Исследование вибрационной и шумовой обстановки рабочих мест

Ростовский Государственный Строительный Университет Кафедра Пожарной и Производственной Безопасности Лабораторная работа №4 «Исследование шумовой обстановки» Выполнил: студент группы ГСХ-404 Рыжов К.А. Проверил: преподаватель Омельченко Е.В. г. Ростов-на-Дону 2009 г. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Звук представляет собой колебательное движение упругой среды, воспринимаемое нашим органам слуха. За единицу частоты колебательного движения принят Герц (Гц), равный одному колебанию в секунду. Человек способен различать звук частотой в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц. Колебания ниже 20 Гц (инфразвуки) и выше 20000 (ультразвуки) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают вредное биологическое воздействие на организм человека. Разложение звука на составляющие его тона (звуки с одной частотой) с определением их интенсивности называют спектральным анализом, а графическое изображение частотного состава шума – спектром. По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные (с излучением звуковой энергии непрерывным спектром, шириной более 1 октавы) и тональные (с излучением звуковой энергии в отдельных тонах). По временным характеристикам шумы следует подразделять на постоянные (уровни звука которых за 8-ми часовой рабочий день изменяются по времени не более чем на 5 дБА при измерении на временной характеристики на «медленно» и по шкале «А») и непостоянные (при изменении уровня звука более 5 дБА). Шкала «А» шумомера позволяет определить уровни шума, являющиеся геометрической суммой всех звуков в полосе от 40 до 10000 Гц. Непостоянные шумы в свою очередь подразделяются на колеблющиеся во времени (уровень шума непрерывно изменяется во времени), прерывистые (уровень шума ступенчато изменяется на 5 дБА и более, с длительностью интервалов 1 с и более) и импульсные (состоят из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с). Для получения частотных спектров шумов производят измерение уровней звукового давления на различных частотах с помощью шумомера. По результатам этих измерений на фиксированных стандартных октавных среднегеометрических частотах 31,5 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц строят спектр шума. Среднегеометрическая частота полосы определяется соотношением где f1 и f2 – соответственно нижняя и верхняя граничные частоты полос спектра. Полоса частот в которой верхняя полоса в 2 раза больше нижней называют актавной полосой. При распространении звуковых колебаний в воздухе появляются области повышенного давления и разряжения, которые определяют величину звукового давления Р (Па), или разность давлений в возмущенной и не возмущенной воздушной среде. При распространении звуковых волн происходит перенос кинетической энергии, которая определяется интенсивностью звука (I), зависящая от плотности среды и скорости распространения волн. , Вт/м2 Минимальные величины звукового давления Р0 и интенсивности I0 едва различимые органом слуха человека называют пороговыми. При f=1000 Гц, Р0=2*10-5 Па, I0=10-12 Вт/м2 Шум с уровнем давления звука 120-140 дБ (более 20 Па) в пределах частот от 20 до 20000 Гц носит по вызываемому ощущению название болевого порога. Бел – это десятичный логарифм отношения интенсивности звука I к пороговой интенсивности. Однако ухо человека четко различает изменение уровня звука на 0,1 Б. Поэтому в практике пользуются величиной 0,1 Б, которая названа децибелом (дБ), (1Б=10дБ) и определяемой зависимостью , дБ Основой нормирования шума является ограничение звуковой энергии воздействующей на человека в течение рабочей смены. Допустимый уровень шума – это уровень который не вызывает у человека значительного беспокойства и серьёзных изменений в организме. Предельно допустимый уровень (ПДУ) шумов – это уровень шума, который ежедневно, кроме выходных, но не более 40 часов в неделю. В течении всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья в течении всей жизни настоящего и последующих поколений. Нормирование шума осуществляется двумя методами: По предельному спектру шума, По уровню звука (дБА), измеренного при включении корректировочной частотной характеристики «А» шумомера. Для измерения уровня шума применяют шумомер. В его комплект входит: Шумомер – измерительный прибор, предназначенный для измерения уровня звука и имеющий определенные частотные и временные характеристики; Фильтр – прибор, предназначенные для выделения из спектра шума звуковой энергии в диапазонах частот, определяемых полосой пропускания фильтра; Измерительный микрофон, частотная характеристика которого в области его применения известна с большой точностью. Для того чтобы показания шумомера приблизились с субъективным ощущениям громкости, используется характеристика шумомера «А», которая примерно соответствует чувствительности органа слуха человека. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Таблица 1 – Оценка шумовой обстановки № п/п Наименование и показатели Уровни звукового давления, дБ в октавных полосах, Гц 31,5 63 125 250 300 1000 2000 4000 8000 1 Машинописное бюро 96 83 74 68 63 60 57 55 54 2 Замеренный спектр от одного источника шума 101 95 85 75 73 65 68 58 55 3 Суммарный шум в помещении от всех источников шума (4 электродвигателя) 107 101 91 81 79 71 74 64 61 4 Превышение фактических уровней звукового давления над предельным спектром 11 18 17 13 16 11 17 9 7 5 Эффективность выбранного СИЗ – – 18 22 25 37 49 62 64 6 Уровень звукового давления с применением СИЗ – – 73 59 54 34 25 2 – Вкладыши Беруши + ВЦНИИОТ-2 ВЫВОД Уровень замеренный звукового давления превышает допустимый по всему спектру частот. Перечень возможных мероприятий для снижения уровня звукового давления: Акустические – звукоизоляция, звукопоглощение, виброизоляция, глушение шума; Архитектурно-планировочные – рациональная планировка здания, размещение оборудования, создание шумозащищенных зон; Организационно-технические – применение малошумных технологических процессов, оснащение дистанционным управлением, и т.д. В нашем случае были применены СИЗ вкладыши «Беруши» + ВЦНИИОТ-2, в результате чего воздействие шума снижено до допустимого по всему спектру. 1 Ростовский Государственный Строительный Университет Кафедра Пожарной и Производственной Безопасности Лабораторная работа №5 «Исследование вибрации рабочих мест» Выполнил: студент группы ГСХ-404 Рыжов К.А. Проверил: преподаватель Омельченко Е.В. Ростов-на-Дону 1. Цель работы Ознакомление с основными сведениями о вибрации, её воздействии на организм человека, порядке измерения, нормирования и оценки, а также способах защиты. 2. Теоретическая часть Вибрацией называют колебательные движения механических систем в результате действия совокупности случайных и неуравновешенных сил. По способу воздействия на организм вибрация подразделяется: на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека; локальную, передающуюся через руки человека или через ноги сидящего. Продолжительное воздействие вибрации на организм человек может быть причиной вибрационной болезни, которая проявляется в виде нарушения физиологических функций, при которых отмечается понижение болевой, температурной и вибрационной чувствительности, легкая отечность кончиков пальцев, повышение потливости ладоней и пальцев, поражение костей и суставов, а также отмечаются общие нарушения со стороны нервной и сердечно-сосудистой системы. Эффективное лечение вибрационной болезни возможно лишь на ранних стадиях. Восстановление нарушенных функций протекает крайне медленно. Вибрация характеризуется следующими параметрами: амплитудой вибросмещения А, мм; частотой колебаний f, Гц; величиной виброскорости V, м/с; величиной виброускорения а, м/с2, При вибрационных исследованиях используются понятия: логарифмический уровень виброскорости (Lv) и виброускорения (La) (2.1) (2.2) где V,а – среднеквадратичное значение виброскорости и виброускорения; 5∙10-8 и 1∙10-6 – опорное значение виброскорости и виброускорения – это та наименьшая скорость и ускорение, которое ощущается человеком как вибрация. Общую вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат Хо, Yо, Zo, где Хо (от спины к груди) и Yo (от правого плеча к левому плечу) – горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям, Zo – вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в положении сидя или в местах контакта с полом (рис. 1а,б) Локальную вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат Хл, Yл, Zл, где ось Хл параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изднлия), ось Yл перпендикулярна ладони, ось Zл лежит в плоскости, образованной осью Хл и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается) (рис. 1в, г) Общая вибрация Локальная вибрация Рис. 1. Направление координатных осей при действии вибрации: а – положение стоя; б – положение сидя; в – при охвате цилиндрических и торцовых поверхностей; г – при охвате сферических поверхностей Предельно допустимый уровень (ПДУ) вибрации – уровень, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов 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 или последующих поколений (табл. 1). Соблюдение ПДУ не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных лиц. Корректированный уровень вибрации – одночисловая характеристика, определяемая как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом октавных поправок. Эквивалентный (по энергии) корректированный уровень изменяющейся во времени вибрации – корректированный уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое же среднеквадратичное корректированное значение виброускорения и/или скорости, что и данная непостоянная вибрация в течение определенного интервала времени. Общая вибрация по источнику её возникновения подразделяется на следующие категории: I категория – транспортная, воздействующая на рабочем месте на операторов самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности и по дорогам. Например: тракторы, самоходные с/х машины, снегоуборочные машины, грузовые автомобили (в т.ч. тягачи, скреперы, грейдеры, катки и т.п), II категория – транспортно-технологическая, воздействующая на операторов машин, перемещающихся по поверхностям производственных помещений, промплощадок и горных выработок. Например: экскаваторы, краны, горные комбайны, путевые машины, бетоноукладчики. III категория – технологическая, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Например: станки, электрические машины и установки, насосы, вентиляторы, оборудование для бурения, промышленности стройматериалов. III категория по месту действия подразделяется на типы: 3а – на постоянных рабочих местах производственных помещений; 36 – на рабочих местах складов, столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию; 3в – на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, медпунктов, конторских помещений, для работников умственного труда. Таблица 1 Предельно допустимые значения вибрации при длительности воздействия 8 часов, дБ Средне­геометри­ческие частоты октавных полос, Гц Общая по категориям Локальная 1 2 3 За 36 Зв Произ­водствен­ная С инстру­ментом Zо Хо, Yo Хо, Yo, Zo Хо, Yo, Zo Хо, Yo, Zo Хо, Yo, Zo Xл, Yл, Zл 1 132 122 2 123 117 117 108 100 91 4 114 116 108 99 91 82 8 108 116 102 93 85 76 115 115 16 107 116 101 92 84 75 109 109 31,5 107 116 101 92 84 75 109 109 63 107 116 101 92 84 75 109 109 125 109 109 250 109 109 500 109 109 1000 109 109 Примечание. Общая и локальная производственная вибрация по СН 2.2.4/2.1.8.566-96, а локальная с инструментом – по СН 2.2.2.540-96. Для локальной и общей вибрации зависимость допустимых значений нормируемого параметра Vt от времени фактического воздействия вибрации t, не превышающего 480 мин, определяется по формуле (3.1) где V480 – допустимое значение нормируемого параметра виброскорости по ГОСТ 12.1.012-90* [1] для длительности воздействия 480 мин; Т – время фактического воздействия вибрации, мин. Максимальное значение Vt не должно превышать значений, определяемых для Т=30 мин. 4. Экспериментальная часть На практике на всех рабочих местах проводится периодическая эксплуатационная проверка вибрации в сроки, установленные нормативно-технической документацией, но не реже 1 раза в год для общей вибрации, и не реже 2 раз в год для локальной вибрации. Порядок проведения и требования к проведению замеров приведены в ГОСТ 12.1.034-81 [2], ГОСТ 12.1.043-84 [3]. 4.1. Лабораторный стенд Стенд состоит из станка (рис. 2) 1, размещенного на фундаменте 2, изолированном от окружающих и являющимся рабочим местом, стоя на котором, рабочий выполняет руками определенные операции на станке. Рис. 2. Вибростенд: 1 – источник вибрации (станок); 2 – основание (фундамент); 3 – виброизолирующее основание; 4 – датчик электрический виброизмерительный; 5 – интегратор; 6 – ИШВ-I; 7 – переключатель частоты 4.2. Измерительная аппаратура Для измерения логарифмических уровней виброскорости в работе используется измеритель шума и вибрации ИШВ-I – электронный прибор II класса (рис. 2.). Он работает по принципу преобразования механических колебаний в пропорциональные им электрические сигналы. Как и любой прибор, ИШВ-I требует перед замерами сборки виброизмерительного тракта и электрической калибровки согласно инструкции на прибор. Сборку и калибровку прибора выполняет лаборант до начала работы. До начала замеров переключатели на передней панели прибора устанавливают в следующие положения: "Делитель-I" – 30; "Делитель-II" – 40; "Звук-вибрация" – вибрация; "Род работы" – медленно; "Род измерения" – фильтры. Затем включают источник вибрации на стенде и производят замеры. Если стрелка на шкале прибора расположится до значения 5 дБ, то ее следует вывести в правую часть шкалы изменением положения переключателей: вначале "Делитель-I", (в настоящей лабораторной работе не требуется), затем "Делитель-II". Требуемый частотный диапазон устанавливают при помощи переключателя 7. Результирующее значение логарифмического уровня виброскорости в каждом частотном диапазоне определяем по формуле Lv=DI+DII+П+KI-KD, (4.1) где DI, DII, П – показания соответственно "Делитель-I", "Делитель- II", стрелки прибора, дБ; KI = 46 дБ – коэффициент ослабления интегратора; КD = 8 дБ – поправка на чувствительность преобразователя. 4.3. Исходные данные Работа выполняется каждым студентом самостоятельно в соответствии с номером варианта, задаваемым преподавателем. Исходные данные для расчета и нормирования принимаются по табл. 2. Таблица 2 Исходные данные для расчета № ва­риан­та Общая вибрация Локальная вибрация Помещение, в котором проводились замеры Продолжи­тельность воздействия вибрации, мин Источник вибрации Продолжи­тельность воздействия вибрации, мин 5 Рабочее место экскаваторщика 240 Шпалоподбойщик с перерывом в 1 ч 20 мин 240 Таблица 3 Результаты замеров уровней виброскорости № за- ме- ра Место проведения замера Вид виб- рации Средне- геометри- ческие частоты полос, Гц Показания прибора, дБ Рассчитан- ный уровень виброско­рости, дБ Норматив- ный уровень виброско­рости Д I Д II П За 8ч За 240 мин. 1 Шпалоподбойщик с перерывом 1ч 20мин. Локальная 8 16 31 63 125 250 500 1000 132 170 115 162.6 127 165 109 154.1 125 163 109 154.1 117 155 109 154.1 114 152 109 154.1 112 150 109 154.1 112 150 109 154.1 112 150 109 154.1 2 Рабочее место экскаватора без амортизатора Общая (технологическая) 1 142 180 122 172.5 2 4 8 16 31 63 137 175 117 165.4 132 170 116 164 127 165 116 164 125 163 116 164 124 162 116 164 124 162 116 164 3 Рабочее место экскаватора с амортизатором Общая (технологическая) 1 132 170 122 172.5 2 4 8 16 31 63 122 160 117 165.4 123 161 116 164 123 161 116 164 117 155 116 164 114 152 116 164 112 150 116 164 Рис. 3. Спектры замеренной и нормативной вибрации: нормативный спектр, по ГОСТу для соответствующей категории общей вибрации; то же, при сокращенной продолжительности воздействия вибрации; замеренный спектр общей вибрации без амортизатора; то же с амортизатором; нормативный спектр локальной вибрации; то же при сокращении продолжительности воздействия и перерывах в работе; замеренный спектр локальной вибрации 5. Выводы по работе Практически на всем спектре среднегеометрической частоты полос согласно моему варианту допускается работа как при общей, так и при локальной вибрации, поскольку фактические показатели вибрации ниже нормативных, либо не превышают 3 Дб, поэтому в течение смены необходимо сокращать длительность непрерывного воздействия вибрации введением регулярно повторяющихся перерывов (защита временем). В тех случаях когда вибрация превышает установленные нормативные значения и превышает порог в 3 Дб, следует воспользоваться рекомендациями по ее снижению, которые представлены ниже. По приложению 8 [1] допустимое суммарное время (Тн) непрерывного воздействия локальной вибрации на рабочего за смену представлено в табл. 5. Таблица 5 Превышение вибрации, дБ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Тн, мин 381 302 240 191 151 120 95 76 60 48 38 30 6. Рекомендации Для снижения воздействия вибрации на рабочих местах применяются различные меры и средства, например: виброизоляция оборудования относительно его основания, т.е. применение амортизаторов, рессор, резиновых прокладок; дистанционное управление, исключающее передачу вибрации на рабочие места; использование инструмента с виброзащитными рукоятками; индивидуальные средства защиты, т.е. специальная обувь, рукавицы с накладками из поролона или резины; замена оборудования или инструмента с вибрирующими органами на невибрирующие аналоги. Кроме мероприятий и методов технического характера для уменьшения воздействия на рабочих следует проводить гигиенические и лечебно-профилактические мероприятия: ограничение времени контакта с источниками вибрации (время воздействия не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня); технологические операции должны распределяться между рабочими так, чтобы продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, не превышало 15-20 мин; проведение в течение смены 2 перерывов (один – до обеда, другой – после); температура в помещении с вибрирующим инструментом должна обеспечивать температуру рук не ниже 20 °С; работа на открытом воздухе при низких температурах должна через каждый час приостанавливаться на десятиминутный перерыв в отапливаемом помещении с температурой более 20°С; принятие после смены теплых водных процедур, ультрафиолетового облучения и лечебной гимнастики; рекомендуется прием витаминов группы C1, В1, никотиновой кислоты, поливитаминов. К работе с источниками вибрации допускаются лица не моложе 18 лет, получившие квалификацию, сдавшие экзамен и прошедшие медицинский осмотр. См. учебник по охране труда.