БЖД. Тема создание оптимальной
 Скачать 4.58 Mb.
|
|
Звукоизоляция Звукоизоляция – это снижение шума на пути его распространения за счет Рис. 55. Штучные звукопоглотители 33 звукоизолирующих преград (стен, перегородок, экранов и т.п.). Звуковая энергия отражается от ограждений и только часть ее проходит через ограждение. Характеристикой звукоизоляции служит коэффициент звукопроницаемости τ, равный отношению звуковой мощности, прошедшей через ограждение (W пр ), к звуковой мощности (W пад ), падающей на ограждение: пр пад W W Другой характеристикой звукоизоляции является коэффициент звукоизоляции: 1 10 lg дБ R Для оценки звукоизоляции однородной перегородки используется зависимость 0 20 lg 47,5 дБ R m f , где m 0 – масса 1 м 2 ограждения (кг); f – частота (Гц). Звук через ограждения проходит (рис. 56) через отверстия в ограждении, через излучение шума ограждением под действием на него переменного давления падающего звука, а также от вибрации ограждения, возбуждаемой механическим воздействием на ограждение. В последнем случае звуковые волны распространяются не по воздуху, а по конструкции. Из зависимости для оценки звукоизоляции однородной перегородки следует, что звукоизоляция повышается с ростом массы ограждения и частоты звука. На звукоизоляцию влияют жесткость ограждения, резонансные явления. Основными типами устройств звукоизоляции являются: звукоизолирующие кожухи, кабины, экраны. Звукоизоляция позволяет ослабить шум в помещении на 30–50 дБ. Нанесение на внутренние поверхности конструкции вибродемпфирующих покрытий увеличивает внутренние потери и повышает эффективность звукоизоляции. Эффективным, простым и дешевым методом снижения шума на рабочих местах является применение звукоизолирующих кожухов. Для получения максимальной эффективности кожухи должны полностью закрывать оборудование, механизм и т.д. Конструктивно кожухи выполняются съемными, раздвижными или капотного типа, сплошными герметичными или неоднородной конструкции – со смотровыми окнами, открывающимися дверцами, проемами для ввода коммуникаций и циркуляции воздуха (рис. 57). Рис. 56. Средства звукоизоляции: 1 – звукоизолирующий кожух; 2 – звукоизолирующая кабина; 3 – акустический экран 34 Рис. 57. Схемы звукоизолирующих кожухов: а – съемного; б – раздвижного; в – капотного типа; г – неоднородной конструкции; 1 – стенка кожуха; 2 – звукопоглощающая облицовка; 3 – оборудование; 4 – виброизолирующие опоры оборудования; 5 – виброизолирующие прокладки; 6 – глушители в отверстиях для циркуляции воздуха; 7 – глушитель в отверстии для провода; 8 – перфорированный лист или сетка Кожухи изготавливают обычно из листовых несгораемых или трудносгораемых материалов (сталь, дюралюминий). Внутренние поверхности стенок кожухов обязательно облицовывают звукопоглощающим материалом, а сам кожух изолирован от вибрации основания. С наружной стороны на кожух наносят слой вибродемпфирующего материала для уменьшения передачи вибрации от машины на кожух. Если защищаемое оборудование выделяет теплоту, то кожухи снабжают вентиляционными устройствами с глушителями. Для защиты от непосредственного, прямого воздействия шума используют экраны и выгородки (соединенные отдельные секции – экраны) (рис. 58). Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. При низких частотах (менее 300 Гц) экраны малоэффективны, так как за счет дифракции звук их легко огибает. Важно также, чтобы расстояние от источника шума до приемника было как можно меньше. Наиболее часто применяются экраны плоской и П-образной формы. Изготавливают экраны из сплошных твердых листов (металлических и т.п.) толщиной 1,5–2 мм с обязательной облицовкой звукопоглощающими материалами поверхности, обращенной к источнику шума, а в ряде случаев и с противоположной стороны. Рис. 58. Экранирование источников шума: 1 – шумное оборудование; 2 – экран со звукопоглощающей облицовкой; 3 – рабочее место 35 Звукоизолирующие кабины используют для размещения в них пультов дистанционного управления или рабочих мест в шумных помещениях (рис. 59). Используя звукоизолирующие кабины, можно обеспечить практически любое требуемое снижение шума. Обычно кабины изготавливают из кирпича, бетона и других подобных материалов, а также сборными из металлических панелей (стальных или из дюралюминия). Глушители шума являются устройством снижения аэродинамического шума на пути его распространения. Активные глушители содержат звукопоглощающий материал в виде набивки или матов, закрепляемых на внутренней поверхности глушителя, в виде звукопоглощающих пластин, устанавливаемых в канале глушителя. Реактивные глушители отражают шумы обратно к источнику. По принципу действия глушители подразделяют на активные (абсорбционные), реактивные и комбинированные (рис. 60). а) б) в) Рис. 60. Глушители: а – активный; б – камерный; в – резонансный Они снижают шум в узких частотных пределах и подразделяются на камерные и резонансные. Камерные глушители выполняются в виде расширительных камер, отражающих звуковую волну обратно к источнику. В резонансном глушителе снижение шума достигается за счет потерь звуковой энергии на колебательный процесс в резонаторе, который рассчитывается на определенную длину звуковой волны. Снижение шума в широком диапазоне частот достигается в комбинированных глушителях, в которых используют набор различных шумопонижающих активных и реактивных устройств. Рис. 59. Звукоизолирующая кабина из сборных панелей: 1 – окно; 2 – вентилятор; 3 – глушитель шума; 4 – звукопоглощающий материал; 5 – виброизолятор 36 Защита от вибрации Выбор мероприятий защиты от вибрации основан на анализе решения уравнения колебательного процесса: 2 2 m F V q m Снижение виброскорости можно обеспечить: 1) уменьшением возмущающей силы (F m ): в источнике; на пути ее распространения; 2) увеличением активного сопротивления объекта (коэффициента сопротивления μ); 3) увеличением пассивного сопротивления объекта: за счет массы объекта m (т); за счет жесткости объекта q. Обеспечение уменьшения возмущающей силы в источнике достигается: улучшением балансировки вращающихся деталей; уменьшением ударных нагрузок за счет снижения зазоров в сочленениях деталей при повышении класса точности изготовления; заменой возвратно-поступательного движения на вращательное в кинематике механизма; использованием в редукторах шестерней со специальными видами зацепления (шевронным, червячным и др.); применением подшипников скольжения вместо подшипников качения; заменой рабочих процессов с динамическими нагрузками на безударные (ковку на прессование, клепку на сварку и т.п.). Снижение возмущающего воздействия на пути его распространения достигается виброизоляцией. 37 Виброизоляция Виброизоляция – это уменьшение передачи колебаний от источника возмущения защищаемому объекту за счет упругой связи, помещаемой между ними. На рисунке 61 представлена схема виброизоляции. Эффективность виброизоляции определяется коэффициентом передачи: 0 m mH F КП F , где F m0 , F mН – возмущающая сила, действующая на защищаемый объект, и возмущающая сила источника. При незначительном трении в системе КП можно представить зависимостью 2 0 1 1 КП f f , где f и f 0 – соответственно частота возмущающей силы и силы, действующей на объект. На рис. 62 представлена зависимость КП от соотношения частот f и f 0 а) б) Рис. 61. Схемы виброизоляции (а) и пружинно-резинового амортизатора (б) Из графика следует: при f = f 0 имеет место резонанс и происходит резкое возрастание КП, виброизоляция неэффективна; при f < f 0 КП убывает до величины КП = 1, т.е. виброизоляция не работает, и возмущающая сила целиком передается на объект защиты; при f > f 0 КП убывает до соотношения 0 2 f f , виброизоляция неэффективна, т.к. КП > 1. Эффективной виброизоляция становится при f / f 0 = 3–4. Для оценки виброизоляции используется зависимость 1 20 lg дб L КП Рис. 62. Зависимость коэффициента передачи от соотношения ω/ω 0 38 Основой виброизоляции служат виброизоляторы: пружинные и резиновые (рис. 63). Пружинные виброизоляторы длительно сохраняют упругие свойства, пригодны для широкого диапазона частот, стойкие к воздействию масел, температур. Резиновые виброизоляторы обеспечивают большие внутренние потери, что важно для снижения высоких частот колебаний. Вибродемпфирование Вибродемпфирование – это уменьшение уровня вибрации объекта за счет превращения механической энергии колебаний в тепловую энергию. Вибродемпфирование достигается использованием в защищаемом объекте материалов с большим внутренним коэффициентом трения μ. Такими материалами являются сплавы Cu–Ni, Ni–Со, магниевые сплавы, пластмассы, резины, текстолит, специальные мастики и др. Практически вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя материала с большими внутренними потерями, использованием поверхностного трения при вибрации двух скрепленных пластин. Колебательная энергия переходит в тепловую энергию при деформации покрытия или при трении скрепленных поверхностей. Использование жестких демпфирующих материалов эффективно при низких частотах вибрации, а мягких при высоких частотах. Лучший эффект вибродемпфирования достигается, когда протяженность демпфирующего слоя соизмерима с длиной волны изгиба, а толщина покрытий равна 2–3 толщины элемента конструкции. Виброгашение Виброгашение – это уменьшение вибрации за счет увеличения реактивной составляющей механического сопротивления системы (импеданса). Виброгашение может быть достигнуто: увеличением массы объекта (инерционной составляющей импеданса mω); увеличением жесткости объекта (упругой составляющей импеданса q/ω); использованием динамических виброгасителей. Увеличение массы объекта (m) достигается постановкой объекта вибрации на массивный фундамент (рис. 64). Метод эффективен при частоте возмущающей силы (f) значительно выше собственной частоты объекта (f 0 ) т.е. f >> f 0 Увеличение жесткости объекта снижает уровень а) б) Рис. 63. Виброизолирующие опоры: а – пружинные; б – резиновые Рис. 64. Установка агрегата на виброгасящий фундамент 39 вибрации, когда f << f 0 , т.е. частота возмущающей силы значительно ниже собственной частоты объекта. Динамическое гашение осуществляется путем установки дополнительной колебательной системы на защищаемый объект. Наибольший эффект динамического гашения обеспечивается при f = f 0 , т.е. когда собственная частота объекта совпадает с частотой виброгасителя (f 0 ). Это условие обеспечивается при 0 1 2 q f f m Уменьшение вибрации защищаемого объекта достигается за счет колебаний гасителя в направлении, противоположном колебаниям защищаемого объекта (рис. 65). 3ащита от электромагнитных полей и излучений Многие промышленные производства сопровождаются различными излучениями. Природа излучений обусловлена процессами, происходящими в веществе: движущимися электрическими зарядами (электромагнитные волны), изменением во времени дипольного электрического момента электрической системы (электрическое дипольное излучение), переходом тепловой энергии вещества в энергию излучения, изменение возбужденного состояния ядер вещества (жесткое электромагнитное гамма-излучение) и т.д. Негативное воздействие некоторых излучений на организм человека требует использования защитных мероприятий. Основными мерами защиты от излучений являются защита «расстоянием», защита «временем» и экранирование. При достаточном удалении от источника излучения интенсивность излучения ослабевает вследствие взаимодействия излучения с атмосферным воздухом до величины, безопасной для человека. Ограничение времени пребывания в зоне облучения, а также использование защитных экранов позволяют обеспечить безопасность человека. В зависимости от характера излучения осуществляется расчет безопасного расстояния, времени пребывания в зоне облучения и защитного экранирования. . Защита от тепловых излучений Основным путем оздоровления труда в горячих цехах, где инфракрасное излучение – основной компонент микроклимата, является изменение технологических процессов в направлении ограничения источников тепловыделений и уменьшении времени контакта работающих с ними. Дистанционное управление процессом увеличивает расстояние между рабочим и источником тепла и излучения, что снижает интенсивность влияющей на человека радиации. Важное значение имеют теплоизоляция поверхности оборудования; устройство защитных экранов, покрытых теплоизоляционными материалами, ограждающих рабочих от лучистого и конвекционного тепла, водяные и воздушные завесы; укрытие поверхности Рис. 65. Схема динамического виброгасителя 40 нагревательных печей полыми экранами с циркулирующей в них проточной водой снижает температуру воздуха на рабочем месте и полностью устраняет инфракрасные излучения. Средства коллективной защиты работающих от тепловых излучений представлены на рис. 66. Средства коллективной защиты от тепловых излучений Теплоизоляция Ма сти чная О б ер точ н ая За сы пная И з ш ту чны х и зд е л и й Т епл оп ог л а щ а ю щ ие Т епл о отр аж аю щ и е Т епл о отв од ящ и е С ве рх ни м п од во до м в оз ду ха С н иж ни м п од во до м в оз ду ха В ее рное Р а д иац ионн ое ох л аж д ени е М ел ко ди сп ер сн ое р ас пы ле ни е во ды В ент ил яц ия Теплозащитные экраны Воздушное душирование Рис. 66. Классификация средств промышленной теплозащиты Мастичная теплоизоляция достигается нанесением на горячую поверхность изоляционной мастики. Мастичную изоляцию можно применять на объектах любой конфигурации. В качестве оберточной изоляции используют асбестовую ткань, минеральную вату, войлок. Наиболее пригодна оберточная изоляция для трубопроводов. Засыпная изоляция используется при прокладке трубопроводов в каналах, где требуется большая толщина изоляционного слоя. Она достигается применением молотого диатомита, перлита и т.п. Смешанная теплоизоляция состоит из нескольких слоев. В первом слое обычно устанавливают штучные изделия. Наружный слой изготавливают из мастичной или оберточной изоляции. Целесообразно устанавливать алюминиевые кожухи снаружи теплоизоляции. Затраты на устройство кожухов быстро окупаются вследствие уменьшения тепловых потерь на излучение и повышения долговечности изоляции под кожухом. В основе расчета теплоизоляции лежит допустимая величина тепловых потерь. Наиболее распространенным и эффективным способом защиты от инфракрасного (теплового) излучения является экранирование. Экраны применяют как для экранирования источников излучения, так и для защиты людей и рабочих мест от воздействия лучистого тепла. По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплоотводящие. Это деление в известной степени является условным, так как любой экран обладает способностью отражать, поглощать или отводить тепло. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство отражено в нем наиболее сильно. Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении. Они выполняются из металла, могут быть водоохлаждаемые и футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит, пемза). Для теплоотражающих экранов материалом служат листовой алюминий, оцинкованная сталь, белая жесть, алюминиевая фольга (альфоль), укрепляемые на несущем материале – картоне, сетке и т.п. Снижение температуры теплоотражающего экрана оценивают по коэффициенту экранирования и э t t , где и t и э t – температура у источника и на обратной стороне экрана соответственно. 41 Температуру экрана э t можно рассчитать по формуле 2 э и P t t , где a – коэффициент теплопоглощения экрана; Р –интенсивность облучения, Вт/м 2 ; α – удельная теплоотдача экрана, Вт/(м 2 · °С). Эффективность теплозащиты таких экранов достигает 80–98%. В теплопоглощающих экранах применяют материалы с большим термическим сопротивлением (огнеупорный кирпич, асбестовые щиты на металлической сетке или листе и т.п.), вследствие чего температура наружной поверхности резко уменьшается. Эффективность экранирования можно оценить по формуле 0 l P P e , где Р и Р 0 – мощность лучистого потока в точке пространства при наличии и отсутствии экрана; δ – коэффициент ослабления; l – толщина экрана. К |