Защита от шума и вибрации
Акустическими колебаниями называют колебания упругой среды. Понятие акустических колебаний охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания воздушной среды. Шумом принято называть апериодические звуки различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум — это всякий неблагоприятно воспринимаемый человеком звук.
Источниками шума на производстве является транспорт, технологическое оборудование, системы вентиляции, пневмо- и гидроагрегаты, а также источники, вызывающие вибрацию, т. к. колебания твердых тел вызывают колебания воздушной среды. Шум является одним из наиболее существенных негативных факторов производственной среды. Источники шума формируют звуковые волны, возникающие в результате нарушения стационарного состояния воздушной среды.
Шум, являясь информационной помехой для высшей нервной деятельности в целом, оказывает неблагоприятное влияние на протекание нервных процессов, увеличивает напряжение физиологических функций в процессе труда, способствует развитию утомления и снижает работоспособность организма. Кроме специфического действия на органы слуха, шум оказывает и неблагоприятное общебиологическое действие, вызывая сдвиги в различных функциональных системах организма. Так, под влиянием шума возникают вегетативные реакции, обусловливающие нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров, а также изменение артериального давления (преимущественно повышение).
Шумовая болезнь проявляется в виде тугоухости, гипертонии (гипотонии), головных болях и других расстройствах, обусловленных длительным воздействием высоких уровней шума. Шум влияет на весь организм человека. Он угнетает центральную нервную систему, вызывает изменения скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонической болезни, может привести к профессиональному заболеванию.
Шум вызывает снижение иммунологической реактивности и общей сопротивляемости организма, что проявляется в повышении уровня заболеваемости с временной утратой трудоспособности.
Для снижения шума применяют различные методы защиты: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; рациональное размещение оборудования; борьба с шумом на путях его распространения, в том числе изменение направленности распространения шума, использование средств звукоизоляции, звукопоглощение и установка глушителей шума, в том числе акустическая обработка поверхностей помещения, применение СИЗ.
Виброакустические колебания (вибрация) — это упругие механические колебания твердых тел, газов и жидкостей, возникающие в рабочей зоне при работе технологического оборудования, движении технологических транспортных средств, выполнении разнообразных технологических операций.
Вибрация в отличие от звука не распространяется в виде волн сжатия/разрежения и передается только при механическом контакте одного тела с другим. В природе вибрация практически не встречается, но, к сожалению, очень часто возникает в технических устройствах.
Источниками вибрации могут являться:
1) возвратно-поступательные движущиеся системы — кривошипно-шатунные механизмы, перфораторы, вибротрамбовки, виброфармовочные машины и др.;
2) неуравновешенные вращающиеся массы — режущий инструмент, дрели, шлифовальные машины, технологическое оборудование;
3) ударное взаимодействие сопрягаемых деталей — зубчатые передачи, подшипниковые узлы;
4) оборудование и инструмент, использующие в технологических целях ударное воздействие на обрабатываемый материал — рубильные и отбойные молотки, прессы, инструмент, используемый в клепке, чеканке и т. д.
Вибрация, воздействующая на человека через опорные поверхности, оказывает влияние на весь организм и называется общей. Поверхность, на которой человек стоит, сидит или лежит, называется опорной. Общая вибрация, захватывающая все тело, наблюдается во всех видах транспорта и при работе в непосредственной близости от источника вибрации (промышленного оборудования).
Вибрация, воздействующая не через опорные поверхности, охватывает только часть организма и называется локальной. Практически вся она передается через руки и возникает там, где вибрационные инструменты или обрабатываемые детали контактируют с руками или пальцами. Локальная вибрация возникает, например, при использовании ручных силовых инструментов, применяемых на производстве. Число лиц, подвергающихся локальной вибрации, составляет несколько десятков миллионов человек.
Человек реагирует на вибрацию в зависимости от общей продолжительности ее воздействия. Чрезмерное воздействие локальной вибрации может вызывать виброболезнь — заболевание кровеносных сосудов, нервов, мышц, костей и суставов верхних конечностей. Клинические симптомы виброболезни: спазмы периферических сосудов, побеление пальцев, подвижности и боли в руках в покое и ночное время, потеря чувствительности пальцев и ослабление подвижности в суставах.
Для защиты от вибрации необходимо применять следующие методы:
1) снижение виброактивности машин;
2) отстройка от резонансных частот;
3) вибродемпфирование;
4) виброгашение;
5) повышение жесткости системы;
6) виброизоляция;
7) применение индивидуальных средств защиты.
Снижение виброактивности машин достигается изменением тех-нологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, резкими ускорениями и т. п., были бы исключены или предельно снижены.
Отстройка от резонансных частот заключается в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей вибросилы. В изменении собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы с (например, установкой ребер жесткости) или изменения массы т системы (например, путем закрепления на машине дополнительных масс) (см. формулу) собственная частота f0 вибрирующей системы определяется по формуле:
, 6)
где: с — жесткость системы, т — масса системы.
Вибродемпфирование— это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция.
Вибродемпфирование осуществляется:
- — нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение,- мягких покрытий (резина, пенопласт ПХВ-9, мастика ВД17-59, мастика «Анти-вибрит») и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия);
— применением поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор);
— установкой специальных демпферов.
Виброгашение (увеличение массы системы) осуществляют путем:
— установки агрегатов на массивный фундамент (наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации), что нашло широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.);
— повышения жесткости системы путем установки ребер жесткости (способ эффективен только при низких частотах вибрации).
Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними.
Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания.
В качестве средств индивидуальной защиты работающих используют специальную обувь на массивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготавливают из упругодемпфирующих материалов.
Важным фактором для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека является правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, такие лечебно-профилактические мероприятия, как гидропроцедуры (теплые ванночки для рук и ног), массаж рук и ног, витаминизация и др.