джерелі її виникнення (вибір на стадії проектування кінематичних і технологічних схем, які знижують динамічні навантаження в устаткуванні).;

зниження діючої вібрації на шляху розповсюдження від джерела виникнення вібропоглинання, віброгасіння, віброізоляція).

До організаційних заходів відносять: 

організаційно-технічні (своєчасний ремонт та обслуговування обладнання за технологічним регламентом, контроль вібрації, дис­танційне керування вібронебезпечним обладнанням);