Инфразвуковое излучение при работе деревообрабатывающего оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Инфразвуковое излучение при работе деревообрабатывающего оборудования

Гагарин Д.Р.

Под инфразвуком понимаются упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом. За верхнюю границу частотного диапазона инфразвука обычно принимают 16-25 Гц. Практический интерес могут представлять колебания от десятых и даже сотых долей герц, то есть с периодами в десяток секунд.

Природа возникновения инфразвуковых колебаний такая же, как и у слышимого звука, поэтому инфразвук подчиняется тем же закономерностям, и для его описания используется такой же математический аппарат, как и для обычного слышимого звука. Из-за очень большой длины волны ярко выражена дифракция.

Инфразвуковые колебания возникают в самых разных условиях: при обдувании ветром зданий, металлических ферм, на промышленных предприятиях, аэродромах и т.д. Человек живет в мире инфразвуков, не подозревая об этом. Зарегистрировать их могут лишь специальные приборы [1], [2].

Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего инфразвуковые волны в воздухе, воде и в земной коре могут распространяться на очень далекие расстояния.

Инфразвук можно назвать «акустическим нейтрино». Он проходит без значительного ослабления через любые преграды. Длина инфразвуковой волны относительно велика. Например, на частоте 7 Гц она равна 48 м. Как показывает практика, непосредственно у источника инфразвукового излучения инфразвук «маскируется» слышимыми звуками. В результате, чем более шумно вокруг нас, тем меньше «слышен» инфразвук. Инфразвуковое излучение более ощутимо именно в «тихих» помещения.

Научные исследования показали, что инфразвук «присутствует» практически везде, но в разных дозах. Измерения позволили сделать вывод, что инфразвук усиливается в помещениях небольшого объема.

Органы человека, как и любое физическое тело имеют собственную резонансную частоту. Под воздействием звука с этой частотой они могут испытывать внутреннее изменение структуры, вплоть до потери собственной работоспособности. Также при совпадении воздействующего звука с ритмами мозга, может возникнуть нарушение активности церебральных механизмов мозга.

Все случаи контакта человека и инфразвука можно поделить на две большие группы: контакты в пространстве и контакты в помещениях, т.е. в пространстве ограниченном жесткими стенками. С точки зрения акустики, это контакты с бегущей волной (в первом случае), и контакты в полости резонатора (во втором случае).

В процессе трудовой деятельности большинство контактов человека и инфразвука происходит именно в пространстве, ограниченном жесткими стенками.

С физической точки зрения все многообразие помещений может быть сведено к резонаторам двух типов: - резонатору типа Гельмгольца и резонатору типа - труба. Даже небольшая, по сравнению с длиной инфразвуковой волны, комната, может служить четверть волновым резонатором частотой 5,5 Гц.

Человек, находящийся в той или иной части помещения, будет контактировать с различными физическими компонентами распределенной в пространстве помещения акустической волны. Но, с точки зрения биологии, контакт с разными раздражителями должен вызывать разную ответную реакцию органов и систем.

Экспериментально показано, что нахождение в разных частях даже небольшого помещения способно вызвать разнонаправленную реакцию органов и систем человека. Выделена зона градиента инфразвуковой волны, в которой падает работоспособность, уменьшается частота различения звуковых импульсов и световых мельканий, резко активируется активность симпатического звена регуляции сосудистой системы и развивается реакция гиперкоагуляции крови. Это связано с прямым действием инфразвука на стенки кровеносных сосудов [3].

В то же самое время у людей, находящихся в противоположном конце помещения умерено, но статистически достоверно, растет работоспособность, уменьшается активность свертывающих систем крови и улучшаются показатели реакции на частоту световых мельканий.

Зависимость ответной реакции организма на нахождение человека в разных частях одного и того же помещения сохранялась в пределах проверенной интенсивности инфразвука от 80 до 120 дБ и частотах 8, 10 и 12 Гц.

Никаких психических реакций на наиболее часто встречающиеся в промышленности уровни инфразвука выявлено не было. Данные опытов указывают, что инфразвук, даже невысокой интенсивности, в зависимости от места нахождения подопытного объекта, может быть небезопасен для здоровья и может, в то же время, обладать положительным стимулирующим эффектом.

Зональная биологическая активность инфразвука может послужить основой сравнительно простых способов защиты от инфразвука, основанных на выведении рабочего места человека-оператора из биологически вредной зоны.

Сравнительно недавно введены в действие санитарные нормы, устанавливающие классификацию, нормируемые параметры и предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, а так же допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и территории жилой застройки [4].

Гигиенические требования распространяются на вновь создаваемые, модернизируемые, закупаемые за рубежом и находящиеся в эксплуатации машины и оборудование, а также процессы, при которых возникает инфразвук, и предназначены для использования специалистами при конструировании, проведении экспертизы нормативно-технической документации (ГОСТов, ТУ, ТО и др.), оценки, сертификации и реализации продукции.

По характеру спектра инфразвук подразделяется на:

- широкополосный инфразвук, с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

- тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные составляющие. Гармонический характер инфразвука устанавливают в октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам инфразвук подразделяется на:

- постоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно»;

- непостоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно».

Нормируемыми характеристиками постоянного инфразвука являются:

1. Уровни звукового давления (Lp) в октавных полосах со средне геометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц, в дБ, определяемые по формуле:

, дБ, где

p - среднеквадратичное значение звукового давления, Па;

pо - исходное значение звукового давления в воздухе, равное 2х10-5 Па.

2. Уровень звукового давления (при одночисловой оценке), измеренный по шкале шумомера «линейная», в дБ Лин (при условии, если разность между уровнями, измеренными по шкалам «линейная» и «А» на характеристике шумомера «медленно», составляет не менее 10 дБ).

3. Нормируемыми характеристиками непостоянного инфразвука являются эквивалентные по энергии уровни звукового давления (Lэкв.), в дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц и эквивалентный общий уровень звукового давления, в дБ Лиин, определяемые по формуле:

, дБ, где

Т - период наблюдения, ч;

ti - продолжительность действия шума с уровнем Li, ч;

n - общее число промежутков действия инфразвука;

Li - логарифмический уровень инфразвука в i-ый промежуток времени, дБ.

4. В качестве дополнительной характеристики для оценки инфразвука (например, в случае тонального инфразвука) могут быть использованы уровни звукового давления в 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16 и 20 Гц; их следует пересчитывать в уровни в октавных полосах частот.

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки, приведены в таблице 1.

Эквивалентный уровень звукового давления может быть установлен при непосредственном инструментальном измерении или путем расчета по измеренному уровню и продолжительности воздействия в соответствии с таблицей 2.

Для колеблющегося во времени и прерывистого инфразвука уровни звукового давления, измеренные по шкале шумомера «Лин», не должны превышать 120 дБ.

При воздействии на работающих инфразвука с уровнями, превышающими нормативные, для предупреждения неблагоприятных эффектов должны применяться рациональные режимы труда, отдыха и другие меры защиты.

Таблица 1

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки

Таблица 2

Значение поправок к измененному линейному уровню на время действия фактора для расчета эквивалентного уровня звукового давления

Деревообрабатывающая промышленность является одной из наиболее шумных отраслей народного хозяйства. Поэтому наряду с излучением звуковых колебаний следует предположить наличие излучения в инфразвуковой области частот.

Поскольку наиболее неблагоприятными в акустическом отношении деревообрабатывающим оборудованием являются продольно-фрезерные станки, естественно было провести эксперименты на этом виде оборудования.

Исследования уровней инфразвука проводились на предприятии ООО «Егоршинский лес» (г. Артемовск) на рабочих местах четырехстороннего продольно-фрезерного станка модели HFB 516 фирмы HONFAT.

Измерения велись шумомером ОКТАВА-110А, обладающим встроенными функциями автоматической записи в память и статистического анализа.

Регистрировались: уровни звукового давления в октавных полосах частот 2-250 Гц на временных характеристиках S, Leq; уровни звукового давления в 1/3 октавных полосах частот 1,6-315 Гц для тех же временных характеристик; уровни звукового давления в полосе FI (2-20 Гц) на характеристиках Exp (8), Leq.

На рис. 1 приведен график спектра инфразвука в 1/3 октавных полосах частот на холостом ходе станка при открытой (1) и закрытой (2) крышке звукоизолирующего кожуха.

На рис. 2 дан график спектров инфразвука на рабочем ходе станка также при октавной (1) и закрытой (2) крышке кожуха/

C целью выявления источников инфразвука были проведены замеры вибрации элементов станка.

инфразвук станок вибрация

Рис.1

График спектра инфразвука на холостом ходе станка при открытой (1) и закрытой (2) крышке звукоизолирующего кожуха

На рис. 3 приведены графики спектров уровней колебательных ускорений в 1/3 октавных полосах частей на станине станка (а) и на стенке звукоизолирующего кожуха (б).

Рис. 2

Спектр инфразвука на рабочем ходе станка при открытой (1) и закрытой (2) крышке звукоизолирующего кожуха

(a)

(b)

Рис.3

График спектров уровней колебательных ускорений на станине станка (а) и на стенке звукоизолирующего кожуха (b)

Измерения не выявили превышений уровней звукового давления в инфразвуковой области частот на рабочих местах у станка. Эквивалентные уровни инфразвука на характеристике FI (линейный) составили 80-83 дБ (при норме 100 дБ - для работ с различной степенью тяжести и 95 дБ - для работ различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности).

Результаты анализа спектральных составляющих вибрации на стенках ограждающего кожуха и рабочем столе станка не выявили корреляционной зависимости между уровнем инфразвука и вибрацией деталей и узлов станка.

Режим работы станка не оказывает существенного влияния на уровень излучаемого инфразвука (разница в уровнях на холостом и рабочем ходе на характеристике FI шумомера менее 1дБ).

Встроенный звукоизолирующий кожух практически не влияет на величину излучаемого станком инфразвука на рабочих местах.

Следует предположить, что источником инфразвука могут являться собственные колебания строительных конструкций помещения под действием динамических нагрузок от работы станка, а так же аэродинамические процессы в аспирационной системе.

Хотя превышения нормативных уровней инфразвука в производственном помещении нет, учитывая его высокую проникающую способность, при расположении предприятия вблизи территории жилой застройки (где допустимые эквивалентные уровни на характеристике FI составляют 75 дБ) необходимо осуществлять постоянный мониторинг уровня инфразвука.

Список литературы

Хорбенко И.Г. За пределами слышимого. Москва, Машиностроение, 1984 г., 169 с.

Сокол Г.И. «Особенности акустических процессов в инфразвуковом диапазоне частот». - Днепропетровск: Проминь, 2000. - 143 с.

Жуков А.И., Иванников А.Н., Фрайман Б.Я. О необходимости изучения пространственной структуры звукового поля при оценке действия низкочастотного шума. «Борьба с шумом и звуковой вибрацией», Москва, 1989 г., стр. 53-59.

Физические факторы производственной среды. Физические факторы окружающей природной среды инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки. СН 2.2.4/2.1.8.583-96

Размещено на Allbest.ru