книги / Методы и средства защиты человека от опасных и вредных производственных факторов

11.7.1. СРЕДСТВА КОЛЛЕКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКА

Это средства, снижающие количество энергии источника шума воздействующей на человека или окружающую среду. К ним относятся:

•снижение шума в источнике;

•акустическое экранирование (средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта);

•изменение направленности излучения шума.

Снижение шума в источнике. Наиболее эффективным методом борьбы с шумом является его снижение в источнике возникновения за счет применения рациональных конструкций, новых материалов и технологических процессов, отвечающих санитарно-гигиеническим требованиям.

Уменьшение уровней генерируемых шумов в источнике его образования основано на устранении причин возникновения звуковых колебаний, которыми служат механические, аэродинамические, гидродинамические и электрические явления.

Механический шум можно уменьшить: заменой подшипников качения на подшипники скольжения; заменой ударных процессов на безударные; заменой зубчатой передачи на клиноременную; балансировкой вращающихся деталей; заменой по возможности металлических деталей на неметаллические (пластмассовые, композиционные или другие незвучные материалы); своевременным техническим обслуживанием и ремонтом; применением принудительной смазки в сочленениях и т.д.

Аэродинамический шум можно уменьшить: при неоднородности потока путем улучшения аэродинамических характеристик машин; в газотурбинных энергетических установках (ГТУ) путем увеличения зазора между лопаточными венцами; подбором оптимального соотношения чисел направляющих и рабочих лопаток; улучшением аэродинамических характеристик проточной части компрессоров и турбин и т. д.

Гидродинамические шумы могут быть снижены, например, улучшением гидродинамических характеристик насосов и выбором оптимальных режимов их работы). Уменьшение шума от гидравлических ударов достигается правильностью проектирования и эксплуатации гидросистемы и т. д.

Снижение электромагнитных шумов достигается путем конструктивных изменений электрических машинах (применение скошенных пазов якоря ротора), применения более плотной прессовки пакетов в трансформаторах, использования демпфирующих материалов и т. д.

Акустическое экранирование.

• Акустическая обработка помещений. Интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. Поэтому если нет возможности уменьшить прямой звук, то для снижения шума нужно уменьшить энергию отраженных волн. Этого можно достичь, увеличив эквивалентную площадь звукопоглощения помещения путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок, а также установки в помещении штучных звукопоглотителей (рис. 11.8). Процесс поглощения звука происходит за счет перехода

221

энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в порах материала. Применяемый материал должен обладать пористой структурой, причем поры должны быть открыты со стороны падения звука и должны соединяться между собой, чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала. Звукопоглощающие свойства материала зависят от толщины слоя, частоты звука, наличия воздушного промежутка между слоем и отражающей стенкой. Материал характеризуется коэффициентом звукопоглощения.

Рис. 11.8. Акустическая обработка помещений

• Звукоизолирующие ограждения. Эффективного снижения шума можно достичь путем установки звукоизолирующих преград в виде стен и перегородок (рис. 11.9). Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая энергия отражается в гораздо большей мере, чем проникает за ограждение. Звукоизолирующие ограждения характеризуются коэффициентом проницаемости.

• Звукоизолирующие кожухи, экраны, кабины. Наиболее шумные машины и механизмы закрывают звукоизолирующими кожухами, локализуя таким образом источник шума. Кожухи изготовляют обычно из дерева, металла или пластмассы. Внутреннюю поверхность стенок кожуха обязательно облицовывают звукопогло-

222

Рис. 11.13. Глушители абсорбционного типа: а – трубчатый; б – пластинчатый; в – сотовый; г – звукопоглощающая облицовка поворота; д – глушитель с цилиндрическими элементами; 1 – трубопровод; 2 – корпус глушителя; 3 – перфорированная стенка; 4 – стеклоткань; 5 – звукопоглощающий материал

224

• Глушители шума. Для уменьшения шума различных аэродинамических установок и устройств (забор воздуха и выброс отработанных газов в вентиляторах, воздуховодах, пневмоинструментах, газотурбинных, дизельных, компрессорных установках и т.д.) используют глушители шума. В зависимости от конкретных условий (требуемого глушения) применяют абсорбционные (активного типа) (рис. 11.13), реактивные (рис. 11.14) и комбинированные глушители. Принадлежность тому или иному классу определяют по принципу работы глушителей: абсорбционные содержат звукопоглощающий материал, с помощью которого поглощают звуковую энергию; реактивные отражают ее обратно к источнику; экранные защищают от шума экраном, состоящим из металлического листа с звукопоглощающим материалом (рис. 11.15).

Рис. 11.14. Реактивные глушители: а – камерный; б – резонансный; в – четвертьволновой; г – глушитель шума выпуска мотоциклетного двигателя

Рис. 11.15. Экранные глушители:

1 – металлический лист; 2 – звукопоглощающий материал

225

Рис. 11.16. Излучение шума: а – направленного и ненаправленного источника; б – показатель направленности шума осевого вентилятора

Изменение направленности излучения шума. Многие источники шума излу-

чают звуковую энергию не равномерно по всем направлениям, т.е. обладают определенной направленностью излучения (рис. 11.16). Такие источники характеризуются коэффициентом направленности. В ряде случаев величина показателя направленности достигает 10–15 дБ, в связи с чем определенная ориентация установок с направленным излучением позволяет существенно снизить уровень шума на рабочем месте.

11.7.2. СРЕДСТВА КОЛЛЕКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ РАССТОЯНИЕМ ОПАСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Это удаление источника шума на такое расстояние, когда его воздействие на человека или окружающую среду будет меньше предельно допустимых значений (шум снижается прямо пропорционально квадрату расстояния). Достигается это рациональным размещением технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест, расположением тихих помещений внутри зданий вдали от шумных, расположение защищаемых объектов за глухими стенами к источнику шума и др.

11.7.3. СРЕДСТВА КОЛЛЕКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ ВРЕМЕНЕМ ОПАСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Это система защиты, при которой исключается одновременное присутствие в данном месте пространства человека и действие опасного фактора. Если такое совмещение произошло, действие неблагоприятного фактора ограничивается безопасным временем присутствия человека. К данным средствам коллективной защи-

226

ты относятся: автоматизация и роботизация производства, дистанционное управление шумными технологическими процессами, организация рационального режима труда и отдыха работников, назначение специального питания и лечебнопрофилактических процедур и пр.

11.7.4. КОМПЛЕКСНЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ

Комплексное средство защиты – вид защиты, обеспечивающей безопасное состояние человека от воздействия шума.

Опасный фактор – производственный шум, возникающий от работающих машин и механизмов. Создание бесшумных машин и механизмов и в целом технологического процесса является коллективным средством защиты от мощности источника опасности и, как следствие, комплексным средством защиты человека, но, к сожалению, на данном этапе развития современных технологий устранить этот фактор невозможно.

Средства коллективной защиты расстоянием, временем в какой-то мере также можно отнести к комплексным средствам защиты, так как они исключают опасное и вредное воздействие производственного шума на работающих, но не исключают существование источника опасности и его воздействие на окружающую среду. Наиболее полную защиту от воздействия негативных факторов можно осуществить комбинированными средствами защиты. Комбинированными средствами защиты является комплекс средств защиты, направленный на исключение или нейтрализацию воздействия негативных факторов.

Комбинированными средствами защиты в данном случае могут выступать средства коллективной защиты от мощности источника, защиты расстоянием, временем в различных сочетаниях, что значительно уменьшит вероятность поражения человека и окружающей среды от опасных и вредных факторов производственного шума.

11.7.5. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ШУМА

Если экономически нецелесообразно или технически невозможно осуществить коллективную защиту работающих от шума, например, при таких производственных процессах, как штамповка, рубка, клепка, зачистка и т.д., в этом случае основными средствами защиты от шума являются средства индивидуальной защиты, к которым относятся противошумные вкладыши, наушники, шлемы, костюмы.

Противошумные вкладыши – самое дешевое и удобное средство (снижение шума 5–20 дБ), применяются при уровнях звука до 105 дБА. Они вставляются в наружный слуховой проход и представляют собой различного рода заглушки: мягкие, изготовленные из ультратонкого волокна с соответствующей пропиткой, и жесткие (эбонитовые, резиновые), изготовленные по конфигурации слухового похода или в форме конуса. Это наиболее компактные средства защиты уха человека, однако они могут вызывать раздражение слухового прохода и исключают его вентиляцию.

227

Противошумные наушники представляют собой две чашки, изготовленные из пластмассы или металла, заполненные звукопоглотителем, плотно облегающие ушную раковину, удерживаемые дугообразной пружиной. Акустические характеристики противошумных наушников более эффективны, чем вкладышей. Тип наушников выбирают по акустическим характеристикам шума, так как они наиболее эффективны при высоких частотах. Степень глушения звука в зависимости от частоты составляет 7–47 дБ. Они применяются при уровнях звука до 120 дБА.

Противошумные шлемы применяются для защиты человека от очень сильных шумов с высокими уровнями (более 120 дБА), так как звуковые колебания воздействуют не только на ухо человека, но и через кости черепа непосредственно на мозг.

При уровнях шума более 130 дБА применяются противошумные костюмы.

228

ГЛАВА 12

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВИБРАЦИИ

Определившиеся тенденции и прогнозы развития техники свидетельствуют о том, что качественные изменения механизмов и машин достигаются главным образом за счет увеличения скоростных и силовых параметров при одновременном снижении их материалоемкости. Это неизбежно обусловливает возрастание динамических нагрузок, механических воздействий и, следовательно, вибрационной активности выпускаемых машин и производственного оборудования. Распространению вибрации на современных предприятиях способствует также широкое использование механизмов и машин ударного, возвратно-поступательного, вибрационного принципов действия, транспортирующих агрегатов, ручных и передвижных машин различных типов и назначения.

Производственная вибрация выступает как вредное явление прежде всего к самим машинам, так как интенсифицирует износ, снижает их надежность и долговечность, повышает уровни излучаемого шума и т.п. В этой связи по интенсивности вибрации принято судить о качестве машины и ее техническом состоянии. Распространяясь по строительным конструкциям и грунту, вибрация воздействует на другие объекты, вызывая разрушение строительных конструкций, трубопроводов различного назначения и ухудшая работу приборов и точных станков. И, наконец, контакт человека с вибрирующими объектами отрицательно сказывается на его здоровье и работоспособности: повышается утомляемость, снижается производительность и качество труда, а также развивается профзаболевание – вибрационная болезнь, которая в последние годы во всех развитых странах занимает 2-е место

впрофзаболеваниях.

12.1.ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИБРАЦИИ

Всоответствии с ГОСТ 24346–80 под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание

иубывание обычно во времени значений какой-либо величины, его характеризующей.

По механизму генерации различают вибрации с силовым, кинематическим

ипараметрическим возбуждением.

Силовое возбуждение вибрации – это возбуждение вибрации системы вынуждающими силами и (или) моментами. Источниками их являются: возвратнопоступательные движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные вибраторы и перфораторы, вибротрамбовки, виброплиты, вибробункеры и т.п.); неуравновешанные вращающиеся массы (ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков, вентиляторы и т.п.); ударные системы (ковочные и штамповочные молоты, подшипниковые узлы, зубчатые передачи и т.п.).

229

Кинематическое возбуждение вибрации – возбуждение вибрации системы со-

общением каким-либо ее точкам заданных движений, не зависящих от состояния системы. Причинами его являются воздействие профиля дороги на автомобили и строительно-дорожные машины, электрокары и ручные тележки в помещениях, колебания пола помещений и т.п.

Параметрическое возбуждение вибрации – это возбуждение колебаний (виб-

рации) системы не зависящим от состояния системы изменением во времени одного или нескольких ее параметров (массы, момента инерции, коэффициентов жесткости и сопротивления). Источниками являются двигатели внутреннего сгорания при изменении давления газов в цилиндрах, пневматические двигатели и т.п.

По характеру изменения во времени различают колебания детерминированные (периодические или почти периодические), случайные (стационарные или нестационарные) и импульсные, или затухающие, которые могут быть простыми и сложными.

Сложные колебательные процессы могут быть представлены в виде простых гармонических (синусоидальных) колебаний с помощью ряда Фурье.

Колебания подразделяются на свободные и вынужденные. Свободные колебания – колебания (вибрация) системы, происходящие без переменного внешнего воздействия и поступления энергии извне. Вынужденные колебания – колебания (вибрация) системы, вызванные и поддерживаемые силовым и (или) кинематическим возбуждением.

Основными величинами, характеризующими вибрацию, происходящую по синусоидальному закону, являются: амплитуда виброперемещения Sа – величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия; амплитуда виброскорости Vа – максимальное значение скорости колеблющейся точки; амплитуда виброускорения аа – максимальное значение ускорения колеблющейся точки; период колебаний Т – наименьший интервал времени, через который при периодических колебаниях (вибрации) повторяется каждое значение колеблющейся величины, характеризующей вибрацию, и частота колебаний f – величина, обратная периоду колебаний.

Виброскорость и виброускорение связаны с виброперемещением и частотой колебаний соотношениями:

V = 2 π f S ; a = (2 π f )2 S .

Учитывая, что абсолютные значения величин, характеризующих вибрацию, изменяются в очень широких пределах, в практике виброакустических исследований и инженерных расчетах используют логарифмические уровни колебаний. Под ним понимается сравнительная характеристика колебаний двух одноименных физических величин, пропорциональная десятичному логарифму отношения оцениваемого и исходного значений величины:

L = 20 lg (b b0–1),

где b – оцениваемое значение величины (скорость, ускорение и т.п.); b0 – исходное значение величины (скорости, ускорения и т.п.).

230