Лекция: Защита от вибрации и шума

Динамическое виброгашение -- это метод виброзащиты, заключающийся в присоединении к объекту виброзащиты дополнительных устройств с целью изменения характера его колебаний. Изменение колебаний объекта при динамическом гашении может осуществляться как путем перераспределения колебательной энергии от объекта к гасителю, так и увеличением рассеяния колебаний.

В первом случае это -- инерционные динамические гасители, ко- торые применяют, как правило, для подавления моногармонических или узкополосных случайных колебаний. В случае широкополосной вибрации предпочтительным является присоединениие к объекту дополнительных демпфирующих элементов -- поглотителей колебаний.

Вибрационная защита с помощью пассивных систем оказывается малоэффективной при возбуждении в области низких частот, а также при действии вибрации с широким спектром. В этих случаях все большее применение находят управляемые системы виброзащиты, получившие название активных.

Активное виброгашение сводится к компенсации дополнительным источником энергии сил, вызывающих вибрацию защищаемого объекта. Активные системы виброгашения применяются для защиты технических средств в тех областях, где предъявляются особо жесткие требования к допустимому уровню вибрации: при виброизоляции прецизионных станков и стартовых платформ ракет, для защиты пилота от перегрузок и повышения комфортности транспортных средств.

Активные системы виброгашения содержат чувствительные элементы, управляющие, усилительные и исполнительные устройства. В качестве чувствительных элементов используют датчики, регистрирующие силы возбуждения или его кинематические параметры -- перемещение, скорость, ускорение. После усиления сигналы подаются в исполнительное устройство, формирующее управляющее воздействие.

В зависимости от вида исполнительного устройства различают гидравлические, пневматические, электромеханические, электромагнитные системы активной виброизоляции. Выбор типа системы определяется предъявляемыми к ней техническими требованиями.

При необходимости обеспечения высокой статической жесткости целесообразно использовать гидравлическую систему.

Пневматические системы позволяют получать малые величины статической жесткости. Электромагнитные системы обладают малой инерционностью и позволяют в широких пределах варьировать амплитудно-частотные характеристики.

Широкое применение метода активной виброзащиты сдерживается невозможностью обеспечения широкой частотной полосы гашения, сложностью необходимой аппаратуры. Однако при снижении вибрации на дискретных частотах применение активных методов компенсации может быть целесообразно по техническим, конструктивным и экономическим соображениям.

К средствам индивидуальной защиты оператора относятся платформы, сиденья, рукоятки.

Виброзащитные платформы (площадки) -- наиболее приемлемые средства защиты от обшей вибрации при работе стоя. Основной частью подставки является опорная плита, на которой стоит и выполняет работу оператор. Средства виброизоляции могут размещаться сверху плиты, снизу плиты или с обеих сторон одновременно. В зависимости от принятой схемы их взаимного расположения виброзащитные платформы изготавливают с опорными, встроенными, накладными или комбинированными виброизоляторами. На практике применяются различные конструктивные схемы платформ: с резиновыми, пневмобаллонными и пружинными виброизоляторами.

Виброзащитные сиденья применяют, если оператор выполняет работу сидя. Рабочие места, расположенные на транспортных средствах, оснащают подрессоренными сиденьями. Для эффективной виброзащиты в диапазоне частот 2...20 Гц собственная частота системы сиденье--человек должна быть около 1 Гц, что соответствует статическому перемещению такой системы под собственным весом порядка 25 см.

Виброзащитные рукоятки предназначены для защиты от локальной вибрации рук оператора. Например, для снижения действия вибрации, передаваемой на руку человека отбойным молотком, он оснащается специальной виброгасящей рукояткой, которая позволяет в несколько раз снизить уровень передаваемой вибрации.

К средствам индивидуальной зашиты от вибраций относятся также СИЗ для рук и ног. В качестве СИЗ для рук применяются рукавицы и перчатки, вкладыши и прокладки.

Виброзащитные рукавицы отличаются от обычных рукавиц тем, что на их ладонной части или в нахтадке закреплен упругодемпфи- рующий элемент, который выполняется из поролона или губчатой резины.

Виброзащитная обувь изготавливается в виде сапог, полусапог и полуботинок с упрутодемпфирующим низом обуви и применяется в условиях общей вибрации.

В целях профилактики вибрационной болезни для работающих с вибрирующим оборудованием рекомендуется специальный режим труда. Так, при работе с ручными машинами, удовлетворяющими требованиям санитарных норм, суммарное время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 2/3 рабочей смены.

При этом продолжительность одноразового непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, входящие в данную операцию, не должна превышать для ручных машин 15-20 мин.

При таком режиме труда (если прочие факторы условий труда соответствуют санитарным нормам) рекомендуется устанавливать обеденный перерыв не менее 40 мин и два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу и физиопрофилактических процедур): 20 мин через 1--2 ч после начала смены и 30 мин через 2 ч после обеденного перерыва.

Для работающих в условиях вибрации при наличии других неблагоприятных факторов (шума, температуры, вредных веществ, излучения и др.), превышающих санитарные нормы, режимы труда и отдыха должны устанавливаться на основе изучения изменения работоспособности, отражающей степень неблагоприятного воздействия всего комплекса факторов условий труда на организм человека.

При работе с вибрирующим оборудованием рекомендуется включать в рабочий цикл технологические операции, не связанные с воздействием вибраций. Рабочие, у которых обнаружена вибрационная болезнь, временно, до решения ВТЭК, должны быть переведены на работу, не связанную с вибрацией, значительным мышечным напряжением и охлаждением рук.

2. Основные методы защиты от шума

В Санитарных нормах применяются следующие понятия:

Звуковое давление -- переменная составляющая давления воздуха или газа, возникающая в результате звуковых колебаний, Па.

Эквивалентный (по энергии) уровень звука, /_Аэкв, дБА, непостоянного шума -- уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет такое же среднеквадратичное звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течение определенного интервала времени.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) шума -- это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 ч в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Соблюдение ПДУ шума не исключает нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц.

Допустимый уровень шума -- это уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к шуму.

Максимальный уровень звука, LAKaKc, дБА -- уровень звука, соответствующий максимальному показателю измерительного, прямо показывающего прибора (шумомера) при визуальном отсчете, или значение уровня звука, превышаемое в течение 1 % времени измерения при регистрации автоматическим устройством.

Шумы классифицируются по характеру спектра и по временным характеристикам.

По характеру спектра шумы следует подразделять на: широкополосные,

с непрерывным спектром шириной более одной октавы; тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона.

Тональный характер шума устанавливается измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шумы следует подразделять на:

* постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно»;

* непостоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени не менее чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно». Непостоянные шумы следует подразделять на: колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более; импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБА1 и дБА, измеренные соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно», отличаются не менее чем на 7 дБ.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звуковых давлений в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по формуле

где Р -- среднеквадратичная величина звукового давления, Па; Р₀ -- исходное значение звукового давления в воздухе, равное 2*10 ^-5 Па.

Допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука в дБА, измеренный на временной характеристике шумомера «медленно», определяемый по формуле

где Р_А -- среднеквадратичная величина звукового давления с учетом коррекции «А» шумомера, Па.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА.

Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах с учетом напряженности и тяжести трудовой деятельности представлены в табл. 2.7.

Нормируемыми параметрами постоянного шума являются уровни звукового давления /_, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Таблица 3. Предельно допустимые уровни и эквивалентные уровни звука на рабочих места для трудовой деятельности разных категорий тяжести и напряженности в дБА

Для ориентировочной оценки допускается использовать уровень звука L_A, дБА. Нормируемыми параметрами непостоянного шума являются эквивалентные (по энергии) уровни звука /_Аэкв, дБА, и максимальные уровни звука L_{A м а к с} , дБА.

Оценка непостоянного шума на соответствие допустимым уровням должна проводиться одновременно по эквивалентному и максимальному уровням звука. Превышение одного из показателей должно рассматриваться как несоответствие санитарным нормам.

Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах частот, эквивалентных и максимальных уровней звука проникающего шума в помещения жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки следует принимать по табл. 4 Согласно табл. 4 наибольший допустимый уровень шума равен 85 дБА.

Таблица 4. Предельно допустимые уровни звукового давления, уровня звука и эквивалентного уровня звука