Вредный производственный фактор физической группы – шум. Способы защиты.

Шум - всякий нежелательный звук, мешающий восприятию полезных сигналов (человеческой речи, сигналов и пр.), нарушающий тишину, неблагоприятно действующий на человека. Поэтому звуки, необходимые для проведения производственного процесса (например, сигналы от работающего оборудования, грузоподъемных кранов, транспорта и т.п.), либо звуки, не оказывающие на человека неблагоприятного влияния (морской прибой, шум листьев в саду, громкая музыка и т.п.) как шум не рассматриваются. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности.

Многочисленными исследованиями установлено, что шум является общебиологическим раздражителем. Кроме непосредственного воздействия на орган слуха шум влияет на различные отделы головного мозга, изменяя протекание процессов высшей нервной деятельности. Это, так называемое неспецифическое воздействие шума, может возникнуть даже раньше, чем изменения в органе слуха.

Интенсивное шумовое воздействие на организм человека способствует развитию утомления, изменениям в сердечно-сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим является медленно прогрессирующее снижение слуха. В определенных условиях шум может влиять и на другие органы и системы организмы человека.

При очень большом звуковом давлении может произойти разрыв барабанной перепонки. Наиболее неблагоприятными для органа слуха являются высокочастотные шумы (1000-4000 Гц).

Шум, особенно прерывистый, импульсный, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации, мышление. Шум нарушает сон и отдых людей.

В результате неблагоприятного воздействия шума на работающего происходит снижение производительности труда, увеличивается брак в работе, создаются предпосылки к возникновению несчастных случаев и профессиональных заболеваний.

Интенсивный шум при ежедневном воздействии приводит к возникновению профессионального заболевание - тугоухости, основным симптомом которого является постоянная потеря слуха на оба уха, первоначально лежащая в области высоких частот (более 400 Гц), с последующим распространением на более низкие частоты, определяющие способность воспринимать речь.

В производственных условияхисточниками шума являются различные твердые, жидкие и газообразные тела. Источниками шума являются работающие станки и механизмы, ручные механизированные инструменты, электрические машины, компрессоры, кузнечно-прессовое, подъемно-транспортное, вспомогательное оборудование (вентиляционные установки, кондиционеры) и т.д.

По характеру возникновения шум условно подразделяют на шум механического, аэродинамического и магнитного происхождения. Механический шум возникает в результате ударов в сочленяющихся частях машин, в зубчатых передачах, подшипниках качения и т.п. Аэродинамический шум появляется в результате пульсации давления в газах и жидкостях при их движении в трубопроводах и каналах, электромагнитный шум – является результатом растяжения и изгиба ферромагнитных материалов при воздействии на них переменных электромагнитных полей.

С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Во время звуковых колебаний в воздухе образуются области повышенного и пониженного давления, которые определяют звуковое давление. При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии. Количеством переносимой энергии определяется интенсивностью звука. Характеристикой источника шума служит звуковая мощность.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20000 Гц, но наиболее важный для слухового восприятия интервал от 45 до 10000 Гц. Колебания с частотой ниже 20 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм человека.

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность I_о и звуковое давление Р_о , которые воспринимает человек, называются порогом слышимости. Пороговые значения I_о и Р_о зависят от частоты звука, так при частоте 1000 Гц они составляют соответственно: звуковое давление Р_о = 2· 10^-5 Па, Iо =10^-12 Вт/м². При звуковом давлении 2·10² Па и интенсивности звука 10 Вт/м² возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика (по давлению до 10⁸ раз, а по интенсивности до 10¹⁴ раз). Чтобы не оперировать большими числами ученый А.Г.Белл предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности L шума или звука, которая измеряется в безразмерных единицах белах (Б). Но так как орган слуха человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, получила распространение единица децибел (дБ), равная 0,1 Б.

Шум с уровнем звукового давления до (30–35) дБ является привычным для человека. Однако повышение звукового давления до (40–70) дБ вызывает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него неблагоприятное психологическое воздействие.

Шумы отличаются большим разнообразием и классифицируются по различным признакам.

В связи с тем, что вредность шума зависит не только от его интенсивности, но и от частоты звуковых колебаний, при гигиенической оценке шума определяется не только уровень звукового давления, но и относительное распределение звуковой энергии по всей области звуковых частот. Для этого спектр шума разбивается на отдельные частотные полосы, в каждой из которых определяется уровень звукового давления. Полосу частот, у которой отношение верхней граничной частоты - f₂ к нижней - f₁ : f₂/f₁ =2 называют октавой. Однако для исследования и описания шума сложного звукового спектра октавная ширина полосы оказывается достаточно широкой и поэтому необходимо использовать более узкие полосы частот. Если f₂/f₁=(2)^1/2 = 1,41, то ширина полосы равна 1/2 октавы, а если f₂/f₁=(2)^1/3 = 1,26, то ширина полосы равна 1/3 октавы. Для гигиенических целей шумы исследуют обычно в октавных, а для технических – в 1/3 октавных полосах частот.

Характеристикой каждой полосы, по которой определяется октавный уровень звукового давления, является среднегеометрическая частота f_сг, которая для октавы вычисляется по выражению f_сг =(f₁·f₂)^1/2=2^1/2f₁, а для 1/3 октавы – по выражению f_сг = 2^1/6f₁.

Октавные среднегеометрические частоты стандартизированы как величины, равные 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.

По частотной характеристике различают шумы низкочастотныедо 350 Гц, среднечастотные 350-800 Гц, высокочастотные –выше 800 Гц.

По характеру спектра шум подразделяют на широкополосные и тональные. К широкополосным относятся шумы с непрерывным спектром и с шириной полосы более одной октавы. К тональным относятся шумы, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные. Постоянным считается шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА, непостоянным – более чем на 5 дБА.

В свою очередь непостоянные шумы подразделяется на: колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсивные. К колеблющимся шумам относятся такие, уровни звука которых непрерывно меняются во времени. К прерывистым относятся шумы, уровни звука которых меняются ступенчато на 5 дБА и более, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 сек. и более. К импульсным относятся шумы, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый из которых имеет длительность менее 1 сек., при этом уровни звука отличаются на менее, чем на 7 дБА.

Для оценки и сравнения непостоянных по времени шумов и шумов определенного частотного диапазона используются уровни звука в децибелах по шкале А шумомера. Эквивалентным уровнем звука называется значение уровня постоянного шума, который в пределах регламентированного интервала времени имеет то же самое среднеквадратичное значение уровня звука, что и рассматриваемый шум. Таким образом, введение понятия «уровень звука» позволяет характеризовать шум одной величиной, а не восемью значениями уровней звукового давления как при построении спектра шума.

Субъективное восприятие шума человеком значительно отличается от физических характеристик звука, так как слуховой орган неодинаково чувствителен к звукам различных частот. Звуки малой частоты человек воспринимает как менее громкие по сравнению со звуками большей частоты той же интенсивности. Поэтому для оценки субъективного ощущения громкости ведено понятие уровня громкости, который также отсчитывается от условного нулевого порога. В отличие от интенсивности шума, являющегося физической характеристикой шума, уровень громкости учитывает не только физическую величину интенсивности шума, но и физиологическую особенность слуха, т.е. чувствительность слуха к звукам разной частоты. Уровень громкости определяют путем сравнения со звуком частотой 1000 Гц (эталонный тон), для которого уровень силы звука в децибелах принят также и за уровень громкости в фонах. Путем сравнения громкости звуков различной частоты с эталонным тоном с частотой 1000 Гц получены диаграммы кривых равной громкости. Международной организацией стандартов они приняты в качестве нормативных. Пользуясь этой диаграммой, можно определить уровень громкости в фонах для любого простого звука, если известен его уровень интенсивности в белах. Таким образом, уровень громкости является физиологической характеристикой звуковых колебаний.

Основными мероприятиями по борьбе с шумом и защите от него – это технические мероприятия, которые проводятся в трех направлениях:

· устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;

· ослабление шума на путях передачи;

· непосредственная защита работающих.

Защита работающих от шума может осуществляться как средствами и методами коллективной защиты, так и средствами индивидуальной защиты.

Общая классификация средств и методов защиты от шума приведена в ГОСТ 12.1.029 "Система стандартов безопасности труда. Средства и методы защиты от шума. Классификация".

В первую очередь необходимо использовать средства коллективной защиты, которые по отношению к источнику возбуждения шума подразделяется на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.

Наиболее эффективны мероприятия, ведущие к снижению шума в источнике его возникновения. Борьба с шумом после его возникновения обходится дороже и часто является малоэффективной.

Выбор средств снижения шума в источнике его возникновения зависит от происхождения шума. Снизить шум зубчатых передач можно повышением точности их обработки и сборки, заменой металлических шестерен на шестерни из других материалов, менее шумными являются конические, косозубые и шевронные шестерни и т.п. Шум подшипников может быть снижен путем тщательного их изготовления, плотной посадки на цапфы вала и в гнезда щитов, более совершенными смазками и присадками к ним, подшипники скольжения создают меньший шум, чем подшипники качения и т.п.

Шум при обработке резанием зависит от материала резца, его формы, заточки, размера стружки и т.п. Применение быстрорежущей стали для резца, смазочно-охлаждающих жидкостей, изменение формы резца, его заточки также способствует снижению шума.

Снижение шума аэродинамического происхождения (истечение сжатых газов, горение жидкого и распыленного топлива в форсунках, работа вентиляционных систем, компрессоров и т.п.) возможно улучшением аэродинамических характеристик машин, использованием шумоглушащих элементов и т.п.

Снижение шума в источнике его образования обеспечивается также заменой возвратно-поступательного перемещения деталей вращательным, заменой ударных процессов безударными (клепку сваркой, обрубку фрезерованием и т.п.), обеспечением рассогласованием собственных частот колебаний механизма с частотой возбуждающей силы, уменьшением частоты вращения валов, изменением конфигурации быстровращающихся деталей и т.п.

Однако следует отметить, что эффективность мероприятий по снижению шума эксплуатируемых машин и механизмов зачастую невелика, и поэтому снижения шума следует добиваться прежде всего в процессе проектирования оборудования.

Методы снижения шума на пути его распространения также разнообразны. Снижение шума на пути его распространения от источника в значительной степени достигается:

· акустическими средствами (звукоизоляция, звукопоглощение, глушители шума и т.п.);

· архитектурно-планировочными методами (рациональные акустические решения планировок зданий и генеральных планов объектов, рациональное размещение технологического оборудования, машин и механизмов, рациональное размещение рабочих мест, рациональное акустическое планирование зон и режимов движения транспортных средств и транспортных потоков, создание шумопоглощающих зон и т.п.).

Значительный эффект в борьбе с шумом дают организационно-технические методы, которые включают:

· применение малошумных технологических процессов (изменение технологии производства, способа обработки и транспортирования материалов, сырья, полуфабрикатов и т.п.);

· оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля;

· применение малошумных машин, изменение конструктивных элементов машин, их сборочных единиц;

· совершенствование технологии ремонта и обслуживания машин;

· использование рациональных режимов труда и отдыха работников на шумных предприятиях.

Интересным и принципиально новым методом снижения шума является метод, связанный с созданием «антизвука», т.е. созданием равного по величине и противоположного по фазе звука. В результате интерференции основного звука и «антизвука» в некоторых местах шумного помещения можно создать зоны тишины.

В случаях, когда средства коллективной защиты и другие средства не обеспечивают снижение шума до допустимых уровней, необходимо применять средства индивидуальной защиты. Средства индивидуальной защиты также весьма разнообразны: противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи;

противошумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход;

 противошумные шлемы и каски;

 противошумные костюмы.

Противошумные вкладыши изготавливают из твердых, эластичных и волокнистых материалов, они бывают многократного и однократного использования.

Противошумные шлемы закрывают всю голову, они применяются при очень высоких уровнях шума в сочетании с наушниками, а также противошумными костюмами.

Средства индивидуальной защиты позволяют снизить уровень воспринимаемого звука на (10-40) дБ, причем наиболее значительное глушение шума наблюдается в области высоких частот, которые наиболее опасны для человека.

Наибольший эффект дает комплексное использование всех перечисленных методов борьбы с шумом и защиты от него.