Для снижения шума в производственных помещениях применяют различные методы: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; звукопоглощение и звукоизоляция; установка глушителей шума; рациональное размещение оборудования; применение средств индивидуальной защиты.
Наиболее эффективным является борьба с шумом в источнике его возникновения. Шум механизмов возникает вследствие упругих колебаний как всего механизма, так и отдельных его деталей. Причины возникновения шума - механические, аэродинамические и электрические явления, определяемые конструктивными и технологическими особенностями оборудования, а также условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического и электрического происхождения. Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей, применять балансировку вращающихся частей.
Значительное снижение шума достигается при замене подшипников качения на подшипники скольжения (шум снижается на 10...15 дБ), зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчатоременными передачами, металлических деталей - деталями из пластмасс.
201
Снижение аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, улучшением аэродинамики конструкции, звукоизоляции и установкой глушителей. Электромагнитные шумы снижают конструктивными изменениями в электрических машинах.
Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и др. Физическая сущность звукоизолирующих преград состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от специально выполненных массивных ограждений из плотных твердых материалов (металла, дерева, пластмасс, бетона и др.) и только незначительная часть проникает через ограждение. Уменьшение шума в звукопоглощающих преградах обусловлено переходом колебательной энергии в тепловую благодаря внутреннему трению в звукопоглощающих материалах. Хорошие звукопоглощающие свойства имеют легкие и пористые материалы (минеральный войлок, стекловата, поролон и т.п.).
Средствами индивидуальной защиты от шума являются ушные вкладыши, наушники и шлемофоны. Эффективность индивидуальных средств защиты зависит от используемых материалов, конструкции, силы прижатия, правильности ношения. Ушные вкладыши вставляют в слуховой канал уха. Их изготовляют 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. Так, наушники ВЦНИОТ снижают уровень звукового давления на 7...38 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц. Для предохранения от воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше рекомендуется применять шлемофоны, которые герметично закрывают всю околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30...40 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц.
Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты работающих от вибрации используют различные методы. Борьба с вибрацией в источнике возникновения связана с установлением причин появления механических колебаний и их устранением, например замена кривошипных механизмов равномерно вращающимися, тщательный подбор зубчатых передач, балансировка вращающихся масс и т.п. Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования - превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. С этой целью в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением: специальные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия. Для предотвращения общей вибрации используют установку вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Для ослабления передачи
202
вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т.п. широко применяют методы виброизоляции. Для этого на пути распространения вибрации вводят дополнительную упругую связь в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин. В качестве средств индивидуальной защиты работающих используют специальную обувь на массивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготовляют из упругодемпфирующих материалов.
Важным для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека является правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебно-профилактические мероприятия, такие как гидропроцедуры (теплые ванночки для рук и ног), массаж рук и ног, витаминизация и др. Для защиты рук от воздействия ультразвука при контактной передаче, а также при контактных смазках и т.д. операторы должны работать в рукавицах или перчатках, нарукавниках, не пропускающих влагу или контактную смазку.
Во время ремонта, испытания, отработки режима и налаживания установки, когда возможен кратковременный контакт с жидкостью или ультразвуковым инструментом, в котором возбуждены колебания, для защиты рук необходимо применять две пары перчаток: наружные - резиновые и внутренние - хлопчатобумажные или перчатки резиновые технические по ГОСТ 20010-14. В качестве средств индивидуальной защиты работающих от воздействия шума и воздушного ультразвука следует применять противошумы, отвечающие требованиям ГОСТ 12.4.051-78.
При разработке нового и модернизации существующего оборудования и приборов должны предусматриваться меры по максимальному ограничению ультразвука, передающегося контактным путем, как в источнике его образования (конструктивными и технологическими мерами), так и по пути распространения (средствами виброизоляции и вибропоглощения). При этом рекомендуется применять:
- - дистанционное управление для исключения воздействия на работающих при контактной передаче;
- - блокировку, т.е. автоматическое отключение оборудования, приборов при выполнении вспомогательных операций - загрузка и выгрузка продукции, нанесение контактных смазок и т.д.;
- - приспособления для удержания источника ультразвука или обрабатываемой детали.
Ультразвуковые указатели и датчики, удерживаемые руками оператора, должны иметь форму, обеспечивающую минимальное напряжение мышц, удобное для работы расположение и соответствовать требованиям технической эстетики. Следует исключить возможность контактной передачи ультразвука другим частям тела, кроме ног. Конструкция оборудования должна исключать возможность охлаждения
203
Рис. 4.14. Средства коллективной защиты от шума на пути его распространения
рук работающего. Поверхность оборудования и приборов в местах контакта с руками должна иметь коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/м град.
Классификация средств коллективной защиты от шума представлена на рис. 4.14. Акустические в свою очередь подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения и глушители.
При наличии в помещении одиночного источника шума, уровень интенсивности L (дБ) можно рассчитать по формуле:
L = 10lg J/Jo .
В том случае, когда в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, находящихся в помещении, их интенсивности складывают: J = J1 + J2 + ... + Jn. Разделив левую и правую части этого выражения на J0 (пороговую интенсивность звука) и прологарифмировав, получим:
L = 10lgJ/J0 = 10lg(J1 /J0 + nJ2 /J0 + ... + Jn /J0)
или
L = 10lg(100,1L1 + 100,1L2 + ... + 100,1Ln)
где L1 , L2 ,..., Ln - уровни интенсивности звука, создаваемые каждым источником в расчетной точке при одиночной работе.
Если имеется п источников шума с одинаковым уровнем интенсивности звука Li, то общий уровень интенсивности звука
L = Li+ 10lgn .
Установка звукопоглощающих облицовок и объемных звукопоглотителей увеличивает эквивалентную площадь поглощения. Для облицовки
204
помещения используются стекловата, минеральная и капроновая вата, мягкие пористые волокнистые материалы, а также жесткие плиты на минеральной основе, т.е. материалы, имеющие высокие коэффициенты звукопоглощения.
Эффективность снижения уровня шума (ΔL, дБ) в помещении
ΔL = L - Lдоп ,
где L - расчетный уровень интенсивности звука (или звукового давления), дБ; Lдоп -допустимый уровень интенсивности звука (звукового давления), дБ, согласно действующим нормативам.
Эффективность установок облицовок (дБ) можно приближенно определить по формуле:
L = n10lgA2 A1 ,
где А2 и А1 - соответственно эквивалентная площадь поглощения после и до установки облицовки.
Эквивалентная площадь поглощения
A = αср Sпов ,
здесь αср- средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью Sпов .
Эффективность звукоизоляции однородной перегородки (дБ) рассчитывается по формуле:
ΔLз = 20lgGf - 4,75 ,(4.5)
где G - масса одного м2 перегородки, кг; f - частота, Гц.
Видно, что снижение шума за счет установки перегородки зависит от ее массивности и от частоты звука. Таким образом, одна и та же перегородка будет более эффективной на высоких частотах, чем на низких.
Эффективность установки кожуха ΔL, (дБ)
ΔL = Lз + 10lgα ,
где α - коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха, Lз - звукоизоляция стенок кожуха, определяемая по формуле (4.5).
Методы и средства коллективной защиты от вибрации. Классификация методов и средств защиты от вибрации представлена на рис. 4.15.
Виброизоляцией называется уменьшение степени передачи вибрации от источника к защищаемым объектам.
Виброизоляцию можно оценивать через коэффициент передачи
Kп = 1 / f / f0 - 1 ,
205
Рис. 4.15. Классификация методов и средств защиты от вибрации
где f и f0 - частота возмущающей силы и собственная частота системы при наличии виброизолирующего слоя (Гц).
Эффективность виброизоляции определяется по формуле:
BL = 20lg1 / Kп .
Чем выше частота возмущающей силы по сравнению с собственной, тем больше виброизоляция. При f < f0 возмущающая сила целиком передается основанию. При f = f0 происходит резонанс и резкое усиление вибрации, а при f > 2f0 обеспечивается виброизоляция, пропорциональная коэффициенту передачи.
Собственная частота системы
f0 = 1/2π √q(m) = 1/2π √g(x)
где q - жесткость виброизолятора; g - ускорение свободного падения; х - статическая осадка виброизолятора под воздействием собственной массы.
Виброизоляция используется при виброзащите от действия напольных и ручных механизмов. Компрессоры, насосы, вентиляторы, станки могут устанавливаться на амортизаторы (резиновые, металлические или комбинированные) или упругие основания в виде элементов массы и вязкоупругого слоя. Для ручного инструмента наиболее эффективна
206
многозвенная система виброизоляции, когда между рукой и инструментом проложены слои с различной массой и упругостью.
Выбор гашения вибрации осуществляется за счет активных потерь или превращения колебательной энергии в другие ее виды, например в тепловую, электрическую, электромагнитную. Виброгашение может быть реализовано в случаях, когда конструкция выполнена из материалов с большими внутренними потерями; на ее поверхность нанесены вибропоглощающие материалы; используется контактное трение двух материалов; элементы конструкции соединены сердечниками электромагнитов с замкнутой обмоткой и др.
207
