ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
И ЗАЩИТА ОТ НЕГО.
1.ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШУМА.
Шумом является любой нежелательный для человека звук. В качестве звука мы воспринимаем упругие колебания, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды вследствие воздействия на неё какой-либо возмущающей силы. Частицы среды при этом начинают колебаться относительно положения равновесия, причем скорость таких колебаний (колебательная скорость v) значительно меньше скорости распространения волны (скорости звука с).
Звуковое поле – это область пространства, в котором распространяются звуковые волны. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения частиц воздуха меняется во времени. Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением Р (Па).
При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке I (Вт/мІ):
I = pІ/с·с,
Где p – давление газа,
с – плотность газа,
с – скорость звука.
Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело на практике, могут меняться в широких пределах: по давлению до 10 раз, по интенсивности до 10№ раз. Оперировать такими цифрами неудобно. Но ухо человека способно реагировать на относительное изменение интенсивности, а не на абсолютное. Ощущения человека, возникающие при различного рода раздражениях, в частности при шуме, пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому были введены логарифмические величины – уровни звукового давления и интенсивности.
Уровень интенсивности звука (дБ) определяют по формуле
Li = 10 lg I/Io
Где Io – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости (Io = 10Ї№І Вт/м) на частоте 1000 Гц.
Величина уровня звукового давления (дБ)
Lp = 20 lg P/Po
Где Po – пороговое звуковое давление, выбранное таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях уровни звукового давления были равны уровням интенсивности, т. е. Po = 2·10Ї Па на частоте 1000 Гц; Р – среднеквадратичная величина звукового давления.
Величину уровня интенсивности применяют при получении формул акустических расчетов, а уровни звукового давления – для измерения шума и оценки его действия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.
Связь между уровнем интенсивности и уровнем звукового давления при нормальных звуковых давлениях можно записать формулой:
Li = L
Уменьшение шума ∆L определяют также в децибелах:
∆L = L1 – L2 = 20lgP1/P2 = 10lgI1/I2.
Например, если шум агрегата снизить по интенсивности в 1000 раз, то уровень интенсивности будет уменьшен на 30 дБ, т. е. ∆L = 10lg1000 = 30 дБ.
В том случае, когда в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, то складываются их интенсивности, но не уровни. Поэтому при большом числе одинаковых источников глушение лишь нескольких из них практически не ослабляет общий шум. Если же на рабочее место попадает шум от разных по интенсивности источников, то снижать необходимо сначала шум от более мощных источников.
Если имеется n одинаковых источников шума с уровнем звукового давления Ln, создаваемым каждым источником, то суммарный шум (дБ) можно найти по формуле:
L = Ln + 10lg n.
Из этой формулы видно, что два одинаковых источника совместно создают уровень на 3 дБ больший, чем каждый источник.
Любую зависимость какой-либо величины (например, звукового давления) от времени можно представить в виде суммы конечного или бесконечного числа синусоидальных колебаний этой величины. Каждое такое колебание характеризуется своим среднеквадратичным значением физической величины и частотой f, т. е. числом колебаний в секунду (Гц).
Зависимость среднеквадратичных значений синусоидальных составляющих шума (или соответствующих им уровней в децибелах) от частоты называется ЧАСТОТНЫМ СПЕКТРОМ ШУМА.
Спектры получают, используя анализаторы шума – набор электрических фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот – полосе пропускания.
Изображение непрерывного спектра требует обязательной оговорки о ширине ∆f элементарных частотных полос, к которым относится изображение. Если f1 – нижняя граничная частота данной полосы частот, f2 – верхняя граничная частота, то в качестве частоты, характеризующей полосу в целом, берется среднегеометрическая частота
f сг = √Їf1·f2
На практике весь диапазон частот разбивают на октавные диапазоны. В октавном диапазоне верхняя граничная частота вдвое больше нижней. Среднегеометрические частоты октавных полос частот стандартизованы и составляют 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц.
Для более детального исследования источников шума часто применяют третьоктавные фильтры и узкополосные анализаторы. Спектр представляют либо в виде таблицы, либо в виде графика.
Шумы принято классифицировать по их спектральным и временным характеристикам.
В зависимости от характера спектра шумы бывают ТОНАЛЬНЫМИ, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона, и широкополосные – с непрерывным спектром шириной более одной октавы.
По временным характеристикам шумы подразделяются на ПОСТОЯННЫЕ, уровень которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ, и НЕПОСТОЯННЫЕ, для которых это изменение более 5 дБ. В свою очередь, непостоянные шумы делят на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.
2.ДЕЙСТВИЕ ШУМА НА ЧЕЛОВЕКА.
Область слышимых звуков ограничивается не только определенными частотами (20-20 000 Гц), но и определенными предельными значениями звуковых давлений и их уровней. Нижним порогом является ПОРОГ СЛЫШИМОСТИ, а верхним – ПОРОГ БОЛЕВОГО ОЩУЩЕНИЯ.
Порог слышимости различен для звуков разной частоты. Если в диапазоне частот 800-4000 Гц величина порога слышимости минимальна, то по мере удаления от этой области вверх и вниз по частотной шкале его величина растет; особенно заметно увеличение порога слышимости на низких частотах. По этой причине высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).
Звуки, превышающие верхний порог, т. е. порог болевого ощущения (L = 120-13 дБ), могут вызвать боли и повреждения в слуховом аппарате.
Область на частотной шкале, лежащая между верхним и нижним порогами, называется ОБЛАСТЬЮ СЛУХОВОГО ВОСПРИЯТИЯ.
В зависимости от уровня и характера шума, его продолжительности, а также от индивидуальных особенностей человека шум может оказывать на него различное действие.
Шум, даже когда он невелик, создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть возраст, здоровье, вид труда, физическое и душевное состояние человека. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума.
Ряд серьезных заболеваний, таких как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы, в ряде случаев желудочно-кишечные и коженные заболевания связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда и отдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости, а часто и к заболеваниям. Шум в 30-40 дБ в ночное время может явиться серьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБ и выше шум может оказывать определенное физиологическое влияние на человека, приводя к видимым изменениям в его организме.
Под воздействием шума, превышающего 85-90 дБ, снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходят изменения объема внутренних органов.
Звуковые колебания могут восприниматься не только ухом, но и непосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума, передаваемого таким путем, на 20-30 дБ меньше уровня воспринимаемого ухом, но при высоких уровнях передача за счет костной проводимости усугубляет вредное воздействие на человека.
При действии шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки.
Суммируя вышесказанное можно классифицировать шумы по степени воздействия на человека;
-30-35 дБ – привычен для человека и не беспокоит его;
-40-70 дБ – создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может стать причиной неврозов;
-75 дБ и выше – может привести к потере слуха – профессиональной тугоухости;
-140 дБ – возможен разрыв барабанных перепонок, контуция;
- более 160 дБ – смерть.
Для примера:
-разговорная речь – 50…60 дБ;
-автосирена – 100 дБ;
-шум двигателя легкового автомобиля – 80 дБ;
-громкая музыка – 70 дБ;
-шум в обычной квартире -30…40 дБ.
3.УЛЬТРА - и ИНФРАЗВУК.
Акустические колебания в диапазоне 16 Гц…20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называются ЗВУКОВЫМИ. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют ультразвуковыми, выше 20 кГц – ультразвуковыми. Как правило, при работе различных машин на человека воздействует не только шум, но также и инфра - и ультразвук.
По физической сущности УЛЬТРАЗВУК (УЗ) не отличается от слышимого звука. Однако в отличии от шума УЗ характеризуется большими значениями интенсивности (до сотен ватт на квадратный метр). Он обладает значительно более короткими длинами волн, которые легче фокусировать и соответственно получать более узкое и направленное излучение, т. е. сосредотачивать всю энергию УЗ в нужном направлении и концентрировать в небольшом объеме. Частотный диапазон УЗ способствует большему затуханию колебаний из-за перехода энергии УЗ в теплоту.
По частотному спектру ультразвук делится на:
-низкочастотный УЗ, колебания от 11,2 до 100 кГц;
-высокочастотный УЗ, колебания от 100 кГц до 1000 мГц.
По способу распространения – на воздушный УЗ и контактный.
Биологическое воздействие УЗ на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, на которую действует УЗ. Длительное систематическое действие УЗ, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональное нарушение нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, снижение слуха, а также изменения свойств и состава крови, артериального давления.
Контактное воздействие высокочастотного УЗ на руки приводит к нарушениям капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, изменениям костной структуры с разрежением плотности костной ткани. Профессиональные заболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки.
ИНФРАЗВУК (ИЗ) в условиях производства, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, а в ряде случаев – с низкочастотной вибрацией. При воздействии ИЗ на организм с уровнем 110…150 дБ могут возникнуть неприятные ощущения и функциональные изменения: нарушения в ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном аппарате. Отмечены жалобы на головные боли, головокружения, осязаемые движения в барабанных перепонках, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности, может появиться чувство страха, нарушение равновесия, сонливость, затруднение речи. При воздействии ИЗ могут проявиться психофизиологические реакции в форме повышенной тревожности, эмоциональной неустойчивости и неуверенности в себе. Тем не менее нужно отметить, что производственный шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем ИЗ сопоставимых параметров.
4. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ.
Гигиенические нормативы шума определены ГОСТ 12.1.003-83 и СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Для нормирования постоянных шумов применяют ДОПУСТИМЫЕ УРОВНИ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ (УЗД) в девяти октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности. Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного шума на рабочем месте допускается принимать УРОВЕНЬ ЗВУКА (дБА), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений к субъективному восприятию. Нормируемой характеристикой непостоянного шума является ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ПО ЭНЕРГИИ УРОВЕНЬ ЗВУКА в дБА. Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентного уровня звука на рабочих местах сводятся в таблицы. Например, для помещений конструкторских бюро, расчетчиков, программистов, лабораторий для теоретических работ данные таблицы выглядят так:
Среднегеометрические
Частоты (Гц) 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Допустимые уровни
Звукового давления (дБ) 86 71 61 54 49 45 42 40 38
Эквивалентные
Уровни звука (дБА) 50
Для тонального или импульсного шума допустимый уровень звука должен быть на 5 дБ меньше нормативных значений.
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ УЗ определены ГОСТ 12.1.001-89 и Гн 2.2.4.582-96. Гигиенической характеристикой воздушного УЗ на рабочих местах являются уровни звукового давления в ⅓ октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 12,5 до 100 кГц. На частоте 12,5 кГц УЗД не должны превышать 80 дБ, на частоте 16 кГц – 80 (допустимо по согласованию 90) дБ, 20 кГц – 100 дБ, 25 кГц – 105 дБ, а в диапазоне частот 31,5…100 кГц – 110 дБ.
Характеристикой контактного УЗ является пиковое значение виброскорости или логарифмический уровень виброскорости. Допустимые уровни ультразвука в зонах контакта рук и других частей тела оператора с рабочими органами приборов и установок не должны превышать 110 дБ. Когда рабочие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука, допустимые уровни контактного УЗ следует принимать на 5 дБ меньше.
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ РЕГЛАМЕНТАЦИЯ ИНФРАЗВУКА производится по СН 2.2.4/2.1.8.583-96, которые задают предельно допустимые уровни звукового давления на рабочем месте, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных зданиях и на территории жилой застройки. Общий уровень звукового давления для работ различной степени тяжести не должен превышать 100 дБ, для работ различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности не более 95 дБ, на территории жилой застройки – 90 дБ, в помещениях и общественных зданиях – 75 дБ.
5. МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ШУМОМ.
Зная от чего зависит уровень шума в расчетной точке, для снижения уровня шума можно применять следующие методы: уменьшение шума в источнике; изменение направленности излучения; рациональная планировка предприятий цехов; акустическая обработка помещений, уменьшение шума на пути его распространения.
УМЕНЬШЕНИЕ ШУМА В ИСТОЧНИКЕ. Борьба с шумом посредством уменьшения его в источнике является наиболее рациональной. Шум возникает в следствии упругих колебаний как машины в целом, так и отдельных её частей. Причины возникновения этих колебаний – механические, аэродинамические, гидродинамические и электрические явления, определяемые конструкцией и характером работы машины, а также неточностями, допущенными при её изготовлении, и, наконец, условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического, гидродинамического и электромагнитного происхождения.
Для уменьшения механического шума необходимо:
-заменять ударные процессы и механизмы безударными, например, применять оборудование с гидроприводом вместо оборудования с кривошипными и эксцентриковыми приводами;
-штамповку – прессованием, клепку – сваркой, обрубку – резкой и т. д.;
-заменять возвратно-поступательное движение деталей равномерным вращательным движением;
-применять вместо прямозубых шестерен более малошумные (косозубые и шевронные), а также повышать класс точности обработки и уменьшать шероховатость поверхности шестерен (снижает шум на 5-10 дБ);
-по возможности заменять зубчатые и цепные передачи клиноременными и зубчато-ременными (снижает шумы на 10-15 дБ);
-заменять подшипники качания на подшипники скольжения (снижает шум на 10-15 дБ);
-по возможности заменять металлические детали на детали из пластмасс и других незвучных материалов (10-12 дБ);
-использование пластмассы при изготовлении деталей корпусов;
-при выборе металла для изготовления деталей необходимо уитывать, что внутреннее трение в различных металлах неодинаково, а, следовательно, различна звучность;
-более широко применять принудительное смазывание трущихся поверхностей и сочленений;
-применять балансировку вращающихся элементов машин;
-использовать прокладочные материалы, чтобы исключить или уменьшить передачи колебаний от одной детали к другой.
Аэродинамические шумы являются главной составляющей шума вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, газовых турбин, выпусков пара в атмосферу, двигателей внутреннего сгорания и т. п. Ко всем источникам аэродинамического шума относятся: вихревые процессы в потоке рабочей среды; колебания среды, вызываемые вращением лопастных колес; колебания среды, вызываемые неоднородностью потока, поступающего на лопатки колес.
Аэродинамические шумы, например, в газотурбинных энергетических установках, могут быть снижены увеличением зазора между лопаточными венцами, подбором оптимального соотношения чисел направляющих и рабочих лопаток; улучшением аэродинамических характеристик проточной части компрессоров и турбин и т. п. Снижение шума струи в источнике возможно установкой насадок, действие которых основано на трансформации спектра шума (перевод спектра в высокочастотную область и даже в ультразвук) и это дает возможность снизить шумы на 8-19 дБ. В большинстве случаев меры по ослаблению аэродинамических шумов в источнике оказываются недостаточными, поэтому основное снижение шума достигается путем звукоизоляции и установки глушителей.
Гидродинамические шумы возникают в следствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитация, турбулентность потока, гидравлические удары). Для борьбы с данными шумами используют улучшение гидродинамических характеристик насосов, выбор оптимального режима их работы, а также необходимо правильно проектировать и эксплуатировать гидросистемы.
Электромагнитные шумы возникают в электрических машинах и оборудовании. Причиной этих шумов является взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных магнитных полей. Снижение электромагнитного шума осуществляется путем конструктивных изменений в электрических машинах.
ИЗМЕНЕНИЕ НАПРАВЛЕННОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ШУМА. В ряде случаев величина показателя направленности достигает 10-15 дБ, что необходимо учитывать при проектировании установок с направленным излучением, соответствующим образом ориентируя эти установки по отношению к рабочим местам.
РАЦИОНАЛЬНАЯ ПЛАНИРОВКА. Шум на рабочем месте может быть уменьшен увеличением площади S, что достигается увеличением расстояния от источника шума до расчетной точки. Поэтому при планировке предприятия наиболее шумные цеха должны быть сконцентрированы в одном-двух местах. Расстояние между шумными цехами и тихими помещениями должно обеспечивать необходимое снижение шума. Внутри здания тихие помещения необходимо располагать вдали от шумных так, чтобы их разделяло несколько других помещений или ограждение с хорошей звукоизоляцией.
АКУСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОМЕЩЕНИЙ. Интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. Поэтому если нет возможности уменьшить прямой звук, то для снижения шума нужно уменьшить энергию отраженных волн. Это можно достичь, увеличив эквивалентную площадь звукопоглощения помещения путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок. Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту в следствие потерь на трение в порах материала. Поэтому для эффективного звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, причем поры должны быть открыты со стороны падения звука и соединяться между собой, чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала. В настоящее время применяют такие звукопоглощающие материалы, как стекловолокно, минеральная вата, древесноволокнистые плиты и др.
Звукопоглощающие свойства пористого материала зависит от толщины слоя, частоты звука, наличия воздушного промежутка между слоем и отражающей стенкой, на которой он установлен.
Практически толщина облицовок составляет 20-200 мм, при этом максимальное поглощение обеспечивается на средних и высоких частотах (здесь коэффициент звукопоглощения б = 0,6…0,9). Для увеличения поглощения на низких частотах между слоем и ограждением делается воздушный промежуток.
Величину снижения шума в помещении путем применения звукопоглощающей облицовки определяют по формуле
∆Lобл = 10 lg В2/В1
где В1 и В2 – постоянные помещения до и после проведения акустической обработки. Величину В определяют по СНиП в зависимости от вида помещения или рассчитывают по формуле В1 = А1/(1-б1), где А1- эквивалентная площадь звукопоглощения до проведения акустической звукообработки, определяемая по результатам измерения времени реверберации помещения; б1 – средний коэффициент звукопоглощения этого помещения, равный б1 = А1/Sп (Sп – площадь внутренних поверхностей помещения, мІ)
Величина В2 = А2(1-б2), где А2 – эквивалентная площадь звукопоглощения помещения после акустической обработки, равная ∆А+А; здесь ∆А – добавочное поглощение вносимое при акустической обработке; б2 – средний коэффициент звукопоглощения помещения после акустической обработки, равный б2 = А2/Sп. При установке облицовок величина ∆А = б(обл)·Sобл, где б(обл) – коэффициент поглощения облицовки; Sобл – площадь, на которую она наносится. Поглощение поверхностями помещения А, не занятыми облицовкой, определяют по формуле А = б1(Sп-Sобл).
На эффективность звукопоглощающих облицовок влияет не только величина ∆А, но и высота расположения их над источником шума, а также конфигурация помещения. Облицовки более эффективны при относительно небольшой высоте помещения (до 4-6 м). Это объясняется тем, что в низких помещениях большой площади потолок и пол являются основным отражающими поверхностями, а применение облицовок основано на уменьшении отраженного звука. В таких помещениях закрыть пол поглощающим материалом обычно не представляется возможным, поэтому облицовывают только потолки; стены здесь почти не играют роли в отражении звука, и их не облицовывают.
Установка звукопоглощающих снижает шум на 6-8 дБ в зоне отраженного звука вдали от источника и на 2-3 дБ вблизи источника шума. Несмотря на такое относительно небольшое снижение шума, применение облицовок целесообразно по следующим причинам:
-спектр шума в помещении меняется за счет большой эффективности (8-10 дБ) облицовок на высоких частотах. Он делается более глухим и менее раздражающим.
-становится более заметным шум оборудования и появляе1тся возможность слухового контроля его работы, становится легче разговаривать, улучшается разборчивость речи.
УМЕНЬШЕНИЕ ШУМА НА ПУТИ ЕГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ. Для уменьшения шума на пути его распространения применяют звукоизолирующие ограждения. Шум из помещения с источником шума проникает через звукоизолирующие ограждения в тихое помещение тремя путями:
-через ограждение, которое под действием переменного давления падающей на него волны излучает шум в тихое помещение;
-непосредственно по воздуху через различного рода щели и отверстия;
-посредством вибраций, возбуждаемых в строительных конструкциях механическим путем (вибрации машин, удары, хождения и т. п.).
Наиболее эффективное снижение шума можно достичь путем установки звукоизолирующих преград в виде стен и перегородок. Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая энергия отражается в гораздо большей степени, чем проникает за ограждение. Звукоизоляция однородной перегородки может быть определена по формуле
R = 20 lg(m0·f) – 47,5
Где m0 – масса 1 мІ ограждения, кг; f - частота, Гц.
Из этой формулы можно сделать два важных вывода:
-звукоизоляция ограждения тем выше, чем оно тяжелее, она меняется по так называемому закону массы; так увеличение массы в 2 раза приводит к повышению звукоизоляции на 6 дБ;
-звукоизоляция одного и того же ограждения возрастает с увеличением частоты. Другими словами, на высоких частотах эффект от установки ограждения будет значительно выше, чем на низких частотах.
Необходимо отметить, что эта формула применима не во всех диапазонах частот, поскольку в ней не учитывается влияние жесткости и размеров ограждения. В действительности же в частной характеристике однослойного ограждения можно выделить три диапазона.
Звукоизоляция в 1 диапазоне определяется жесткостью ограждения и резонансными явлениями. Учитывая, что у большинства однослойных ограждений собственная частота колебаний лежит ниже нормируемого диапазона частот (ниже 45 Гц), расчет звукоизоляции в 1 диапазоне не проводится.
Во 2 диапазоне звукоизоляция подчиняется закону массы по вышеуказанной формуле.
В 3 диапазоне сначала наблюдается ухудшение звукоизоляции из-за возникновения явления волнового совпадения, при котором распространение давления в падающей звуковой волне вдоль ограждения точно соответствует распределению амплитуды смещения собственных изгибных колебаний ограждения, что приводит к своеобразному резонансу и интенсивному росту колебаний. Затем звукоизоляция, зависящая не только от массы, но и от жесткости ограждения, увеличивается с ростом частоты несколько быстрее, чем во 2 диапазоне.
Рассмотренная величина звукоизолирующей способности ограждения показывает, насколько понижается уровень шума за перегородкой в предположении, что далее он распространяется беспрепятственно (например, шум через ограждение выходит на улицу). В случае же передачи шума из одного помещения в другое уровень шума, проникшего в помещение, зависит от многократных отражений от внутренних поверхностей. Чем больше гулкость помещения и больше площадь перегородки, тем больше уровень шума в таком помещении, а значит, тем хуже его фактическая звукоизоляция Rф (дБ):
Rф = R + 10 lgA/Sи
Где А – эквивалентная площадь звукопоглощения тихого помещения, мІ; Sи – площадь изолирующей перегородки. мІ.
Тем не менее метод звукоизоляции (основной акустический эффект обусловлен отражением звука от конструкции) является более эффективным по сравнению с методом звукопоглощения. Звукоизолирующие конструкции ослабляют шум в соседних помещениях на 30-50 дБ, в то время как установка в помещении одних звукопоглотителей даже с высокими звукопоглощающими свойствами дает снижение звука всего на 6-8 дБ.
Другим методом уменьшения шума на пути его распространения является применение звукоизолирующих кожухов, экранов, кабин и т. д. Звукоизолирующими кожухами закрывают наиболее шумные машины и механизмы, локализуя таким образом источник шума. Кожухи изготовляют в основном из дерева, металла или пластмассы. Внутреннюю поверхность стенок кожуха обязательно облицовывают звукопоглощающим материалом. Эффективность установки кожуха (дБ) определяют по формуле
∆Lк = Rс + 10lgб(обл),
где Rс – звукоизоляция стенок кожуха, определяемая по формуле закона массы.
Устанавливаемый кожух не должен жестко соединяться с механизмом. В противном случае кожух становится дополнительным источником шума.
В тех случаях, когда невозможно изолировать шумные машины и при этом необходимо следить за рабочим процессом, пульт управления машин заключают в звукоизолирующую кабину со смотровым окном, при этом стены кабины акустически обрабатывают.
Для защиты работающих от непосредственного воздействия шума используют экраны, устанавливаемые между источником шума и рабочим местом. Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Степень проникновения зависит от соотношения между размерами экрана и длиной волны л; чем больше длина волны, тем меньше при данных размерах область тени за экраном, а следовательно, меньше и снижение шума. По этой причине экраны применяют в основном для защиты от средне - и высокочастотного шума. На низких частотах экраны малоэффективны, так как за счет эффекта дифракции звук легко их огибает.
Для уменьшения шума на пути его распространения в различных аэродинамических установках применяют глушители шума. Конструкцию глушителя выбирают от конкретных условий каждой установки, спектра шума и требуемого глушения.
Глушители принято разделять на абсорбционные, реактивные и комбинированные. Принадлежность к тому или иному классу определяют по принципу работы: абсорбционные глушители, содержащие звукопоглощающий материал, поглощают поступившую в него звуковую энергию, а реактивные отражают её обратно к источнику. В комбинированных глушителях происходит как поглощение, так и отражение звука.
6. ЗАЩИТА ОТ ШУМА. ИНФРА- И УЛЬТРАЗВУКА.
К средствам индивидуальной защиты от шума относятся вкладыши, наушники и шлемы.
Вкладыши – это вставляемые в слуховой канал мягкие тампоны из ультратонкого волокна, иногда пропитанные смесью воска и парафина, и жесткие вкладыши из резины в форме конуса. Обеспечивают снижение шума на 5-20 дБ.
Наушники – плотно облегают ушную раковину и удерживаются дугообразной пружиной. Наиболее эффективны на высоких частотах где снижают уровни звукового давления до 47 дБ.
Шлемы – применяются при воздействии шумов с высокими уровнями (более 120 дБ), так как такой шум действует непосредственно на мозг человека.
При защите от инфразвука традиционные методы защиты от шума с помощью звукоизоляции и звукопоглощения малоэффективны. В этом случае первостепенной является борьба с инфразвуком в источнике его возникновения. К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком можно отнести:
-повышение быстроходности машин, что обеспечивает перевод максимума излучения в область слышимых частот;
-повышение жесткости конструкций больших размеров;
-устранение низкочастотных вибраций;
-установка глушителей реактивного типа, в основном резонансных и камерных.
Защита от действия ультразвука через воздух может быть обеспечена:
-использованием в оборудовании более высоких рабочих частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше;
-изготовление оборудования, излучающего ультразвук, в звукоизолирующем исполнении;
-устройством экранов, в том числе прозрачных, между оборудованием и работающим;
-размещением ультразвуковых установок в специальных помещениях, выгородках или кабинах, если перечисленные выше мероприятия не обеспечивают необходимый эффект.
