Виробничий шум

Шум це будь-який небажаний звук, якій наносить шкоду здоров’ю людини, знижує його працездатність, а також може сприяти отриманню травми в наслідок зниження сприйняття попереджувальних сигналів. З фізичної точки зору - це хвильові коливання пружного середовища, що поширюються з певної швидкістю в газоподібній, рідкій або твердій фазі.

Звукові хвилі виникають при порушенні стаціонарного стану середовища в наслідок впливу на них сили збудження и поширюючись у ньому утворюють звукове поле. Джерелами цих порушень бути механічні коливання конструкцій або їх частин, нестаціонарні явища в газоподібних або рідких середовищах

Основними характеристиками таких коливань служить амплітуда звукового тиску(р,Па), частота (f,Гц). Звуковий тиск – це різниця між миттєвим значенням повного тиску у середовищі при наявності звуку та середнім тиском в цьому середовищі при відсутності звуку. Поширення звукового полю супроводжується переносом енергії, яка може бути визначена інтенсивністю звуку J(Вт/м2).У вільному звуковому полі інтенсивність звуку і звуковий тиск зв’язати між собою співвідношенням

J =p2 /с·C,

де J –інтенсивність звуку, Вт/м2

p- звуковий тиск, Па,

с- щільність середовища,кг/м3

С – швидкість звукової хвилі в даному середовищі, м/с.

За частотою звукові коливання поділяються на три діапазони: інфразвукові з частотою коливань менше 20 Гц, звукові (ті, що ми чуємо) ¾ від 20 Гц до 20 кГц та ультразвукові ¾ більше 20 кГц. Швидкість поширення звукової хвилі C (м/с) залежить від властивостей середовища і насамперед від його щільності. Так, в повітрі при нормальних атмосферних умовах C~344 м/с; швидкість звукової хвилі в воді ~1500 м/с, у металах ~ 3000-6000 м/с.

Людина сприймає звуки в широкому діапазоні інтенсивності (від нижнього порога чутності до верхнього –больового порога). Але звуки різних частот сприймаються неоднаково. Найбільша чутність звуку людиною відбувається у діапазоні 800-4000 Гц. Найменша – в діапазоні 20-100 Гц.

 

Залежність рівня звукового тиску, що сприяється людиною від частоти звуку (криві рівної гучності)

В зв’язку з тим, що слухове сприйняття пропорційне логарифму кількості звукової енергії були використані логарифмічні значення – рівні звукової інтенсивності (Li) та звукового тиску(Lp), які виражаються у децибелах (дБ). Рівень інтенсивності та рівень тиску звука виражаються формулами:

Li = 101g J /J0, дБ;

Lр = 201g р /р0, дБ;

де J0,- значення інтенсивності на нижньому порозі чутності його людиною при

частоті 1000 Гц, J0 = 10-12 Вт/м2;

р0 - порогові значення на нижнього порозі чутності звукового тиску людиною на частоті

1000 Гц, р0 =2*10-5 Па.

На порозі больового відчуття (верхнього порога) на частоті 1000 гц значення інтенсивності Jп =102Вт/м2, а звукового тиску рп=2·10 Па.

Спектр шуму ¾ залежність рівнів інтенсивності від частоти. Розрізняють спектри суцільні (широкосмугові), у яких спектральні складові розташовані по шкалі частот безперервно, і дискретні (тональні), коли спектральні складові розділені ділянками нульової інтенсивності. На практиці спектральну характеристику шуму звичайно визначають як сукупність рівнів звукового тиску (інтенсивності) у частотних октавних смугах. Ширина таких смуг відповідає співвідношенню fв /fн =2, де fв- верхня частота смуги, fн – нижня частота смуги. Кожну смугу визначають за ії середньо геометричної частоті fср= fв *fн.Оскільки сприйняття звуку людиною різниця за частотою, для вимірів шуму, що відповідає його суб’єктивному сприйняттю вводять поняття коректованого рівня звукового тиску. Корекція здійснюється за допомогою поправок, які додаються у частотних смугах. Стандартні значення корекції в частотних смугах наведені у таблиці. Значення загального рівня шуму з урахуванням вказаної корекції по частотним смугам називають рівнем звука (дБА)

Таблиця. Стандартні значення корекції рівнів звукового тиску у частотних смугах.

Середньо геометричні частоти октавних смуг, Гц	31,5
Корекція, дБ	-42	-26,3	-16,1	-8,6	-3,2		1,2	1,0	-1,1

 

За часовими характеристиками шуми поділяють на постійні і непостійні. Постійними вважають шуми, у яких рівень звуку протягом робочого дня змінюється не більше ніж на 5 дБА. Непостійні шуми поділяються на переривчасті, з коливанням у часі, та імпульсні. При переривчастому шумі рівень звуку може різко падати до фонового рівня, а довжина інтервалів, коли рівень залишається постійним і перевищує фоновий рівень, досягає 1 с та більше. При шумі з коливаннями у часі рівень звуку безперервно змінюється у часі. До імпульсних відносять шуми у вигляді окремих звукових сигналів тривалістю менше 1 с кожний, що сприймаються людським вухом як окремі удари.

Джерело шуму характеризують звуковою потужністю W(Вт), під якою розуміють кількість енергії у ватах, яка випромінюється цим джерелом у вигляді звуку в одиницю часу.

Рівень звукової потужності(дБ) джерела визначають за формулою:

Lw = 10 lg W/W0,

де W0 ¾ порогові значення звукової потужності, яке дорівнює 10-12 Вт.

В випадку, коли джерело випромінює звукову енергію в усі сторони рівномірно, середня інтенсивність звуку в будь-якій точці простору буде дорівнювати:

Jср = W/4×p×r2,

де r ¾ відстань від центра джерела до поверхні сфери, що віддалена на таку достатньо велику відстань, щоб джерело можна було вважати точковим.

Якщо випромінювання відбувається не в сферу, а в обмежений простір, вводиться кут випромінювання W, який вимірюється в стерадіанах. Тоді

Jср = W/W×r2

Якщо джерело шуму являє собою пристрой, розташований на поверхні землі, то W=2p, у двогранному куті W=p, у тригранному W=p/2.

Фактором направленості джерела називають відношення інтенсивності звуку, який випромінюється в даному напрямі, до середньої інтенсивності

Ф = J/Jср

Шумові характеристики обов’язково встановлюють в стандартах або технічних умовах на машини і вказують у їх паспортах. Значення шумових характеристик встановлюють, виходячи з вимог забезпечення на робочих місцях, житловій території і в будинках допустимих рівнів шуму.

Розрахунок очікуваної шумової характеристики є необхідною складовою частиною конструювання машини або транспортного засобу.