1326

графике в двумерном пространстве в виде фазовой траектории. Затем выполняется разбиение двумерного фазового изображения и проводится анализ плотности заполнения изучаемой траекторией выделенной области. И на основе метода количественной оценки фазовой информации вычисляется емкостная размерность.

Плотность заполнения выделенной области изменяется во времени и выражается при помощи показателя Хаусдорфа. Функция изменения показателя Хаусдорфа во времени имеет название хаос-ритма.

На основе полученных хаос-ритмов строятся «странные аттракторы». Известно, что под воздействием внешнего ЭМИ на человека структура аттрактора изменяется, что может свидетельствовать об отклонениях в состоянии здоровья человека.

Также известно, что ЭМП радиочастот (РЧ), особенно в сочетании с монотонной деятельностью, усиливают α-диапазон в спектрах электроэнцефалограммы человека [5].

Модель описания воздействия ЭМП на биологический объект предложена В.М. Сидоренко [6]. Она позволяет объяснить влияние слабого ЭМП. В биологическом объекте под действием ЭМП генерируется мембранный потенциал, сравнимый по величине с его действующим биологическим значением.

Исследования влияния ЭМП сотовых телефонов на здоровье человека показали нарушения гематоэнцефалического барьера, цитологические изменения в нервных клетках мозга, особенно у детей и подростков. В качестве отдаленных последствий прогнозируется развитие опухолей мозга и акустического нерва. Соответственные рекомендации были внесены в СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190–03 в 2003 г. [7].

Дальнейшее развитие теории биологического действия ЭМП должно учитывать не только тепловые, но и информационные эффекты. Последние могут оказывать дестабилизирующее влияние на организм человека, приводя в конечном итоге к разнообразным нарушениям в состоянии здоровья.

Известно, что при экспериментальных исследованиях на животных и при эпидемиологических обследованиях изучают характер нарушений в отдельных системах. В работе [3] представлена модель, позволяющая количественно описать степень снижения компенсаторных резервов организма и ускоренного старения при хроническом действии ряда экологических и социальных факторов. Представленная модель учитывает воздействие изучаемого фактора на n различных систем организма одновременно и позволяет оценить как снижение устойчивости организма в целом, так и значимость отклонений в функционировании отдельных систем, что в свою очередь может послужить основой для установления норм безопасного воздействия ЭМИ на человека.

Расчет по модели выполняется по следующей формуле:

Для расчета по модели необходимы следующие входные данные:

Выбирается n показателей различных систем организма. Они измеряются у M объектов в двух состояниях: под воздействием неблагоприятного фактора и без него. Затем для каждого показателя вычисляется среднее значение по этим M объектам в состоянии воздействия вредного фактора и среднее значение без этого воздействия (в норме). Кроме этого вычисляется средняя квадратичная погрешность σ каждого из n показате-

61

лей в норме (т.е. отклонение показателя от среднего значения показателя всех исследуемых объектов без воздействия излучения).

Результатом расчета является обобщенный логарифмический показатель (далее ОЛП), его значение варьируется от 0 до 1. ОЛП характеризует количественный переход от состояния «идеальной» нормы (т.е. отсутствия изменений в отслеживаемых системах) через все промежуточные состояния к состоянию, близкому к срыву регуляторных процессов и резкому снижению устойчивости организма и увеличению вероятности гибели.

Интерпретация полученного результата ОЛП:

Результат от 0 до 0,05 характеризует устойчивость организмов исследуемых объектов к воздействию вредного фактора как максимальную, от 0,05 до 0,2 – сниженную. Значение результата от 0,2 до 0,5 свидетельствует о значительном снижении устойчивости организмов, и при значениях в диапазоне от 0,5 до 1 возможна гибель объектов при функциональных нагрузках.

В ряде экспериментов, описанных в [3], подтверждена гипотеза о том, что если отдельный объект имеет в одной из исследуемых систем значительные отклонения от нормы, то ЭМИ будет способствовать большему снижению устойчивости организма, чем у объектов, не имеющих таких отклонений. Значимость таких отклонений (которые, что немаловажно, измеряют без воздействия ЭМИ) оценивают с помощью так называемого сигмального коридора. В работе [3] предложено на основе результатов проведенных исследований оценивать разброс показателей функциональных систем, попадающих в коридор от 0,1σ до 0,5σ как отвечающие состоянию нормы, а разброс, превышающий 0,5σ, как выход из состояния нормы.

Исходя из новых теоретических представлений об информационном воздействии ЭМП сверхслабых уровней и возможности их дезадаптирующего влияния на организм человека, следует направить усилия на решение следующих задач:

1)совершенствование гигиенических нормативов;

2)совершенствование методов диагностики их неблагоприятного влияния на здоровье человека;

3)разработку методов и средств защиты.

Задачи изменения действующих гигиенических нормативов уже начинают решаться. Например, по результатам исследований [7] влияния ЭМП сотовых телефонов на здоровье человека, которые показали нарушения гематоэнцефалического барьера и цитологические изменения в нервных клетках мозга, с прогнозируемыми развитиями опухолей мозга и акустического нерва, были внесены соответствующие рекомендации в СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190–03 в 2003 г. [7].

Решение указанных задач потребует проведения многолетних научных исследований и может рассматриваться как далекая перспектива.

Список литературы

1.Галкин А.А., Афанасьев Р.В. Расчетный метод гигиенических оценок в электромагнитных полях // Ежегодник Рос. нац. комитета по защите от неионизирующих излу-

чений 2004–2005: сб. тр. – М.: АЛЛАНА, 2006. – С. 115–126.

2.Григорьев Ю.Г., Шафиркин А.В., Васин А.Л. Биоэффекты хронического воздей-

ствия электромагнитных полей радиочастотного диапазона малых интенсивностей

62

(стратегия нормирования) // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2003. – Т. 43,

№5. – С. 501–511.

3.Васин А.Л., Шафиркин А.В. Оценка изменений различных систем организма при адаптации к хроническому действию электромагнитных полей на основе обобщенных показателей // Ежегодник Рос. нац. комитета по защите от неионизирующих излу-

чений 2004–2005: сб. тр. – М.: АЛЛАНА, 2006. – С. 75–104.

4.Шафиркин А.В., Васин А.Л. Резервы организма, ускоренное старение и сокращение продолжительности жизни человека в условиях длительного действия ЭМП РЧ нетепловых интенсивностей, а также ряда других стрессорных факторов // Ежегодник Рос. нац. комитета по защите от неионизирующих излучений 2007: сб. тр. – М.:

АЛЛАНА, 2007. – С. 40–59.

5.Зависимость биоэффектов электромагнитного поля радиочастотного диапазона нетепловой интенсивности от типологических особенностей электроэнцефалограммы человека / С.Н. Лукьянова, Ю.Г. Григорьев, О.А. Григорьев, А.В. Меркулов // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2010. – Т. 50, № 6. – С. 712–722.

6.Сидоренко В.М. Механизм воздействия слабого электромагнитного излучения на человека // Изв. Южного федерального университета. Технические науки. – 2009. –

Т. 99, № 10. – С. 83–87.

7.Григорьев Ю.Г. Электромагнитные поля сотовых телефонов и здоровье детей и подростков (ситуация, требующая принятия неотложных мер) // Радиационная биоло-

гия. Радиоэкология. – 2005. – Т. 45, № 4. – С. 442–450.

8.Цветков Г.А., Чубий А.Д., Жуков В.О. Концепция биорадиоинформативной технологии поиска нефтегазовых месторождений / ГосНИИУМС. – Пермь, 2003.

Получено 2.10.2013

УДК 628.517.2

О.В. Лонский

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ БОРЬБЫ С ШУМОМ НА ПРОИЗВОДСТВЕ

В статье рассмотрены проблемы борьбы с шумом на производстве, рассмотрены современные методы борьбы с шумом, перспективы использования новых звукопоглощающих материалов.

Ключевые слова: шум, звукопоглощение, производство, безопасность.

O.V. Lonsky

Perm National Research Polytechnic University

PROBLEMS AND PROSPECTS OF NOISE CONTROL IN MANUFACTURING

The problems of noise control in the workplace, modern methods of noise control, the prospects for the use of new sound-absorbing materials.

Keywords: noise, sound absorption, production, safety.

Среди достаточно большого количества вредных и опасных факторов, воздействующих на человека, есть такие, с которыми человек сталкивается ежедневно. К таким факторам относятся виброакустические, включающие: шум, ультразвук, инфразвук и вибрацию. С точки зрения безопасности труда, виброакустические факторы, в частности вибрация и шум, являются одними из наиболее распространенных вредных производственных факторов (2-е и 3-е место в мире).

ВПермском крае шумовая болезнь занимает первое место среди всех профзаболеваний. Это обусловлено большим количеством производств по добыче полезных ископаемых и первичной переработке сырья в горнодобывающей, цементной промышленности, металлургической, бумагоделательной промышленности, переработке древесины и т.п.

Шумом, с физиологической точки зрения, называют всякие неприятные, нежелательные звуки, оказывающие вредное, раздражающее воздействие на организм человека, мешающие восприятию полезных сигналов, снижающие его работоспособность. При превышении допустимых уровней шума на рабочих местах снижается производительность труда до 20 %, затрудняется восприятие полезной информации, снижается точность выполнения рабочими производственных операций, и значит качество продукции, создаются предпосылки для производственного травматизма и возникновения профзаболеваний.

Внастоящее время на рынке появилось много современных звукопоглощающих материалов, предложены новые конструкции для борьбы с шумом на производстве.

64

Борьба с шумом обусловливается сложностью выбора методов шумоподавления, так как на каждом производстве своя частотная характеристика шума, свои параметры рабочего помещения, свое оборудование и т.д.

Все это говорит об актуальности проведения исследований по борьбе с шумом на производстве на современном этапе. При современном уровне техники можно добиться значительных успехов в борьбе с шумом, но это требует зачастую значительных финансовых затрат.

Так, зарубежные самолетостроительные фирмы тратят на борьбу с шумом до 25 % от стоимости самолета, в автомобильной промышленности на борьбу с шумом расходуется более 12 % от стоимости автомобиля. Поэтому шум в «Мерседесе» не превышает 35 дБ, в то время как в «Запорожце» шум составлял 85 дБ, т.е. больше, чем допустимый шум в производственных помещениях.

Косновным методам борьбы с шумом относятся следующие: борьба с шумом

висточнике шума, звукоизоляция, звукопоглощение, глушители шума, комплексные методы.

Звукоизоляция служит для того, чтобы не пропускать звук из шумного помещения

вболее тихое, изолируемое помещение. При этом основной эффект обусловлен отражением звука от ограждающей конструкции, как правило, тяжелой, плотной. Она широко применяется для звукоизоляции компрессорных, насосных, вентиляторных и др.

На ОАО «Горнозаводскцемент», ОАО «Соликамскбумпром» применяются звукоизолированные кабины для операторов шумных технологических процессов, при этом применяются современные материалы и конструкции, стеклопакеты, звукопоглощающие материалы и т.д.

Звукопоглощение – это ослабление уровня шума, распространяющегося в помещении вследствие отражения энергии от облицовочных материалов ограждений, конструктивных частей оборудования.

Звукопоглощение даже с весьма высоким коэффициентом поглощения может снизить уровень шума не более чем на 8 ... 10 дБ. Эффективная шумозащита часто требует совместного использования методов звукоизоляции и звукопоглощения.

Впроизводственных цехах предприятий в качестве акустической обработки можно использовать звукопоглощающие плиты различного типа с коэффициентом звукопоглощения 0,6 и выше. Этим достигается высокая эффективность в поглощении звуков высокой частоты.

Плитами осуществляют облицовку потолка и верхней части стен с учетом того, чтобы общая площадь ее занимала не менее 60 % всей площади стен и потолка помещения, оставляя нижние части стен до 2 м высотой без акустической обработки. Звукопоглощающие материалы, как правило, пористые, пористо-волокнистые, слоистые.

Кроме того, можно использовать звукопоглотители, представляющие собой объемные тела, заполненные звукопоглощающим материалом. Звукопоглотители располагают по периметру верхней части стен или развешивают равномерно к потолку на определенной высоте так, чтобы не влиять на освещение рабочих мест. Иногда их располагают в помещении в виде штучных поглотителей различной формы: сферы, кубы, параллелепипеды, конусы.

Снизить уровень шума от работы производственного оборудования можно с помощью локальных экранов. Экран представляет собой мягкую звукопоглощающую ленту, подвешенную к горизонтальной прокладке, которую крепят к вертикальным стой-

65

кам. Стойки делают стационарными или переносными. Звукопоглощающая лента состоит из брезентового материала, прикрепленной к нему простеганной ленты из стекловолокна, закрытого слоем стеклоткани, общей толщиной 40...50 мм или супертонкого стекловолокна, оклеенного полиамидной пленкой марки АТМ-1. Размеры звукопоглощающей ленты выбирают по размерам оборудования.

Для ослабления распространения шума в обеденных залах ресторанов, кафе, столовых используют звукопоглощающие материалы современного дизайна.

Звукопоглощение осуществляется, как правило, легкими материалами, имеющими

всвоей структуре поры или отверстия. Физическая сущность приведенных способов звукопоглощения заключается в том, что волокнистые пористые материалы плохо отражают звук. При падении на такой материал звуковой волны воздух, находящийся

впорах, приводится в колебательное движение, которое резко тормозится большим сопротивлением, образующимся вследствие трения при его движении в мелких порах и каналах. На преодоление этого сопротивления и расходуется энергия звуковых волн. В результате отраженная волна сильно ослабевает.

Снижение шума при этом основано на переходе энергии звуковых колебаний частиц воздуха в теплоту, вследствие потерь на трение в звукопоглощающем материале. В качестве звукопоглощающего материала используют: ультратонкое волокно, капроновое волокно, минеральная вата, пористый винилхлорид, пенопласт, древесноволокнистые и минераловатные плиты.

Звукопоглощающие свойства пористого материала зависят от толщины слоя, частоты звука, наличия воздушного промежутка между слоем и стенкой, на которой он установлен. Толщина облицовок составляет 20–200 мм, и максимальный коэффициент поглощения на средних и высоких частотах достигает значений 0,6–0,9. Шум становится более глухим и менее раздражающим.

Воздушные потоки, которые постоянно движутся внутри воздуховодов, приводят к созданию вибрационного и аэродинамического шума, доставляющего человеку множество неудобств. Помимо этого, вибрационные и механические шумы способны распространяться при помощи вентиляционных сетей или ограждающих конструкций, после чего проникать внутрь помещения.

Всистемах вентиляции, дабы уменьшить шум, производимый вентиляторами

идругими составляющими, как в приточном, так и в вытяжном воздуховоде, используются шумоглушители.

Шумоглушитель устанавливают в канале до и после вентилятора, чтобы снизить шум в рабочем помещении. Уровень эффективности шумоглушителя зависит от уровня шума, производимого системой, учитывается также шум, воспроизводимый в самом помещении, и попадающий с улицы.

Шумоглушитель имеет большую площадь и выполнен из звукопоглощающих материалов. По конструкции существует несколько видов шумоглушителей. В больших воздуховодах чаще применяют шумоглушитель пластинчатый, который представляет собой короб из листового металла, разделенный звукопоглощающими пластинами вдоль прохода воздуха.

Принцип действия такого шумоглушителя заключается в том, что поток воздуха разделяется по секциям на более слабые. Происходит так называемое камерное поглощение звука. Чтобы уменьшить сопротивление, устанавливаются обтекатели.

66

Пластинчатый шумоглушитель не рекомендуется устанавливать в среде с повышенным содержанием радиоактивных и взрывоопасных примесей.

В вентиляционных системах и системах кондиционирования могут также использоваться трубчатые шумоглушители, которые бывают как круглой, так и прямоугольной формы. И трубчатые и пластинчатые шумоглушители очень просты в монтаже, долговечны и надежны. Вообще, само наличие и тип шумоглушителя рассчитывается инженером на основании исследований.

Современному гражданскому и промышленному строительству необходимы звукопоглощающие материалы. Подобные материалы должны быть легкими, пожаробезопасными, гигиеничными и эстетичными. В настоящее время на рынке предлагается ряд новых звукопоглощающих материалов.

Пенополистирол – современный, экологически чистый материал, позволяющий не только обеспечить высокую теплоизоляцию, пожаробезопасность, звукопоглощение, но и принести приличную экономическую выгоду.

Пенополистирольные плиты почти невесомы, удобны при транспортировке и монтаже, долговечны и надежны. Пенополистирол состоит на 98 % из воздуха, находящегося внутри огромного количества микроскопических клеток, образующих шарики пенопласта белого цвета. Ввиду этого пенополистирол повсеместно применяют как активный шумопоглотитель. Пенополистирол – экологически безопасный теплоизоляционный материал. При использовании пенополистирола средства защиты не требуются: он не ядовит, не имеет запаха, не выделяет пыль при обработке, не вызывает раздражения кожи. Пенополистирол не содержит химических соединений фреонового ряда, разрушающего озоновый слой атмосферы. Утилизация пенополистирола происходит без ущерба для окружающей среды и здоровья людей.

Пеностекло – это вспененная стекломасса. Расплавленные силикатные стекла при температуре 800–900 °С и наличии газообразователя вспениваются и при остывании образуют прочную вспененную стекломассу. За счет вспенивания объем стеклянной массы увеличивается в 15 раз. Для производства пеностекла используют отходы стекла или спекающиеся горные породы. В зависимости от применяемых материалов в пеностекле создают замкнутые или сообщающиеся поры. Размеры пор от 0,2 до 0,5 мм. Пеностекло используется как универсальный теплоизолятор. Готовая продукция пеностекла представляет собой блоки или гранулы. Плотность пеностекла 100–220 кг/м куб.

Эковата – это экологически чистый продукт, полученный в процессе вторичной переработки бумажной массы (отсортированной макулатуры) и представляющий собой легкий и рыхлый целлюлозный материал серого цвета, обогащенный добавками антипиренов и антисептиков. Для удобства использования и транспортировки эковата формируется в прямоугольные кипы и запаковывается в полиэтилен. Благодаря своим уникальным свойствам эковата является превосходным строительным материалом для организации тепло- и звукоизоляции.

Шумофф Герметон – материал шумопоглощающий и уплотнительный на основе специального пенополиуретана, с рельефом в форме пирамидок. Он в 10 раз эффективнее стандартно применяемых поролонов (коэффициент звукопоглощения до 95 %), неогнеопасный, в исполнении с водонепроницаемым звукопрозрачным покрытием.

Выгодные особенности Шумофф Герметона следующие:

– материалы марки А15 и А30 обладают пирамидальной лицевой поверхностью, что позволяет в сравнении с предлагаемыми аналогами гораздо эффективней поглощать

67

и рассеивать шум. Он обладает способностью медленно (в течение 40 мин) восстанавливаться после длительного сжатия. Тем самым обеспечивается легкий монтаж двух поверхностей большой площади между которыми монтируется шумопоглотитель «Герметон» и заполняет свободное пространство;

– материал марки Л имеет ровную лицевую поверхность с защитным покрытием из латексной резины. Он достаточно тонок, чтоб быть звукопрозрачным и пропускать звук к ППУ для гашения, в то же время имеет толщину, достаточную для защиты ППУ от проникновения в него влаги. Лицевой слой черного цвета.

Ученые из Института инженерной физики Общества Фраунгофера предлагают использовать для этого микропористые панели, подходящие для использования с любыми строительными материалами и в разных пространствах. Они состоят из мембран с множеством мелких пор. Главное, чтобы за этими порами было некое воздушное пространство, чтобы молекулы воздуха продолжали там колебаться, а не отражались. В зависимости от исходного материала поры нужно сверлить или прокалывать. При этом такие панели вполне эстетичны. Кроме того, исследователи разрабатывают эластичные поверхности, которые состоят из трубок, между которыми есть микроскопические отверстия. Такие отверстия легко прочистить, то есть материал очень гигиеничен.

Шум в местах общего пользования также оказывает вредное влияние на работников. Шум в метро – это один из вредных факторов, влияющих на здоровье работников до и после работы. Согласно нормативам, шум в пассажирских помещениях не должен

превышать 70 дБ. При замере уровня звукового давления в вагоне при движении состава Таганско-Краснопресненской линии выявлено значение, равное 102 дБ, что небезопасно для органов слуха.

Шум производит, прежде всего, подвижной состав, который находится либо в неисправном, либо в недостаточно отрегулированном состоянии. Это связано с плохим состоянием рельсового пути. Кроме того, подвески в старых составах тоже находятся в изношенном состоянии и издают такой шум. Во многих метрополитенах проблема с шумом уже давно решена. Например, в парижском метрополитене поступили следующим образом: там просто пустили обрезиненные колеса. Обрезиненные колеса не требуют больших финансовых вложений и при условии, что пути содержатся в надлежащем состоянии, составы производят значительно меньше шума.

Для изучения звукопоглощения необходимы специальные приборы. Обычно коэффициент поглощения материала определяют измерениями в «гулкой» (реверберационной) камере. При этом необходимо использовать стандартный метод измерения зву-

копоглощения1.

Как видно из изложенного, набор новых звукопоглощающих материалов, конструкций и методов борьбы с шумом достаточно широк, но, к сожалению, использование их в промышленности тормозится отсутствием реальных прикладных исследований, а проекты не находят реального воплощения, так как считается, что это не приносит прибыли.

Получено 17.10.2013

1 СТ СЭВ 1929–79 Шум. Метод измерения звукопоглощения в реверберационной камере.

УДК 621.81-31

Ю.В. Ширинкин

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ РАЗГРУЗКИ ЗОЛОТНИКОВЫХ ПАР ОТ СИЛ ТРЕНИЯ

Представлены результаты исследования методов разгрузки золотниковых пар от сил трения. Установлено, что самоцентрирующийся золотник обеспечивает наиболее эффективную разгрузку золотниковых пар от сил трения.

Ключевые слова: методы разгрузки от сил трения, золотниковые пары.

Yu.V. Shirinkin

Perm National Research Polytechnic University

THE RESULTS OF THE STUDY METHODS OF UNLOADING FROM FRICTION

FORCES SLIDE VALVE FROM FRICTION FORCES

Found that the self-centering slide valve provides the most effective unloading from friction forces slide valve from friction forces.

Keywords: methods of unloading from the friction forces, slide valve.

Исследование проводилось на основе существующих методов разгрузки золотниковых пар от сил трения [1]. Разработаны различные конструкции экспериментальных золотников (рис. 1): с разгрузочными канавками, с коническими поясками, с поднутрением, самоцентрирующийся золотник трехступенчатой формы (разработан в ПНИПУ), а также золотниковых втулок с деформируемой стенкой. Экспериментальные золотники изготовлялись из стали 95X18 (HRc ≥ 55) и «спаривались» с одной и той же золотниковой втулкой. Диаметральные зазоры – в пределах 0,010–0,028 мм. Материал золотниковой втулки – сталь 95X18 (HRc ≥ 55).

Шероховатость сопрягаемых поверхностей золотниковой пары обеспечивалась в пределах 11-го класса (золотник) и 10-го класса (золотниковая втулка). Отклонения сопрягаемых поверхностей деталей золотниковых пар от идеальной геометрической формы не превышали 0,001–0,002 мм. При исследовании разгрузочной способности золотниковых втулок с деформируемой стенкой в качестве экспериментальных использовались втулки с толщиной стенки 1,5 и 2,5 мм, изготовленные из стали 95X18 (HRc ≥ 55). Шероховатость сопрягаемых поверхностей золотниковых втулок обеспечивалась в пределах 10-го класса.

С золотниковыми втулками «спаривался» один и тот же золотник с гладкими поясками (см. рис. 1, а).

69