Вплив шуму і вібрації на організм людини. Боротьба з шумом і вібраціями

1.Вплив шуму на організм людини

Ступінь дії шуму на людину визначається його інтенсивністю, триваліс-тю та частотою звучання. Найнеприємніші шуми у яких частота >400 Гц.

Від дії шумів люди можуть отримувати фізичні та психічні травми. Внаслідок неперервного впливу на слух людей інтенсивного шуму може ви-никнути професійна глухота або різка втрата слуху – тугоухість. Шум ру-йнує нервову систему; наслідкові явища впливу шуму на людину володіють властивістю кумуляції: накопичуючись в організмі, він все більше та силь-ніше пригнічує нервову систему. Шум – причина передчасного стомлення, послаблення уваги та пам’яті, крім того шуми приводять до погіршення зору, аритмії серця, зміни швидкості дихання. Ступінь шкідливості шуму залежить від того, на скільки він відрізняється від звичного шуму. В нічий час шум 30 – 40 дБ є серйозним турбуючим фактором, а зі збільшенням його до 80 дБ й вище він може приводити до фізіологічної дії на людину. Дію шу-му не можна оцінювати лише за станом слуху, в першу чергу спостерігають-ся порушення нервової системи та внутрішніх органів. Слуховий аналізатор через центральну нервову систему пов’язаний з різними органами життєді-яльності людини, тому шум впливає на весь організм. При шумі 90-100 дБ притупляється зір, з’являються головні болі та паморочиться голова, змінюється ритм дихання та сердечної діяльності, підвищується внутрічерепний та кров’яний тиски, порушується процес травлення їжі, відбуваються зміни у внутрішніх органах.

Паталогічні зміни в організмі, що виникли в результаті дії шуму, кла-сифікуються як шумова хвороба.

Звукові коливання можуть сприйматися не лише вухом, але й безпосе-редньо через кістки черепа, рівень шуму при цьому на 20 – 30 дБ менший за рівень, що сприймається вухом. При дії шуму високих рівнів більших за 145 дБ, можливий розрив барабанної перетинки.

Аудіометрією – називається випробування слуху, яке дозволяє встано-вити відхилення слуху людини від норми. Цю процедуру проводять з метою визначення придатності людини, до певного фаху й для оцінки результатів шумової дії. Стан слуху визначається за допомогою аудіометра. Цей метод полягає у наступному: людина, знаходячись у тихому , звукоізольованому приміщенні, через навушники слухає чисті тони шуму з різною інтенсивніс-тю, за показами приладів відзначається мінімальна інтенсивність, при якій тон, що подається, ледве розрізняється вухом. Результати таких досліджень переносять на графіки, які називають аудіограмою, яка кількісно визначає втрату чутливості слуху даної людини по відношенню до нормальної чутливості.

2. Нормування шуму

При нормуванні шуму використовуються два методи:

1. Нормування за граничним спектром шуму;

2. Нормування рівня звуку в дБА (виміряного за шкалою А).

Перший метод є основним для постійних шумів. Тут нормуються рівні в дБ середньоквадратичних звукових тисків у восьми основних смугах час-тот з середньо геометричними частотами: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Другий метод нормування загального рівня шуму, виміряного за шка-лою А шумометра та названого рівнем звуку в дБА, застосовується для орі-єнтовної оцінки постійного та непостійного шуму, оскільки у другому ви-падку нам не відомий спектр шуму. (В шумометрах використовуються дві частотні характеристики чутливості А та С. Характеристика А має завал на низьких частотах та імітує криву чутливості вуха людини. Характеристика С практично лінійна у вимірюваному діапазоні частот див. рис. 5.5,б).

Під нормованим параметром непостійного шуму розуміється екві-валентний (за енергією) рівень звуку широкосмугового, постійного та неім-пульсного шуму, який сприймається людиною як даний непостійний шум.

Нормований рівень шуму в дБА пов’язаний з граничним спектром залежністю

. (5.19)

В залежності від характеру шуму та тривалості його дії у нормативні рівні шуму вводяться поправки, наведені у таблицях. Одержаний рівень шу-му називається допустимим. За характером шуми поділяються на: 1. То-нальний шум – це шум, який має дискретний спектр, тобто ділянки спектру. Наприклад, шум дискової пили. Для людини тональний шум як правило неприємний. 2. Імпульсний шум. 3. Широкосмуговий.

Рівні шуму, які створюються підприємствами на території житла, не по-винні перевищувати допустимих значень наведених в СН 245-71. А норму-вання шуму в жилих та суспільних будовах проводиться згідно СН 872-70.

3. Акустичний розрахунок

При проектуванні нових підприємств та цехів необхідно знати очікувані рівні звукового тиску, які будуть у розрахункових точках на робочих місцях, а також на території житлової забудови для того, щоби вже на стадії проектування вжити заходів для того, щоби цей шум не перевищував допустимого.

Задачі акустичного розрахунку:

Визначення рівня звукового тиску в розрахунковій точці (РТ), коли відоме джерело шуму та його шумові характеристики.

Визначення необхідного зниження шуму.

Розроблення заходів зі зниження шуму до допустимих рівнів.

В залежності від того, де знаходиться розрахункова точка у відкрито-му просторі чи у приміщенні, використовують дещо різні розрахункові фор-мули.

Розділимо праву та ліву частину (5.11) на та прологарифмуємо:

(5.20)

Позначимо величину та пам’ятаючи, що , а вираз (5.20) прийме вигляд

, (5.21)

де – шуканий рівень звукового тиску в дБ, – рівень звукової потуж-ності джерела шуму, береться з технічного паспорту, або визначається роз-рахунком, – зниження рівня звукової потужності шуму на шляху його розповсюдження в дБ, величина якого при відсутності перешкод та невели-ких віддалях (до 50 м) рівна нулю.

Розрахунок проводиться в кожній з восьми октавних смуг. Знайдені величини рівнів порівнюються з допустимими згідно норм та визначається необхідне зниження шуму (дБ):

. (5.22)

ІІ. Джерело шуму в приміщенні.

При роботі джерела шуму в приміщенні звукові хвилі багаторазово відбиваються від стін, стелі та різних предметів. Такі відбивання за звичай збільшують шум в приміщенні на 10-20 дБ в порівнянні з шумом того ж джерела у відкритому просторі.

Інтенсивність звуку в розрахунковій точці (РТ див. рис. 5.7) склада-ється з інтенсивності прямого звуку та інтенсивності відбитого звуку:

Як видно з (5.23) близько від джерела шуму його інтенсивність визначається переважно прямим звуком (мале), а при віддаленні від джерела – відбитим звуком.

Проробивши з виразом (5.23) ту ж операцію, що і з виразом (5.11) отримаємо . (5.24)

Якщо джерело шуму та розрахункову точку розділяють які-небудь перешкоди, то у формулу (5.24) необхідно додати зі знаком “мінус” величи-ну зниження звукової потужності, тоді

. (5.25)

Необхідне зниження шуму визначається також згідно формули (5.22).

Для прикладу розв’яжемо задачу.

Рівень звукового тиску дизеля, який працює на відкритій площадці, на віддалі 1 м від нього дорівнює 112 дБ. Визначити рівень звукового тиску біля стін житлового будинку на відстані 140 м та порівняти його з допустимим а також рівень його гучності при частотах 200 та 3000 Гц.

1) При вільному звуковому полі інтенсивність звуку спадає за законом ; (*), де , а – віддаль до точки проміру.

2) Знайдемо на скільки знизиться рівень звукового тиску біля стін житлового будинку.

= враховуючи (*) =

=дБ.

3) Тоді на віддалі 140 м рівень звукового тиску буде

дБ.

4) Визначимо допустимий рівень звукового тиску.

Так як у нас джерело з постійним шумом то користуємося методикою нормування за граничним спектром шуму. Згідно СНіП для житлової забу-дови нормований граничний спектр ГС-45. Таким чином дБ, що , тому необхідно застосовувати заходи для зниження рівня шуму від генератора.

5) Знайдемо рівні гучності при частотах 200 та 3000 Гц. Використовуючи графік кривих однакової гучності для дБ отримаємо фон, фон.

4. Основні методи боротьби з шумом

Зменшення шуму в джерелі.

Зміна напрямку випромінювання шуму.

Акустична обробка приміщень.

Зменшення шуму на шляху його розповсюдження.

Технічні засоби боротьби з шумом переважно зводяться до влаштування звукоізоляції джерел та застосування звукопоглинаючих пристроїв.

Ступінь звукопоглинання, відбивання та пропускання характеризуєть-ся коефіцієнтами . (5.26)

Ступінь поглинання та відбивання енергії шуму визначається фізичними властивостями шуму (частотою) та структурою матеріалу перешкоди (пористістю, конфігурацією, товщиною).

Розрахунок суцільної звукоізолюючої перешкоди зводиться до виз-начення її ваги, бо вважається, що звукова енергія проникає через суцільну перешкоду лише шляхом коливання всієї перешкоди.

Звукоізоляція Rтакож визначається в дБ:

. (5.27)

Для розрахунку звукоізоляції R запропоновані емпіричні формули. Звукоізолююча властивість (дБ) cуцільної та однорідної перегородки визначається згідно формули: , (5.28)

де – маса 1 м2 перегородки, кг; – частота, Гц.

В якості прикладу розглянемо задачу.

1) Визначаємо зменшення шуму від двигуна першого за-лу в другому залі , де . Отже кг/м2, Гц. Тоді

дБ.

2) Тоді шум, який пройшов з першого залу в другий буде дБ.

3) Тепер знайдемо сумарний шум в другому залі , де знайдемо з таблиці задачі №2 (ст. 67) за різницею дБ: дБ, тоді дБ.

4) Визначимо зменшення цього сумарного шуму другою стінкою дБ.

5) Тоді рівень інтенсивності шуму в приміщенні конструкторського бюро при Гц буде: дБ.

6) Він значно перевищує гранично допустимий рівень шуму в КБ, який згідно ГС–45 повинен бути < 71 дБ. Тобто необхідно вжити якісь додаткові заходи по його зменшенню, наприклад, звукоізолювати самі джерела шуму (двигуни), встановити на стіни додаткові звукопоглинаючі екрани і т. п.

Для вимірювання звуку (шуму) використовуються шумоміри. Прин-цип дії яких наступний: повздовжні коливання повітря під дією звуку приз-водять до коливання мембрани, коливання якої перетворюються у електрич-ні коливання, останні підсилюються та пропускаються через смугові філь-три, смуга пропускання яких відповідає звуковим октавним смугам, випрям-лений сигнал подається на індикатор (стрілочний прилад). Приклади шумо-мірів Ш–63, Ш–70, ІШВ (індикатор шуму та вібрації).

5. Вібрація, її вплив на організм людини, методи захисту

Вібрація – це коливання тіл з частотами від десятих часток Гц до сотень Гц (0,1-4 000 Гц). Джерелами вібрації здебільшого є динамічно неврівноважені механізми.

Ступінь шкідливої дії вібрації визначається величинами коливальних швидкостей та коливальних прискорень. При малих амплітудах (до 2∙10-5 м) та частотах більше 15 Гц головну роль при дії вібрації на людину відіграє коливальна швидкість, тобто максимальна із значень швидкостей точки, яка коливається, , де – амплітуда коливання. При малих амплі-тудах та малих частотах більш суттєвим є коливальне прискорення, тобто максимальне із значень прискорення точки, яка коливається, . При значних амплітудах (>2∙10-5 м) суттєве значення при дії вібрації на лю-дину відіграє як коливальне прискорення, так і коливальна швидкість.

У практиці вібро досліджень, аналогічно як і в акустиці, весь діапазон частот розбивають на октавні діапазони, середньо геометричні частоти яких стандартизовані і складають: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц (, де, – нижня, – верхня границя частот октавного діапазо-ну, причому ).

Враховуючи, що абсолютні значення параметрів, які характеризують вібрацію змінюються в широких межах, в практиці дослідження вібрацій також використовують поняття рівня параметра вібрації (логарифм відношення абсолютної величини параметра до його порогового значення), який вимірюється в дБ.

Рівень коливальної швидкості в дБ визначається виразом

, (6.1)

де м/с – порогове значення коливальної швидкості, встановлене міжнародною угодою. — діюче (середньоквадратичне) значення вібро-швидкості, яке дорівнює середньоквадратичному миттєвих значень коли-вальних швидкостей за час усереднення :

, (6.2)

вибирають з урахуванням характеру зміни віброшвидкості в часі.

Спектри рівнів коливальної швидкості є основними характеристика-ми вібрації.

Розрізняють загальну та локальну (місцеву) вібрації. Загальна – викли-кає струс всього організму, локальна – втягує в коливальні рухи окремі час-тини тіла.

Загальна вібрація з частотою менше 0,7 Гц (так звана качка) викликає неприємні відчуття, але до віброхвороби не призводить а призводить лише до так званої морської хвороби (після припинення дії качки симптоми мор-ської хвороби зникають).

Різні внутрішні органи людини можна розглядати як окремі коливаль-ні системи, які з’єднані між собою “пружинами” і які володіють рядом резо-нансів (коли власні частоти співпадають з частотами зміни збурюючої сили). Для більшості внутрішніх органів власні частоти лежать в межах 6-9 Гц. Тому коливання робочих місць з вказаними частотами дуже небезпечні, так як можуть викликати механічні пошкодження та навіть розрив цих органів. Найнебезпечнішою є частота 7 Гц (як для інфразвуку, так і для вібрації), так як можливе її співпадання з альфа ритмом біострумів мозку, при цьому людина втрачає розум. Інфраколивання з »5 Гц, які виникають перед бу-рею в океані, викликають у людини гнітючий стан. Для голови найнебезпеч-ніші загальні коливання з =25-30 Гц, бо вона співпадає з власною часто-тою голови відносно плечей.

Систематична дія загальних вібрацій веде до змін в діяльності нерво-вої, судинної та скелетної систем.

Локальна вібрація викликає спазми судин, які починаються з кінцевих фаланг пальців, розповсюджуються на всю руку, передпліччя а потім захоп-люють судини серця. У результаті чого відбувається порушення периферій-ного кровопостачання. Одночасно спостерігається дія вібрації на нервові за-кінчення, м’язові та кісткові тканини, що призводить до порушення чутли-вості шкіри, окостеніння сухожилля, м’язів, болей та відкладанню солей у суглобах. Одночасно спостерігаються порушення діяльності центральної не-рвової системи, як і при загальній вібрації.

Віброхвороби ефективно виліковуються лише на ранніх стадіях, а за-пущена хвороба може призвести до повної втрати працездатності, до інва-лідності.

Основним нормативним документом в галузі вібрації є:

– ГОСТ 12.1.012–78. Стандарт зокрема ре-комендує гігієнічну оцінку допустимої віб-рації за встановленою величиною рівня ко-ливальної швидкості в октавних діапазонах з середньо геометричними значеннями частот 2, 4, 8, 16, 32, 63 Гц для вібрації робочих місць, підлоги, корпусів машин ., тобто для загальної вібрації (рис. 6.1, а).

– Санітарні норми та правила СН 626–66 встановлюють гранично допустимі рівні се-редньоквадратичних значень віброшвидкостей в октавних смугах частот з середньо геометричними значеннями: 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц при роботі з інструментами, механізмами та обладнанням, яке створює ві-брації, що передаються на руки працюючих, тобто для локальної вібрації (рис. 6.1, б).

– Окрім того, є стандарти на виміри вібраційних параметрів окремих типів ручних машин (ГОСТ 16519–70 “Машини ручні. Методи вимірювання вібраційних параметрів”, ГОСТ 16844–71 “Засоби випробувань пневматич-них електричних молотків. Технічні вимоги”).

Для зменшення впливу вібрації: проводять статичне та динамічне ба-лансування механізмів, зменшують проміжки у кінематичних парах, в якості віброізоляторів використовують матеріали з високим внутрішнім тертям (гу-му, войлок), проводять “відстройку” машини вцілому від режиму резонансу, для швидкого погашення віброколивань застосовують також демпфери.

Лекція5.