1
Drgania, hałas, wibracje
i ochrona przed nimi
Wykład XII
1. Terminologia
1
Drgania, hałas, wibracje
i ochrona przed nimi
Wykład XII
1. Terminologia
2
Terminologia
Drgania akustyczne – drgania polegaj
ą
ce
na ruchu cz
ą
stek
ś
rodowiska spr
ęŜ
ystego
wzgl
ę
dem poło
Ŝ
enia równowagi.
Drgania akustyczne powietrzne –
w powietrzu.
Drgania akustyczne materiałowe –
w o
ś
rodku stałym.
Terminologia
D
ź
wi
ę
ki – drgania akustyczne zdolne
wytworzy
ć
wra
Ŝ
enia słuchowe (pasma
cz
ę
stotliwo
ś
ci 16Hz - 20kHz).
Infrad
ź
wi
ę
ki – drgania infraakustyczne o
cz
ę
stotliwo
ś
ci poni
Ŝ
ej 16 Hz.
Ultrad
ź
wi
ę
ki – drgania ultraakustyczne o
cz
ę
stotliwo
ś
ci powy
Ŝ
ej 20 kHz.
3
Terminologia
Podział drga
ń
infraakustycznych :
wstrz
ą
sy – impulsy o charakterze
przewa
Ŝ
nie udarowym o małej
cz
ę
stotliwo
ś
ci, wskutek czego organizm
reaguje na ka
Ŝ
dy wstrz
ą
s oddzielnie
drgania wła
ś
ciwe – o postaci ruchu
periodycznego, na który organizm reaguje
biernie (wy
Ŝ
sze cz
ę
stotliwo
ś
ci)
Terminologia
Hałas – d
ź
wi
ę
ki słyszalne, które mog
ą
by
ć
dla człowieka nieprzyjemne lub
niepo
Ŝą
dane, obci
ąŜ
aj
ą
ce i
przeszkadzaj
ą
ce, a ich długotrwałe
działanie powoduje zaburzenia funkcji
organizmu.
Wibracje – drgania zdolne wytworzy
ć
u
człowieka wra
Ŝ
enia, które odbiera on za
po
ś
rednictwem zmysłu dotyku
4
2. Sposoby generacji hałasu
Sposób mechaniczny
efekt drga
ń
elementów maszyn i instalacji,
polegaj
ą
cy na wypromieniowaniu tych
zakłóce
ń
w otaczaj
ą
cy o
ś
rodek; moc
zale
Ŝ
na jest od: własno
ś
ci o
ś
rodka,
wielko
ś
ci powierzchni drgaj
ą
cego
elementu, konfiguracji i pr
ę
dko
ś
ci drga
ń
5
Sposób aerodynamiczny
Wi
ąŜ
e si
ę
z przepływem gazów i cieczy;
przyczyny powstawania:
1)
okresowe otwieranie i zamykanie
swobodnego wylotu gazów do atmosfery
(silniki, spr
ęŜ
arki tłokowe)
2)
opływanie przeszkód wraz zawirowaniem
strugi oraz odrywanie si
ę
od warstwy
przy
ś
ciennej ruroci
ą
gu (wentylatory,
dmuchawy, spr
ęŜ
arki wirnikowe)
Sposób aerodynamiczny
3)
mieszanie si
ę
strumieni gazów o ró
Ŝ
nych
pr
ę
dko
ś
ciach lub wypływ do spokojnej
atmosfery (upusty spr
ęŜ
onego powietrza,
silniki odrzutowe, palniki gazowe)
4)
kawitacja (praca pomp, zaworów,
kranów)
5)
proces spalania
6
Materiałowe drgania akustyczne
Zale
Ŝą
od własno
ś
ci o
ś
rodka:
moduł Younga
moduł spr
ęŜ
ysto
ś
ci poprzecznej
liczba Poissona
g
ę
sto
ść
, itp.
Charakterystyka
ź
ródeł
hałasu i wibracji
ź
ródła przemysłowe: przemysł maszyn
ci
ęŜ
kich, hutnictwo, przemysł maszynowy,
budownictwo, przemysł lekki
hałas uliczny, kolejowy i lotniczy: toczenie
si
ę
opon, ssanie powietrza, wydech,
drgania przewodów systemu
wydechowego, drgania silnika i skrzyni
biegów, drgania układu przenoszenia
nap
ę
du
7
3. Wpływ hałasu i drga
ń
na ludzi
Oddziaływanie hałasu
Zaburzenia w:
1)
o
ś
rodkowym układzie nerwowym (wzrost
ci
ś
nienia wewn
ą
trzczaszkowego, zmiany
patologiczne w przebiegu krzywej EEG)
2)
układzie kr
ąŜ
enia (w naczyniach włoskowatych
i mi
ęś
niu sercowym, wzrost ci
ś
nienia krwi,
zaburzenia rytmu serca, zw
ęŜ
enie drobnych
naczy
ń
krwiono
ś
nych, zmniejszenie przepływu
krwi w tkankach)
8
Oddziaływanie hałasu
Zaburzenia w:
3)
układzie pokarmowym (wzmo
Ŝ
one wydzielanie
soku
Ŝ
oł
ą
dkowego, choroba wrzodowa
Ŝ
oł
ą
dka i dwunastnicy)
4)
układzie dokrewnym (zwi
ę
kszenie czynno
ś
ci
nadnerczy, nadczynno
ść
tarczycy, wzrost
przemiany materii)
5)
składzie krwi (umiarkowana niedokrwisto
ść
,
podwy
Ŝ
szony wska
ź
nik OB)
Oddziaływanie hałasu
Zaburzenia w:
6)
równowadze psychicznej (znu
Ŝ
enie,
rozdra
Ŝ
nienie, kłótliwo
ść
, upo
ś
ledzenie
koncentracji uwagi, trudno
ś
ci ze snem,
wyst
ę
powanie stanów niepokoju i l
ę
ku)
Zaburzenia zale
Ŝą
od cz
ę
stotliwo
ś
ci, czasu
trwania, nat
ęŜ
enia oraz przygotowania
psychicznego człowieka na pojawienie si
ę
hałasu
9
Oddziaływanie drga
ń
Zmiany w organizmie s
ą
zale
Ŝ
ne od:
cz
ę
stotliwo
ś
ci drga
ń
intensywno
ś
ci drga
ń
(amplitudy)
czas działania
kierunek
Oddziaływanie drga
ń
Wymuszenia pojedyncze o du
Ŝ
ej
intensywno
ś
ci (wstrz
ą
sy) – mechaniczne
uszkodzenie ciała (stłuczenia, złamania
itp.)
Drgania o cz
ę
stotliwo
ś
ci 3-5Hz –
zaburzenia zwi
ą
zane z przesuni
ę
ciem
masy krwi w naczyniach krwiono
ś
nych,
uczucie kołysania (choroba morska)
10
Oddziaływanie drga
ń
3-5 Hz do 11 Hz – podra
Ŝ
nienie bł
ę
dnika,
drgania rezonansowe całego ciała lub niektórych
cz
ęś
ci (głowa,
Ŝ
oł
ą
dek, w
ą
troba, jelita)
11-45 Hz – zaburzenia funkcjonalne niektórych
narz
ą
dów wewn
ę
trznych, pogorszenie wzroku
wskutek drga
ń
gałek ocznych, uczucie nudno
ś
ci
i wymioty
powy
Ŝ
ej 45 Hz – przy okre
ś
lonej intensywno
ś
ci
wyst
ą
pienie choroby wibracyjnej
Oddziaływanie drga
ń
Choroby zawodowe zwi
ą
zane
z wyst
ę
powaniem drga
ń
:
rwa kulszowa (choroba kierowców
samochodów ci
ęŜ
arowych)
upo
ś
ledzenie słuchu
choroba wibracyjna
11
4. Ochrona czynna i bierna
przed hałasem i drganiami
Sposoby ochrony w przemy
ś
le
Sposoby minimalizacji propagacji hałasu i drga
ń
:
1)
poprawa warunków akustycznych miejsc pracy
(zmniejszenie nat
ęŜ
enia hałasu wytwarzanego
przez maszyny, modyfikacja procesów
technologicznych)
2)
zabezpieczenie przed rozprzestrzenianiem si
ę
hałasu, odpowiednie kształtowanie
przestrzenne wn
ę
trza hal produkcyjnych
(zasłony, ekrany i obudowy d
ź
wi
ę
kochłonne,
wibroizolacja maszyn i urz
ą
dze
ń
, materiały
izolacyjne i tłumi
ą
ce), narz
ę
dzia bezpieczne
drganiowo
12
Sposoby ochrony w przemy
ś
le
Sposoby minimalizacji propagacji hałasu i drga
ń
:
3)
ochronniki akustyczne (wkładki wewn
ą
trzuszne,
ochronniki w kształcie słuchawek, hełmy
osłaniaj
ą
ce głow
ę
wraz z mał
Ŝ
owin
ą
uszn
ą
,
ochronniki osłaniaj
ą
ce głow
ę
i tułów, r
ę
kawice i
obuwie antywibracyjne, pasy przeciwwstrz
ą
sowe,
poduszki, kl
ę
czniki amortyzuj
ą
ce)
Inne sposoby ochrony
przed hałasem
stosowanie leków
eliminacja osób nadwra
Ŝ
liwych na uraz
akustyczny (testy)
regulacja czasu pracy osób nara
Ŝ
onych na
hałas
13
Redukcja drga
ń
akustycznych
materiałowych
tłumienie na granicy dwóch o
ś
rodków
(stosowanie konstrukcji z materiałów
mieszanych)
zmiana przekrojów elementów konstrukcji
stosowanie rozgał
ę
zie
ń
w konstrukcji
wykorzystanie past antywibracyjnych
zastosowanie przekładek z materiałów
tłumi
ą
cych
tłumienie drga
ń
płyt przez elementy
usztywniaj
ą
ce
Działania prowadz
ą
ce do
zmniejszenia szczytowych warto
ś
ci
amplitud w przekładniach z
ę
batych
zmniejszenie mocy i pr
ę
dko
ś
ci obrotowych
prawidłowa obróbka kół z
ę
batych
odpowiednie smarowanie
prawidłowe zaz
ę
bianie si
ę
współpracuj
ą
cych kół
redukcja bł
ę
du podziałki
stosowanie materiałów o du
Ŝ
ym współczynniku
tłumienia (
Ŝ
eliwo, tworzywa sztuczne)
zwi
ę
kszenie grubo
ś
ci z
ę
ba
zwi
ę
kszenie stopnia pokrycia
zwi
ę
kszenie modułu przy jednoczesnym stałym
promieniu r
14
Sposoby ochrony w komunikacji
-
ś
rodki organizacyjno-prawne
zakaz u
Ŝ
ytkowania pojazdów z uszkodzonymi
tłumikami
zakaz u
Ŝ
ywania sygnalizacji d
ź
wi
ę
kowej w
miastach noc
ą
strefowanie akustyczne, wył
ą
czenie niektórych
ulic z ruchu drogowego, wła
ś
ciwa lokalizacja
budynków i zabudowa ulic, ekrany
przeciwhałasowe, ro
ś
linno
ść
wła
ś
ciwe kształtowanie ci
ą
gów komunikacyjnych
(droga w wykopie lub tunelu, skrzy
Ŝ
owania
bezkolizyjne, obwodnice)
prawidłowa organizacja ruchu drogowego
Sposoby ochrony w komunikacji
-
ś
rodki techniczne
zmiany w pojazdach (tłumik, hamulce,
silnik, sylwetka, zale
Ŝ
no
ść
hałasu od stanu
technicznego pojazdu)
zmniejszenie hała
ś
liwo
ś
ci układu opona-
nawierzchnia drogowa
izolacja akustyczna pojazdu
15
Podstawowa literatura
1.
Cempel C., Wibroakustyka stosowana.
PWN, Warszawa 1989.
2.
Engel Z., Ochrona
ś
rodowiska przed
drganiami i hałasem. PWN, Warszawa
2001.
3.
Puzyna C., Ochrona
ś
rodowiska przed
hałasem. WNT, Warszawa 1982.
4.
Zieli
ń
ski T., Ochrona
ś
rodowiska pracy
przed hałasem. Wyd. Politechniki
Łódzkiej, Łód
ź
1997.