Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ 

Кафедра охраны труда и окружающей среды

 

 

ОХРАНА ТРУДА

ЗАЩИТА ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА 

Методические указания к выполнению лабораторной работы  

(для студентов - бакалавров всех специальностей всех форм обучения) 

 

Алматы 2009

СОСТАВИТЕЛИ: Жандаулетова Ф.Р., Бегимбетова А.С., Мананбаева С.Е. Охрана труда. Защита от производственного шума. Методические указания к выполнению лабораторной работы для студентов - бакалавров всех форм обучения всех специальностей.- Алматы: АИЭС, 2009. -  15 с.

          В методических указаниях приведены основные сведения о производственном шуме и методах борьбы с ним, дано описание приборов для измерения параметров шума, изложен порядок выполнения лабораторной работы, приведены нормативные данные для оценки шума, дан перечень контрольных вопросов.

          Лабораторная работа выполнена с применением программ Visual Basic 6.0 и 3 D Studio Max.

Методические указания рекомендуются для студентов - бакалавров всех форм обучения всех специальностей.

  

Содержание

1 Цель работы……………………………………………………………………...5

2 Содержание работы …………………………..………………………………...5

3 Теоретические сведения………………………………………………………...5

4 Экспериментальная часть ..……………………………………………………..9

5 Контрольные вопросы …………………………………………………………14

Список литературы……………………………………………………………….16

 

1 Лабораторная работа №1 Защита от производственного шума 

Цель работы: получение навыков работы с шумоизмерительной аппаратурой и методикой измерения параметров шума, ознакомление с физико-техническими характеристиками шума, его влиянием на организм человека, с методами измерения шума, с приборами для измерения шума, измерение уровней звукового давления и определение эффективности звукоизолирующего ограждения.

1.1 Содержание работы

1.1.1 Измерение уровней звукового давления шума, создаваемого звуковым генератором.

1.1.2 Расчет требуемой звукоизоляции, выбор материала перегородки.

1.1.3 Измерение уровней звукового давления при наличии перегородок.

1.1.4 Расчет звукоизоляции однослойного ограждения

1.1.5 Изучение спектров шумов (программа Spectra Plus).

1.1.6 Ответить на контрольные вопросы и пройти тест.

 

1.2 Теоретические сведения

В последние десятилетия в связи с бурным развитием техники, сопровождающимся постоянным увеличением мощности и производительности машин, скорости их рабочих органов, шум на рабочих местах постоянно возрастает на 1...3 дБ в год, и во многих случаях значительно превышает допустимые нормы.

Измерение, анализ и регистрация спектра шума производятся специальными приборами — шумомерами и вспомогательными приборами (самописцы уровней шума, магнитофон, осциллограф, анализаторы статистического распределения, дозиметры и др.). Поскольку ухо менее чувствительно к низким и более чувствительно к высоким частотам, для получения показаний, соответствующих восприятию человека, в шумомерах используют систему корректированных частотных характеристик — шкалы А, В, С, D и линейную шкалу, которые представляют собой стандартизованные международными соглашениями особые частотные коррекции усиления шумомера, вводящие (в целом) зависимость его показаний от частоты. В практике применяется в основном шкала А. В шумомере звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются и затем, пройдя, через корректирующие фильтры и детектор, регистрируются стрелочным прибором.

Действующие в настоящее время нормы шума на рабочих местах регламентируются  ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности». Нормируемыми параметрами шума являются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц и эквивалентный (по энергии) уровень звука в децибелах (шкала А).

Для тонального и импульсного шума допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше, ГОСТ 12.1.003-83 допускает устанавливать более жесткие нормы для отдельных видов трудовой деятельности с учетом напряженности труда.

Нормирование шума в помещениях жилых и общественных зданий и на их территориях производится по СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» и ГОСТ 12.1.036-83.

Мерами защиты от шума, целью которых является снижение уровней шума ниже нормативных, являются:

а) уменьшение шума в источнике его возникновения;

б) средства коллективной защиты.

          Средства и методы коллективной защиты от шума в зависимости от способа реализации подразделяются на акустические, архитектурно-планировочные, организационно-технические;

в) при невозможности снизить уровень звука до 80 дБ применяют средства индивидуальной защиты, которые в зависимости от конструктивного исполнения подразделяются на противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи, противошумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход или прилегающие к нему, противошумные шлемы, каски и костюмы. Снижение шума такими средствами составляет 10...40 дБ.

Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.

 

Расчет звукоизоляции однослойных плоских ограждений 

Звукоизоляция, как и другие способы борьбы с шумом, применяется в том случае, если уровень звукового давления источника шума превышает допустимый уровень (норму) L>Lн. Разница этих значений составляет требуемую величину звукоизоляции Lгр=L-Lн. Фактическое ослабление шума ограждениями должно удовлетворять неравенству DL ³ DLгр.

Для определения DL практически используются аналитический, графический, экспериментальный способы:

а) при ориентировочных расчетах аналитическим способом звукоизоляция однослойного плоского ограждения определяется по формуле

                    ,                                               (1)

где M - масса 1 м2 ограждения, кг (таблица 1);

      f -частота звука, Гц. 

Т а б л и ц а 1 – Масса 1 м2 ограждения из различных материалов

Материал

Толщина, мм

Масса 1 м2 ограждения, кг

Древесноволокнистая плита (ДВП)

Сталь

Шифер

Древесностружечная плита (ДСП)

Фанера

Дюралюминий

Стекло органическое

Пенопласт

Гипс

3

8

7

20

10

0,5

6

95

13

3,3

59,6

13,7

17,3

6,9

1,6

3,8

1,3

12,8

 

Из формулы (1) следует, что значение звукоизоляции ограждения зависит только от массы и частоты, увеличиваясь при каждом удвоении этих параметров на 6 дБ (подчиняется закону массы).

В области относительно высоких частот вновь наблюдается ухудшение звукоизоляции из-за возникновения явления волнового совпадения, при котором распределение давления в падающей звуковой волне вдоль плоского ограждения точно соответствует распределению амплитуды смещения собственных изгибных колебаний ограждения, что приводит к пространственному резонансу и интенсивному росту колебаний. Это явление необходимо при расчетах учитывать.

Наименьшая частота, на которой становится возможным явление совпадения, соответствует случаю падения звуковой волны вдоль плиты. Эта частота называется граничной (критической) и находится по формуле

                          ,                             (2)

где C – скорость звука в воздухе (С=340 м/с);

         Cог – скорость продольной звуковой волны в ограждении, м/с (таблица 2);

 h – толщина ограждения, м.

 

Т а б л и ц а 2 - Скорость продольной звуковой волны в ограждении из различных материалов

Материал ограждения

Cог, м/с

Стекло, сталь

Резина

Пенопласт эластичный

ДСП

Фанера

Шифер

5000

40-150

100-150

1800-2800

1200-1500

4000

 

При частотах выше граничной существенное значение приобретают жесткость ограждения и внутреннее трение в материале, характеризуемое коэффициентом потерь, рост звукоизоляции здесь составляет 7,5 дБ при каждом удвоении частоты. Законом массы звукоизоляция описывается на частотах ниже граничной (обычно при f < 0,5fгр);

б) согласно СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» частотную характеристику звукоизоляции однослойной плоской тонкой ограждающей конструкцией из металла, стекла и подобных материалов следует определять графическим способом, изображая ее в виде ломаной линии АВСД на рисунке 1.

Координаты точек В и С находят по данным таблицы 3 [5]. Из точки В проводят влево вниз прямую ВА с наклоном 5 дБ на октаву для глухих однослойных ограждающих конструкций из органического и силикатного стекла и 4 дБ на октаву для конструкций из других материалов, от точки С вправо вверх проводят прямую СД с наклоном 8 дБ на октаву.

 

Т а б л и ц а 3 - Частотная характеристика звукоизоляции ограждающих конструкций

Материал

fв, Гц

Rв, дБ

Rс, дБ

Сталь

Алюминиевые сплавы

Стекло силикатное

Стекло органическое

Асбестоцементные листы

Сухая гипсовая штукатурка

Древесностружечная плита

Древесноволокнистая плита

6000/h

6000/h

6000/h

17000/h

11000/h

19000/h

13000/h

19000/h

39

32

35

37

36

36

32

35

31

22

29

30

30

30

27

29

Примечание. Для fc = 2 fв.


         
Рисунок 1 – Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным плоским ограждением

в) экспериментальное определение звукоизолирующей способности ограждающих конструкций (плит) в диапазоне частот производится на специальной установке и описано в экспериментальной части настоящих методических указаний.

 

1.3 Экспериментальная часть

 

1.3.1 Описание установки

Данная лабораторная работа помещается на CD-диске и включает следующие файлы (папки):

а) файл «Лабораторная работа» - для проведения экспериментов, при открывании файла появляется окно (рисунок 2), нужно щелкнуть левой кнопкой мыши на кнопке ДА, после этого появляется окно установки лабораторной работы;

б) папка «Звуковой видеофайл», в которую входят файлы «Звуковой видеофайл» и «radtools.exe». Прежде всего нужно загрузить установочный файл «radtools.exe». Затем открыть файл «Звуковой видеофайл» и прослушать описание работы;

в) папка программы «Spectra Plus», которая позволяет рассматривать различные типы шумов. Необходимо папку скопировать на жесткий диск С (обязательно), затем открыть папку и установить программу с помощью файла «Splus40_»;

г) файл «Тесты»- здесь находятся тесты, которые необходимо пройти после выполнения работы и оформления отчета;


          д) файл «Описание работы» - методические указания к лабораторной работе.

 

Рисунок 2 – Окно для открывания файла «Лабораторная работа»


Лабораторная установка (файл «Лабораторная работа») для экспериментального исследования звукоизолирующих свойств материалов включает в себя звукоизолирующую камеру, разделяемую съемной перегородкой из различных материалов, звуковой генератор, шумомер (рисунок 3).

 

Рисунок 3 – Установка лабораторной работы

 

В камере установлен источник шума (динамик) и конденсаторный микрофон. Динамик подключен к звуковому генератору, а микрофон – к шумомеру.

Звуковой генератор позволяет изменять частоту в диапазоне от 25 до 20000 Гц и регулировать выходное напряжение, подаваемое на вход динамика. Шумомер (прибор измерительный ПИ-6) (рисунок 4) позволяет измерять уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.


На передней панели шумомера расположены переключатель частотных характеристик, индикаторный стрелочный прибор, переключатель диапазона измерений.

 

Рисунок 4 – Передняя панель шумомера ПИ-6

 

1.3.2 Порядок выполнения работы

          При выполнении работы необходимо произвести следующее:

1.3.3 Измерение уровней звукового давления (общего уровня шума Lш без перегородок) в октавных полосах частот от 63 до 8000 Гц. Откройте файл «Лабораторная работа». Частота 63 Гц уже установлена (заложено в программе). Далее, чтобы переключить на следующую частоту (125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц), щелкните левой кнопкой мыши на кнопках «+» на панели ГЕНЕРАТОР НИЗКОЧАСТОТНЫЙ  и на панели ШУМОМЕР (частота шумомера должна соответствовать частоте работы генератора). Данные занести в таблицу 4 протокола испытаний.

1.3.4 Расчет требуемой звукоизоляции во всех октавных полосах частот производится по формуле

,                                     (3)

где Lш – октавный уровень звукового давления в помещении с источниками шума;

               Ви- постоянная помещения;

               Si – площадь ограждающей конструкции, через которую проникает шум в защищаемое от него пространство, принять равной 0,02 м2;

               Lдоп – допустимый октавный уровень звукового давления (по ГОСТ 12.1.003-83);

               n – общее число ограждающих конструкций, принять равным 1.

Значения Ви приведены в таблице 4.

1.3.5 Выбор материала, из которого должна быть изготовлена ограждающая конструкция (звукоизолирующая перегородка) производится сравнением во всем диапазоне частот Rтр и Rтабл (таблица 6).

1.3.6 Измерение уровней звукового давления во всех октавных полосах частот при наличии перегородок (фанера, шифер, текстолит, оргстекло). Для этого нужно щелкнуть на соответствующих панелях ФАНЕРА, ОРГСТЕКЛО, ШИФЕР, ТЕКСТОЛИТ. Данные измерений занести в таблицу 4.

1.3.7 Произвести расчет звукоизоляции (по варианту, полученному у преподавателя по таблице 5).

1.3.8 Построение кривых Lш = y(f) и Lшi = y(f) по экспериментальным и расчетным данным. Сравните измеренную и расчетную кривые.

1.3.9 Запустить программу Spectra Plus. В строке меню щелкнуть на опцию UTILITIES, в ней выбрать опцию Signal Generator. В появившемся окне установить White Noise (белый шум), затем щелкнуть на кнопке Run. Полученную спектрограмму скопировать, щелкнув правой кнопкой по окну графика и в появившемся окне выбрав Copy As Bitmap, затем сохранить этот график в документе Word (пример показан на рисунке 5). Аналогичные действия проделать для розового шума (Pink Noise), тонального (1 kHz Tone) и других шумов. Все графики сохранить в отчете.

1.3.10 Сделать выводы по проделанной работе.


1.3.11 Оформить отчет.

 

Рисунок 5 – График частотной характеристики шума 

 

Т а б л и ц а 4 – Данные измерений

Величина

Размерность

Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

m

 

0,8

0,75

0,7

0,8

1

1,4

1,8

2,5

Ви

м2

0,0024

0,0022

0,0021

0,0024

0,003

0,0042

0,0054

0,0075

10 lg Ви

дБ

-26,2

-26,5

-26,8

-26,2

-25,2

-23,8

-22,7

-21,3

Lдоп

дБ

71

61

54

49

45

42

40

38

Lш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rрасч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rтр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rтабл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lш1 (шифер)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lш2 (фан.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lш3(тек.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lш4(оргст)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1=Lш-Lш1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1=Lш-Lш2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1=Lш-Lш3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1=Lш-Lш4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 5 - Варианты

Вариант

Материалы звукоизолирующей преграды

Способ расчета

1

Фанера (h=3 см)

Аналитический

2

Шифер

Аналитический

3

Фанера (h=10 см)

Аналитический

4

Стекло

Аналитический

5

Фанера

Графический

6

Стекло

Графический

7

Алюминиевые сплавы

Графический

8

Асбестоцементные листы

Графический

9

Сухая гипсовая штукатурка

Графический

 

 

 

 

Т а б  л и ц а 6 – Звукоизолирующая способность перегородки Rтабл

Материал

Толщина, 10-3 м

Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

Шифер

9

7

11

17

19

19

19

28

Фанера

10

5

7

18

13

13

14

27

Текстолит

8

2

3

10

11

12

18

21

Оргстекло

6

3

4

16

13

12

13

22

 
1.4 Контрольные вопросы

 

1.     Как классифицируются шумы по природе происхождения?

2.     Какими физическими параметрами характеризуется шум?

3.     Что такое децибел (дБ) и децибел “А” (дБА) ? Чем объясняется введение этих единиц для характеристики шума?

4.     Как классифицируется шум по спектральным и временным характеристикам?

5.     Каково воздействие шума на человека?

6.     Поясните принципы нормирования производственного шума.

7.     Как нормируется постоянный шум на рабочих местах? Что такое предельный спектр?

8.     Как нормируется непостоянный шум на рабочих местах?

9.     Перечислите основные средства и методы борьбы с шумом.

10. Назовите защитные средства, снижающие шум в источнике его возникновения.

11. Чем определяются звукоизолирующие свойства преград?

12. С какой целью в шумомере предусмотрена частотная коррекция?

 

Список литературы

 

1. Борьба с шумом на производстве: Справочник /Под ред. Е.Я. Юдина. -  М.: Машиностроение, 1985.

2. СНиП 23-03-2003 «Защита от шума». – М.: Стройиздат, 2003.

          3. Программа Visual Basic 6.0.

4. Маров М. 3D Studio Max 3: учебный курс. – Санкт-Петербург: Питер, 2000.

5. Руководство по расчету и проектированию звукоизоляции ограждающих конструкций зданий. - М.: Стройиздат, 1983.

6.  Суляева Н.Г., Колпаков С.В. Защита от производственного шума: Методические указания к выполнению лабораторной работы П-3. – Алма-Ата: АЭИ, 1991.

7. Кудрин А.Н. Защита от производственного шума: Методические указания к лабораторной работе. – Ульяновск: УлГТУ, 2001.

8. Белов С.В., Барбинов Ф.А., Козъяков А.Ф. Охрана окружающей среды: Учебник для техн. спец. вузов/ Под ред. С.В. Белова. – М.: Высшая школа, 1991.