Физические характеристики шума
Оглавление
1. Физические характеристики шума………………………………………….3
2. Действие шума и вибрации
на организм человека……………………..
3. Нормирование шума и вибрации………………………………………..…11
4. Устранение или уменьшение
шума в источниках его
5.Снижение шума методом
звукоизоляции……………………………….....
6.Снижение шума методом звукопоглощения……………………………….17
7. Общие способы борьбы
с вибрацией………………………………..……..
8. Защита от инфразвука…………………………
9. Средства индивидуальной
защиты от шума и вибрации……………
Библиографический список …………………………………………………...22
Физические характеристики шума
Шумом называется беспорядочное сочетание различных по частоте и интенсивности звуков. В практике борьбы с шумом под ним понимают любые звуки, оказывающие вредное или раздражающее воздействие на человеческий организм.
По физической сущности шум
- это механические колебания частиц
упругой среды (газа, жидкости, твердого
тела), возникающие под воздействием
какой-либо возмущающей силы. Регулярные
периодические колебания
Основные физические
характеристики звуковых волн: частота,
длина волны, интенсивность,
Частота колебаний
f- число полных колебаний,
Акустические колебания,
частотой 16 Гц - 20 кГц, воспринимаемые
человеком с нормальным слухом,
называют звуковыми.
Расстояние между двумя соседними сгущениями или разрежениями в звуковом поле характеризует длину волны - l, которая измеряется в метрах и связана с частотой f и скоростью звука с следующим соотношением:
с - скорость звука в среде распространения для воздуха 334 м/с при температуре 20 °С и нормальном атмосферном давлении.
Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии в пространстве. Количество энергии переносимое звуковой волной за 1 с через площадь в 1 м2, расположенной перпендикулярно направлению распространения звуковой волны называется интенсивностью или силой звука (I) и измеряется, Вт/м.
Распространяясь в
упругой среде в виде
Минимальное звуковое давление Р0 и минимальная интенсивность звука I0, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков и звуков, вызывающих болевые ощущения, отличаются друг от друга в миллион раз. Поэтому для оценки шума удобно измерять относительные уровни значений интенсивности и звукового давления в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям Р0 и Iо.
Единица измерения уровней звукового давления и интенсивности звука - децибел (дБ). Уровень интенсивности звука определяется по формуле:
,
где I - интенсивность звука в данной точке, Вт/м; I0 - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному 1012 Вт/м2 при частоте 1000 Гц. Уровень звукового давления определяется по формуле:
где Р - звуковое давление в данной точке Па; Р0 - пороговое звуковое давление, равное 2 × 1015 Па.
Так как органы слуха
человека обладают
Суммарный уровень шума от нескольких источников. Предположение о том, что с увеличением числа работающих машин или агрегатов в помещении происходит значительное усиление шума, не вполне правильно. Уровни шума, выражаемые в децибелах, складывать арифметически нельзя.
Суммарный уровень шума L от n одинаковых источников в равноудаленной от них точке определяется по формуле
где L1—уровень шума одного источника; n —число источников шума.
При нескольких различных источниках шума суммирование производится последовательно.
Допустим, что нужно узнать суммарный уровень шума от четырех станков с уровнями 102, 99, 97 и 95 дБ.
Определим первую разность
уровней: 102 — 99 = 3 дБ. Величине 3 дБ
соответствует добавка 1,8 дБ. Прибавляем
ее к наибольшему значению, получаем
103,8 дБ. Определяем следующую разность
уровней: 103,8 — 97 = 6,8 дБ, а затем
прибавляем добавку 0,8 дБ. Общий
уровень возрос до 103,8 + 0,8 = 104,6 дБ.
Следующая разность уровней
Порог слышимости — минимальная величина звукового давления, при которой звук данной частоты может быть ещё воспринят ухом человека. Величину порога слышимости принято выражать в децибелах, принимая за нулевой уровень звукового давления 2·10−5Н/м2 или 20·10−6Н/м2 при частоте 1 кГц (для плоской звуковой волны). Порог слышимости зависит от частоты звука. При действии шумов и других звуковых раздражителей порог слышимости для данного звука повышается, причём повышенное значение порога слышимости сохраняется некоторое время после прекращения действия мешающего фактора, а затем постепенно возвращается к исходному уровню. У разных людей и у одних и тех же лиц в разное время порог слышимости может различаться. Он зависит от возраста, физиологического состояния, тренированности.
Диапазон уровней звукового давления и уровней интенсивности звука, воспринимаемых слуховым аппаратом человека, составляет от 0 дБ (порог слышимости) до 120 дБ (порог болевого ощущения).
Действие шума и вибрации на организм человека
Шум звукового диапазона
замедляет реакцию человека на поступающие
от технических устройств сигналы,
это приводит к снижению внимания
и увеличению ошибок при выполнении
различных видов работ. Шум угнетает
центральную нервную систему (ЦНС),
вызывает изменения скорости дыхания
и пульса, способствует нарушению
обмена веществ, возникновению сердечно-
Воздействия шума на человека можно условно подразделить на две группы:
• специфические (слуховые) — воздействия на слуховой анализатор, которые выражаются в слуховом утомлении, кратковременной или постоянной потере слуха, расстройствах четкости речи и восприятия акустических сигналов;
• системные (внеслуховые) — воздействия на отдельные системы и организм в целом (на заболеваемость, сон, психику).
Уровни коммунального шума почти всегда значительно ниже предела, установленного для рабочей зоны (85-90 дБ). Снижению остроты слуха способствуют коммунальные шумы, максимальные значения которых достигают указанного верхнего предела (от телевизора, ударных музыкальных инструментов, транспорта).
В настоящее время лиц, обладающих «отличным» слухом, среди молодежи и взрослых намного меньше, чем 20 лет назад. Изменения в органе слуха происходят в период полового созревания. Причиной является насыщенная техникой жизненная среда, а у молодежи — громкая музыка.
Изучение влияния шума на жителей разного пола и возраста показало, что более чувствительны к нему женщины и лица старших возрастных групп. В целом установлено, что воздействие шума на человека двоякое. Поэтому здесь важна субъективная реакция на шум. Установлено, например, что люди умственного труда, люди с развитой чувствительностью (представители творческих профессий) ощущают воздействие шума острее, чем представители других форм занятости. Поэтому с субъективной точки зрения шум можно определить как всякий нежелательный, мешающий, вредный звук.
Человек за шумовой стресс расплачивается преждевременным старением и смертью. По данным австралийских ученых, шум сокращает жизнь человека на 8-12 лет.
Уровень шума в 20-30 дБ практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь.
По характеру нарушения физиологических функций шум разделяется на несколько категорий:
• раздражающий (96-114 дБ) — препятствует языковой связи, вызывает нервное напряжение, бессонницу, потерю аппетита и вследствие этого снижение работоспособности, общее переутомление;
• вредный (115-120 дБ) — нарушает физиологические функции на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка;
• травмирующий (до 150 дБ) — резко нарушает физиологические функции организма человека; человек его практически не переносит;
• смертельный (180 дБ) — приводит к летальному исходу.
Вибрация (от лат. vibratio — колебаться, дрожать) в русском языке имеет синонимы: сопряжение, тряска — и относится к механическим колебаниям. Принято считать, что основным признаком вибрации являются относительно малые отклонения тела или его точек при механических колебаниях. Другим признаком вибрации считается частота перемещений, совершаемых телом или его точками в единицу времени. При колебаниях тела частота может быть очень незначительной (низкой), а при вибрациях - более высокой.
Вибрация и ее высокий фон
представляют опасность для здоровья
человека в тех местах, где ощущается
вибрационный фон. Источниками вибрации
в окружающей среде являются транспорт,
установки промышленных предприятий;
в жилых зданиях и сооружениях
— инженерно-технологическое оборудование.
По интенсивности колебаний наибольшее
воздействие оказывает на человека
городской транспорт, особенно трамвай,
железнодорожные составы поездов,
в том числе метро мелкого
заложения и открытые радиусы. Вибрация,
возникающая в зданиях от движения
поездов и трамваев, имеет регулярный
прерывистый характер. По мере удаления
источника амплитуда колебаний
снижается.
Вибрация характеризуется частотой
f, т.е. числом колебаний и секунду (Гц),
амплитудой А, т.е. смещением волн, или
высотой подъема от положения равновесия
(мм), скоростью V (м/с) и ускорением. Весь
диапазон частот вибраций также разбивается
на октавные полосы: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 125, 250,
500, 1000, 2000 Гц. Абсолютные значения параметров,
характеризующих вибрацию, изменяются
в широких пределах, по этому используют
понятие уровня параметров, представляющего
собой логарифмическое отношение значения
параметра к опорному или пороговому его
значению.
Воздействие вибраций на человека может быть двух видов:
1.непосредственное воздействие — при колебаниях всего тела или сдельных его частей;
2.косвенное (визуальное) — при колебании различных предметов, находящихся в поле зрения.
Нормируются только вибрации первого вида воздействия. Косвенные же колебания способны больше оказывать психологическое воздействие на человека и достаточно просто устранимы.
Кроме того, непосредственное действие вибрации на человека может быть как местным, когда колебания передаются на отдельные части или органы тела, так и объемным, когда колебания передаются на человека от окружающей (пульсирующей) среды, например колебания водной среды на погруженное тело человека.
При работе в условиях вибраций производительность
труда снижается, растет число травм.
На некоторых рабочих местах в
сельскохозяйственном производстве вибрации
превышают нормируемые значения,
а в некоторых случаях они
близки к предельным. Не всегда соответствуют
нормам уровни вибраций на органах
управления. Обычно в спектре вибрации
преобладают низкочастотные вибрации
отрицательно действующие на организм.
Некоторые виды вибрации неблагоприятно
воздействуют на нервную и сердечно-сосудистую
системы, вестибулярный аппарат. Наиболее
вредное влияние на организм человека
оказывает вибрация, частота которой
совпадает с частотой собственных
колебаний отдельных органов, примерные
значения которых следующие (Гц): желудок
- 2...3; почки - 6...8; сердце - 4...6; кишечник-
2...4; вестибулярный аппарат - 0,5..Л,3; глаза
- 40...100 и т.д.
Воздействие на мускульные рефлексы
достигает 20 Гц; нагруженное массой
оператора сиденье на тракторе имеет
собственную частоту вибрации 1,5...1,8
Гц, а задние колеса трактора - 4 Гц. Организму
человека вибрация передается в момент
контакта с вибрирующим объектом:
при действии на конечности возникает
локальная вибрация, а на все тело
- общая. Локальная вибрация поражает
нервно-мышечные ткани и опорно-двигательный
аппарат и приводит к спазмам
периферических сосудов. При длительных
и интенсивных вибрациях в
некоторых случаях развивается
профессиональная патология (к ней
чаще приводит локальная вибрация):
периферическая, церебральная или церебрально-периферическая
вибрационная болезнь. В последнем
случае наблюдаются изменения сердечной
деятельности, общее возбуждение
или, наоборот, торможение, утомление,
появление болей, ощущение тряски внутренних
органов, тошнота. В этих случаях вибрации
влияют и на костно-суставной аппарат,
мышцы, периферийное кровообращение, зрение,
слух. Местные вибрации вызывают спазмы
сосудов, которые развиваются с концевых
фаланг пальцев, распространяясь на всю
кисть, предплечье, и охватывают сосуды
сердца.
Вибрации, воздействующие на человека, можно классифицировать по ряду признаков:
1. По способу
передачи вибрации на
- общая;
- локальная.
2. По характеру спектра:
-
узкополосные вибрации, у которых
контролируемые параметры в
- широкополосные вибрации – с непрерывным спектром шириной более одной октавы.
3. По частотному составу:
-
низкочастотные вибрации – с
преобладанием максимальных
-
среднечастотные вибрации – с
преобладанием максимальных
-
высокочастотные вибрации – с
преобладанием максимальных
4. По временным характеристикам:
-
постоянные вибрации, для которых
величина нормируемых
-
непостоянные вибрации, для которых
величина нормируемых
Нормирование шума и вибрации
Нормирование шума призвано предотвратить нарушение слуха и снижение работоспособности и производительности труда работающих.
Цель нормирования вибраций - предотвращение
функциональных расстройств и заболеваний,
чрезмерного утомления и снижения
работоспособности. В основе гигиенического
нормирования лежат медицинские
показания. Нормированием устанавливают
допустимую суточную или недельную
дозы, предупреждающие в условиях
трудовой деятельности функциональные
расстройства или заболевания работающих.
Для разных видов шумов применяются различные способы нормирования.
Для постоянных
шумов нормируются уровни
Нормируемыми параметрами прерывистого и импульсного шума в расчетных точках следует считать эквивалентные (но энергии) уровни звукового давления Lэкв в дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.
Для непостоянных
шумов нормируется так же
Допустимые уровни звукового давления для рабочих мест служебных помещений и для жилых и общественных зданий и их территорий различны.
Нормирование вибраций
Различают санитарно-гигиеническое и техническое нормирование.
В первом случае производят ограничение параметров вибрации рабочих мест и поверхности контакта с конечностями работающих, исходя из физиологических требований, и снижающих возможность возникновения вибрационной болезни.
Во втором случае осуществляют ограничение параметров вибрации с учетом не только указанных требований, но и технически достижимого на сегодняшний день для данного вида машин уровня вибрации.
Для общей и локальной вибрации зависимость допустимого значения виброскорости от времени фактического воздействия вибрации, не превышающего 480 мин (8-ми часовой рабочий день), определяется по формуле:
Где - допустимое значение виброскорости для длительности воздействия 480 мин.
Устранение или уменьшение шума в источниках его образования
На ряде производств доминирует механический шум, обусловленный колебаниями деталей машин и их взаимным перемещением. Он вызывается силовыми воздействиями неуравновешенных вращающихся масс, ударами в сочленениях деталей, стуками в зазорах, движением материалов в трубопроводах или в лотках, колебаниями деталей машин, обусловленных силами немеханической природы, и т п.
Эти колебания служат причиной
как воздушного, так и структурного
шума. Поскольку возбуждение
Наличие высокочастотных
составляющих в механическом шуме приводит
к тому, что обычно он субъективно
очень неприятен. Колебания движущихся
деталей передаются корпусу (станине,
кожуху), который меняет спектр колебаний
и излучаемого шума. Процесс возникновения
механического шума весьма сложен,
так как определяющими
Шум современных газетных
агрегатов, не оснащенных шумозащитными
устройствами, колеблется в зависимости
от скоростных параметров и схемы
построения машин. Шум полиграфических
машин можно разделить на несколько
характерных групп: 1) шум, вызываемый
работой технологических
В газетных агрегатах преобладающими шумами являются шумы 1-й и 2-й групп, т.е. шумы механического происхождения. Шумы обрабатываемого материала и вспомогательного оборудования несущественны. Основными источниками шума печатных секций являются приводные системы, губчатые передачи, размещенные на станине печатных секций, механизмы красочного аппарата, а также механизмы бумагопроводящей системы.
Уровень звука печатной секции, включенной автономно, составляет в среднем 101—105 дБ. Шум имеет широкополосный характер с максимумом в области частот 1000—2000 Гц. В фальцевальном аппарате кроме приводных механизмов, которые создают равномерный широкополосный шум, по своим характеристикам мало отличающийся от шума печатных секций, значительный шум создают фальцующие механизмы (валики, ножи, опорные детали). Шум этих механизмов носит импульсный характер. По уровню он не превосходит шум приводных механизмов.
Разработка методов снижения
шума газетных агрегатов идет в следующих
направлениях применение в механизмах
полимерных материалов с улучшенными
виброакустическими свойствами; размещение
газетных агрегатов в отдельных
помещениях (домах) на виброизолированных
фундаментах с управлением с
помощью телеметрической
Стены кабины выполняют из
легких звукоизолирующих материалов,
таких как: Термозвукоизол, Тексаунд,
Фонстар, Зкозвукоизол, звукоизол, Роквул,
Базальтин и т.д. Применение звукоизолирующих
кабин такой конструкции
Ролевые печатные машины
Уровень звука от скоростных
ролевых машин, не оборудованных
шумозащитными устройствами, достигает
в среднем 90—95 дБ. Шум является широкополосным.
Преобладают шумы механического
происхождения. Как и в газетных
агрегатах, основные источники шума
находятся в фальцевальном
Основные электродвигатели в зоне их установки создают шум, уровень которого превышает общий фон излучения на 1—3 дБ. Уровень звука 88—90 дБ создают также бумаговедущие валики и цилиндры. Допустимый уровень шума при работе ролевых печатных машин может быть достигнут без принципиальных изменений схем машин и традиционных методов работы на них путем звукоизоляции печатных секций и фальцевального аппарата.
Секция со стороны обслуживания
технологических механизмов должна
герметично закрываться легко
Листовые ротационные машины
Современные листовые ротационные
машины создают уровни звука в
пределах 82—89 дБ. Шум носит широкополосный
характер. Доминирующим его источником
является выводной конвейер, поэтому
основное внимание должно быть обращено
на снижение шума цепных передач. В
отличие от ролевых в данных машинах
в первую очередь необходимо бороться
с шумом в источниках возникновения,
т. е. непосредственно в механизмах,
с помощью установки
Плоскопечатные машины
Уровень звука большинства плоскопечатных машин находится и пределах 86—87 дБ на максимальных скоростях. На эксплуатационных скоростях шум этих машин не превышает допустимых значений. Виброакустические исследования показали перспективность применения подрессоренных зубчатых колес в приводных механизмах. При этом не только снижается шум, но и улучшаются динамические показали механических систем.
Переплетно-брошюровочные машины
Большинство переплетно-брошюровочных машин имеют сравнительно невысокие скорости. Поэтому уровень звука их (кроме фальцевальных машин большого формата и некоторых других) находится в пределах 80— 90 дБ. Специфика переплетно-брошюровочных машин требует применения большого числа разнообразных рычажно-кулачковых механизмов (например, в машинах БТГ применяется около ста кулачковых механизмов). Поэтому во всех машинах с уровнем звука до 90 дБ следует применять демпфированные конструкции зубчатых и кулачковых механизмов. В высокоскоростных отделочных линиях модульного построения уровни звука в отдельных локальных областях достигают 96— 100 дБ. При таких уровнях звука целесообразно применение конструкций, предусматривающих полную герметизацию машин, звукоизолирующие ограждения проектировать на отдельные модули.
Снижение шума методом звукоизоляции
Звукоизоляция — снижение
уровня шума, проникающего в помещения
извне. Количественная мера звукоизоляции
ограждающих конструкций
Меры по звукоизоляции помещений призваны бороться с четырьмя видами шумов:
1.Ударный шум возникает когда конструкция помещения принимает удар и рождаемый при этом колебания передаются на стены или перекрытия. Ударный шум возникает при ударах о пол тяжелых предметов, перемещение мебели, звук шагов, удары по стене. По конструкциям звуковые колебания могут распространяться достаточно далеко, т.к. они передаются на все смежные стены, потолки и полы.
2.Воздушный шум распространяется по воздуху, но стены и перекрытия поглощают воздушные звуковые колебания не достаточно хорошо. Способность поглощать звуки стенами и перекрытиями зависит от того материала из которого они состоят. Чем массивней перегородки, тем большей звукоизоляционным эффектом они обладают. В помещениях воздушным шумом чаще всего является громкие голоса, громкая музыка, лай собак.
3.Структурный шум возникает при передаче вибраций трубами, шахтами вентиляции и другими элементами коммуникаций. Некоторые элементы коммуникаций могут передавать звуки на большие расстояния. Известно, что стук по батареям могут слышать очень многие соседи.
4.Акустический шум чаще всего возникает в необустроенных помещениях и проявляется в виде эха.
По своим физическим характеристикам
и способности защищать от разного
вида шумов звукоизоляционные

- Физические характеристики шума, воздействие шума на организм человека. Нормирование шума
- Физические эталоны единицы температуры
- Физические явления применяемые в медицине
- Физический вакуум
- Физический вакуум
- Физический износ зданий и сооружений
- Физический износ здания
- Физические упражнения – путь к здоровью
- Физические условия деформаций горных пород
- Физические факторы
- Физические факторы
- Физические факторы воздействия на человека
- Физические факторы воздействия на человека
- Физические факторы жилой среды (свет, шум, вибрация) и их значение в формировании условий жизнедеятельности человека