ВОПРОС 4 – Охарактеризовать способы и средства защиты от шума и вибрации

Источники:

[3] Охрана труда: учеб. Пособие / А.А. Челноков, Л.Ф. Ющенко. – 4-е изд., испр. и доп. – Минск: Высш. шк., 2009. – 463 с.

[4] Охрана труда [текст]: учеб. пособие / Т.С. Сокол; под общ. ред. Н.В. Овчинниковой. Издание 2-е испр. и доп. – Мн.: Дизайн ПРО, 2006. –304 с.: ил.

[7] ГОСТ 12.1.029 ССБТ «Средства и методы защиты от шума. Классификация»

ОТВЕТ:

Шум - это совокупность звуков разной интенсивнос­ти и высоты, беспорядочно изменяющихся во времени и вызывающих у работающих неприятные субъектив­ные ощущения. С физиологической точки зрения, шу­мом является любой нежелательный звук, мешающий восприятию полезных звуков в виде производственных сигналов и речи.

Шум как физический фактор представляет собой вол­нообразно распространяющееся механическое колеба­тельное движение упругой среды (воздуха), носящее, как правило, беспорядочный случайный характер. При этом источником его является любое колеблющееся тело, выве­денное из устойчивого состояния внешней силой.

Вибрация — это механические колебания и волны в твердых телах или более конкретно, это механические, чаще всего синусоидальные, колебания, возникающие в машинах и аппаратах.

По способу воздействия на человека вибрации подраз­деляются на общую, передающуюся через опорные по­верхности на тело сидящего или стоящего человека, и ло­кальную, передающуюся через руки человека.

Общая вибрация в зависимости от источника ее возникновения подразделяется на три категории:

транспортная: воздействует на операторов подвиж­ных машин и транспортных средств при их движении (1-я категория);

транспортно-технологическая: с ограниченным пере­мещением только по специально подготовленным поверх­ностям производственных помещений (2-я категория);

технологическая: воздействует на операторов стацио­нарных машин или передается на рабочие места, не имею­щие источников вибрации (3-я категория).

Общую вибрацию 3-й категории по месту действия под­разделяют на следующие типы:

на постоянных рабочих местах производственных по­мещений;

рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, де­журных и других вспомогательных производственных по­мещений, где отсутствуют машины и механизмы, генери­рующие вибрацию;

рабочих местах в административных и служебных помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных цент­ров, здравпунктов, в конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умствен­ного труда.

Общей вибрации чаще всего подвергаются транспорт­ные рабочие, операторы мощных штампов, вырубных прессов и т.д.

Источниками шума и вибрации являются различные процессы, оборудование, явления, что создает определенные трудности в борьбе с ними и обычно требует одновременного проведения комплекса мероприятий как инженерно-технического, так и сани­тарно-гигиенического характера.

В общем случае средства защиты человека от шума де­лятся на коллективные (рисунок 3) и индивидуальные.

В соответствии с ГОСТ 12.1.029 снижения шума и виб­рации в производственных условиях можно добиться сле­дующими методами:

Средства коллективной защиты по отношению к источнику возбуждения шума подразделяются на:

средства, снижающие шум в источнике его возникновения;

средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.

Средства, снижающие шум в источнике его возникновения, в зависимости от характера воздействия подразделяются на:

средства, снижающие возбуждение шума;

средства, снижающие звукоизлучающую способность источника шума.

Средства, снижающие шум в источнике его возникновения, в зависимости от характера шумообразования подразделяются на:

средства, снижающие шум вибрационного (механического) происхождения;

средства, снижающие шум аэродинамического происхождения;

средства, снижающие шум электромагнитного происхождения;

средства, снижающие шум гидродинамического происхождения.

Средства, снижающие шум на пути его распространения, в зависимости от среды подразделяются на:

средства, снижающие передачу воздушного шума;

средства, снижающие передачу структурного шума.

Средства защиты от шума в зависимости от использования дополнительного источника энергии подразделяются на:

пассивные, в которых не используется дополнительный источник энергии;

активные, в которых используется дополнительный источник энергии.

Средства и методы коллективной защиты от шума в зависимости от способа реализации подразделяются на:

акустические;

архитектурно-планировочные;

организационно-технические.

Акустические средства защиты от шума в зависимости от принципа действия подразделяются на:

средства звукоизоляции;

средства звукопоглощения;

средства виброизоляции;

средства демпфирования;

глушители шума.

Средства звукоизоляции в зависимости от конструкции подразделяются на:

звукоизолирующие ограждения зданий и помещений;

звукоизолирующие кожухи;

звукоизолирующие кабины;

акустические экраны, выгородки.

Средства звукопоглощения в зависимости от конструкции подразделяются на:

звукопоглощающие облицовки;

объемные (штучные) поглотители звука.

Средства виброизоляции в зависимости от конструкции подразделяются на:

виброизолирующие опоры;

упругие прокладки;

конструкционные разрывы.

Средства демпфирования в зависимости от характеристики демпфирования подразделяются на:

линейные;

нелинейные.

Средства демпфирования в зависимости от вида демпфирования подразделяются на:

элементы с сухим трением;

элементы с вязким трением;

элементы с внутренним трением.

Глушители шума в зависимости от принципа действия подразделяются на:

абсорбционные;

реактивные (рефлексные);

комбинированные.

Архитектурно-планировочные методы защиты от шума включают в себя:

рациональные акустические решения планировок зданий и генеральных планов объектов;

рациональное размещение технологического оборудования, машин и механизмов;

рациональное размещение рабочих мест;

рациональное акустическое планирование зон и режима движения транспортныхсредств и транспортных потоков;

создание шумозащищенных зон в различных местах нахождения человека.

Организационно-технические методы защиты от шума включают в себя:

применение малошумных технологических процессов (изменение технологии производства, способа обработки и транспортирования материала и др.);

оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля;

применение малошумных машин, изменение конструктивных элементов машин, их сборочных единиц;

совершенствование технологии ремонта и обслуживания машин;

использование рациональных режимов труда и отдыха работников на шумных предприятиях.
Средства индивидуальной защиты от шума в зависимости от конструктивного исполнения подразделяются на:

противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи;

противошумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход или прилегающие к нему;

противошумные шлемы и каски;

противошумные костюмы.

Противошумные наушники по способу крепления на голове подразделяются на:

независимые, имеющие жесткое и мягкое оголовье;

встроенные в головной убор или в другое защитное устройство.

Противошумные вкладыши в зависимости от характера использования подразделяются на:

многократного пользования;

однократного пользования.

Противошумные вкладыши в зависимости от применяемого материала подразделяются на:

твердые;

эластичные;

волокнистые.

Рисунок 2 Классификация средств коллективной защиты работающих от шума

Как показывает практика, наиболее эффективным яв­ляется борьба с шумом в источнике его возникновения. Как правило, шум машин и механизмов возникает в ре­зультате упругих колебаний как всего механизма, так и его частей, отдельных деталей.

Для уменьшения механического шума следует своевре­менно проводить ремонт оборудования, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей и ба­лансировку вращающихся частей.

Значительное снижение шума (на 10-15 дБ) достигает­ся при замене ударных процессов безударными, подшип­ников качения подшипниками скольжения, зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчатоременными передачами, прямозубых шестерен косозубыми металли­ческими или пластмассовыми, металлических деталей де­талями из пластмасс и т. д.

Снижения аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, совершенствова­нием аэродинамических свойств механизмов, позволяю­

щим снизить интенсив­ность вихреобразова- ния, применением зву­коизоляции и установ­кой глушителей и т.д.

Электромагнитные шумы снижаются кон­структивными измене­ниями в электрических машинах.

Рисунок 3 Схема прохождения звуковой энергии через препятствие

Действенным мето­дом снижения уровня шума является установка звукоизолирующих и звукопо­глощающих преград на пути его распространения.

Под звукоизоляцией понимают создание специальных строительных устройств - преград (в виде стен, перегоро­док, кожухов, выгородок ит. п.), препятствующих расп­ространению шума из одного помещения в другое или в одном и том же помещении.

Принцип звукоизоляции заключается в том, что боль­шая часть звуковой энергии отражается от преграды и только незначительная часть ее проникает сквозь звуко­изолирующую преграду и попадает в окружающую среду.

Из рисунка 3 видно, что вся звуковая энергия 1, направ­ляющаяся на преграду, разделяется на отраженную зву­ковую энергию 2, которая возвращается в помещение, где она возникла, и на поглощаемую энергию 3, 4, 5, 7. Часть энергии 3 после частичного проникновения через прегра­ду возвращается обратно в помещение и соединяется с от­раженной энергией 2. Часть энергии 4 распространяется по конструкции перекрытия или же трансформируется в ней в тепловую энергию 6. Частично энергия 5 рассеянно излучается в помещение. Часть энергии 7 через поры, тре­щины в перекрытии направляется прямо в помещение в виде основного шума. В результате в помещение попадает суммарная звуковая энергия8, состоящая из энергий 5 и 7.

Звукоизолирующая способность ограждений во многом определяется их массой, поскольку при падении звуковых волн на конструкцию они приводят ее в колебательное дви­жение. При удвоении массы звукоизолирующая способ­ность ограждающих конструкций возрастает в среднем на 6 дБ при частоте колебаний 100 Гц. С повышением часто­ты звука звукоизолирующая способность одного и того же материала возрастает примерно на 7,5 дБ на октаву.

Звукопоглощение — это способность материала или конструкции поглощать энергию звуковых волн, которая в узких каналах и порах материала трансформируется в другие виды энергии, в основном в тепловую. Иными сло­вами, уменьшение шума в звукопоглощающих преградах обусловлено переходом колебательной энергии в тепло­вую вследствие внутреннего трения в звукопоглощающих материалах.

Свойством поглощать звук обладают практически все строительные материалы. Однако звукопоглощающими принято называть такие материалы, у которых на средних частотах коэффициент звукопоглощения а > 0,2.

Звукопоглощающие преграды делятся на четыре класса:

волокнисто-пористые - войлок, вата, акустическая штукатурка, ультратонкое стеклянное и базальтовое во­локно и др.;

мембранные — ПВХ и другие пленки, тонкие листы фанеры или металла на обрешетке;

резонансные - специальные конструкции, основан­ные на акустических свойствах резонатора;

комбинированные — устройства, использующие пре­дыдущие материалы.

Хорошие звукопоглощающие свойства имеют легкие и пористые материалы, такие, как минеральный войлок, стекловата, поролон и т. п.

В качестве звукопоглощающих материалов чаще всего используют минераловатные плиты типа «Акмигран», «Ак- минит», гипсовые плиты АГП с минераловатным заполне­нием, ваты из супертонкого базальтового волокна с а в пре­делах 0,8-0,95 на разных среднегеометрических частотах.

Выбор типа поглотителя, его толщины и конструктив­ного исполнения определяется в первую очередь интен­сивностью и частотной характеристикой шума, техноло­гическими и противопожарными требованиями.

Для звукопоглощения в производственных помещениях используются звукопоглощающие балки, штучные звуко- поглотители в виде различных геометрических форм (ку­бов, шаров, конусов и др.), перфорированные экраны и т. д.

Для снижения аэродинамического шума, возникающе­го при работе вентиляторов, дымососов, компрессоров, кондиционеров на воздуховодах, всасывающих трактах, магистралях выброса и перепуска воздуха устанавливают различные глушители, которые могут быть активными и реактивными.

Активные глушители представляют устройства, со­держащие в себе материал, поглощающий энергию аэро­динамического шума.

Реактивные глушители устроены таким образом, что способны отражать входящую звуковую энергию обратно к источнику ее образования.

Конструкции глушителей (рисунок 4) следует выбирать в зависимости от размеров воздуховода, допустимой ско­рости газового потока и необходимой степени снижения шума. Так, например, для воздуховодов размером до 500x500 мм строительными нормами рекомендуется ис­пользовать трубчатые глушители, при больших размерах - пластинчатые или камерные.

Большое значение для снижения шума и вибрации имеет правильная планировка территории и производ­ственных помещений, а также использование естествен­ных и искусственных преград, препятствующих распрост­ранению звука. При проведении планировочных меропри­ятий учитывают расположение помещений и объектов от­носительно друг друга. Цехи с большим количеством шу­мящего оборудования должны быть сконцентрированы в глубине заводской территории или в одном месте, удале­ны от тихих помещений, ограждены зоной зеленых на­саждений, частично поглощающих шум.

Рисунок 4 Устройство глушителей активного (а, б, в) и реактивного (г, д, е) типов:

а - пластинчатый; б - трубчатый; в к г - камерные; д - резонансный; е - чет­вертьволновой; 1 - кожух глушителя; 2 - звукопоглощающий материал; 3 - каналы для воздуха; 4 - звукопоглощающая облицовка; 5 – внутренняя перегородка

При невозможности или неэкономичности реализации противошумных мероприятий, а также для работы в ава­рийных условиях работающие должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты от шума: противо­шумными вкладышами (Беруши), наушниками и шлемо­фонами. Эффективность этих средств зависит от их конструкции, качества используемых материалов, силы прижатия, выполнения правил эксплуатации.

Противошумные вкладыши («Комфорт плюс», МАХ-1, Laser life и др.) вставляют непосредственно в слуховой ка­нал наружного уха. Их изготавливают из легкого каучу­ка, эластичных пластмасс, резины, эбонита и ультратон­кого волокна. Они позволяют снизить уровень звукового давления на 10-15 дБ.

В условиях повышенного шума рекомендуется применять наушники, которые обеспечивают надежную защиту органов слуха. Например, наушники ВЦНИОТ снижают уровень зву­кового давления на 7-38 дБ в диапазоне частот 125-8000 Гц. В настоящее время промышленностью выпускаются совре­менные наушники типов Ария, Наутилус, Биг, Тракстон и др.

Шлемофоны рекомендуется применять для защиты от воздействия шума с общим уровнем 120 дБА и выше. Они герметично закрывают всю околоушную область и снижа­ют уровень звукового давления на 30-40 дБ в диапазоне частот 125-8000 Гц.

Защита от вибрации машин, механизмов и оборудо­вания также проводится несколькими методами: устране­нием или снижением действующих переменных сил, вы­зывающих вибрацию в источнике их возникновения; виб­ропоглощением и виброизоляцией.

Наиболее действенным из них является устранение или снижение вибрации непосредственно в источнике об­разования. При проектировании оборудования предпочте­ние отдают таким кинематическим и технологическим схемам, при которых динамические процессы, вызывае­мые ударами, резкими ускорениями, исключаются или предельно снижаются. Так, например, вибрация снижает­ся при замене поступательного движения на равномерное вращение, механических приводов гидравлическими, подшипников качения подшипниками скольжения; ис­пользовании шестерен со специальными видами зацепле­ний — глобоидальным, шевронным, двушевронным, кон- хоидальным и т.п. Борьбу с вибрацией можно эффективно проводить с помощью вибропоглощающих и виброизоли­рующих материалов и специальных устройств. К вибропо­глощению относят вибродемпфирование и виброгашение.

Эффект вибродемпфирования - превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. Для этого в конструкциях деталей, че­рез которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением, например, специальные магниевые сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфиру- ющие покрытия и т.д.

Методы и средства защиты от вибрации классифициру­ются в зависимости от степени контакта работающих с ис­точником вибрации (рисунок 5).

Рисунок 5 Классификация методов и средств защиты работающих от вибрации

Виброгашение - это снижение уровня вибрации объек­та путем введения в колебательную систему дополнитель­ных реактивных сопротивлений. В частности, для предо­твращения общей вибрации вибрирующие машины и обо­рудование устанавливают на самостоятельные виброгасящие фундаменты, массу которых рассчитывают таким об­разом, чтобы амплитуда их колебаний не превышала ОД-0,2 мм, а вероятность появления резонансных явле­ний была бы минимальной. Для снижения вибрации тру­бопроводов используются гасители колебаний типа буфер­ных емкостей для превращения пульсирующих потоков в равномерные.

Для ослабления интенсивности передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, си­денью, рукоятке и т.п. широко используют методы вибро­изоляции.

Виброизоляция — это снижение уровня вибрации защи­щаемого объекта, достигаемое уменьшением передачи ко­лебаний от их источника. Виброизоляция представляет собой упругие элементы, так называемые амортизаторы вибрации, размещенные между вибрирующей машиной и ее основанием.

Виброизоляция используется при виброзащите от действия напольных и ручных механизмов. Компрессо­ры, насосы, вентиляторы, станки должны устанавливать­ся на амортизаторы или упругие основания в виде элемен­тов массы и вязкоупорного слоя. Для снижения интенсив­ности вибрации необходимо, чтобы масса фундамента бы­ла в 3-5 раз больше массы агрегата.

В качестве виброизоляторов для машин с вертикальной возмущающей силой используют резиновые, пружинные и комбинированные опоры (рисунок 6). Поскольку резино­вые амортизаторы под действием нагрузки деформируют­ся без изменения объема, для их эффективной работы не­обходимо, чтобы ширина и длина амортизатора не превы­шали более чем в 2-3 раза его высоту. Листовая резина ха­рактеризуется небольшой деформацией, поэтому она не может служить эффективным виброизолятором. Для прокладок можно использовать перфорированную листо­вую резину с условием, чтобы статическая ее осадка не превышала 10-20% толщины.

Для снижения вибрации воздуховодов, особенно в мес­тах их прохождения через стены или другие строительные конструкции, в узлах крепления или стыковок устанав­ливают упругие прокладки.

Для ручного инструмента наиболее эффективна многозвен­ная система виброизоляции, когда между руками и инстру­ментом проложены слои с различной массой и упругостью.

В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации используют специальную обувь на массивной резиновой по­дошве, рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, кото­рые изготавливаются из упругодемпфирующих материалов.

Важными моментами в системе мероприятий по сни­жению негативного воздействия шума и вибрации явля­ются правильная организация труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья операто­ров, специальные лечебно-профилактические мероприя­тия, такие, как гидромассаж, гидропроцедуры (ванны, различные души), витаминизация и т.д.

Рисунок 6 Принципиальная схема устройства виброизоляционных амортизаторов:

а - ребристая и дырчатая листовая резина; б - пружинный амортизатор, за­прессованный в резиновую массу; в - крепление виброизолированной машины; г - комбинированный пружинно-резиновый амортизатор