<<
>>

Меры виброакустической защиты

Вибрация и шум взаимосвязаны, так как имеют одну физическую природу происхождения — колебания. Если рассматривать механические колебания конструкций и элементов машин, т. е. их вибрации, то в этом случае шум является ее производной.

Поэтому во многих случаях применение на производстве мер коллективной защиты от вибрации одновременно существенно снижает уровень шума, создаваемого этим же источником, т. е. являются мерами коллективной виброакустической защиты.

Наряду с этими мерами на предприятиях используются разные способы коллективной защиты от шума, не затрагивающие вибрации как источник его образования. Прежде всего это касается борьбы с шумом аэродинамического происхождения (вентиляция, компрессоры и т. п.). Этот способ применяется также, когда вибрацию используют в качестве полезной составляющей технологического процесса (вибросита и т. п.) или если по другим причинам ликвидировать или снизить шум до уровня, соответствующего санитарным нормам, нельзя.

Учитывая вышеизложенное, меры коллективной защиты от вибрации и шума целесообразно классифицировать как меры виброакустической защиты. Эти меры делятся на организационные, технические и строительно-планировочные.

Организационные меры. К ним относятся:

¦ Исключение из технологической схемы активного виброакустического оборудования, замена его вибробезопасным и малошумным.

Использование оборудования с минимальными динамическими нагрузками, правильный его монтаж с соблюдением допусков, зазоров, соосности соединений вращающихся элементов и т. п. Правильная эксплуатация оборудования, своевременная смазка, контроль люфтов, освидетельствование, проведение профилактических и капитальных ремонтов. Проведение санитарно-профилактических мер (контроль уровней вибрации и шума на рабочих местах, внедрение рациональных режимов труда и отдыха, производственной гимнастики, водных процедур и массажа, ультрафиолетового облучения, профессиональных медицинских осмотров и т.

п.). Дистанционное управление виброакустическим оборудованием из виброзвукоизолированных кабин, которые предназначены для одного или двух операторов, управляющих технологическими процессами. Кабина остеклена, оснащена кондиционером. Стены кабин изготовлены из звукопоглощающего материала. Для защиты от вибрации кабина установлена на виброизоляторах.

Технические меры. Делятся на две категории: меры, устраняющие вибрацию и шум в источнике их возникновения, и меры, снижающие интенсивность вибрации и шума до уровня санитарных норм за счет поглощения или рассеивания энергии колебаний.

Основные меры первой категории: Замена машин и процессов, использующих традиционные кинематические схемы ударного действия на безударные (например, приводов с кривошипным или эксцентриковым механизмом на гидропривод). Замена машин с возвратно-поступательным движением деталей на машины вращательного движения (например, замена штамповки печенья прессованием валками). Использование тщательной статической и динамической балансировки вращающихся элементов машин. Замена шариковых подшипников подшипниками скольжения. Замена металлических деталей синтетическими или другими малошумными материалами (например, замена металлических пластинчатых конвейеров пластмассовыми). Использование слоистых материалов с разными звукопроводящими свойствами вместо монолитных (например, замена сплошных конвейерных роликов наборными из дисков). Расположение центров тяжести машины и ее основания или фундамента на одной вертикали, которая предотвратит превращение векторов гравитации в пару сил, вызывающую вибрации.

Технические меры второй категории следующие: Использование оснований и фундаментов для вибрирующего оборудования, соответствующих его динамической нагрузке. Практикой установлено, что если масса фундамента или основания машины в 5 раз превышает ее массу, то уровни вибрации не превышают санитарных норм. Изоляция оснований оборудования от несущих конструкций здания с помощью виброизолирующих фундаментов или упругих опор.

В качестве виброизолирующего материала в фундаменте 2 (рис. 60, а) может быть использована резиновая подушка 1 или другие устройства. Изоляция вибрирующих машин и коммуникаций от строительных конструкций здания с помощью упругих опор 1 (рис. 60, б), вязких материалов 2 и гибких вставок 3.

Рис. 60. Средства снижения распространения общей вибрации на строительные конструкции:

а — виброизолирующий фундамент: I— резиновая подушка; 2 — фундамент;

б — упругие элементы: 1 — упругие опоры; 2 — вязкие материалы; 3 — гибкие вставки

Применение в качестве упругих опор пружинных амортизаторов и амортизаторов из материалов с большим внутренним трением (рис. 61). Использование виброгасящих вставок на трубопроводах вентиляционных и кондиционирующих систем и магистралях сжатого воздуха и пневмотранспорта для снижения вибрации и шума механического происхождения, а также специальных покрытий

Рис. 61. Амортизаторы:

а — пружинный; б — пружинно-резиновый; в — резиново-металлический:

1 — плита фундамента оборудования; 2 — лапа оборудования; 3 верхний стакан;

4 — пружина; 5 — резиновые элементы амортизатора; 6 — нижний стакаи; 7 — под-

пятник

на трубопроводах транспортирования вентиляционного воздуха для снижения создаваемого ими аэродинамического шума.

¦ Применение виброзащитных площадок на рабочих местах (рис. 62, а). Площадка оснащена двумя виброгасителями 1 из набора стальных пластин с прокладками из вязкоупругого материала, настроенными на разные частоты, что обеспечивает снижение уровня общей вибрации на 10... 15 дБ в диапазоне частот .125Гц. Масса площадки 10...20 кг.

Рис.

62. Виброзащита от общей вибрации: а — площадка; б — сиденье;

I — виброгасители

Использование виброизолирующих сидений для защиты от общей вибрации на мобильных машинах (рис. 62, б), таких как бульдозеры, тракторы, погрузчики, краны, экскаваторы и т. п. Принцип виброзащиты основан на преобразовании и рассеивании колебательной энергии упругим элементом в виде пружины кручения и демпфирующим элементом в виде гидравлического амортизатора телескопического типа. Эффективность виброзащиты .20 дБ в диапазоне частот 3... 100 Гц. Применение виброгасящих рукояток для защиты от локальной вибрации на органах управления оборудованием. Вибропоглощающая пружина 2 рукоятки 1 (рис. 63) обеспечивает снижение локальной вибрации до санитарной нормы. Использование звукопоглощающих покрытий и облицовок (рис. 64, а).

При покрытии 60 % и более площади стен и потолка уровень шума снижается до 10... 12 дБ.

Применение штучных поглотителей в виде полых объемных геометрических фигур (шары, кубы, пирамиды), заполненных пористым материалом (поролон, войлок и т. п.) и подвешиваемых к потол-

а — облицовка потолка; б —- экран; в — кожух;

1 — источник шума; 2 — рабочее место; 3 — несущая конструкция из металла; 4 — звукопо-

глощающий пористый материал; 5 — мастика

ку.

Они используются самостоятельно или в сочетании со звукопоглощающими покрытиями или облицовками. При рациональном расположении штучные поглотители снижают уровень шума до 10...12 дБ. Применение ограждений (перегородок, кожухов, экранов). Перегородки и экраны (рис. 64, б) устанавливаются между источником шума 1 и рабочим местом 2. Наиболее эффективно снижаются средне- и высокочастотные шумы (до 12...15 дБ). Экран представляет собой несущую конструкцию 3 из металла или другого материала, облицованную с двух сторон звукопоглощающим пористым материалом 4. Наиболее шумное оборудование, не требующее постоянного досмотра, закрывают кожухом (рис. 64, в), локализуя внутри него источник шума 1. Корпус кожуха 2 устанавливают на виброизолирующих прокладках 3, покрывают изнутри звукопоглощающей облицовкой 4 и вибродемпфирующей мастикой 5, На входе и выходе вентилирующего потока устанавливают глушители шума.

Использование глушителей шума, распространяющегося по трубопроводам и каналам, а также аэродинамического шума на входе и выходе воздуха из разных систем и установок. Для снижения шума со сплошным широкополосным спектром применяются глушители активного типа, которые представляют собой каналы разной формы (рис, 65, а), облицованные звукопоглощающим материалом, снижающим энергию звуковых колебаний.

Для борьбы с тональными шумами применяются глушители реактивного типа, в камерах и ячейках (рис. 65, б) которых звуковая энергия на определенных частотах поглощается за счет изменения скорости, направления и упругости воздушного потока. На пищевых предприятиях наиболее мощным источником аэродинамического шума являются компрессорные, которые оснащаются глушителями комбинированного активно-реактивного типа на всасывающей стороне и стороне стравливания сжатого воздуха в атмосферу.

Они пристраиваются к наружной стене компрессорной. Эффективность использования этих глушителей составляет до 40...50 дБ.

Строительно-планировочные меры. К ним относятся: Размещение виброактивного и шумящего оборудования в отдельных зданиях (например, компрессорных). Использование метода санитарного зонирования на промышленной площадке, а именно расположение зданий с акустически активным оборудованием на отдельном участке, удаленном от других зданий. Интенсивность таких физических факторов, как шум и вибрация, снижается обратно пропорционально расстоянию от источника их образования. При увеличении разрыва в 2 раза интенсивность шума снижается в 4 раза. Использование звукопоглощающих панелей и материалов с открытыми порами в ограждающих поверхностях зданий для снижения уровня шума, распространяющегося от производственного оборудования на промышленную площадку и в жилой массив. Применение в ограждающих поверхностях зданий конструкционных материалов с низким волновым сопротивлением с целью снижения шума в помещениях за счет звукопроводимости ограждающих поверхностей и уменьшения их звукоотражающей способности. Устройство на промышленной площадке и по ее периметру зеленых шумозащитных зон, препятствующих распространению шума и снижающих его интенсивность в направлении соседних промышленных зданий и селитебной зоны.

Главными направлениями борьбы с шумом является его ослабление или ликвидация непосредственно в источнике образования.

Это достигается заменой ударных процессов и машин безударными, изменением конструкций узлов, создающих шум (например, применением оборудования с гидроприводом вместо оборудования с кривошипным или эксцентриковыми приводами);

заменой возвратно-поступательного движения деталей равномерным вращательным (например, замена штамповки при производстве печенья прессованием между валком и транспортерной лентой); применением пластмасс, текстолита, резины и других материалов для изготовления деталей оборудования (например, замена металлических пластинчатых транспортеров в цехах фасования для транспортирования бутылок на пластмассовые с покрытием поверхности бортиков, обращенных к бутылкам, полосами из звукопоглощающих материалов, например полистиролом).

Одним из наиболее простых и экономически целесообразных способов снижения шума от машин и механизмов в производственных помещениях является применение методов звукопоглощения и звукоизоляции.

В основу звукопоглощения положено свойство строительных материалов рассеивать энергию звуковых колебаний, преобразуя ее в тепловую. Наибольшим звукопоглощающим эффектом обладают пористые и волокнистые материалы. Звуковые волны при встрече с пористой преградой частично отражаются и частично поглощаются. На основе закона сохранения энергии имеем

где а, р, т — соответственно коэффициенты звукопоглощения, отражения и звукопроводимости преграды, характеризующие ее соответствующие свойства.


где Епогя, р, Епрош, ЕПйд ~~ соответственно поглощенная, отраженная, прошедшая и падающая на преграду звуковая энергия.

Звукопоглощающими материалами считаются имеющие а gt;0,2 (фибролитовые плиты, стекловолокно, минеральная вата, полиуретановый поропласт, пористый поливинилхлорид идр.). Звукопоглощающие покрытия и облицовки снижают общий уровень шума не более чем на 8,.,10 дБ, а в отдельных октавных полосах спектра шума — до 12... 15 дБ. Звукопоглощающие покрытия и облицовки обычно размещают на потолке и стенах и особенно эффективны в помещениях с высокими потолками и большой длины. Для получения максимального эффекта площадь облицованной поверхности должна составлять не менее 60 % общей площади ограничивающих помещение поверхностей. Если площадь свободных поверхностей из-за световых проемов менее указанной, дополнительно следует применять штучные (функциональные) поглотители, подвешиваемые над и вблизи шумного оборудования. Штучные поглотители представляют собой плоские кулисы и балки или объемные конструкции в виде призм, шаров ит. п., заполненных звукопоглощающим материалом (стекловолокно и т. п.).

Для предупреждения распространения шума его источник изолируется (частично или полностью) с помощью ограждений (стен, перегородок, перекрытий, кожухов и экранов), отражающих звуковую энергию. Звукоизолирующая способность ограждений зависит от акустических свойств материалов (скорости звука в поле), геометрических размеров, числа слоев материала, массы, упругости, качества крепления ограждения, частоты его собственных колебаний и частотной характеристики шума. На рис. 66 приведены примеры снижения шума средствами шумоглушения, из которого следует, что наиболее эффективно они снижают наиболее опасные средне- и высокочастотные шумы.

Акустические экраны представляют собой щиты, облицованные со стороны источника шума звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50...60 мм. Их следует применять для защиты от шума обслуживаемого и соседних агрегатов, если звукопоглощающие облицовки не обеспечивают соблюдения гигиенических нормативов. Их назначение — снижение интенсивности прямого звука или отгораживание шумного оборудования или участков от остальной части помещения. Экран является преградой, за которой образуется акустическая тень со сниженным уровнем звукового давления прямого шума. Он наиболее эффективен против шума высоких и средних частот и дает малый эффект для низкочастотного шума, огибающего экраны за счет дифракции. Линейные размеры экрана не менее чем в 2...3 раза должны превосходить линейные размеры источника шума. Их целесообразно применять для защиты от источников шума, создающих уровни звукового давления в рассматриваемых точках, превышающие допустимые не менее чем на 10 дБ и не более чем на 20 дБ.

Рмс. 66. Эффективность средств снижения шума машин:

о — до применения средств шумопоглощения; б — после применения виброизолятора

(/ — точка наблюдения; 2 — машина; 3 — виброизолятор); е — после применения

твердого экрана 4',г — после применения кожуха из пористого материала 5;д— после

применения кожуха из жесткого непористого материала 6

Звукоизолирующие качества ограждения определяются коэффициентом звукопроводимости. Для диффузного звукового ноля, в котором все направления распространения прямых и отраженных звуковых волн равновероятны, величина звукоизоляции ограждения может быть рассчитана по формуле (в дБ):

Глушители шума, распространяющегося по каналам, возникающего на выходе вентиляторов, на входе и выходе компрессоров, разделяются на активные и реактивные. Активные представляют собой канал, облицованный звукопоглощающим материалом. Они используются для борьбы с шумом со сплошным широкополосным спектром. Реактивные глушители применяются для борьбы с шумом с резко выраженными дискретными составляющими (выхлопом поршневых двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и т. п.) и выполняются в виде камер расширения и сужения, с перегородками и т. п.

Основными мероприятиями по борьбе с инфразвуком являются: повышение быстроходности машин, что обеспечивает перевод максимума излучения в область слышимых частот; повышение жесткости конструкций больших размеров; устранение низкочастотных вибраций; установка глушителей реактивного типа, в основном резонансных и камерных.

Особо нужно отметить, что традиционные методы борьбы с шумом с помощью звукоизоляции и звукопоглощения малоэффективны при инфразвуке. В этом случае первостепенным является борьба с этим вредным производственным фактором в источнике его возникновения.

Основными мерами борьбы с ультразвуком являются повышение рабочих частот; использование звукоизолирующих кожухов и экранов из листовой стали толщиной 1,5...2мм, покрытые слоем резины до 1 мм; устранение непосредственного контакта рабочих с источником ультразвуковых колебаний за счет механизации и автоматизации процессов.

Главными способами борьбы с вибрацией являются виброизоляция и вибропоглощение. В основу первого положено снижение передаваемой от машин и механизмов вибрации на основание путем размещения между ними упругих элементов или амортизато-

ров, а в основу второго — рассеивание энергии колебаний покрытиями с большим внутренним трением.

Виброизоляторы изготовляют из пружин, резиновых прокладок, в виде гидравлических или пневматических устройств, а также их комбинации (рис. 67). При вертикальных колебаниях используются опорные или подвесные амортизаторы, а при одновременном действии вертикальных и горизонтальных колебаний — сочетание указанных амортизаторов, размещаемых как по вертикали, так и в горизонтальной плоскости. Обладающие высокой виброизолирующей способностью и долговечностью пружинные амортизаторы имеют небольшое внутреннее трение, в связи с чем плохо рассеивают энергию колебаний, затухание которых замедляется, особенно в резонансном режиме при пуске и остановке машины.

Рис. 67. Виброизолирующие опоры: а — резиновые; б — пружинные;

в — пружинно-резиновые (1 — резина; 2 — пружина; 3 — опора виброизолированной

машины)

Виброизолирующая способность резиновых амортизаторов ниже пружинных, но большое внутреннее сопротивление (коэффициент неупругого сопротивления у = 0,03...0,25) обеспечивает значительное снижение амплитуды собственных колебаний и времени их затуханий на резонансных режимах.

Для повышения устойчивости и уменьшения амплитуды колебаний машины ее следует монтировать на тяжелой металлической раме, чем достигается увеличение массы всей виброизолиру- емой системы, опирающейся на виброопоры типа ОВ.

Пример. Рассчитать виброизоляционные опоры для вибросмесителя общей массой т = 1000 кг, включая опорную раму В = 710 мм и L = 2260 мм, частота оборотов ротора вибратора п = 1440 об/мин, статический дебалансовый момент М = 0,25 Н • м.

Центр массы вибросмесителя находится в плоскости рамы, расположенной на высоте аг = 0,6 м от ее нижней поверхности и на расстоянии от торца рамы I — 1500 мм. Допустимая амплитуда смещения центра по вертикали Хг = 0,1 мм. Находим угловую частоту вращения ротора (вс-1):

Частота силы, вынуждающей вибрировать центр массы смесителя (в Гц):

Величина вынуждающей силы (в Н): Величина добавочной массы (постамента), кг:

Принимаем отношение частоты вертикальной вынуждающей силы к частоте собственных вертикальных колебаний fz вибросмесителя аг = 3. Отсюда частота собственных вертикальных колебаний (в Гц):

где Т = 2,5 — время пуска вибросмесителя, с.

Следовательно,

Принимая отношения амплитуд в переходном и стационарном режимах работы вибросмесителя Я.тах/Я. = 6, определяем требуемое значение логарифмического декремента затухания 5 = 0,41.

Согласно ГОСТ 17712—72, равночастотные виброизолирующие опоры имеют 5 = 0,5. Они могут быть использованы в рассматриваемом случае.

Принимаем схему расположения виброизолирующих опор по углам опорной рамы. Находим опорные реакции для опор, расположенных дальше от центра массы (в Н):

То же, для расположенных ближе от центра массы (в Н):

Техническая характеристика резинометаллических равночастотных виброизолирующих опор приведена в табл. 18. Из нее принимаем опоры типа ОВ-33-15 с рабочим диапазоном 300... 7000 Н, что соответствует расчетному значению реакции на опоры Р12 и Р3 4.

Таблица 18

Техническая характеристика резинометаллических равночастотных

виброизолирующих опор

Опора

Габариты, мм

Рабочий диапазон нагрузок иа опору

Собственная частота колебаний по вертикали, Гц

Логарифмический декремент затухания

Диаметр

Высота

ОВ-31

15

50

3 500...40 000

20

0,5

ОВ-33-15

12

42,5

300... 7 000

15

0,3

ОВ-33-20

12

42,5

2 000...30 000

20

0,5

ОВ-34-35

111,5

35,5

700... 50 000

33,5

0,7

Исходя из конструктивных соображений, располагаем их в продольном направлении рамы на расстоянии 2200 мм, а в поперечном — 650 мм друг от друга. В этом случае собственная частота колебаний системы виброизоляции по осям х (в продольном направлении) и у (в поперечном), а также крутящих моментов относительно оси соответственно составляют (в Гц):


где г| = ri^ = г|у = 3 — отношение вертикальной и горизонтальной жесткостей;


Максимальное значение из собственных частот колебаний виброизолированной установки составит (в Гц):


При нормальной работе виброопоры должно быть выполнено следующее условие:


т. е.


иначе говоря, выбранный виброизолятор удовлетворяет требованиям. При этом вибрация на рабочем месте, обусловленная работой вибросмесителя, будет иметь среднеквадратичную виброскорость менее 0,2 мм/с, т. е. находиться в пределах, допустимых санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8,566—96.

Для снижения вибрации ограждений, кожухов, транспортных и вентиляционных коммуникаций в резонансных режимах применяется вибропоглощение с помощью покрытий их поверхности материалами с большим внутренним трением (резина, пластики, мастики). Их наносят в местах максимальных амплитуд вибраций, определяемых по значениям виброскорости.

Часто практически невозможно, а иногда неэкономично уменьшить шум, вибрацию до допустимых величин общетехническими мероприятиями. Тогда используются средства индивидуальной защиты, предотвращающие профессиональные заболевания работающих. К средствам индивидуальной защиты от шума относят вкладыши, заглушки, наушники и противошумные каски (шлемы).

Вкладыши — это вставленные в слуховой канал мягкие тампоны из ультратонкого волокна, иногда пропитанные смесью воска и парафина, и жесткие резиновые заглушки из синтетических материалов специальной формы. Величина снижения шума с помощью вкладышей и заглушек составляет 5...25 дБ.

Наушники состоят из корпусов, которые плотно облегают ушную раковину и удерживаются дугообразным оголовьем. Они наиболее эффективно снижают шум в области средне- и высокочастотных шумов с эффективностью 35...40 дБ.

При шумах с высокими уровнями (более 120 дБ) вкладыши и наушники не обеспечивают необходимой защиты, и в этих случаях применяют противошумные каски, эффективность которых составляет 35...40дБ, и, кроме органов слуха, они препятствуют передаче энергии звука через поверхность головы.

Эффективность различных средств индивидуальной защиты от шума приведена на рис. 68, из которого следует весьма важная их особенность с точки зрения охраны труда. Наибольшая их эффективность соответствует области наиболее опасных средне- и высокочастотных шумов. В низкочастотной области, т. е. в области разговорной речи, их эффективность значительно ниже и со-

              I              I              I              I              I              i

ЬЗ              123              250              500              1000              2000              4000 f. Гц

Рис. 68. Эффективность различных средств индивидуальной защиты от шума:

1 — наушники ВЦНИИОТ-2М; 2 — наушники ВЦНИИОТ-А1; 3 — наушники ВИНИИОТ-7И; 4 — противошумная каска ВЦНИИОТ-2; 4— заглушки «Антифоны*; 6 — вкладыши «Беруши*

ставляет 4... 15 дБ. Это обеспечивает возможность принятия указаний и команд, подаваемых голосом, что особенно важно в аварийных ситуациях.

Для защиты от ультразвука, передающегося контактным путем, используют резиновые перчатки.

Защита от местных вибраций обеспечивается применением антивибрационных рукавиц, перчаток с защитными прокладками. При работе в условиях общей вибрации применяются антивибрационная спецобувь, наколенники, жилеты и костюмы. 

<< | >>
Источник: Бурашников Ю. М.. Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда на предприятиях пищевых производств : Учебник. 2007

Еще по теме Меры виброакустической защиты:

  1. Приложение N 3 МЕРЫ, ГАРАНТИРУЮЩИЕ ЗАЩИТУ ПРАВ ТЕХ, КТО ПРИГОВОРЕН К СМЕРТНОЙ КАЗНИ
  2. 3. ЗАЩИТА СРЕДЫ МИРОВОГО ОКЕАНА, ОХРАНА АТМОСФЕРЫ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА, ЗАЩИТА ЖИВОТНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА
  3. § 8. Основание защиты владения: Постановка проблемы. Теории защиты владения (п. 1313-1318)
  4. § 3. Принудительные меры воспитательного воздействия
  5. Меры площади
  6. § 4. Меры исправления и безопасности
  7. Меры безопасности
  8. Меры длины
  9. 8. Меры по восстановлению платежеспособности должника.
  10. Меры емкости для сыпучих товаров
  11. 40. Меры по охране наследства
  12. § 3. Меры поощрения и порядок их применения
  13. 11.2. Меры поощрения работников
  14. § 4. Меры (формы) гражданско-правовой ответственности
  15. Меры по избежанию стресса
  16. Меры веса
  17. Меры в области образования и просвещения
  18. Векторные величины и деформация меры. 
  19. § 1. Принудительные меры медицинского характера в отечественном уголовном законодательстве