Механические колебания. Ультразвук.
Эксплуатация современного промышленного оборудования и средств транспорта, сопровождается значительным уровнем шума и вибрации, негативно влияющих на состояние здоровья работающих. Сточки зрения безопасности труда шум и вибрация – одни из наиболее распространенных вредных производственных факторов на производстве, которые при определенных условиях могут выступать как опасные производственные факторы. Кроме шумового и вибрационного воздействия, вредное влияние на человека в процессе труда могут оказывать инфразвуковые и ультразвуковые колебания.
Основные физические характеристики шума, вибрации, ультра - и инфразвука.
Шум - это сочетание звуков различной частоты и интенсивности. С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.
Звуковые колебания, воспринимаемые органами слуха человека, являются механическими колебаниями, распространяющимися в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной).
Основным признаком механических колебаний являются повторность процесса движения через определенный промежуток времени. Минимальный интервал времени, через который происходит повторение движения тела, называют периодом колебаний.
Человеческое ухо воспринимает колебания, лежащие в пределах от 20 до 20 000 гц. Звуковой диапазон принято подразделять 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.
Ультразвуки сильно поглощаются газами и во много раз слабее – жидкостями. Так, например, коэффициент поглощения ультразвука в воздухе приблизительно в 1000 раз больше, чем в воде. Ультразвуки применяются в промышленности для контрольно-измерительных целей (измерение толщины стенок трубопроводов и др.), а также для осуществления и интенсификации различных технологических процессов (очистка деталей, сварка, пайка, дробление и т.д.). ультразвуки ускоряют протекание процессов диффузии, растворения и химических реакций.
Инфразвук – это область акустических колебаний в диапазоне ниже 20 Гц. В производственных условиях инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, а в ряде случаев и с низкочастной вибрацией. Источниками инфразвука в промышленности являются компрессоры, дизельные двигатели, вентиляторы, реактивные двигатели, транспортные средства и др.
Характеристиками ультразвуковых и инфразвуковых колебаний, как и в случае звуковых волн, являются:
1. уровень интенсивности
2. уровень звукового давления
3. частота
Различные механические, аэродинамические и электромагнитные явления, которые являются причиной возникновения шумов.
Механические шумы возникают при работе различных машин механизмов и вызваны трением деталей, ударными процессами, используемыми в производстве ковки, штамповки.
Аэродинамические и гидродинамические шумы возникают при течении газов и жидкостей. Эти шумы также возникают при работе вентиляторов, компрессоров, газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, при выпуске пара или воздуха в атмосферу, при вращении винтов самолета, при работе насосов для перекачки жидкостей.
Электромагнитные шумы обычно сопровождают работу различных электрических установок.
Наиболее рациональный способ уменьшения механического шума – снижение звуковой мощности его источника.
Снижение механических шумов достигается:
1. снижение звуковой мощности его источника;
2. улучшением конструкции машин и механизмов;
3. заменой деталей из металлических материалов на пластмассовые;
4. заменой ударных технологических процессов на безударные (например, клепку рекомендуется заменять сваркой, штамповку – прессованием и т.д.);
5. применением вместо зубчатых передач в машинах и механизмах других видов передач (например, клиноременных).
Для уменьшения аэродинамических и гидродинамических шумов рекомендуется:
1. снижение скорости обтекания газовыми или воздушными потоками препятствий;
2. улучшение аэродинамики тел, работающих в контакте с потоками;
3. снижение скорости истечения газовой струи и уменьшение диаметра отверстия, из которого эта струя истекает;
4. выбор оптимальных режимов работы насосов для перекачивания жидкостей;
5. правильное проектирование и эксплуатация гидросистем и ряд других мероприятий.
Для борьбы с шумами электромагнитного происхождения рекомендуется тщательно уравновешивать вращающиеся детали электромашин (ротор, подшипники), осуществлять тщательную притирку щеток электродвигателей, применять плотную прессовку пакетов трансформаторов и т.д.