Физические характеристики шума
Практическая работа № 3
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ
ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА
Краткие теоретические сведения
Вопросы борьбы с шумом в настоящее время имеют большое значение во всех областях техносферы. Шум на производстве наносит большой ущерб, снижая производительность труда на промышленных предприятиях до 30 процентов, способствует возникновению травм и аварий, приводит к развитию заболеваний. В структуре профессиональных заболеваний в РФ примерно 17% приходится на заболевание органов слуха.
ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА
Шумом называется бессистемное сочетание звуков различной интенсивности и частоты, оказывающих вредное воздействие на организм человека. Наиболее распространенными источниками шума являются: промышленное оборудование, транспортные средства и другие источники. Возникновение шума вызвано упругими колебаниями, возникающими по причине механических, аэродинамических, гидродинамических и электрических явлений, определяемых конструкцией и характером работы машин, неточностями, допущенными при ее изготовлении, а также условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического, гидродинамического и электромагнитного происхождения.
Факторы, вызывающие шумы механического происхождения: инерционные возмущающие силы, возникающие вследствие движения деталей механизма с переменными ускорениями; соударение деталей в сочленениях вследствие неизбежных зазоров; трение в сочленениях деталей механизмов; ударные процессы (ковка, штамповка) и т.д.
Основными источниками шума, происхождение которого не связано непосредственно с технологическими операциями, выполняемыми машиной, являются подшипники, зубчатые передачи, и неуравновешенные вращающиеся части машины, возвратно поступательные движения.
Факторы, вызывающие шумы аэродинамического происхождения – это течение газа в различных технических устройствах. Эти шумы являются главной составляющей шума работы вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, пневматических двигателей; выпусков пара и воздуха в атмосферу и т.д.
Факторы, вызывающие шумы гидродинамического происхождения – это использование жидкости в виде рабочего тела в различных технических устройствах. Эти шумы возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитации, турбулентности потока, гидравлических ударов).
Шумы электромагнитного происхождения возникают в электрических машинах и оборудовании. Причиной этих шумов является главным образом взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей, а также пондеромоторные силы, вызываемые взаимодействием магнитных полей, создаваемых токами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШУМА
По физической природе шумом является всякий нежелательный для человека звук. В качестве звука мы воспринимаем упругие колебания (звуковые волны), распространяющиеся волнообразно в твердой, жидкой или газообразной среде. Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды, вследствие воздействия на нее какой либо возмущающей силы. При распространении волны частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия. Вместе с волной от частицы к частице среды передаются лишь состояния колебательного движения и его энергия. Поэтому основными свойствам волн являются перенос энергии без переноса вещества.
Звуковые волны в зависимости от диапазона частот (рис. 18.1) воспринимаются человеком по-разному.
Рис. 1. Диапазон звуковых волн.
В диапазоне частот 16–20000 Гц волны воспринимаются органом слуха человека как звук. Необходимо иметь в виду, что с возрастом у человека слышимость звуков высоких частот уменьшается. Большинство взрослых людей едва ли воспринимают звуки с частотой более 12000 Гц, а пожилые люди отчетливо воспринимают звуки частотой всего лишь 6000–8000 Гц. Колебания частотой ниже 16–20 Гц относятся к инфразвукам, а более 20000 Гц – ультразвукам. Они не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.
Область пространства (среды), где происходит распространение звуковых волн, называется звуковым полем, которое характеризуется плотностью среды r(кг/м3), скоростью распространения колебаний частиц среды (звуковой скоростью) с(м/с) и звуковым давлением р (Па). Скорость звука с при нормальных условиях (температура +20ºС и давление 0,1013 МПа) равна в воздухе 344 м/с, в жидкости –1500 м/с, в металле – 5000 м/с.
Во время распространения звуковых колебаний в воздухе появляются области разрежения и области повышенного давления, что создает звуковое давление. Под звуковым давлением р понимается разность между мгновенным значением давления при распространении звуковой волны и средним значением давления, в невозмущенной среде. Звуковое давление изменяется с частотой, равной частоте звуковой волны. Определение давления во времени происходит в органе слуха человека за время 30–100мс. На слух человека действует среднеквадратичное значение звукового давления:
Уровни звукового давления некоторых источников шума на частоте 1000Гц, представлены в табл. 1.
Таблица 1
Уровни звукового давления от отдельных источников шума
| Источник шума | Уровень звукового давления, дБ | Расстояние до источника шума, м |
| Механические наручные часы | ||
| Шепот | 0,3 | |
| Речь средней громкости | ||
| Городской шум | – | |
| Металлорежущие станки | 80 – 90 | на рабочем месте |
| Дизельные двигатели | 110 – 115 | |
| Поршневые авиадвигатели | 120 – 130 | 2 – 3 |
| Реактивные двигатели | 140 – 170 | 2 – 3 |
Классификация шумов представлена на рис. 2.
Рис. 2. Классификация шумов.