Основные характеристики шума и вибрации

Содержание

1. Основные характеристики  шума и вибрации...................................................3

2. Воздействие  шума на человека..........................................................................4

3. Допустимые  величины шума и вибрации.........................................................5

4. Способы и  средства защиты от шума и  вибрации...........................................5

5. Акустические колебания……………………………………………………….6

6. Действие  шума на организм человека………...................................................6

7. Шум.  Ультразвук. Инфразвук............................................................................7

Список  использованной литературы…………………………………………...12

1. Основные  характеристики шума и вибрации

   При распространении звука частицы воздуха начинают колебаться относительно положения равновесия. Эти колебания передаются по воздуху с большой скоростью. Скорость распространения звука в воздушной среде равна 344 м/с.

Колебания частиц воздуха вызывают изменения давления. Разность между давлением в данной точке колеблющейся воздушной среды и давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением (р). Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Энергию звуковой волны принято характеризовать интенсивностью звука (I) - энергией, переносимой звуковой волной через единицу площади в единицу времени.

Величины  звукового давления и интенсивности  звука, с которыми приходится иметь дело человеку, изменяются в очень широком диапазоне: подавлению до 108 раз, по интенсивности до 1016 раз. Оперировать с цифрами такого широкого диапазона очень неудобно. Кроме того, ухо человека реагирует не на абсолютное изменение интенсивности, а на его относительное изменение.

Важной  характеристикой звука является его частота (0 - количество колебаний  воздушной среды в единицу  времени. Частота измеряется в герцах (Гц, 1/с) - количестве колебаний в  секунду.

Слуховой  аппарат человека может воспринимать лишь слышимые воздушные колебания с частотой от 16 до 20 000 Гц. Этот диапазон может воспринимать человек только с хорошим слухом.

Основными источниками шума в жилых и  общественных помещениях являются в  первую очередь жизнедеятельность людей (разговор, крики, игра на музыкальных инструментах, ходьба, передвижение мебели) и работа радиотелеприемников, магнитофонов, электромеханических бытовых приборов, а также эксплуатация инженерного и санитарно-технического оборудования. Приведенные данные показывают, что практически уровни звука в жилых помещениях от различных источников могут достигать значительной величины, хотя в среднем редко превышают 80 дБ.

Вибрация  характеризуется скоростью (v, м/с) и  ускорением (а, м/с2) колеблющейся твердой  поверхности. Обычно эти параметры называют виброскоростью и виброускорением и, как и шум, также характеризуют уровнями виброскорости и виброускорения, измеряемыми в дБ. Запороговые значения виброскорости и виброускорения - стандартизованные в международном масштабе величины: уо = 5 х 10-8м/с, а0= 3 х 10-4м/с2.

Вибрация  также характеризуются частотой колебаний (F), изменяющейся в широком  диапазоне: от 0,5 до 8000 Гц.

2. Воздействие шума на человека

Человек воспринимает звук посредством органа слуха, костей черепа и при особенно интенсивном звуке - всем телом.

Поэтому очень важно защищать органы слуха  от повреждений, ибо с помощью  звуков мы получаем информацию, общаемся. Звуки дают ощущение полноты и  красоты жизни.

Долгое  время влияние шума на организм человека не было объектом специального исследования, хотя о вреде шума знали уже давно и правила ограничения шума в городах и общественной жизни существовали еще в античную эпоху. В настоящее время существует отрасль науки, изучающая влияние звука на функции организма. Учеными ведутся многочисленные научные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Установлено, что шум наносит ощутимый вред организму и здоровью человека. Его влияние еще более усиливается, если шум действует одновременно с другими неблагоприятными факторами - вибрацией, пылью.

В условиях городского шума происходит постоянное напряжение органов слуха, приводящее к их утомлению, снижению остроты  слуха. Под влиянием шума нарушается состояние центральной нервной  системы, снижаются внимание, работоспособность, особенно умственная.

Таким образом, длительное воздействие шумов  вызывает изменения функционального  состояния не только со стороны органа слуха, сердечно-сосудистой системы, но и организма в целом, в первую очередь страдает центральная нервная система. Но и абсолютная тишина угнетает человека. В полной тишине, например в сурдокамере, сразу начинают беспокоить звуки, в обычных условиях остающиеся незамеченными, - удары сердца, дыхание и даже шорох ресниц. Эти обычно неслышимые звуки в условиях абсолютной тишины воспринимаются человеком так, что могут стать причиной серьезных психических расстройств.

Шумы  природного происхождения - шум морского прибоя, листвы, дождя, журчание ручья  и другие естественные шумы - благотворно  влияют на человеческий организм, они успокаивают, усыпляют.

Итак, воздействие шума на человека двоякое. Поэтому, говоря о борьбе с шумом, нужно помнить, что речь идет не о всех звуках вообще, а лишь о нежелательных, раздражающих, вредно влияющих на организм. Однако здесь важна и субъективная реакция на шум. К шуму человек постепенно привыкает, наступает некоторая слуховая адаптация, однако она не может защитить его от патологического процесса, а лишь временно отодвигает сроки его наступления. Шум, обладая кумулятивными свойствами, как яд или радиация, накапливается в организме.

Уровень шума в 20-30 дБ практически безвреден  для человека. Это естественный шумовой  фон, без которого невозможна человеческая жизнь. Звук в 130 дБ уже вызывает у  человека болевое ощущение, а в 150 - становится для него непереносимым, может произойти разрыв барабанной перепонки.

3. Допустимые величины шума и вибрации

Как и для других вредных факторов среды обитания человека, для шума и вибрации в санитарно-гигиенических  нормах устанавливаются предельно-допустимые уровни (ПДУ).

Величина  ПДУ для шума зависит от вида деятельности или отдыха человека.

Для вибрации устанавливаются ПДУ виброскорости, величина которых зависит от вида источника вибрации, типа вибрации (воздействующей только на руки, на все тело человека) и ее частоты.

4. Способы и средства защиты от шума и вибрации

Борьба  с шумом сводится в основном к  законодательным, научно-техническим  и профилактическим мерам. Шум - признак  не прогресса техники, а ее несовершенства. Проектирование и создание бесшумных или малошумных машин, станков, автоматов, другого промышленного оборудования, транспортных средств - наиболее важный этап борьбы с шумом . Если невозможно добиться нужных результатов в борьбе с шумом конструктивными или технологическими мерами, необходимо использовать методы звукопоглощения или звукоизоляции.

Звукопоглощение - это покрытие поверхностей помещения  звукопоглощающим, как правило, пористым материалом. Чем он более пористый, тем меньше звуковой энергии отражается от поверхности. Лучше поглощаются звуки высоких частот, наиболее вредные. Поэтому в помещении, поверхности которого хорошо поглощают звук, четче слышна человеческая речь, чище музыкальные звуки. Звукоизоляция защищает помещение, в котором находятся люди, от источника шума. Звукоизоляция выполняется в виде разного рода ограждений (стенки, боксы, кожухи, кабины, отражающие экраны). Чем большей плотностью обладает материал ограждения, тем он эффективнее защищает от проникновения шума. В борьбе с транспортными шумами очень важны градостроительные меры:

- специальная  планировка жилых микрорайонов;

- вынос за  их пределы крупных магистралей;

- строительство  обходных кольцевых дорог;

- ограждение  дорог лесными полосами и т.д.

Жилая застройка должна быть максимально  удалена от транспортной магистрали и экранирована несколькими поясами защиты от шума: эстетически выполненной насыпью, лесозащитными полосами, зданиями предприятий и учреждений, в которых допускается уровень шума выше, нежели на территории жилой застройки. Экранирование шума зданиями-экранами или специально установленными экранами - один из наиболее распространенных способов борьбы с транспортным шумом.

Решение проблемы шума имеет еще одно, немалое препятствие - непонимание, недооценка фактора вредного влияния шума на организм, недостаточный уровень культуры. Требование оберегать тишину где бы то ни было должно стать непреложным законом для каждого. Это требование особенно необходимо соблюдать в условиях жизни большого города.

Защита от вибрации осуществляется так же, как и от шума, методами вибропоглощения и виброизоляции.

5.Акустические калибания

Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16 Гц..20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми, с частотой менее 16 Гц - инфразвуковыми, выше 20 кГц ультразвуковыми. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле. Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя - порог слышимости, верхняя - порог болевого ощущения. Самые низкие значения порогов лежат в диапазоне 1...5 кГц. Порог слуха молодого человека составляет 0 дБ на частоте 1000 Гц, на частоте 100 Гц порог слухового восприятия значительно выше, так как ухо менее чувствительно к звукам низких частот. Болевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м2. Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).

6. Действие шума на организм человека

Область слышимых звуков ограничивается не только определенными частотами (2020 000 Гц), но и определенными предельными значениями звуковых давлений и их уровней. Уместно напомнить. что логарифмическая шкала уровней звукового давления построена таким образом, что пороговое значение звукового давления рд соответствует порогу слышимости (1=0 дБ) только на частоте 1000 Гц, принятой в качестве стандартной частоты сравнения в акустике. 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 увеличения порога слышимости на низких частотах. По этой причине высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления). 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 (при уровне 5060 дБА), 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, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека в момент действия шума и другие факторы. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума. Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект. Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы. в ряде случаев желудочно-кишечные и кожные 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. В этой связи необходимо отметить, что шум в 3040 дБА в ночное время может явиться серьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБА и выше шум может оказывать/ определенное физиологическое воздействие на человека, приводя к видимым изменением в его организме. Под воздействием шума, превышающего 8590 дБА, в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах.

Сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей. 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. Воздействуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет психические реакции. По этим причинам сильный шум в условиях производства может способствовать возникновению травматизма так как на фоне этого шума не слышно сигналов транспорта, автопогрузчиков и других машин. Эти вредные последствия шума выражены тем больше, чем сильнее шум и чем продолжительнее его действие. Таким образом. шум вызывал нежелательную реакцию всего организма человека. Патологические изменения. возникшие под влиянием шума, рассматривают как шумовую болезнь. Звуковые колебания могут восприниматься не только ухом, но и непосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума передаваемого этим путем на 2030 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях передача за счет костной проводимости мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на человека. При действии шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки.

7. Шум, ультразвук, инфразвук

Шум как гигиенический фактор это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, которые воспринимаются органами слуха человека и вызывают неприятное субъективное ощущение. Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды, носящее обычно случайный характер. Производственным шумом называется шум на рабочих местах, на участках или на территориях предприятий, который возникает во время производственного процесса. Следствием вредного действия производственного шума могут быть профессиональные заболевания, повышение общей заболеваемости, снижение работоспособности, повышение степени риска травм и несчастных случаев, связанных с нарушением восприятия предупредительных сигналов, нарушение слухового контроля функционирования технологического оборудования, снижение производительности труда. По характеру нарушения физиологических функций шум разделяется на такой, который мешает (препятствует языковой связи), раздражающий (вызывает нервное напряжение и вследствие этого снижения работоспособности, общее переутомление), вредный (нарушает физиологические функции на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка), травмирующий (резко нарушает физиологические функции организма человека). Характер производственного шума зависит от вида его источников. Механический шум возникает в результате работы различных механизмов с неуравновешенными массами вследствие их вибрации, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей сборочных единиц или конструкций в целом. Аэродинамический шум образуется при движении воздуха по трубопроводам. вентиляционным системам или вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах. Шум электромагнитного происхождения возникает вследствие колебаний элементов электромеханических устройств (ротора, статора, сердечника, трансформатора и т. д.) под влиянием переменных магнитных полей. Гидродинамический шум возникает вследствие процессов, которые происходят в жидкостях (гидравлические удары, кавитация, турбулентность потока и т.д.) Шум как физическое явление - это колебание упругой среды. Он характеризуется звуковым давлением как функцией частоты и времени. С физиологической точки зрения шум определяется как ощущение, которое воспринимается органами слуха во время действия на них звуковых волн в диапазоне частот 1620 000 Гц.

Звук, который распространяется в воздушной  среде, называется воздушным звуком, в твердых телах структурным. Часть воздуха, охваченная колебательным процессом, называется звуковым полем. Свободным называется звуковое поле, в котором звуковые волны распространяются свободно, без препятствий (открытое .пространство, акустические условия в специальной заглушенной камере, облицованной звукопоглощающим материалом).Диффузным называется звуковое поле, в котором звуковые волны поступают в каждую точку пространства с одинаковой вероятностью со всех сторон (встречается в помещениях, внутренние поверхности которых имеют высокие коэффициенты отражения звука).В реальных условиях (помещение или территория предприятия; структура звукового поля может быть качественно близкой (или промежуточной) к предельным значениям свободного или диффузного звукового поля. Воздушный звук распространяется в виде продольных волн, то есть волн, в которых колебания частичек воздуха совпадают с направлением движения звуковой волны. Наиболее распространена форма продольных звуковых колебаний сферическая волна. Ее излучает равномерно во все стороны источник звука, размеры которого малы по сравнению с длиной волны. Структурный звук распространяется в виде продольных и поперечных волн. Поперечные волны отличаются от продольных тем, что колебания в них происходят в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны. Болевой порог это максимальное звуковое давление, которое воспринимается ухом как звук. Давление свыше болевого порога может вызывать повреждение органов слуха. При частоте 1000 Гц в качестве болевого порога принято звуковое давление Р = 20 Н/м2. Для более полной характеристики источников шума введено понятие звуковой энергии, которая излучается источниками шума в окружающую среду за единицу времени. Величина потока звуковой энергии, которая проходит в течение 1 с через площадь 1 м2 перпендикулярно к направлению распространения звуковой волны, является мерой интенсивности звука или силы звука. Силой звука характеризуется громкость. Чем больше поток энергии, который излучается источником звука, тем выше громкость. Шумовые характеристики источников шума определяются в соответствии с ГОСТ 12.1.003-86. ССБТ «Шум, общие требования безопасности».

Шум определяют как совокупность апериодических звуков различной интенсивности  и частоты. По спектральному составу в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне часто различают низко, средне, и высокочастотные шумы, по временным характеристикам - постоянные и непостоянные, последние, в свою очередь, делятся на колеблющиеся, прерывистые и импульсные, по длительности действия - продолжительные и кратковременные. С гигиенических позиций придается большое значение амплитудно-временным, спектральным и вероятностным параметрам непостоянных шумов, наиболее характерных для современного производства.

Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно  сильное влияние оказывает шум  на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы, из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчиков, мостовых кранов и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

В биологическом  отношении шум является заметным стрессовым фактором, способным вызвать  срыв приспособительных реакций. Акустический стресс может приводить к разным проявлениям: от функциональных нарушений  регуляции ЦНС до морфологически обозначенных дегенеративных деструктивных процессов в разных органах и тканях. Степень шумовой патологии зависит от интенсивности и продолжительности воздействия, функционального состояния ЦН' и, что очень важно, от индивидуальной чувствительности организма акустическому раздражителю. Индивидуальная чувствительность к шуму составляет 4...17 % . Считают, что повышенная чувствительность шуму определяется сенсибилизированной вегетативной реактивностью, присущей 11 % населения. Шум с уровнем звукового давления до 30...35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40...70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия и при длительном действии может быть причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха - профессиональной тугоухости. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.

Критерием профессионального снижения слуха принят показатель средней арифметической величины снижения слуха в речевом диапазоне, равный 11 дБ и более. Помимо патологии органа слуха при "воздействии шума наблюдаются отклонения в состоянии вестибулярной функции, а также общие неспецифические изменения в организме; рабочие жалуются на головные боли, головокружение, боли в области сердца, повышение артериального давления, боли в области желудка и желчного пузыря, изменение кислотности желудочного сока. Шум вызывает снижение функции защитных систем и общей устойчивости организма к внешним воздействиям.

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 1.М.ООЗ--83* и Санитарными  нормами СН 2.2.4/2.1.8.562--96.

Непостоянные  шумы делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные. Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровень звука (дБ А).

Для тонального и импульсного шума допустимый уровень звука должен быть на 5 дБ меньше значений, указанных в табл. Эквивалентный по энергии уровень звука.

При оценке шума допускается использовать дозу шума, так как установлена линейная зависимость доза - эффект по временному смещению порога слуха, что свидетельствует об адекватности оценки шума по энергии. Дозный подход позволяет также оценить кумуляцию шумового воздействия за рабочую смену.

Нормирование  допустимого шума в жилых помещениях, общественных зданиях и на территории жилой застройки осуществляется в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

 Ультразвук как упругие волны не отличается от слышимого звука, однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту.

По  частотному спектру ультразвук классифицируют на: низкочастотный - колебания 1,12-Ю4...1,0-10* Гц; высокочастотный - 1,0-10*... 1,0-10 Гц; по способу распространения-на воздушный контактный ультразвук.

Низкочастотные  ультразвуковые колебания хорошо распространяются в воздухе. Биологический эффект воздействия их на организм зависит  от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемой действию ультразвука. Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. У работающих на ультразвуковых установках отмечают выраженную астению, сосудистую гипотонию, снижение электрической активности сердца и мозга. Изменения ЦНС в начальной фазе проявляются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте, в ограниченном пространстве, резкие приступы с учащением пульса, чрезмерной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Наиболее характерны вегетососудистая дистония с жалобами на резкое утомление, головные боли и чувство давления в голове, затруднения при концентрации внимания, торможение мыслительного процесса, на бессонницу.

Инфрозвук . Инфразвук это колебание в воздухе, в жидкой или твердой средах с частотой меньше 16 Гц. Инфразвук человек не слышит, однако ощущает; он оказывает разрушительное действие на организм человека. Высокий уровень инфразвука вызывает нарушение функции вестибулярного аппарата, предопределяя головокружение, головную боль. Снижается внимание, работоспособность. Возникает чувство страха, общее недомогание. Существует мнение, что инфразвук сильно влияет на психику людей. Все механизмы, которые работают при частотах вращения меньше 20 об/с, излучают инфразвук. В машиностроительной отрасли инфразвук возникает при работе вентиляторов, компрессоров двигателей внутреннего сгорания, дизельных двигателей. Согласно действующим нормативным документам уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16, Гц должен быть не больше 105 дБ., а для полос с частотой 32 Гц не более 102 дБ. Благодаря большой длине инфразвук распространяется в атмосфере на большие расстояния. Практически невозможно остановить инфразвук при помощи строительных конструкций на пути его распространения. Неэффективны также средства индивидуальной зашиты. Действенным средством защиты является снижение уровня инфразвука в источнике его образования. Среди таких мероприятий можно выделить следующие:- увеличение частот вращения валов до 20 и больше оборотов в секунду; -повышение жесткости колеблющихся конструкций больших размеров; - устранение низкочастотных вибраций: - внесение конструктивных изменений в строение источников, что позволяет перейти т области инфразвуковых колебаний в область звуковых; в этом случае их снижение может быть достигнуто применением звукоизоляции и звукопоглощения.

Список литературы

Белов С.В, Ильницкая А.В, Козьяков А.Ф. и др.; Под общей редакцией Белова С.В. 2-е изд., испр. И доп., М.; Высш. Шк., Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов 1999г.

Жидецкий В.Ц. ДжигирейВ.С., Мельников А.В. Основы охраны труда.

Колпаковой  Л.В. Безопасность жизнедеятельности: учеб. Метод. Пособие для студентов всех специальностей. Регион инф.-изд. Центр ПКИ, 2003г.

Латук В.Н., Марков В.В., Миронов С.К., С.Н. Вангородский С.Н. Основы безопасности жизнедеятельности. Учебник для общеобразоват. В.Н. 2-е изд., стереотип. М: Дрофа, 201г.

Сиреева Н.И. «Обеспечение безопасности жизнедеятельности», Йошкар-Ола 1996.