Снижение шумовых воздействий
Мероприятия и средства защиты от шума подразделяются на коллективные и индивидуальные, причем последние применяются лишь тогда, когда мерами и средствами коллективной защиты не удается снизить уровни шума на а рабочих местах до допустимых значений
Назначение средств индивидуальной защиты от шума – перекрыть наиболее чувствительные каналы проникновения звука в организм. Тем самым резко ослабляются уровне звуков, действующие на барабанную перепонку, а следовательно – и колебания чувствительных элементов внутреннего уха. Такие средства позволяют одновременно предупредить расстройство и всей нервной системы от воздействия интенсивного раздражителя, которым является шум.
К средствам индивидуальной защиты от шума относятся наушники, противошумные вкладыши, шумозаглушувальни шлемы. Выбор кокретных средств обусловливается видом и характеристикой шума на рабочем месте, удобством использования средства при выполнении данной рабочей операции и конкретными климатическими условиями.
Средства коллективной защиты от шума делятся по следующим направлениям:
- уменьшение шума в самом источнике;
- уменьшение шума на пути его распространения;
- организационно-технические мероприятия;
- лечебно-профилактические мероприятия.
Снижение шума в источнике его возникновения является действенным и самым эффективным путем борьбы с шумом. При конструировании производственных машин, аппаратов, механизмов стремятся обеспечивать достаточно низкий уровень создаваемого ими шума. В машинах и механизмах повышенный шум часто возникает в результате недопустимого износа трущихся частей, подшипников, неточной сборки при ремонтах, поэтому в процессе эксплуатации механического оборудования следует своевременно и качественно выполнять ремонт.
Снижения шума и вибраций добиваются путем управления формой импульсов токов. В этих случаях эффект может быть достигнут применением двухступенчатых редукторов, а также использованием зубчатых колес с возможно меньшим диаметром и большой шириной зуба. Косозубые шестерни обеспечивают снижение шума на 2 - 6 дБ по сравнению с прямозубыми. Снижению шума зубчатой передачи способствует размещение колес вблизи опор на двухопорных валах, посадка по возможности должна быть неподвижной.
Снижение шума и сотрясений может быть достигнуто установкой тяжелых машин ударного действия на фундаментах достаточной массивности.
Таблица 4.4
Показатели эффективности некоторых мероприятий по уменьшению шума в самом источнике
| № п / п | Мероприятия по уменьшению шума | Уменьшение уровня шума, дБА |
| Замена прямозубых шестерен шевронными | ||
| Устранение погрешностей в зубчатом зацеплении | 5-10 | |
| Замена зубчатой передачи на клиноременную | 10-15 | |
| Замена металлической шестерни на капроновую или текстолитовую | 10-12 | |
| Замена металлического корпуса на пластмассовый | 8-12 | |
| Устранение перекоса внутреннего кольца подшипника | 8-10 | |
| Смазка трущихся деталей | 5-12 |
Снижение шума достигается устранением и заменой шумящих технологических операций, своевременным ремонтом механизмов.
Снижение шума, вызванного работой цилиндро-поршневой группы, может быть достигнуто за счет уменьшения возмущающих сил, изменения момента перекладки зазоров, увеличения массы и жесткости конструкции излучающих поверхностей, применения материалов с высоким внутренним трением, нанесения демпфирующих покрытий ыа наружные поверхности дизеля.
Снижение шума в глушителе основано на уменьшении скорости газов, выходящих из цилиндра, что достигается увеличением поперечного сечения газовых каналов и размещением в них перегородок, резко изменяющих направление движения газов.
Уменьшение шума на пути его распространения связано с ослаблением колебательной энергии, распростарняющейся от ее источников по воздуху (воздушный шум) и корпусным конструкциям (вибрации и структурный шум) путем применения средств звукоизоляции, звукопоглощения, экранирования, виброизоляции и вобропоглощения.
Звукоизоляция является эффективным средством уменьшения уровня шума в направлении его распространения, реализуется путем установления звукоизоляционных препятствий (перегородок, кабин, кожухов, экранов) Принцип звукоизоляции базируется на том, что большая часть звуковой энергии, которая попадает на препятствие, отражается и лишь незначительная ее часть проходит насквозь.
Для звукоизоляции отдельных шумных участков в помещении или оборудования применяют легкие многослойные звукоизоляционные перегородки с воздушными прослойками. Для звукоизоляции наиболее шумных узлов и агрегатов (цепные передачи, двигатели, компрессоры, вентиляторы) используются звукоизоляционные кожухи, которые устанавливаются в непосредственной близости от источника шума. В тех случаях, когда невозможно изолировать шумное оборудование или его узлы, защиту работника от воздействия шума осуществляют путем обустройства звукоизолированных кабин с пультом управления и смотровыми окнамми.
Метод акустического экранирования применяется в тех случаях, когда другие методы малоэффективны или нецелесообразны с технико-экономической точки зрения Акустический экран устанавливается между источником шума и рабочим м местом и представляет собой определенное препятствие на пути распространения прямого шума, за которой возникает так называемая звуковая тень. Наиболее распространенными для изготовления экранов являются стальные или алюминиевые листы толщ иною 1-3 мм, которые покрываются со стороны источника шума звукопоглощающим материалом.
Уровень шума в производственном помещении зависит не только от прямого, но и отраженного звука. Поэтому, если в цехе невозможно снизить энергию прямого звука, то необходимо уменьшить энергию звуковых волн. Для этого проводят акустическую обработку всех или части стен и потолков помещений шумных производств с помощью звукопоглощающего облицовки и (или) подвешивают к потолку искусственные звукопоглотители.
Процесс поглощения звука происходит при переходе колеблющейся энергии частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в порах звукопоглощающего материала. Поэтому для эффективного звукопоглощения материал должен иметь пористую структуру, причем необходимо, чтобы поры были открыты со стороны звуковой волны и имели больше соединений между собой. Искусственные звукопоглотителем целесообразно размещать в зонах, где концентрируются звуковые волны отражаются от внутренних поверхностей помещения.
Звукопоглотители могут иметь различную форму (шар, куб, ромб, пирамида) и изготавливаются из перфорированных листов твердого картона, пластмассы или металла, которые с середины покрыты звукопоглощающим материалом.
Глушители шума – это эффективное средство борьбы с шумом аэродинамического происхождения, возникающим при работе вентиляционных систем, пневмо-инструмента, газотурбинных, дизельных, компрессорных и некоторых других установок. По принципу действия глушители бывают активного, реактивного и комбинированного типа. В глушителях активного типа снижение шума происходит вследствие его затухания в порах звукопоглощающего материала. В глушителях реактивного типа шум снижается путем отражения звуковых волн в системе расширительных и резонансных камер, соединенных между собой с помощью труб, щелей и отверстий. В комкомбинированных глушителях происходит как поглощение, так и отражение шума.
Традиционные методы борьбы с шумом, основанные на звукоизоляции и звукопоглощения, малоэффективны для защиты от инфразвука, поскольку последний имеет значительно большую проникающую способность. Поэтому необходимо, прежде всего, добиться устранения или снижения уровня инфразвука в источнике, который генерирует Для этого повышают цикличность оборудование (более 20 ц/с), жесткость колеблющихся конструкций больших размеров, установлюют глушители реактивного типа (резонансных, камерных).
Защита от ультразвука. Для защиты от ультразвука, передающегося через воздух должны выполняться следующие требования:
1. Использование в оборудовании более высоких рабочих частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше.
2. Изготовление оборудования, излучающего ультразвук, в звукоизолирующем исполнении.
3. Устройство экранов (из листовой стали или дюралюминия, оргстекла).
4. Размещение ультразвуковых установок в специальных помещениях.
5. Загрузка и выгрузка деталей при выключенном источнике ультразвука.
6. Применение индивидуальных защитных средств.
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:
1. Дистанционное управление для исключения воздействия на работающих при контактной передаче.
2. Блокировку, т.е. автоматическое отключение оборудования, приборов при выполнении вспомогательных операций – загрузка и выгрузка продукции, нанесение контактных смазок и т.д.
3. Приспособления для удержания источника ультразвука или обрабатываемой детали.
Ультразвуковые указатели и датчики, удерживаемые руками опера-тора, 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 рук работающего. Поверхность оборудования и приборов в местах контакта с руками должна иметь коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/м град.
Защита от вибрации
Совокупность методов и средств для уменьшения вредного воздействия вибрации на человека, приборы и механизмы называются виброзащитой.
Средства защиты от вибрации подразделяются на коллективные и индивидуальные. Предпочтительными являются средства коллективной защиты.
Виброзащита осуществляется следующими основными методами:
- снижением виброактивности источника вибрации;
- применением вибродемпфирующих (вибропоглощающих) покрытий, приводящим к снижению интенсивности пространственной вибрации конструкции, за счет рассеяния энергии механических колебаний;
- виброизоляцией, когда между источником и защищаемым объектом размещается дополнительное устройство, так называемый виброизолятор. Различают виброизоляцию при силовом и кинематическом возбуждении;
- динамическим гашением вибрации, при котором к защищаемому объекту присоединяется дополнительная механическая система, изменяющая характер его колебаний. Средства реализации этого метода: динамические виброгасители и фундаменты (основания);
- активным гашением вибрации, когда для виброзащиты используется дополнительный источник вибрации, который в сравнении с основным источником генерирует колебания той же амплитуды, но противоположной фазы.
К средствам индивидуальной защиты относятся виброзащитные: подставки, сиденья, рукоятки, рукавицы, обувь. Снижение вибрации в источнике ее возникновения, посредством снижения или ликвидации вынуждающих сил:
- большое значение имеет выбор рабочих режимов (тщательный подбор зубчатых передач, в шпиндельных узлах желательно применение подшипников скольжения, а не подшипников качения);
- изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций;
- уменьшение неровностей профиля пути самоходных и транспортных машин;
- повышение нивелирующей способности опорных элементов самоходных и транспортных машин.
Отстройка от режима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы (исключение резонансных режимов работы, т.е. отстройка собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынуждающей силы (собственные частоты отдельных конструктивных элементов определяют либо расчетным путем, либо экспериментально на специальных стендах) устраняются резонансные режимы двумя методами:
- изменение характеристик системы (массы и жесткости, жесткость системы изменяют путем введения в конструкцию ребер жесткости или изменением упругих характеристик системы);
- установление нового рабочего режима (осуществляется на стадии проектирования, так как при эксплуатации режимы определяются условиями технологического процесса).
Вибродемпфирование – превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования. С этой целью, в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением: специальные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия. Механизмы демпфирования колебаний в упругих средах многообразны. Это вязкое (жидкостное) трение, механический гистерезис, пластическое течение, вызываемое текучестью материала, релаксация. В любой конструк-ции наблюдаются все указанные типы потерь, хотя доминирует обычно одни из них.
Используется несколько методов демпфирования конструкций:
- изготовление деталей из материалов, обладающих большим коэффициентом потерь: чугун, сплавы меди и марганца, некоторые виды пластмасс. Так сплавы меди имеют коэффициент потерь равный 0,2, а текстолит – 0,4;
- нанесение на конструкцию вибродемпфирующих покрытий (ВДП);
- использование вибродемпфирующих засыпок из сухого песка, чугун-ной дроби, а также жидкостных прослоек.
Динамическое гашение колебаний – присоединение к защищаемому объекту системы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта в точках присоединения системы. Динамическое гашение колебаний – присоединение к защищаемому объекту дополнительно колеблющейся массы, работающей в противофазе с основной возмущающей силой.
Чаще всего виброгашение осуществляют путем установки вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,2мм, для особо ответственных сооружений 0,005мм. Расчет фундаментов ведут по СНиП.
Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой m и жесткостью q, собственная частота которой f0 настроена на основную частоту f колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткость Q. В этом случае подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия:
, (трением пренебрегаем).
Недостатком динамического виброгасителя является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебаний. Незначительные изменения частоты вибраций агрегата резко снижают эффективность действия виброгасителя, так как выводят его из резонансного режима работы (устанавливают на турбогенераторах, силовых установках в судостроении, там, где агрегаты имеют постоянный по времени дискретный спектр вибраций, практически одной частоты).
В ударных виброгасителях осуществляется переход кинетической энергии относительно движения контактирующих элементов в энергию деформации с распространением напряжений из зоны контакта по взаимодействующим элементам. В результате энергия распределяется по объему соударяющихся элементов виброгасителя, вызывая их колебания и вместе с тем рассеяние энергии вследствие сил внутреннего и внешнего трения.
По типу ударные виброгасители подразделяются на:
- маятниковые (гашение колебаний 0,4-2Гц),
- пружинные (2-10Гц),
- плавающие (выше 10 Гц).
5. Виброизоляция осуществляется путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи (в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин), препятствующей передаче вибрации от машины - источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкции, эта упругая связь может использоваться также для ослабления передачи от основания на человека.
Конструктивно виброизоляция выполняется либо в виде отдельных опор либо в виде слоя упругого материала, укладываемого между машиной и основанием обычно в двухзвенной схеме.
Виброизоляторы в общем случае включают в себя: упругий элемент, воспринимающий вес машины и снижающий передачу вибрации; демпфи-рующий элемент, снижающий амплитуду колебаний на резонансе; ограничи-тели перемещений, функционирующие при высоких уровнях возмущающих воздействий; элементы крепления виброизолятора к машине и основанию.
В качестве упругих элементов используют рессоры, пружины, резино-вые и резинометаллические элементы, пневматические баллоны (обычно регулируемые), прессованную стальную проволоку – металлорезину (МР).
Наиболее распространенным материалом, используемым для виброизо-ляторов, является резина. Широко используют резинометаллические свар-ные виброизоляторы, у которых упругий резиновый элемент привулканизи-рован к металлическим деталям.