Построение шумового поля производственного участка цеха и проектирование пульта управления с речевой связью по телефону

Звукоизоляция двухслойных ограждений с воздушным промежут­ком между стенками эффективнее однослойной преграды равной массы. Звукоизоляция двойных ограждений помимо факторов, опре­деляющих ее для однослойных ограждений, также зависит от толщи­ны воздушного промежутка и соотношения поверхностной плотно­сти каждого из ограждений.

Звукоизоляция ограждений (стен, кожухов, экранов) должна обеспечивать снижение шума на рабочих местах до уровней, допус­тимых по нормам, во всех октавных полосах со среднегеометриче­скими частотами. Требуемая звукоизоляция рассчиты­вается отдельно для каждой конструкции помещения (стены, окна, перекрытия и др.) и для каждой из октавных полос.

Под звукопоглощением понимают свойство поверхностей умень­шать интенсивность отраженных ими звуковых волн за счет преобра­зования звуковой энергии в тепловую.

Коэффициент звукопоглоще­ния характеризует потерю энергии при отражении звуковой волны от твердой поверхности. Коэффициент звукопоглощения зависит от свойств поверхности, частоты звука и угла падения звуковых волн.

Характеристики звуковых колебаний

Звук — механические колебания, распространяющиеся в упругих средах (в безвоздушном пространстве не распространяются).

Звуковая волна характеризуется:

- частотой f, Гц;

- скоростью распространения с, м/с;

- звуковым давлением P, Па;

- интенсивностью звука I, Вт/м2.

Скорость распространения звука в различных средах не одинакова и зависит от плотности материала, температуры, упругости и других свойств.

сстали = 4500–5000 м/с

сжидк ~ 1500 м/с (в зависимости от солености)

свозд = 340 м/с (при температуре 20º C), 330 м/с (при температуре 0º C)

Звуковое давление — силовая характеристика.

Камертон:  — звуковое давление чистого (гармонического тона).

Интенсивность звука — энергетическая характеристика, определяется как средняя энергия в единицу времени, отнесенная к единице площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны:

Источник звуковых колебаний характеризуется мощностью W, Вт.

Влияние шума на организм человека и его последствия

Шум — общефизиологический раздражитель с наиболее изученным влиянием.

Интенсивный шум при постоянном воздействии приводит к профессиональному заболеванию — тугоухости.

Наибольшее влияние шум оказывает при f = 1–4 кГц.

Шум влияет на органы слуха, головной мозг, нервную систему, вызывает повышенную утомляемость, ослабление памяти, следовательно падает производительность труда и создаются предпосылки для возникновения несчастных случаев.

По данным ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) наиболее чувствительны к шуму операции сбора информации, мышления, слежения.

Физиологические характеристики шума:

 — октавная полоса частот

: ,  — воспринимается как увеличение громкости в два раза при одинаковой интенсивности

/3:

Уровень интенсивности , дБ

Уровень звукового давления , дБ

Закон Вебера-Фехтнера: Уровень восприятия пропорционален логарифму величины.

Нормирование параметров шума и организационные меры защиты

При ограничении воздействия шума на организм человека согласно ГОСТ 12.1.003-85* нормируются следующие параметры:

- LP, дБ в девяти октавных полосах частот  со среднегеометрическими частотами fср = 31,5; 63; … 8000 Гц;

- LA, дБ А — уровень звука, измеренный по шкале «А».

Шум измеряется шумометром.

Уровень звука LA характеризует субъективное восприятие звуковых колебаний органами слуха человека.

 — удобно, т. к. не зависит от частоты

Допустимые уровни:

LA доп = 80 дБ А — на постоянных рабочих местах;

LA доп = 75 дБ А — на пультах управления без речевой связи по телефону или в шумных помещениях;

LA доп = 65 дБ А — с речевой связью по телефону;

LA доп = 50 дБ А — в помещениях умственного труда (для программистов).

Классификация шумов

По характеру спектра:

- широкополосные — непрерывный спектр более чем в одной октаве;

- тональные — в одной из октавных полос частот наблюдается максимум, в котором превышение над соседними полосами частот более 10 дБ, следовательно, слышится только он.

По временным характеристикам:

- постоянные — изменение уровня звука в течение смены менее 5 дБ А;

- непостоянные — изменение уровня звука в течение смены более 5 дБ А:

- колеблющиеся — непрерывно изменяются;

- прерывистые — изменение уровня звука более 1 с;

- импульсные – измерение уровня звука менее 1c, а превышение над фоном более 10дБ.

Требования охраны труда к оборудованию и устройству производственных помещений

Выбор средств защиты зависит от происхождения шума.

Классификация средств и методов защиты от шума изложена в ГОСТ 12.1.029-80.

Классификация средств защиты от шума

По происхождению шума:

- механические (соударения в сочленениях металлических деталей);

- аэродинамические (стационарное и чаще нестационарное движение потоков в трубопроводах, истечение газов из сопел);

- термические (горение газа);

- электромагнитные (колебания элементов электро-механических устройств);

- гидродинамические (нестационарное движение жидкости в трубах).

По способу реализации защиты:

- технические;

- строительно-акустические.

По отношению к источнику шума:

- снижающие шум в источнике;

1)применение малошумных технологических процессов (при возможности ковка заменяется штамповкой);

2)балансировка вращающихся узлов;

3)применение средств демпфирования соударяющихся деталей (валки прокатного стана покрывают полиуретановым покрытием);

4)покрытие излучающих поверхностей демпфирующими покрытиями (мастики, войлок).

- снижающие шум на пути его распротранения.

Аэродинамические шумы снижают путем применения глушителей. Глушители делятся на:

- реактивные;

- активные (например резонатор Гемгольдце — резонирует на определенной частоте в зависимости от длины и диаметра трубки, гася звук на определенной частоте).

Снижение шума на пути его распространения:

- звукопоглощение

— коэффициент звукопоглощения, W — энергия звука

 =  (f, , , шероховатость поверхности), f — частота звука,  — плотность материала.

 = 0,002 (гладкие толстостенные перегородки)  0,7 (мягкие пористые).

Полное звукопоглощение: , Si — площадь, Аоб — звукопоглощающее оборудование.

Применяя облицовочные шероховатые материалы можно снизить уровень шума на 5 дБ.

Средства реализации звукопоглощения:

1)звукопоглощающая облицовка потолка и стен, шторы на окнах;

2)штучные звукопоглотители (цилиндры, кубы с ватой);

3)интерференционный метод (редко в небольших помещении есть источник тонального шума, напротив ставят источник шума в противофазе к существующему).

- звукоизоляция

— коэффициент звукопроницаемости перегородки

Средства звукоизоляции:

1) звукоизолирующая способность для “бесконечной” звукоизолирующей перегородки

[дБ].

2) звукоизолирующая способность ограждения между помещениями — [дБ], G = h — поверхностная масса вещества,  — плотность, h — толщина перегородки, f — частота звука, K1 = 47,5 [дБ] — учитывает диффузность звукового поля. При увеличении h в 2 раза, R увеличивается на 6 дБ.

3) звукоизолирующая способность кожуха — [дБ], Lфакт — фактический уровень шума, Lдоп — допустимый уровень шума. Внутренняя поверхность кожуха покрывается звукопоглощающим материалом.

4) звукоизолирующие кабины (в случае, когда шумы значительны, а численность персонала мала устанавливают кабины, что дешевле).

5) звукоизолирующие экраны

Планировка оборудования

Достигается снижение шума сосредоточением шумного оборудования в одной части помещения и ее звукоизоляцией.

При распространении звуковых колебаний в открытом пространстве уровень звукового давления зависит от расстояния: [дБ], В =  (разность давлений, градиент температур).

Суммарный уровень шума от нескольких источников: , L1 — шум от одного источника, n — количество источников. Эта формула справедлива если:

- рассчитываемая точка равноудалена от всех источников;

- все источники должны иметь одинаковый спектральный состав;

- не учитывается отражение от ограждающих конструкций.

Общая формула:

Средства индивидуальной защиты

Противошумы:

-внутренние (беруши);

-внешние (наушники).

2.Построение  шумовых полей

При использовании программы NOISE для расчета шумового поля производственного участка входными параметрами являются:

- Размеры производственного участка;

- Размеры оборудования;

- Координаты центра оборудования;

- Уровни звуковой мощности оборудования в октавных полосах частот;

- Количество источников;

- Назначение помещения;

- Акустика помещения.

Для данной работы принимаем, что участок производственного помещения не имеет специальной звукопоглощающей облицовки стен и потолка.

Расчет уровней звука

Расчет уровней звукового давления по октавным полосам

где

Δ – суммирование уровней звукового давления источников. Δ=100,1Li;

χ – коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля в зависимости от соотношения расстояния между расчетной точкой и источниками;

χ = f(ri/limax);

φ – учитывает  нарушение диффузности звукового поля в помещении и зависит от соотношения B/S;

Ф – коэффициент направленности итого источника

Si – площадь источника излучения;

n – общее число источников шума в помещении;

m – число источников шума в помещении для которых расстояние от точки расчета до источника меньше или равно 5 минимальным расстояниям от точки расчета до итого источника(при этом m < n).

Выходными параметрами являются:

Уровни звука в дБА.

Схема линий уровней звука на производственном участке.

Координатам пульта управления x = 30 м, y = 4 м соответствует среднее значение уровня звука 87,13 дБА. Принимаем, что уровень звука не изменен по всему периметру пульта управления.

Ограничения:

Если уровни звукового давления одного источника отличается больше чем на 10 дБ от максимального значения уровня звукового давления, то им можно пренебречь.

План цеха с нанесенными источниками и пультом управления

3.Проектирование пульта управления

Для обеспечения безопасных условий труда на данном рабочем месте оператора необходимо сделать расчет по обеспечению звукоизоляции. В соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочем месте, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» устанавливают предельно допустимые уровни постоянного шума, который при действии на работающего в течение 8-часового рабочего дня не приносит вреда здоровью.