Шум технологического оборудования и методы борьбы с ним

Шум технологического оборудования и методы борьбы с ним.

 

 

Введение

Действие шума на организм человека

Шум определяют как звук, оцениваемый негативно и наносящий вред здоровью. Проявление вредного воздействия шума на орга­низм человека весьма разнообразно.

Длительное воздействие интенсивного шума [выше 80 дБ (А)] на слух человека приводит к его частичной или полной потере. В зависимости от длительности и интенсивности воздействия шума происходит большее или меньшее снижение чувствительности органов слуха, выражающееся временным смещением порога слышимости, которое исчезает после окончания воздействия шума, а при большой длительности или (и) интенсивности шума происходят необратимые потери слуха(тугоухость), характеризуемые постоянным изме­нением порога слышимости.

В настоящее время в России и за рубежом оценка приемлемости производственного шума с уровнем выше 80 дБ (А) чаще всего базируется на выявлении воздействия шума на органы слуха человека. Степень повреждения органов слуха зависит от уровня звука и его продолжительности и от индивидуальной чувствительности человека

Методика оценки воздействия производственного шума с целью сохранения слуха регламентируется в стандарте ИСО—1999—75. в котором установлено соотношение между воздействием шума, выражаемым через уровень звука и его продолжительность, и процентом людей, у которых можно ожидать ухудшения слуха вследствие воздействия производственного шума.

Ухудшение слуха можно выразить количественно через смещение порога слуха на различных частотах. Однако в большинстве случаев не имеется зарегистрированных исходных аудиометрических данных (до воздействия шума), поэтому повреждение слуха оценивают через пороги слуха. Установлен предел допустимых порогов слуха для сохранения способности человека понимать разговорную речь.

Методика оценки воздействия производственного шума с целью сохранения слуха предполагает, что слух является ухудшившимся (поврежденным), если среднеарифметическая величина постоянного смещения уровней порогов слуха для трех частот 500, 1000 и 2000 Г: составляет 25 дБ или более по сравнению с соответствующим средним уровнем по стандарту ИСО—389—75.

Для профилактической работы по обеспечению безопасных условий труда по шумовому фактору служит аудиометрический контроль работающих, проводимый для оценки состояния органов слуха. Проведение аудиометрического контроля и оценка его результатов осуществляется путем выявления состояния слуховой функции, как среднеарифметического значения снижения порогов слуховой чув­ствительности в диапазоне речевых частот (500—2000 Гц) и на частоте 4000 Гц.

Различают следующие степени потери слуха: I степень (легкое снижение слуха) — потеря слуха в области речевых частот составляет 10—20 дБ, на частоте 4000 Гц — 60 ± 20 дБ; II степень (умеренное снижение слуха) — потеря слуха соответственно составляет 21—30 дБ и 65 ± 20 дБ; III степень (значительное снижение слуха) — потеря слуха соответственно составляет 31 дБ и более и 78 ± 20 дБ.

Проведение предварительных медицинских осмотров при поступлении на работу и периодических осмотров (в целях профилактики профессиональных заболеваний) регламентируется приказом Министра здравоохранения России. Проведение при таких осмотрах или массовых обследованиях аудиометрического контроля позволяет выявить начальные формы нарушений слуховой функции у лиц с повышенной чувствительностью к шуму, своевременно принять меры по сохранению трудоспособности рабочего.

Результаты проведенных обследований показали, что тугоухость в последние годы выходит на ведущее место в структуре профессиональных заболеваний и не имеет тенденции к снижению.

Действие шума на организм человека не ограничивается воздействием на орган слуха. Через волокна слуховых нервов раздражение шумом передается в центральную и вегетативную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы, приводя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма, влияет на психическое состояние человека, вызывая чувство беспокойства и раздражения. Человек, подвергающийся воздействию интенсивного шума, затрачивает в среднем на 10—20 % больше физических и нервно-психических усилий, чтобы сохранить выработку, достигнутую им при уровне звука ниже 70 дБА. Установлено повышение на 10— 15 % общей заболеваемости рабочих шумных производств.

Воздействие шума на вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших уровнях звука (40—70 дБА) и не зависит от субъективного восприятия шума человеком. Из вегетативных реакций наиболее выраженным является нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров кожного покрова и слизистых оболочек, а также повышение артериального давления (при уровнях звука выше 85 дБА). В то время как для вегетативной нервной системы характерно четкое соответствие между шумом и реакцией, в области психики такое соответствие отсутствует. Установлено, что выраженные психические реакции появляются, уже начиная с уровней звука, равных 30 дБА. При этом решающую роль в психической оценке неприятности шума играет личное отношение человека к этому шуму.

Воздействие на психику возрастает с увеличением частоты и уровня шума, а также с уменьшением ширины полосы частот шума.

Воздействие шума на центральную нервную систему вызывает увеличение латентного (скрытого) периода зрительно-моторной реакции, приводит к нарушению подвижности нервных процессов, изменению электроэнцефалографических показателей, нарушает биоэлектрическую активность головного мозга с проявлением общих функциональных изменений в организме (уже при шуме 50—60 дБА), существенно изменяет биопотенциалы мозга, их динамику, вызывает биохимические изменения в структурах головного мозга.

 

 

Природа шума.

Представим, что поршень, изображенный на рис. 1, мгновенно перемещается вперед на небольшое расстояние. При этом воздух, находящийся непосредственно… Если воздействие на поршень будет не очень сильным, единичный импульс давления… Частота вращения коленчатого вала и частота образования звуковых волн одинаковы. Частота звука определяет его тон.…

Основные понятия.

Звуковое давление. В качестве меры интенсивности звуковой волны в определенной точке пространства обычно используют величину так называемого звукового давления. Звуковое давление — переменная составляющая давления воздуха, возникающая в результате колебаний источника звука накладывающаяся на атмосферное давление и вызывающая его флуктуации. Таким образом, звуковое давление определяется как разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в среде при отсутствии источника звука. Количественная оценка звукового давления производится, обычно величиной среднеквадратичного значения единица измерения — Па (Н/м²).

Скорость распространения звуковых волн в звуковом поле (скорость звука) зависит от свойств среды. В воздухе при температуре 20° С и нормальном атмосферном давлении она равна 344 м/с. Скорость звука не зависит от частоты звуковых колебаний и при неизменных параметрах среды является постоянной величиной. При увеличении температуры воздуха скорость звука также возрастает примерно на 0,71 м/с на 1° С.

Длиной звуковой волны называют расстояние, измеренное вдоль направления распространения звуковой волны между двумя точками звукового поля, в которых фазы колебаний одинаковы. Длина - волны λ измеряется в метрах. В изотропной (однородной) среде длина волны связана с частотой f и скоростью звука с следующей зависимостью:

λ = с/f.

Интенсивность звука. При распространении звуковых волн рас­пространяется и звуковая энергия. Мощность на единицу площади, передаваемая в направлении распространения звуковых волн, называется интенсивностью звука. В общем случае интенсивность звука J в Вт/м² определяется выражением

 

J = pv cosφ,

где p -- среднеквадратичное значение звукового давления, Па; v -- среднеквадратичное значение колебательной скорости частиц в зву­ковой волне, м/с; φ — сдвиг фаз между колебательной скоростью и звуковым давлением. Если звуковая волна распространяется в свободном звуковом поле (при отсутствии, отраженных звуковых волн), то

v = p/ρc,

где ρ – плотность среды, кг/м³; с — скорость звука в среде, м/с. Величина ρc называется характеристическим сопротивлением.

Величины-интенсивности звука и звукового давления могут изменяться в очень широких пределах. Так, человек способен воспринимать звуковые давления в диапазоне от: 2*10² до 2*10^-5 Па (Н/м²), отношение этих величин составляет 10⁷. Использование такой сильно изменяющейся величины на практике неудобно, поэтому в технической акустике принято пользоваться относительной логарифмической шкалой уровней, которая позволяет резко сократить диапазон значений измеряемых величин. Каждому делению такой шкалы соответствует изменение интенсивности звука, звукового давления или другой величины не на определенное число единиц, а в определенное число раз.

Уровень интенсивности звука (в дБ) определяется по формуле

L_J = 10 lg J/J₀ ,

где J₀ = 10^-12 Вт/м² — пороговая величина интенсивности, прибли­женно соответствующая интенсивности едва слышимого звука в частотной области наибольшей чувствительности слуха человека. Величина Jо стандартизирована в международном плане.

Уровень звукового давления. Как было показано выше, интенсивность звука пропорциональна квадрату эффективного значения звукового давления, поэтому уровень интенсивности можно определить также исходя из величины звукового давления:

 

L_J = 10 lg J/J₀ = 10 lg p² / p₀²= 20 lg p/p₀ = L.

Вычисляемый по этой формуле уровень принято называть уровнем звукового давления (измеряется также в дБ). Для того чтобы уровни звукового давления соответствовали уровням интенсивности, нужно в качестве пороговой величины звукового давления принять значение

р₀=2*10^-5 Па, соответствующее пороговой интенсивности 10^-12 Вт/м².

Пользоваться шкалой децибел очень удобно, так как весь огромный диапазон слышимых звуков укладывается менее чем в 140 дБ. Это позволяет при оценке различных шумов пользоваться целыми числами в пределах от 0 до 140 дБ, так как изменения уровня меньше чем на 1 дБ практически не заметны на слух.

При уровнях звукового давления около 140 дБ нормальное слуховое восприятие уступает место ощущению физической боли в ухе. Это так называемый «болевой порог», превышение которого может привести к разрыву барабанной перепонки, т. е. к глухоте. Величина болевого порога, как и вообще чувствительность к шуму, неодина­кова у различных людей.

Звуковая мощность. Звуковое давление и интенсивность звука являются характеристиками звукового поля в определенной точке пространства и не характеризуют непосредственно источник шума. Звуковая мощность — общее количество звуковой энергии, излучаемое источником шума в окружающее пространство за единицу времени. Уровень звуковой мощности L_P (дБ) определяют по формуле

Lp = 10lg P/P₀ ,

где Р — звуковая мощность источника, Вт; Р₀ — пороговая величина звуковой мощности, равная 10^-12 Вт.

 

 

P, Вт	Lp, дБ (относительно Вт)	Типичные источники
100 000 000		Стартовый двигатель ракеты «Сатурн»
10 000 000
1 000 000
100 000
10 000		Самолет «Боинг 707»
		Оркестр из 75 инструментов
		Цепная пила по дереву
0,1
0,01
0,001		Двигатель среднего автомобиля
0,000 1
0,000 01		Обычный голос
0,000 001
0,000 000 1
0,000 000 01
0,000 000 001		Шепот
0,000 000 000 1
0,000 000 000 01
0,000 000 000 001

Таблица 1. Звуковая мощность различных источников

 

Частотный спектр. Зависимость звукового давления или звуковой мощности как физических величин от времени можно представить в виде суммы конечного или бесконечного числа простых синусоидальных колебаний этих величин. Зависимость среднеквадратичных значений этих синусоидальных составляющих (или coответствующих им уровней в децибелах) от частоты называется частотным спектром. В идеальных условиях частотные спектры шума обычно приходится определять экспериментальным путем, производя частотный анализ. При этом чаще всего применяются октавные или третьоктавные полосы частот. Октавной называется полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней, для третьоктавной полосы это соотношение равно 1,26.

Суммирование логарифмических величин. Уровни звукового давления или звуковой мощности являются логарифмическими величинами, поэтому над ними нельзя производить обычные арифметические, действия, например, непосредственно складывать (сложение логарифмов чисел соответствует логарифму произведения, а не суммы этих чисел).

Так, при одновременной работе двух насосов, каждый из которых в отдельности создает у пульта управления уровень шума 90 дБ, суммарный уровень при их одновременной работе составит 93 дБ, а не 180 дБ, как получилось бы при арифметическом суммировании. Непосредственно суммировать и вычитать можно только энергетические характеристики шума: интенсивность или пропорциональный ей (в свободном звуковом поле) квадрат звукового давления.

Если пользоваться непосредственно значениями уровней, то уровень звукового давления суммарного звука от нескольких источников, создающих в данной точке уровни звукового давления Li, может быть рассчитан (в дБ) по формуле

где n – общее число независимых уровней.

Этой же формулой можно пользоваться и для определения суммарного уровня звуковой мощности, излучаемой несколькими источниками.

Суммарный уровень звукового давления при одновременном действии двух неодинаковых источников с уровнями L1 и L2 можно также определить (в дБ) по формуле

где L1 — больший из двух суммируемых уровней, дБ; ΔL — поправ­ка для суммирования уровней шума, определяемая по табл. 2.

Разность уровней L1 – L2 ,дБ
Поправка ΔL, дБ	3,0	2,5	2,0	1,5	1,0	0,6	0,4	0,2

Таблица 2. Поправка для суммирования различных уровней шума.

Например, при наличии двух источников шума с L1 = 90 дБ и L2=84 дБ L1 -L2=6 дБ, а поправка ΔL =1 дБ. Следовательно, суммарный уровень шума двух указанных источников дБ. При большем числе неодинаковых источников шума суммирование производят последовательно, начиная с наиболее интенсивных источников.

Из данных табл. 2 следует, что если уровень звукового давления одного из источников превышает уровень другого более чем на 10 дБ, то с шумом более слабого источника можно не считаться, так как его вклад в общий шум будет менее 0,5 дБ.

Суммарный уровень шума от нескольких одинаковых источников в равноудаленной от них точке может быть определен по табл. 3.

Число источников шума
Добавка к уровню одного источника, дБ

Таблица 3. Поправка для суммирования одинаковых уровней шума.

 

Приведенные выше зависимости позволяют сформулировать две закономерности, весьма важные для практики борьбы с шумом. Во-первых, для существенного снижения шума какой-либо машины в первую очередь необходимо выявить и заглушить в ней наиболее интенсивные источники шума. Это же правило справедливо и для производственного помещения, в целом — там также необходимо выявить наиболее шумное оборудование и именно с него начинать работу по снижению шума в данном помещении. Во-вторых, при наличии большого числа одинаковых источников шума устранение одного – двух из них практически не ослабляет общего шума.

Шкала децибел не позволяет оценивать эффективность шумоглушащих устройств непосредственно в процентах, как это можно сделать, например, оценивая изменение освещенности. Такая оценка может быть сделана с точки зрения степени изменения физиологического ощущения громкости звука. На практике пользуются следующей ориентировочной зависимостью: изменение уровня звукового давления на каждые 10 дБ соответствует изменению громкости шума в 2 раза. Например, снижению уровня звукового дав­ления на рабочем месте со 100 до 90 дБ соответствует снижение громкости шума в 2 раза, до 80 дБ — в 4 раза (в 2 раза и еще в 2 раза) и т. д. Эта же зависимость справедлива и при увеличении уровня звукового давления.

Блок-схема шумомера основные измерения, примеры протоколов, примеры замеров.

Рис 2. Блок-схема шумомера.

1-микрофон; 2-входной усилитель с регулятором; 3-частотные характеристики А, В, Lin; 4-переключаемые октавные фильтры; 5-выходной усилитель с регулятором; 6-измеритель-индикатор.

Рис. 2а. Фотографии цифрового шумомера ОКТАВА 101А.

 

Основные измерения. Основным прибором для измерения зву­кового давления является шумомер, состоящий из микрофона, входного и выходного усилителей и индикаторного устройства. Схема прибора представлена на рис.2. Микрофон преобразует волны звукового давления в колебания электрического напряже­ния, которое усиливается в степени, достаточной для приведения в действие индикаторного устройства. Следует отметить, что так же, как термометр измеряет температуру, а не выход теплоты электрического камина, шумомер регистрирует звуковое давление и не может измерять звуковую мощность источника непосредственно.

Так как ухо неодинаково чувствительно ко всем частотам, прибор, измеряющий общий уровень звукового давления, не сможет обеспечить очень хорошей индикации громкости звука (рис. 3). Показание прибора 70 дБ соответствует почти неслышимому звуку на низких частотах и громкому звуку на средних частотах. Для обеспечения показаний измерителя уровня звука, соответствующих восприятию человека, используют систему частотных характеристик, отклоняющую показания прибора таким образом, чтобы обеспечивалась регистрация звука, субъективно сравнимого со звуком, который может воспринимать ухо человека аналогичным образом.

Рис.3. Кривые равной громкости, по данным фирмы Робинсон и Дэдсон.

L — уровень звукового давления, дБ (относительно условного порога давления 2*10^-5 Н/м²); f — частота, Гц.

На рис. 4 представлены три основные стандартные частотные характеристики чувствительности шумомера: А, В, С. Первоначально предполагали, что характеристика А, соответствующая равноценной кривой равной громкости, проходящей через 1 кГц при 40 дБ, должна использоваться для уровня звукового давле­ния до 55 дБ; характеристика В — для уровня звукового давле­ния от 55 до 85 дБ, характеристика С — для более высокого уровня. Однако в настоящее время кривая" А используется для всех звуков независимо от уровня звукового давления, так как установлено, что между субъективной реакцией и уровнем звуко­вого давления по характеристике А существует хорошее согла­сие, независимо от уровня для всех источников звука. Большинство промышленных стандартов шума основано на применении частотной характеристики А.

 

Рис. 4. Стандартные частотные характеристики чувствительности шумомера.

L _отн — относительная чувствительность, дБ.

 

При измерении шума было бы удобно определять уровень его звукового давления лишь по одному показанию прибора, по одной цифре. К сожалению, эта простота только кажущаяся, что обнаруживается при частотных расчетах уровня шума. Общие сведения о том, что уровень звукового давления по характеристике А равен X дБ, не характеризуют концентрации энергии по частоте. При разработке и проведении плановых и профилактических мероприятий следует знать ту часть диапазона частот, в которой концентрируется шум, так как способы снижения уровня шума на высоких, средних и низких частотах обычно совершенно различны.

Рис. 5. Кривые критерия шума NC.

L — уровень звукового давления в октавных полосах, дБ (относительно условного по­рога давления 2*10^-5 Н/м²).

 

При делении звука на октавные полосы можно определить относительное значение интенсивности шума для полос различной частоты. Это возможно при наложении указанных характеристик на отдельные октавные полосы, что обеспечит определение отно­сительного вклада различных полос, или, наоборот, при сравне­нии октавных полос с комплектом стандартных нормативных кривых. Обычно используют два комплекта этих кривых: кривые критерия шума NC (рис. 5), широко распространенные в США и в тепловентиляционной отрасли промышленности в Великобритании, и расчетные кривые шума NR (рис. 6.), распространенные в Европе и в остальных отраслях промышленности в Великобритании.

 

a	55,4	35,4	22,0	12,0	4,8	3,5	6,1	8,0
b	0,681	0,790	0,870	0,930	0,974	1,015	1,025	1,030

 

Рис. 6. Расчетные кривые шума NR.

 

Разработанная акустической консультативной фирмой Болт, Беранек и Ньюмен в США серия кривых NC основана на измере­ниях шума в октавных полосах. Эта серия предложена в качестве критериев допустимого шума. Кривые характеризуют шум в широком диапазоне, и метод определения любого шума заключается в построении измеренных кривых по октавным полосам, а самую нижнюю кривую NC серии, которую не отсекает измеренный спектр, считают критерием шума для данного случая.

Разделение шума на октавные полосы облегчает конструирование средств снижения шума, так как дает возможность независимо рассматривать высоко-, средне и низкочастотные составляющие спектра. Измерение уровней NC отличается относитель­ной простотой, хотя оборудование, используемое для этих изме­рений, более сложное, чем основанное на характеристиках А, В и С. Именно эту систему кривых и расчет шума обычно используют при выборе соответствующего уровня для систем кондицио­нирования воздуха и других аналогичных установок в помещениях.

Костен и Ван Ос в 1961 г. разработали подобную систему в Европе. Эта система предназначена для измерения внешнего шума жилых домов. Кривые в общем подобны кривым системы NC, но имеют некоторые отличия, особенно в области низких частот. Эта система кривых частично принята Международной организацией стандартизации (ISO) и используется в Европе в качестве конкурирующей с американской системой NC.

Следует отметить, что американская система NC первона­чально была основана на американском стандарте октавных по­лос, упомянутых выше. Позднее был опубликован усовершен­ствованный вариант, соответствующий международным октавным полосам, и в этом виде данную систему используют в Великобритании. Однако иногда возникают недоразумения, когда путают разные кривые NC. К сожалению, во многих случаях системы расчета NC и NR менее надежны, чем показания шумомеров с характеристикой А, при сравнении с реакцией человека.

Как показывает опыт, разница в измерениях по характери­стикам А и NC (NR) составляет 5—7 дБ для большей части частот­ного диапазона. Более точно различие в измерениях указанными способами можно оценить с помощью спектра.

Нельзя получить информацию о частоте непосредственно по одному показанию в децибелах по характеристике А, но рассчи­тать величины в этих единицах по октавным или третьоктавным полосам частоты вполне возможно. Это осуществляется путем введения соответствующих коэффициентов в каждую отдельную октавную полосу с последующим объединением октавных полос.

 

Нормативные ссылки

ГОСТ 12.1.003—83 Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопас­ности

ГОСТ 17168—82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требо­вания и методы испытаний

ГОСТ 17187—81 Шумомеры. Общие технические требования. Методы испытания ГОСТ 23941—79 Шум. Методы определения шумовых характеристик. Общие требования ГОСТ 27408—87 Шум. Методы статистической обработки результатов определения и контроля уровня шума, излучаемого машинами

ГОСТ Р 51401—99 (ИСО 3744—94) Шум машин. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Технический метод в существенно свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью.

 

 

«Определение шумовых характеристик оборудования»

 

Основные определения

Интенсивность звука. При распространении звуковых волн распространяется и звуковая энергия. Мощность на единицу площади, передаваемая в направлении…

Уровень интенсивности звука (в дБ) определяется по формуле

L_J = 10 lg J/J₀ ,

где J₀=10^-12 Вт/м² — пороговая величина интенсивности, приближенно соответствующая интенсивности едва слышимого звука в частотной области наибольшей чувствительности слуха человека. Значение Jо используется во всех международных стандартах.

Уровень звукового давления. Как было показано выше, интенсивность звука пропорциональна квадрату СКЗ звукового давления, поэтому уровень интенсивности можно определить по формуле:

L_J = 10 lg J/J₀ = 10 lg p² / p₀²= 20 lg p/p₀ = L.

Вычисляемый по этой формуле уровень принято называть уровнем звукового давления (измеряется также в дБ). Для того чтобы уровни звукового давления соответствовали уровням интенсивности, нужно в качестве пороговой величины звукового давления принять значение р₀=2*10^-5 Па, соответствующее пороговой интенсивности 10^-12 Вт/м².

Звуковая мощность. Звуковое давление и интенсивность звука являются характеристиками звукового поля в определенной точке пространства и не характеризуют непосредственно источник шума. Звуковая мощность — общее количество звуковой энергии, излучаемое источником шума в окружающее пространство за единицу времени. Уровень звуковой мощности L_P (дБ) определяют по формуле:

Lp = 10lg P/P₀ ,

где Р — звуковая мощность источника, Вт; Р₀ — пороговая величина звуковой мощности, равная 10^-12 Вт.

Звуковая мощность источника звука определяется потоком интенсивности звука через замкнутую поверхность с площадью S, окружающую источник звука по формуле:

Р=≈ J_ср S,

где Jn – интенсивность звука в направлении внешней нормали к измерительной поверхности, J_ср – среднее значение интенсивности на измерительной поверхности. Выше уже говорилось о соотношении интенсивности звука и звукового давления в свободном звуковом поле. Это позволяет вести оценку интенсивности звука по результатам замеров звукового давления с помощью стандартных шумомеров. Если учесть, что пол, на котором стоит оборудование почти полностью отражает звуковую энергию, то в качестве поверхности S при измерении звуковой мощности источника шума принимают воображаемую поверхность, окружающую источник. Это может быть полусфера или поверхность прямоугольного параллелепипеда, охватывающая источник шума воображаемым колпаком. В стандартизованных методиках измерения звуковой мощности оговаривается форма измерительной поверхности, поскольку это влияет на повторяемость результатов измерений. Теоретически расположение измерительной поверхности относительно источника шума не должно влиять на результат оценки звуковой мощности, но поскольку звуковая мощность определяется по результатам замера звукового давления в ограниченном количестве точек, необходимо соблюдение всех положений стандартных методик, изложенных, например, в ГОСТ Р 51402-99.

Частотный спектр. Зависимость звукового давления или звуковой мощности как физических величин от времени можно представить в виде суммы конечного или бесконечного числа простых синусоидальных колебаний этих величин. Зависимость СКЗ этих синусоидальных составляющих (или coответствующих им уровней в децибелах) от частоты называется частотным спектром. В идеальных условиях частотные спектры шума обычно приходится определять экспериментальным путем, производя частотный анализ. При этом чаще всего применяются октавные или 1/3-октавные полосы частот. Октавной называется полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней, для 1/3-октавной полосы это соотношение равно 1,26. Допустимые значения шумовых характеристик для технологического оборудования и большинства других машин указываются для восьми октавных полос, для которых центральные частоты стандартизованы. Самая нижняя центральная частота составляет 63 Гц, самая высокая центральная частота составляет 8 кГц.

Нормируемые характеристики и их допустимые значения

1. В качестве нормируемых шумовых характеристик станков при приемочных и периодических испытаниях являются:

- октавные уровни звуковой мощности L_P и корректированный уровень звуковой мощности L_PA, октавные уровни звукового давления L на рабочем месте оператора и уровень звука L_A на рабочем месте оператора — при работе станков на холостом ходу;

- октавные уровни звуковой мощности L_P, корректированный уровень звуковой мощности L_PA, октавные уровни звукового давления L на рабочем месте оператора и уровень звука L_A на рабочем месте оператора — при работе станков под нагрузкой.

Допустимые значения шумовых характеристик.

Октавные и корректированные уровни звуковой мощности при работе станков на холостом ходу и под нагрузкой не должны превышать значений, указанных в табл. 1 (ГОСТ 12.2.107-85) и зависящих от суммарной мощности всех приводов, работающих на станке одновременно.

Таблица 1

Октавные уровни звукового давления и уровни звука на рабочем месте оператора при работе станков на типовых режимах не должны превышать значений, указанных в стандарте 12.1.003-83. (табл. 2)

Таблица 2. Допустимые уровни звукового давления (дБ, дБА) на рабочих местах по ГОСТ 12.1.003-83 и по санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Вид работ	Средние частоты октавных полос, Гц
31.5									По характеристике А
Выполнение всех видов работ на постоянных рабочих местах в производственных помещениях

Таким образом, при контроле шумовых характеристик станков контролируется состояние звукового поля в районе рабочего места оператора (таблица 2) и шумовая активность самого оборудования в виде характеристик звуковой мощности (таблица 1).

Цель лабораторной работы

Целью работы является:

1. Ознакомление с методикой работы с шумомером.

2. Освоение методики измерения уровней звукового давления, корректированных по характеристике А, и октавных уровней звукового давления.

3. Освоение методики определения корректирующих поправок на фоновый шум в помещении и на шум, отраженный от окружающих поверхностей.

4. Освоение методики вычисления уровней звуковой мощности (корректированной и октавных) объекта.

 

Порядок выполнения работы

2. Проводится вычисление площади S измерительной поверхности стенда по формуле: S = 4 (ab + ac + bc), где a = l1/2+1; b = l2/2+1; с = l3 + 1 в метрах, l1, l2, l3 – длина, ширина и высота объекта, соответственно; 2a, 2b,…

Общие положения

2.2 Ориентировочный метод обеспечивает среднее квадратическое отклонение воспроизводи­мости измерений aR согласно ГОСТ 27408 в соответствии с… Для источников постоянного широкополосного шума среднее квадратическое… Приведенные в таблице 1 значения σR определены по совокупности источников шума различ­ной природы и поэтому не…

Аппаратура

Микрофон шумомера должен быть предназначен для измерений в свободном звуковом поле — при измерениях на открытой площадке и для измерений в диффузном… При измерениях на открытой площадке при скорости ветра от 1 до 5 м/с следует… 3.2 Акустическую калибровку шумомера следует проводить до и после измерений на одной или нескольких частотах диапазона…

Условия измерений

4.2 На открытых площадках условия измерений удовлетворяют требованиям настоящего стандарта и не подлежат проверке. Считают, что показатель… 4.3 Во всех других случаях следует проводить проверку условий звукового поля… Стандарт применим, если Ки s 7 дБ. Показатель акустических условий определяется для измерений с частотной…

Подготовка к измерениям

5.2 Выбор измерительной поверхности, ее размеры и площадь по ГОСТ Р 51401, 5.4. 5.3 Выбор измерительных расстояний d — по ГОСТ Р 51401, 5.4.4. Предпочтительно… 5.4 Назначают основные точки измерения на измерительной поверхности. Для полусферичес­кой поверхности следует…

Проведение измерений

Обнаружение импульсного шума — по ГОСТ Р 51401. 6.2 Последовательно устанавливают микрофон в точки измерения, каждый раз… 6.3 Измеряют, используя временную характеристику S шумомера, уровень звука фонового шума (при неработающем источнике…

Обработка результатов измерений

Средний уровень звука на измерительной поверхности L’pA (или средний эквивалентный уро­вень звука ), дБА, при работающем источнике шума рассчитывают…    

Нормы шумовые характеристики.

октавные уровни звуковой мощности LP и корректированный уровень звуковой мощности LPA — при работе станков на холос­том ходу; октавные уровни звуковой мощности LP, корректированный уровень звуковой… 2. Нормируемыми шумовыми характеристиками при приемо­сдаточных испытаниях и испытаниях установочной серии явля­ются: …

Допустимые значения шумовых характеристик.

  Таблица 5

Основные источники шума станков.

Условием рационального выбора методов снижения шума станка является предварительное выявление доминирующих источников шума, т.е. оценка звуковой…    

Таблица 7.

Шумоизлучающая поверхность	Звуковая мощность, %
Передняя бабка (коробка скоростей)
Гитара сменных шестерен
Коробка подач
Станина
Корыто

 

Из таблицы видно, что поверхности передней бабки и станины создают основной шум станка. Даже полное устранение шума, излучаемого ос­тальными поверхностями, снизит общий шум станка менее чем на 1 дБА.

Перспективным методом поиска шумоизлучающих поверхностей в станочных конструкциях является голографическая виброметрия, которая все шире используется в ряде отраслей промышленности.

Среди основных источников шума в металлорежущих станках мож­но выделить: зубчатые передачи, входящие в приводы главного и вспомогательного движений; гидравлические агрегаты; процесс реза­ния; направляющие трубы токарных автоматов; электродвигатели. Существуют и другие источники шума: подшипники, ременные передачи, кулачковые механизмы, муфты, пульты управления, но в большинстве случаев их шум не определяет общего шума станка. Спектр шума стан­ков обычно имеет максимум, располагающийся в диапазоне от 500 до 2000 Гц, а шум в октаве со средней геометрической частотой (СГЧ)-1000 Гц чаще выходит за допустимые нормы.

 

Методы снижения шума

Снижение шума в процессе резания металла.

В настоящее время шумовые характеристики станков проверяются не только на холостом ходу, но и при резании. Снижение шума в процессе резания… При резании шум возрастает из-за увеличения нагрузки на при­воды главного и… Кроме неприятного шума высокочастотные автоколебания сущест­венно снижают стойкость режущего инструмента и ухудшают…

Снижение виброакустической активности корпусных и базовых деталей станков.

Многочисленные исследования показывают, что основная доля акустической мощности, излучаемой станками, приходится на корпусные и базовые детали,… Основными направления снижения шума корпусных и базовых деталей станков… 2. Увеличение механического сопротивления конструкции.

Заключение.

 

Социальное значение проблемы борьбы с шумом в первую очередь заключается в улучшении условии труда и отдыха, снижении текучести кадров, проявлении периода активной деятельности работающих, повышении удовлетворенности трудом. При разработке стратегии борьбы с шумом с социальной точки зрения большое значение имеет определение численности людей, подвергающихся воздействию шума высоких уровней. В частности, на предприятиях текстильной промышленности, а также на предприятиях металлургии и машиностроения велик процент работающих в условиях с достаточно высоким уровнем шума.

Оценка социально-экономической эффективности мероприятия по снижению шума связана со степенью акустической безопасности труда, которая характеризуется вероятностью отсутствия повреждения слуха.

 

Список используемой литературы.

1. ГОСТ 12.1.003-83 Система стандарта безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности.

2. ГОСТ 12.2.107-85 Система стандарта безопасности труда. Шум. Станки металлорежущие. Допустимые шумовые характеристики.

3. ГОСТ Р 51402-99 Шум машин. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению.

4. М.Ф. Лагунов Г.Л. Осипов Борьба с шумом в машиностроении. М. Машиностроение 1980г.

5. Борьба с шумом на производстве. Справочник под редакцией Е.Я. Юдина М. Машиностроение 1985г.

6. Контроль шума в промышленности. Под редакцией Джона Вебба, перевод с англ. Изд. Ленинград. Судостроение 1981г.

7. Козочкин М.П. Снижение шума металлорежущих станков и их узлов. И.Э. «Металлорежущие станки и автоматические линии» .-М.: НИИмаш, 1979г.

8. Кудинов В.А. Динамика станков «Машиностроение». М. 1967г.

9. Рыжиков Д.И. Вибрации при резании металлов и методы их устранения. Машиностроение, -М.:1961г.

10. Справочник по контролю промышленных шумов. Пер с англ. /Пер. Л.Б. Скарина, Н.И. Шибанова; под ред. В.В. Клюева/. – М.: Машиностроение, 1979г.

11. Панов С.Н. Виброакустика корпусных конструкций станков. Куйбышев; 1984г.

12. Козочкин М.П., Кузнецов В.Д. Определение эквивалентных уровней звуковой мощности металлорежущих станков в процессе их эксплуатации. Методические рекомендации. –М.: ЭНИМС, 1983г.