Методическое пособие 525

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Воронежский государственный технический университет»

В.Л. Мурзинов И.А. Иванова

ЗАЩИТА ОТ ШУМА И ВИБРАЦИИ

Учебное пособие

для аспирантов, обучающихся по направлению 03.06.01 «Физика и астрономия», направленность 01.04.06 «Акустика»

Воронеж 2017

ВВЕДЕНИЕ

Среда, в которой обитает современный человек, наполнена различными звуками и эти звуки не всегда приятные и комфортные. Звуки, угнетающие человека, раздражающие, приводящие к профессиональным заболеваниям, называются шумом. Исследованиями доказано, что под воздействием шума, даже умеренной интенсивности, ухудшается работоспособность, особенно при умственной работе, ослабевает внимание, повышается вероятность получить травму. Негативное влияние шума тем сильнее, чем выше его тональность, продолжительность воздействия и неоднородность спектрального состава в результате импульсных составляющих и отдельных включений чистого тона.

Длительное воздействие сильного шума с уровнем от 90 дБ и выше может вызвать у человека нарушение слуха, расстройство нервной системы и способствовать развитию заболеваний сердечно-сосудистой системы. В последние годы появился даже специальный термин «шумовая болезнь».

Шумовыми характеристиками технологического и инженерного оборудования, создающего постоянный шум, являются уровни звуковой мощности в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами от 63 Гц до 8000 Гц. Непостоянный шум оценивается эквивалентными уровнями звуковой мощности и максимальными уровнями звуковой мощности в восьми октавных полосах частот.

Кроме негативного воздействия шума на человека, существует не менее опасный вид колебательного воздействия среды – это вибрация твердых поверхностей, к которым прикасается человек.

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Выраженность ответных реакций обусловливается главным образом силой энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время этого контакта являются главными параметрами, определяющими развитие вибрационных патологий, структура которых зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий. Вибрационная патология стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний.

Бич современного производства, особенно машиностроения, – локальная вибрация. Локальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Поэтому контроль и прогнозирование параметров вибрации современного оборудования является актуальной проблемой, которой необходимо уделять должное внимание.

3

Практическая работа №1

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ОТ ШУМА

Цель работы – изучить методику определения экономической эффективности мероприятий, проводимых на предприятиях для снижения общего уровня шума от различных источников.

Краткие теоретические положения

Борьба с производственным шумом имеет целью сохранение здоровья и работоспособности рабочих. Вместе с тем снижение шума повышает экономическую эффективность производства.

Расчёт экономических показателей предназначен для использования в научно-исследовательских и проектно-конструкторских работах для определения ожидаемой годовой экономической эффективности от снижения шума на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятия.

Результаты расчётов распространяются на мероприятия по снижению шумов, уровни которых превышают 80 дБ(А). На предприятиях зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше 80 дБ(А) должны быть обозначены знаками безопасности. Работающий персонал в этих зонах администрация обязана снабжать средствами индивидуальной защиты [1].

При выполнении расчётов учитывают экономические потери, возникающие при повышенном производственном шуме и связанные с ростом числа дней временной нетрудоспособности, частичной стойкой утратой общей трудоспособности, снижением трудоспособности здоровых рабочих.

Расчет экономической эффективности производят в следующей последовательности. Определяют эквивалентные уровни звука на рабочих местах L1 и L2 в дБ(А) соответственно до и после проведения мероприятий по снижению шума. После этого находят полные ежегодные трудовые потери, возникающие через t лет, равные сумме фактических потерь и потерь рабочих дней, которые можно было бы оплатить рабочим при отсутствии непроизводительных затрат, отнесенные к одному рабочему и к одному дню, в % по формуле:

4

трудовые потери, годы; tc – стаж работы в условиях шума (время смены состава рабочих), годы; P t – вероятность отсутствия повреждения слуха через

повреждения слуха через t 10 лет, определяемая по табл. 1 в зависимости от эквивалентного уровня звука.

Для определения полных ежегодных трудовых потерь через t лет может быть использована табл. 1.3, в которой также приведены значения полных ежегодных трудовых потерь T , усредненных за нормативный срок окупаемости капитальных вложений, который составляет 8 лет.

Далее определяют величину годовой экономической эффективности в руб./год в результате снижения эквивалентного уровня звука с L1i до L2i дБ(А) через t лет по формуле:

профессии при работе в условиях шума с эквивалентными уровнями звука соответственно L1i и L2i , %; Zi – среднегодовая заработная плата с начислениями одного рабочего i-ой профессии, руб.; Di – число рабочих i-ой профессии, для которых снижен уровень звука; K on – дополнительные капитальные вложения в мероприятия по снижению шума, руб.; EH – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; C – среднегодовые эксплуатационные расходы на шумозащитную конструкцию, руб.; n – число профессий, для рабочих которых снижен уровень звука. Так же определяют величину годовой экономической эффективности в руб./год, усредненную за нормативный срок окупаемости капитальных вложений, по формуле:

где T L1i и T L2i – полные трудовые потери, усредненные за 8 лет, при работе в условиях шума с эквивалентными уровнями звука соответственно L1i

и L2i .

При 0 мероприятия по снижению шума дают не только оздоровительный эффект, но являются и экономически целесообразными.

5

Пример расчета экономической эффективности мероприятий по снижению шума на рабочих местах

Задание. Для примера рассмотрим вариант № 1 (Табл. 1.1). Рассчитать годовую экономическую эффективность устройства звукоизолирующего кожуха стоимостью 250000 руб., установка которого на шумную машину снизила эквивалентный уровень звука на рабочих местах персонала, непосредственно обслуживающего машину, со 112 до 95 дБ(А), а на участке – со 104 до 90 дБ(А). Машину обслуживают 3 человека, общее количество рабочих на участке, находящихся под действием шума машины, 24 человека. На соседнем участке и на остальной площади цеха, данные об уровне эквивалентного шума и количестве рабочих, отсутствуют. Текучесть кадров составляет 20%. Расходы на эксплуатацию кожуха отсутствуют C 0. Среднегодовая заработная плата с начислениями одного рабочего составляет 72000 руб.

Решение.

Даны эквивалентные уровни звука:

L11 112 дБ(А), L21 95 дБ(А), L12 104 дБ(А), L22 90 дБ(А).

По табл. 1.3 для t 1 год и L11 112 дБ(А) находим по линейной интерполяции, для которой общая формула имеет вид

T L t1 L L1 t2 t1 ,

L2 L1

где L, L1, L2 – соответственно, эквивалентный уровень звука текущего значения, ближайшего меньшего значения из табл. 1.3 и ближайшего большего из табл. 1.3 относительно значения L; t1, t2 – соответственно, трудовые потери для эквивалентного уровня звука L1 и L2 .

T L21 3.3 %,

T L12 5.5 104 100 7.5 5.5 7.1 %, 105 100

T L22 2 %.

По формуле (1.2) определяем экономическую эффективность установки кожуха за второй год его эксплуатации

10.5 3.5 72000 3 7.1 2.0 72000 24 3 0.12 250000 62660 руб./год. 100 100

6

Для расчета среднегодовой эффективности за нормативный срок

УЭЗ – уровень эквивалентного звука; L11, L12 , L13, L14 – уровни эквивалентного звука при отсутствии защитного кожуха; L21, L22 , L23 , L24 – уровни эквивалентного звука после установки защитного кожуха; D1 – число работников обслуживающих машину на участке; D2 – число работников на участке; D3 – число работников на соседнем участке; D4 – число работников во всем цехе; Z1, Z2 , Z3, Z4 – средняя готовая зарплата работников на соответствующих участках в тыс. руб.

Схема цеха с расположением участков и машины – источника повышенного уровня эквивалентного звука

7

Вывод. Полученное значение экономической эффективности 0 положительное, следовательно, работники данного цеха получают оздоровительный эффект, а производство – экономическую выгоду.

Таблица 1.1

Варианты задания для решения задачи

8

Окончание табл. 1.2

Оформление отчета

Отчет составляется по установленной форме и должен содержать следующие пункты:

цель работы;

краткую теоретическую часть с расчётными формулами;

условие задания;

решение с пояснениями и формулами, написанными в буквенном и численном виде;

вывод.

9

Практическая работа №2

ОПЕРАЦИИ С ДЕЦИБЕЛАМИ

Цель работы – изучить методику определения общего уровня шума от двух и более источников шума.

Краткие теоретические положения

В газах распространяются только продольные волны, которые движутся от источника в трех взаимно перпендикулярных направлениях, характеризующих трехмерное пространство. Особенность этих волн состоит в том, что частицы среды в них колеблются относительно некоторого положения равновесия. При этом скорость звука или скорость распространения этих волн намного больше колебательной скорости частиц. Изменение звукового давления в волнах описывается волновым уравнением.

Чем больше волновое сопротивление среды, тем меньшее количество звуковой энергии теряется при распространении в ней звуковых волн. В плоской бегущей волне волновое сопротивление не зависит от амплитуды

колебаний. При температуре воздуха +20°С волновое сопротивление

c 410 н·с/м3.

Скорость звука в воздухе практически не зависит от частоты, но находится в сильной зависимости от температуры давления и влажности. При повышении температуры воздуха на 1°С скорость звука увеличивается примерно на 0,61 м/сек. Зависимость скорости звука в воздухе от температуры

10