Міністерство освіти і науки, молоді і спорту України

Міністерство освіти і науки, молоді і спорту України

Донбаська державна машинобудівна академія

 

 

 

 

ОРГАНІЗАЦІЯ РОБОТИ СТУДЕНТІВ

З ВИКОНАННЯ РОЗДІЛУ

«ОХОРОНА ПРАЦІ»

ДИПЛОМНИХ ПРОЕКТІВ

для студентів спеціальностей ТМ, МВ, ІВ

 

 

 

        

 

Краматорськ 2011

УДК 658.382.3:621

Організація роботи студентів з виконання розділу «Охорона праці» дипломних проектів для студентів спеціальностей ТМ, МВ, ІВ/ уклад.: С. А. Гончарова, Л. В. Дементій. – Краматорськ: ДДМА, 2011. – 144 с.

 

 

У даних методичних вказівках наведено основні вимоги щодо змісту і оформлення розділу «Охорона праці» дипломних проектів для студентів спеціальностей ТМ, МВ, ІВ, наведено рекомендації щодо вибору конкретних завдань у залежності від теми дипломного проекту. У вказівках приведено багато довідкового матеріалу, який потрібен студентам при виконанні даного розділу проекту. Для основних засобів захисту людини від виробничих факторів при холодній обробці металів наведено методики розрахунків та приклади конкретних рішень з охорони праці.

 

Укладачі: С.А. Гончарова, доц.,

Л.В. Дементій, доц.

 

 

Відпов. за випуск   А. П. Авдєєнко, проф.

ЗМІСТ

 

Вступ		4
1	Загальні вимоги щодо оформлення розділу «Охорона праці»	5
2	Аналіз виробничих факторів в механічних та складальних цехах	7
3	Розробка заходів щодо виробничої санітарії	18
4	Розробка заходів щодо технічної безпеки	30
5	Методики розрахунків основних засобів захисту	39
	5.1 Вентиляція виробничих приміщень	39
	5.2 Опалення цехів	58
	5.3 Охорона навколишнього середовища	63
	5.4 Захист від шуму	67
	5.5 Захист від вібрації	74
	5.6 Виробниче освітлення	84
	5.7 Безпека виробничого обладнання	92
	5.8 Безпека виробничих процесів	99
	5.9 Захисне заземлення	101
	5.10 Визначення категорії приміщення з вибухово-пожежної та пожежної небезпеки	105
Література		108
Додаток А. Рекомендації з використання нормативно-технічної документації		110
Додаток Б. Вимоги до повітря робочої зони		115
Додаток В. Вимоги до виробничого шуму та вібрації		117
Додаток Г. Вимоги до виробничого освітлення		120
Додаток Д. Вимоги до виробничого обладнання		130
Додаток Е. Вимоги до організації робочих місць		133
Додаток Ж. Вимоги до електробезпеки		135
Додаток К. Вимоги до пожежної безпеки		140

 

 

ВСТУП

 

«Основи охорони праці» та «Охорона праці в галузі» – нормативні дисципліни, які вивчаються у усіх вищих навчальних закладах  з метою формування у майбутніх фахівців знань щодо стану і проблем охорони праці в галузі, складових і функціонування системи управління охороною праці, методів і засобів забезпечення умов виробничого середовища і безпеки праці в галузі згідно з нормативно-правовими актами.

Мета цих курсів – одержання студентами як теоретичних, так і практичних знань, необхідних для творчого рішення питань, зв’язаних з опрацюванням і вибором технології і устаткування, які вилучають або доводять до мінімуму виробничий травматизм і професійні захворювання, а також забезпечують охорону навколишнього середовища.

Вивчення дисципліни передбачає вивчення засобів захисту працюючих від впливу найбільш широко поширених в механічних та складальних цехах шкідливостей і небезпек, вимог до промислової санітарії і техніки безпеки, до устаткування та технологічних процесів, загальні вимоги до пристрою підприємств і цехів. Крім того, студенти повинні вивчити джерела забруднення навколишнього середовища при механічній обробці металів та проведенні складальних робіт та основні напрямки і методи захисту довкілля. Особливу увагу необхідно приділити захисту робітників від механічного травмування.

Для забезпечення формування перерахованих знань та умінь студенти всіх спеціальностей при розробці дипломних проектів та науково-дослідних робіт виконують розділ «Охорона праці». Він є невід'ємною частиною дипломного проекту, де, як правило, розглядаються технічні і організаційні заходи, що спрямовані на забезпечення безпеки обладнання, що проектується або знаходиться в експлуатації. Крім того, можуть бути розглянуті питання організації робочого місця, створення оптимального мікроклімату, розрахунку освітлення, питання ергономіки і інженерної психології, які направлені на створення оптимальних умов праці.

Всі питання з охорони праці розробляються у вигляді конкретних рішень, за якими можливо судити про наявність у молодого фахівця інженерної кваліфікації в області охорони праці. Це є завершальним етапом формування компетенції студентів у галузі охорони праці для подальшої професійної діяльності.

ВИРОБНИЧИХ ФАКТОРІВ

 

Механічні та складальні цеха відрізняються великою кількістю небезпечних і шкідливих виробничих факторів (НіШВФ), які відповідно до ГОСТ 12.0.003-74 підрозділяються на чотири групи: фізичні, хімічні, біологічні і психофізіологічні [2, 6, 11, 14, 19, 23, 26].

При холодній обробці металів до небезпечних фізичних факторів відносять:

- рухомі частини верстатів, вироби і заготівки;

- стружка і осколки інструментів;

- нагріті поверхні устаткування, інструменту, заготівок;

- висока напруга в силовій електричній мережі й статична електрика;

- підйомно-транспортні пристрої і переміщувані вантажі;

- можливість виникнення пожеж.

Шкідливими фізичними факторами є:

- високі вологість і швидкість руху повітря робочої зони, підвищена або знижена температура;

- підвищені рівні випромінювань, шуму і вібрації;

- підвищений вміст пилу в повітрі робочої зони;

- недостатня освітленість, підвищена яскравість світла і пульсація світлового потоку.

До хімічних НіШВФ у повітрі робочої зони відносяться токсичний пил, шкідливі пари і гази, аерозолі, агресивні рідини (кислоти, луги).

До біологічних НіШВФ відносяться мікроорганізми, що знаходяться у відпрацьованій мастильно-охолоджувальній рідині (МОР).

До психофізіологічних НіШВФ процесів обробки матеріалів різанням відносяться:

- фізичні перевантаження при установці, закріпленні та знятті великогабаритних виробів;

- перенапруження зору;

- монотонність праці.

До найважливіших факторів можна віднести: ріжучі інструменти (фрези, дискові пили, абразивні круги), приводні і передавальні механізми, зливну (стрічкову) стружку, стружку, що відлітає, пил.

Наявність небезпечних і шкідливих виробничих факторів при зборці визначається видом з'єднань і вживаного устаткування, номенклатурою виробів і складальних одиниць, їх розмірами і масою, серійністю виробництва, організаційною формою зборки (стаціонарна, потокова), ступенем механізації процесу і т.д.

У табл. 2.1 наведений перелік НіШВФ, що характерні для процесу зборки. Аналіз таблиці показує, що з фізичних факторів найбільше значення мають локальна вібрація і шум, що створюється ручним механізованим інструментом, машинами для клепки, випробувальними стендами, пневматичними пристроями, вібробункерами складальних машин і т.д.

Шкідливі та небезпечні виробничі фактори, які характерні для процесу фарбування виробів, обумовлені застосуванням токсичних лакофарбних матеріалів, утворенням у повітрі робочої зони лакофарбних аерозолів (пилу і туману) і виділення парів розчинників при підготовці фарб, нанесенні й сушці покриттів. Зразковий перелік НіШВФ наведений в табл. 2.2.

У приміщеннях і на виробничих майданчиках поза приміщеннями виникає ряд шкідливих і небезпечних виробничих факторів, обумовлених експлуатацією устаткування для фарбування. До них відносяться:

- рухомі машини і механізми;

- незахищені рухомі частини устаткування фарбування;

- переміщення пофарбованих виробів;

- підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зони;

- підвищена температура лакофарбних матеріалів, миючих і знежирюючих рідин, парів і газів, поверхні устаткування і виробів;

- підвищена або знижена температура повітря на ділянках фарбування, в цехах фарбувань, приміщеннях і камерах;

- підвищений рівень шуму, вібрації і ультразвуку при підготовці поверхні виробів до фарбування і при роботі вентиляторів установок фарбувань;

Таблиця 2.1 – Характеристика виробничих факторів при складальних роботах

Операції	Небезпечні та шкідливі фактори
	Підвищений рівень шуму і вібрації	Небезпечний рівень напруги	Невідповідні температури поверхонь	Підвищений рівень ультра звука	Випромінювання	Рухомі частини	Гострі кромки, нерівні поверхні	Інші фактори	Вибухонебезпека		Пожежонебезпека
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		11
Пригоночні роботи при складанні:
свердлення, зенкерування, розгортання	+	+	+	-	-	+	+	Запиленість, фізичні перевантаження		-	-
шліфування і полірування круглими абразивними стрічками	+	+	+	-	-	+	+	Запиленість. Пари і пил окислу хрому. Пари скипидару		-	+
шабрування	+	+	+	-	-	+	+	Запиленість. Пари гасу		-	+
обрубування	+	-	-	-	-	+	+	Запиленість		-	-
обпилювання і зачистка	+	-	-	-	-	-	+	Запиленість		-	-

Продовження таблиці 2.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
правка листових і маложорстких деталей	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-
притирання	-	-	+	-	-	+	+	Загазованість розчинниками, скипидаром, кислотами. Пари і пил, що містить сполуки хрому, заліза. Монотонність праці	+	+
Очищення і промивка деталей:
гідропескоструйна обробка	+	+	+	-	-	+	+	Розчини гідрату натрію і окислу хрому	-	-
дробеструйна обробка	+	+	-	-	-	+	+	Запорошена	-	-
Знежирення:
органічними розчинниками	-	-	+	-	-	-	+	Підвищена загазованість парами розчинників	+	+
електрохімічне	-	+	+	-	-	-	+	Загазованість парами лугів, бризки лугів	+	+
лужними розчинниками	-	-	+	-	-	-	+	Загазованість парами каустичної соди	-	-

 

Продовження таблиці 2.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Видалення забруднень за допомогою ультразвуку	-	+	-	+	+	-	+	Бризки лужних розчинів	-	-
Хімічне травлення	-	-	+	+	-	-	+	Загазованість оксидами азоту, парами кислот	-	-
Обдування струменем стислого повітря	+	-	+	-	-	-	+	-	+	-
Збірка рухомих і нерухомих роз'ємних з'єднань
Збірка різьбових з'єднань	+	+	-	-	-	+	+	Фізичне навантаження. Монотонність праці	-	-
Збірка циліндрових і конічних з'єднань	+	-	+	-	-	+	+	Загазованість розчинниками. Пари і пил оксидів хрому, карбіду кремнію	+	+
Збірка з'єднань шпон	+	-	-	-	-	+	+	Фізичне навантаження	-	-
Збірка шліцьових з'єднань	+	-	+	-	-	-	+	Пари мастила. Фізичне навантаження	-	+
Збірка з'єднань з пружними деталями	+	-	-	-	-	+	+	-	-

Продовження таблиці 2.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Збірка на гідропресах	+	+	-	-	-	+	+	Пари і бризки мінеральних масел	-	+
З термовпливом: - збірка з нагрівом	+	+	+	-	+	+	+	Пари масла	-	+
- збірка з охолоджуванням	+	+	+	-	-	+	+	Рідкий азот, тверда вуглекислота. Загазованість	+	+
Збірка заклепувальних з'єднань: - холодна клепка	+	+	-	-	-	+	+	Фізичне навантаження Монотонність праці	-	-
- гаряча клепка	+	+	+	-	-	+	+	Монотонність праці	-	-
Збірка з'єднань, одержуваних методом вальцювання	+	-	+	-	-	+	+	Фізичне навантаження	-	-
Таврування і маркіровка складальних одиниць:
механічне	+	-	-	-	+	+	+	-	-	-
хімічне	-	-	-	-	-	-	+	Пари кислот, ацетону, солей вісмуту, нікелю і срібла	+	+
електричне	-	+	-	-	-	-	+	-	-	-
Заправка складальних одиниць змащувальними матеріалами	-	-	+	-	-	-	+	Пари і краплі масла, змащувальних матеріалів	+	+

Умовні позначення: + фактор існує, - фактор відсутній.

Таблиця 2.2 - Зразковий перелік небезпечних і шкідливих виробничих факторів при фарбуванні виробів

НіШВФ	Технологічний процес
	Підготовка лако-фарбних складів	Підготовка поверхні до фарбу-вання	Нане-сення покрит-тя	Сушка покриття	Шліфу-вання і поліру-вання покриття
Підвищена загазованість повітряного середовища	+	+	+	+	-
Підвищена запиленість	-	+	-	-	+
Підвищена температура повітря і поверхонь	-	+	-	+	-
Підвищений рівень шуму і вібрації	-	+	-	-	+
Підвищена іонізація повітря	-	-	+	+	-
Підвищена напруженість електричного поля, заряди статичної електрики	+	-	+	-	+
Підвищені рівні випромінювань	-	-	+	+	-
Струмінь лакофарбового матеріалу під тиском	-	-	+	-	-
Незахищені струмопровідні частини устаткування	-	+	+	+	-

 

- підвищені рівні ультрафіолетового, інфрачервоного, альфа-, бета -, гамма - і рентгенівського випромінювання, які виникають при роботі сушильного устаткування;

- незахищені струмоведучі частини установок підготовки поверхні, електроосадження, фарбування в електростатичному полі та сушильних установок;

- підвищена іонізація повітря на ділянках фарбування в електростатичному полі;

- підвищена напруженість електричного поля і підвищений рівень статичної електрики, виникаючий при фарбуванні виробів в електростатичному полі, а також при переміщенні по трубопроводах, перемішуванні, переливанні (пересипанні) і розпилюванні рідких і сипких матеріалів;

- струмені лакофарбних матеріалів, що виникають при порушенні герметичності апаратури фарбування, що працює під тиском;

- шкідливі речовини в лакофарбних матеріалах впливають на працюючих через дихальні шляхи, травну систему, шкірний покрив і слизисті оболонки органів зору і нюху.

 

Опалення цехів

 

Системи опалення повинні компенсувати втрати тепла через зовнішні конструкції, щ огороджують будівлі, та підігрівати холодне повітря, яке надходить ззовні через вікна, двері, ворота та ін. (приклад 10). На підприємствах використовують центральну водяну систему опалення низького тиску (приклади 11 – 12) або систему повітряного опалення (приклад 13).

Приклад 10. Визначити витрати тепла будинком. Площа огороджувальних стін із звичайної цегли товщиною 510 мм складає 1000 м². Коефіцієнт теплопередачі через стінку 1,13 Вт/(м²·К). Температура повітря всередині приміщень 20^оС. Зовнішня розрахункова температура –16^оС.

Розв’язання. Кількість тепла, Вт, що витрачається будівельною конструкцією, залежить від різниці температур, величини їх значень, площі та виду матеріалу і може бути розрахована для плоских поверхонь за формулою:

 

                            (5.18)

 

де К_П – коефіцієнт теплопередачі через стінку, Вт/(м²·К);

S – площа огороджувальних стін, м²;

t_ВН – температура повітря в приміщенні, ^оС;

t_ЗОВН – температура зовнішнього повітря (приймається за кліматичними даними для даної місцевості).

Кількість тепла, яка втрачається будівельною конструкцією, складає:

 

Розрахунки показали, що витрати тепла складають 40,6 кВт.

 

Приклад 11. Розрахувати кількість нагрівальних приладів двохтрубної системи опалення. Теплові втрати в приміщенні складають 60 кВт, теплоносій — вода з початковою температурою 100^оС і кінцевою 60^оС; температура в приміщенні 18^оС; тепловиділення трубопроводами не враховувати.

Розв’язання. При проектуванні системи опалення визначають [20]:

– категорію пожежної небезпеки виробництва (табл. К.1 додатку К);

– внутрішню температуру повітря в приміщенні, що залежить від категорії роботи (табл. Б.1 додатку Б);

– розрахункову зовнішню температуру повітря для даного кліматичного району;

– орієнтовні втрати тепла будинком за формулою (5.18);

– тепловиділення від людей, електродвигунів, нагрітих поверхонь котлів, сушильних установок, світильників, розплавленого металу та ін. (приклад 1);

– необхідну систему опалення, вид теплоносія, тип опалювальних приладів;

– кількість тепла на опалення приміщень;

– поверхню нагрівальних приладів;

– кількість елементів секцій в одному нагрівальному приладі, загальну кількість секцій;

– годинні витрати води (повітря) на опалення;

– необхідну поверхню нагріву, тип та коефіцієнт корисної дії котла.

Розрахунок кількості елементів секцій в одному нагрівальному приладі та загальної кількості секцій виконують на еквівалентний квадратний метр (е.к.м.) еталонного приладу. Поверхню нагріву нагрівальних приладів, що віддає тепло, визначають в е.к.м., а потім перераховують на метраж прийнятих для установки типів приладів.

Відносна теплова витрата води (ккал/год.) визначається за формулою

 

 

де  – різниця температур між середньою температурою теплоносія в нагрівальному приладі та температурою в приміщенні, °С;

 – перепад температур теплоносія в нагрівальному приладі, °С.

G_ЕТ – відносна кількість води, що подається зверху донизу, кг/(м²∙год.)

Визначаємо відносну теплову витрату води на еквівалентний квадратний метр з еталонного приладу [20] з подачею води зверху донизу в кількості 17,4 кг/(м²∙год.).

Відносна теплова витрата води складає:

 

 

Значення еквівалентного квадратного метра в ккал/(год.∙е.к.м.) можна порахувати за формулою

 

 

де  — поправочний коефіцієнт, що залежить від відносної витрати води (табл. 5.8).

 

Таблиця 5.8  – Значення поправочного коефіцієнта залежно від відносної теплової витрати води, (ккал/год.)

q, ккал/год.	0,3	0,5	0,7	0,9	1	5	7	>7
	0,85	0,91	0,95	0,99	1	1,03	1,06	1,07

 

При відносної теплової витрати води 0,6 ккал/год. поправочний коефіцієнт складає 0,93. Значення еквівалентного квадратного метра складає:

 

Визначаємо необхідну поверхню, м², приладів еквівалентного квадратного метра:

 

 

Необхідна кількість секцій радіаторів М-140 (одинична площа 0,31 м²) дорівнює

 

Більш докладно розрахунок опалення наведено в літературі [5, 20].

 

Приклад 12. Розрахувати поверхню нагріву та кількість нагрівальних приладів марки Н-136 (поверхня нагріву однієї секції 0,285 м²) для обігріву одноповерхового будинку. Теплові втрати в приміщенні складають 2,1 кВт, теплоносій — вода з початковою температурою 95^оС і кінцевою 70^оС; температура в приміщенні 18^оС.

Розв’язання. Необхідну поверхню нагріву визначаємо виходячи з формули (5.18). При цьому різницю температур в даному випадку знаходимо між середньої температурою води та температурою повітря у приміщенні. Коефіцієнт теплопередачі [5] приймаємо 7,8 Вт/(м²·К):

 

 

Потрібна кількість нагрівальних елементів даної марки складає:

 

 

Розрахунок показав, що для обігріву будинку потрібно 15 елементів нагрівального приладу марки Н-136.

 

Приклад 13. Підібрати калориферну установку для підігріву припливного повітря, що складається із калориферів типу КФБ. Кількість повітря, яке підігрівається 15640 кг/год. Початкова температура повітря –14°С, кінцева температура повітря 20°С. Теплоносій – вода з початковою температурою 130°С, кінцевою температурою 60°С.

Розв’язання. Розрахунок та підбір калориферів проводиться в такому порядку [20]. Визначаємо кількість тепла (ккал/год.), яке йде на підігрів повітря за формулою:

 

 

де L – об’єм повітря, яке нагрівається, м³/ год,;

G – кількість повітря, яке нагрівається, кг/ год,;

 – густина повітря при температурі приміщення, кг/м³ ;

 С – теплоємність повітря, ккал/(кг·К);

 t_КІН – кінцева температура нагрітого повітря, °С;

 t_ПОЧ – початкова температура повітря, °С.

Приймаємо теплоємність повітря 0,24 ккал/(кг·К) [20]. Визначаємо витрати тепла на нагрів повітря:

 

 

Необхідний живий переріз у калорифері для проходу повітря визначаємо за формулою:

 

де  – вагова швидкість повітря, (приймається в межах 7 –10, а для ребристих калориферів 3 – 5), кг/(м²·с).

Приймаємо, що вагова швидкість повітря для пластинчатих калориферів 8 кг/(м²·с), визначаємо живий переріз калориферної установки за повітрям:

 

 

Згідно даних довідника (табл. 2.10 [20]) вибираємо калорифер КФБ-10 з живим перерізом за повітрям 0,558 м². Паралельна установка за повітрям двох калориферів утворює переріз 1,116 м².

За дійсним живим перерізом калорифера конкретної моделі уточнюється вагова швидкість повітря у кг/(м²·с):

 

Швидкість води в трубах калорифера в м/с визначається за формулою:

 

 

де S_ТР – живий переріз труб калорифера для води, м²;

t_Г – температура гарячої води, яка подається з магістралі, °С;

t_ЗВ – температура зворотної води, °С;

1000 – теплоємність води, ккал/(кг·К);

Q  – витрати тепла на підігрівання повітря, ккал/год.

Визначаємо живий переріз проходу води для калорифера КФБ-10 – 0,0143 м² (табл. 2.10 [20]). Визначаємо швидкість руху води в трубах калориферів, пропускаючи воду послідовно через кожен з них:

 

 

Тепловіддачу калорифера перевіряємо за формулою:

 

                               (5.19)

 

де S_K – поверхня нагріву калорифера (приймається в залежності від типу вибраного калорифера), м²;

К – коефіцієнт теплопередачі (табл. 2.14—2.17 [20]), ккал/(кг·К);

t¹_CP –  середня температура теплоносія, °С;

t²_CP – середня температура повітря, яке проходить через калорифер, °С.

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі калориферів – інтерполяцією значень – К = 14,7 ккал/(кг·К). Виходячи з формули (5.19) визначаємо необхідну поверхню нагріву калориферів установки:

 

 

Площа поверхні нагріву одного калорифера вибраної моделі складає 61,2 м² (табл.. 2.10 [20]). Визначаємо загальну кількість калориферів КФБ-10, які необхідно встановити:

 

 

Необхідно встановити три калорифери КФБ-10.

Захист від шуму

 

Для зниження рівнів шуму на робочих місцях використовують різні заходи [3, 5, 9, 11, 16, 20, 21, 24]. Для боротьби з виробничим шумом застосовують такі основні заходи: зменшення шуму в його джерелі, звукоізоляцію, звукопоглинання, глушники, архітектурно-планувальні заходи, засоби індивідуального захисту. Методика розрахунку звукоізоляції джерела шуму або робочого місця наведено у прикладах 19 – 23, розрахунки звукопоглинання шуму – у прикладах 17, 18, 21, 23, розрахунок глушників – у прикладі 24.

Приклад 17. Рівень шуму в виробничому приміщенні, розміри якого довжина 10 м, ширина 8 м, висота 5 м, складає 90 дБ А. Підлога у приміщенні – бетонна плита, стіни та стеля - звичайна штукатурка. Визначити зниження рівня шуму після акустичної обробки стін та стелі звукопоглинаючим матеріалом (коефіцієнт поглинання 0,9).

Розв’язання. Зниження рівня шуму за рахунок акустичної обробки приміщення ΔL визначається за наступною формулою [16]

 

ΔL = 10 lg (A₂/A₁),                                           (5.21)

 

де А₁, А₂ – звукопоглинання приміщення до та після акустичної обробки, одиниць поглинання.

Звукопоглинання приміщення визначається за формулою

 

А = S∙α ,                                                 (5.22)

 

де S – площа поверхні, м²;

a – коефіцієнт поглинання матеріалу поверхні, одиниці поглинання.

Коефіцієнти поглинання матеріалів стін, стелі та підлоги наведено у табл. В.3 додатка В. Знаходимо коефіцієнти поглинання матеріалів стін (0,03), стелі (0,03) та підлоги (0,02).

Визначаємо за формулою (5.22) звукопоглинання приміщення до проведення обробки:

 

А₁ = 2 ∙ 10 ∙ 5 ∙ 0,03 + 2 ∙ 8 ∙ 5 ∙ 0,03 + 10 ∙ 8 ∙ 0,03 + 10 ∙ 8 ∙ 0,02 = 9,4 одиниць поглинання.

 

Визначаємо за формулою (5.22) звукопоглинання приміщення  після акустичної обробки (обробки стін та стелі):

 

А₂= 2 ∙ 10 ∙ 5 ∙ 0,9 + 2 ∙ 8 ∙ 5 ∙ 0,9 + 10 ∙ 8 ∙ 0,9 + 10 ∙ 8 ∙ 0,06 = 236,4 одиниць поглинання.

 

Зниження рівня шуму за формулою (5.21) складає

 

DL = 10 lg (236,4/9,4) = 14 дБ.

 

Рівень шуму після обробки приміщення (90 – 14 = 76 дБА) відповідає нормативним вимогам до виробничих приміщень (табл. В.1 додатка В) .

 

Приклад 18. Визначити оптимальну величину зазору між звукопоглинаючими перфорованими панелями і стіною, щоб забезпечити умову максимального звукопоглинання. Частота шуму джерела коливань 600 Гц, рівень шуму 87 дБ А, швидкість звуку у повітрі 340 м/с, товщина звукопоглинаючого шару 6 см. Визначити також ефективність звукоізоляції при масі одиниці площі панелі 10 кг/м², стіни – 420 кг/м².

Розв’язання. Оптимальну величину зазору між звукопоглинаючими панелями і стіною визначаємо за формулою:

 

                                      (5.23)

 

де λ – довжина хвилі, м;

с – швидкість звуку, м/с;

f – частота, Гц;

b – товщина панелі (перегородки), м.

Оптимальна величина зазору складає 0,11 м.

Повітряний прошарок між стіною та звукопоглинаючими панелями дозволяє посилити звукоізоляцію. Ефективність звукоізоляції визначаємо за формулою:

 

                       (5.24)

 

де L_ф – рівень шуму перед стіною, дБ;

Q₁ та Q² – відповідно маса першої і другої перегородки, кг/м².

Рівень шуму за стіною (ефективність звукоізоляції) складає

 

 

Розрахунок підтвердив ефективність захисту від шуму.

Приклад 19. У механічному цеху знаходиться кілька джерел шуму, характеристика яких наведена в табл. 5.11. Запропонувати заходи щодо захисту працюючих від виробничого шуму.

Розв’язання. Сумарний рівень шуму визначають за формулою

 

,            (5.25)

 

де L₁, L₂, … , L_n – рівень шуму кожного джерела з урахуванням їх відстані до розрахункової точки, дБ.

 

Таблиця 5.11 – Характеристика джерел шуму

Джерело шуму	Рівень звукової потужності, дБА	Відстань до розрахункової точки, м
1	119	6
2	112	8
3	122	12
4	115	6
5	114	4

 

Розрахуємо рівень шуму в кожному джерелі з урахуванням відстані до розрахункової точки за формулою

 

,                                      (5.26)

 

де L_r – рівень шуму в розрахунковій точці, дБ;

L_i – рівень шуму в джерелі, що знаходиться на відстані r (м) від розрахункової точки, дБ.

 

 

 

 

 

Сумарний рівень шуму визначають за формулою 5.25:

 

 

У результаті одержуємо, що рівень шуму в розрахунковій точці становить 99,7 дБА, що значно перевищує допустимий рівень (табл. В.1 додатка В). Розрахуємо необхідне зниження рівня шуму:

 

∆L = 99,7 – 80 = 19,7 дБ.

 

Для досягнення відповідності санітарно-гігієнічних умов нормативним вимогам можна використати звукоізолюючу перегородку [2, 20, 21]. Звукоізолюючу здатність однорідної перегородки, дБ, можна розрахувати за формулою [20]

 

                                   (5.27)

 

де G – маса 1 м² перегородки, кг;

f – частота, Гц.

Для забезпечення необхідного огляду з пульта оператора вибираємо перегородку із скла товщиною 6 мм, маса 1 м² якої становить 16 кг (табл. В.4 додатка В,).

 

,

 

Звукоізолююча здатність такої перегородки, розрахована за формулою (5.27), для частоти 1000 Гц становить 24 дБ. Фактичний рівень шуму в цьому випадку складе 75,7 дБ, що відповідає нормативним вимогам.

Приклад 20. Порівняти ефективність зниження шуму на шляху його розповсюдження скрізь різні матеріали: бетон, залізобетон, сталь, силікатне та органічне скло.

Розв’язання. Для точних розрахунків звукоізоляції пропонують використовувати графічний метод [16]. Для орієнтованих розрахунків звукоізоляції плоских огорож з різних матеріалів пропонують використовувати формули, які наведено у табл. 5.12 [21].

 

Таблиця 5.12 – Формули для розрахунку звукоізоляції плоских огорож

Матеріал огорожі	Формула
Матеріал, маса (m) 1 м2 якого складає 100 – 1000 кг/м2 (бетон, цегла)	R = 22 lg m – 12;
Матеріал, маса (m) 1 м2 якого більше 1000 кг/м2	R = 23 lg m – 5;
Сталь, товщиною h = 1 – 10 мм	R = 22 + 9 lg h;
Силікатне скло товщиною h = 2 – 10 мм	R = 18 + 8,5 lg h;
Органічне скло товщиною h = 5 – 20 мм	R = 12 + 12 lg h

 

Для спрощення порівняння ефективності зниження шуму розрахунки можна здійснити для маси огорожі 10 кг та товщини сталі та скла 10 мм. Звукоізоляція плоских огорож за формулами (табл. 5.12) складає: для бетону – 10 дБ, для залізобетону – 18 дБ, для сталі – 31 дБ, для силікатного скла – 26,5 дБ, для органічного скла – 24 дБ.

Порівняння звукоізолюючої здатності матеріалів дозволяє визначити найбільш ефективну конструкцію пультів управління, екранів та огорож.

 

Приклад 21. Звукоізолюючий кожух гучної установки має ефективність 25 дБ А. Визначити потрібну товщину силікатного скла для глухого вікна у кожусі установки, яка б забезпечила звукоізоляцію на потрібному рівні.

Розв’язання. Товщину скла можна визначити з формули (табл. 5.12, силікатне скло), розв’язуючи її відносно товщини:

 

 

Приймаємо товщину 7 мм.

Скло у кожуха установки товщиною 7 мм забезпечить виконання нормативних умов до рівня шуму.

 

Приклад 22. Визначите зниження рівня звукового тиску установки при використанні звукоізолюючого кожуха товщиною 0,001 м. із внутрішнім облицюванням із технічної повсть товщиною 0,01 м. Коефіцієнт звукопоглинання повсть 0,4, металевого кожуха 0,01. Густину сталі прийняти рівної 7900 кг/м³, технічної повсть 330 кг/м³. Частота коливань 500 Гц.

Розв’язання. Звукоізоляцію огородження одношарового або з декількох, жорстко пов'язаних між собою прошарків, дБ, можна розрахувати за формулою (5.27), при цьому масу 1 м² перегородки визначаємо виходячи з густини матеріалу шару та товщини.

 

 

Ефективність кожуха, дБ, визначають за формулою:

 

 

де R – звукоізоляція стінок кожуха, дБ;

α – коефіцієнт звукопоглинання матеріалу кожуха, для двошарового кожуха визначають складанням коефіцієнтів звукопоглинання кожного прошарку.

Коефіцієнт звукопоглинання повсть 0,4, металевого кожуха 0,01, тобто сумарний коефіцієнт звукопоглинання матеріалу кожуха складає 0,41, ефективність кожуха – 11 дБ.

 

Приклад 23. Визначити звукоізолюючу спроможність кожуха для машини, що створює рівень шуму 90 дБ при частоті 1000 Гц. Площа поверхні машини 8,2 м², поверхні кожуха 10 м². Звукоізоляція стінок кожуха 26 дБ.

Розв’язання. Допустимий рівень звуку для виробничих приміщень з постійними робочими місцями складає при частоті 1000 Гц 75 дБ (табл. В.3 додатку В). Ефективність кожуха, дБ, визначають за формулою [16]

 

 

де R_к – звукоізолююча спроможність стінок кожуха, дБ;

S_к – площа поверхні кожуха, м²:

S_o – площа поверхні машини, м².

Ефективність кожуха складає 25 дБ. Необхідну звукоізоляцію кожуха, дБ, визначають за формулою [16]:

 

 

де L – октавний рівень звукового тиску джерела шуму, дБ;

L_доп – допустимий рівень звукового тиску, дБ.

В даному випадку необхідна звукоізоляція кожуха складає 11 дБ, тобто акустична ефективність кожуха достатня.

 

Приклад 24. Визначити розміри глушників різного типу, які використовують для зменшення шуму ділянки іспиту двигунів внутрішнього згорання для частоти 200 Гц. Відстань від джерела 2 км.

Розв’язання. Для зменшення аеродинамічних шумів найбільш ефективне використання глушників [3, 24]. Вони поділяються на активні (поглинають звукову енергію), реактивні (відбивають енергію назад до джерела) та комбіновані. За конструкцією вони розрізняються на пластинчаті, стільникові, камерні та резонансні. Гарної поглинальної здатністю для на усіх частотах володіють ті глушники, у яких велике відношення перетину каналу до його площі. Цим вимогам відповідають пластинчаті та стільникові глушники [5]. Визначимо їх розміри. На вихлопі використовується матеріал з коефіцієнтом поглинання 0,35; на всмоктуванні матеріал з коефіцієнтом поглинання 0,5. У пластинчатого глушника відстань між пластинами 0,35 м, глушник з стільників, розмір яких 0,4 м на 0,42 м. Зменшення шуму у каналу, дБ/м, визначають за формулою:

 

 

Р – перетин каналу, м;

ℓ – довжина личкувальної частини каналу, м;

φ(α) – ефективний коефіцієнт звукопоглинання личкування каналу (визначається за табл. 5.13);

α – коефіцієнт поглинання личкування каналу.

 

Таблиця 5.13 – Ефективний коефіцієнт звукопоглинання

α	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
φ(α)	0,1	0,2	0,35	0,5	0,65	0,9	1,2	1,6	2,0	4,0

 

Для пластинчатого глушника формула змінює вигляд, визначимо зменшення шуму на 1 м довжини з боку вихлопу:

 

 

З боку всмоктування, де значення ефективного коефіцієнту звукопоглинання при α = 0,5 складає φ(α) = 0,65 (за табл. 5.13), тобто в 1,55 разів більше, чим з боку вихлопу, зменшення шуму на 1 м довжини з боку всмоктування буде δ₂ = 4,5 дБ/м.

Для стільникового глушника при тих самих коефіцієнтах звукопоглинання зменшення шуму на 1 м довжини з боку вихлопу складає:

 

 

а з боку всмоктування буде δ₂ = 7 дБ/м.

Для того, щоб на відстані 2000 км шум не оказував впливу на людей зменшення шуму повинно складати 19 дБ (табл. 5.14).

 

Таблиця 5.14 – Зменшення шуму для звуку з частотою 200 Гц при вільному розповсюдженні звуку

Відстань, м	100	200	400	1000	2000	3000
Зменшення шуму, дБ	45	39	33	25	19	13

 

Загальна довжина пластинчатого глушника з боку вихлопу повинна бути 19/2,9 = 6,7 м, а з боку всмоктування 4,2 м. Для стільникового глушника – відповідно 4,2 та 2,7 м. Розрахунки показали, що розміри стільникового глушника менше.

 

Захист від вібрації

 

Заходи зменшення впливу вібрації на людину поділяються на колективні та індивідуальні [3, 20 ,24]. Колективні заходи, в свою чергу, поділяються на заходи щодо зниження вібрації в джерелі виникнення (зменшення параметрів вібрації, відлагодження від резонансних режимів) та заходи зниження вібрації на шляху її розповсюдження. Зниження вібрації на шляху ії розповсюдження досягається за рахунок демпфірування, динамічного гасіння та віброізоляції. Методика розрахунку демпфірування наведено у [24]. Розрахунок пружинних та гумових віброізоляторів наведено у прикладах 25 – 26. Розрахунок динамічного гасіння фундаментом наведено у прикладі 27.

Приклад 25. Розрахувати віброізольовану основу відцентрового вентилятору з клинопасовою передачею від електродвигуна, встановленого на важкому залізобетонному перекритті. Швидкість обертання вентилятора 420 хв.^-1, електродвигуна — 975 хв.^-1. Маса всієї установки (вентилятора, електродвигуна, шківа) — 2055 кг. Ексцентриситет обертових деталей вентилятора складає 0,2 мм. Вага обертових частин вентилятора складає 5000 Н.

Розв’язання. Оскільки швидкість обертання вентилятора менше швидкості обертання електродвигуна, то за розрахункову швидкість приймаємо швидкість обертання вентилятора, тобто 420 хв.^-1.

Для зниження вібрацій, що передаються на несучу конструкцію, застосовуються пружинні або гумові віброізолятори. Для агрегатів, що мають швидкість обертання менше 1800 хв.^-1, слід застосовувати пружинні віброізолятори; при швидкості обертання понад 1800 хв.^-1допускається застосування і гумових віброізоляторів [20]. Вибираємо пружинні віброізолятори.

Необхідну ефективність віброізоляції знаходимо за табл. 5.15 – для вентилятору зі швидкістю обертання 420 хв.^-1 вона складає 20 дБ.

Необхідна вага віброізольованої установки, в Н, розраховується за формулою:

 

де Р_ОБ.Д – вага деталей, що обертаються, Н;

ε – ексцентриситет обертових деталей, мм;

А_ДОП – максимально допустима амплітуда зміщення центру ваги установки (наближено береться за даними табл. 5.16 [20]), мм.

Максимально допустима амплітуда зміщення центру ваги установки при швидкості обертання 420 хв.^-1складає 0,18 мм.

 

 

Таблиця 5.15 – Необхідна ефективність віброізоляції

Обладнання	Необхідна ефективність віброізоляції
Відцентрові компресори	34
Поршневі компресори потужністю, кВт:
до 10	17
від 10 до 50	20
від 50 до 100	26
Відцентрові насоси	26
Вентилятори з числом обертів, хв-1:
більше 800	26
від 500 до 800	20 – 26
від 350 до 500	17 – 20
від 200 до 350	11 – 20

 

Таблиця 5.16 – Допустима амплітуда зміщення центру ваги установки

Швидкість обертання, хв.-1	300	400	500	600	700	900	1200	1500	2000
Допустима амплітуда зміщення, мм	0,2	0,18	0,16	0,145	0,13	0,11	0,09	0,07	0,04

 

Визначаємо мінімальну необхідну вагу віброізольованої установки:

 

 

Оскільки маса агрегату (2055 кг) більша, ніж необхідна маса установки (1390 кг), то як агрегат може бути використана зварена рама. Орієнтовно масу рами можна приймати рівною до 0,4 від маси всієї установки. Приймаємо масу рами 540 кг. Для даного випадку загальна маса буде складати:

 

 

Визначаємо необхідну сумарну жорсткість віброізоляторів у вертикальному напрямку, Н/м, за формулою:

 

                            (5.28)

 

де ω – допустима колова частота власних коливань, с^-1.

f_{0 доп} – допустима частота власних коливань (визначається за рис. 5.2), Гц.

 

а – для підвальних поверхів;

б – для залізобетонних міжповерхових перекриттів;

в – для легких бетонних перекриттів

 

Рис. 5.2  Визначення допустимої частоти власних вертикальних коливань

 віброізольованої установки

 

За графіком рис. 5.2 визначаємо допустиму частоту власних вертикальних коливань віброізольованої установки при необхідної ефективності віброізоляції 20 дБ та швидкості обертання 420 хв.^-1. Вона складає 2,2 Гц.

Необхідна сумарна жорсткість віброізоляторів у вертикальному напрямку за формулою (5.28) складає:

 

 

Розрахункове максимальне навантаження на одну пружину, в Н, визначається за формулою:

 

 

де Р_ст – статичне навантаження на одну пружину, Н;

f – розрахункова частота змушувальної сили, Гц;

А_доп – максимальна допустима амплітуда зміщення (визначається за табл. 5.16), мм;

g – прискорення вільного падіння, м/с², g =9,81 м/с².

Визначаємо частоту змушувальної сили за формулою:

 

 

Статичне навантаження на одну пружину, в Н, визначається за формулою:

 

де Р – загальна вага установки, Н;

n – число віброізоляторів;

m – число пружин в одному віброізоляторі.

Число пружин у кожному кущовому віброізоляторі приймаймо рівним двум (m=2), мінімальне число віброізоляторів дорівнює чотири (n =2), визначаємо статичне та максимально навантаження на одну пружину:

 

 

 

Визначаємо допустиму жорсткість однієї пружини, Н/м, за формулою:

 

 

При такому навантажені можна підібрати пружину (за табл. 5.5 [20]): це типова пружина ДО-45, для якої:

 

 

Параметри пружини ДО-45 (за табл. 5.5 [20]): діаметр дроту 15 мм; діаметр пружини 120 мм; число робочих витків 6,5; висота пружини в ненавантаженому стані 245 мм; повна висота дроту 3032 мм.

Визначаємо ефективність віброізоляції, дБ, за формулою:

 

                                  (5.29)

 

де f – частота змушувальної сили, Гц;

f₀ – частота власних вертикальних коливань установки, Гц.

Частота власних вертикальних коливань установки, Гц, визначають за формулою

                               (5.30)

 

де К_z – жорсткість обраної пружини, Н/м.

Частота власних вертикальних коливань установки складає:

 

 

Тоді ефективність віброізоляції складає:

 

 

Отримане значення ΔL повинне бути не меншим, ніж необхідне значення, яке наведено в табл. 5.15 (для даного вентилятору це 20 дБ). Умова виконується – віброізолятор підібрали вірно.

 

Приклад 26. Розрахувати гумові прокладки під вентилятор зі швидкістю обертання 3000 хв.^-1 (50 Гц), з'єднаний клинопасовою передачею з електродвигуном зі швидкістю обертання 970 хв.^-1 Вага всієї установки 33300 Н. Вентилятор встановлений на важкому залізобетонному перекритті.

Розв'язок. Метою розрахунку є вибір марки гуми та визначення висоти віброізоляторів та їхніх поперечних розмірів (діаметра циліндра або сторони квадрата) [20].

Площа поперечного перетину всіх віброізоляторів S, м², та висота кожного віброізолятору H_p, м, визначається за формулами:

 

 

де Р – загальна вага віброізольованої установки, Н;

σ – розрахункове статичне напруження в гумі, Н/м²;

Е_g – динамічний модуль пружності гуми з натурального каучуку, Н/м²;

К_{z н}. – необхідна сумарна жорсткість віброізоляторів у вертикальному напрямку, Н/м.

Характеристики гуми для віброізоляторів наводяться в довідкової літературі [20, 24]: розрахункове статичне напруження в гумі 5∙10⁵ Н/м²; твердість гуми 74∙10⁵ Н/м², динамічний модуль пружності 166∙10⁵ Н/м².

Необхідну сумарну жорсткість віброізоляторів у вертикальному напрямку визначаємо за формулою (5.28), при цьому допустиму частоту власних коливань вибираємо залежно від величини ΔL = 26 дБ (табл. 5.15) за рис. 5.2 – f_{0 доп} = 11 Гц:

 

 

Визначаємо площу поперечного перетину та робочу висоту:

 

 

 

Приймаємо кількість віброізоляторів n = 6.

Площа кожного віброізолятора складає:

 

 

Розмір сторони квадрата (призматичний стовпчик) складає:

 

 

Умови стійкості гумового віброізолятору:

 

 

Якщо ця умова не виконується, необхідно взяти гуму з іншою жорсткістю або відмовитись від гумових віброізоляторів і вибрати пружинні.

Перевіряємо виконання умови стійкості віброізолятора:

 

 

Умова стійкості виконується.

Визначаємо повну висоту віброізолятора:

 

 

Перевіряємо ефективність віброізоляції за формулою (5.29). Частота змушувальної сили складає 50 Гц, а для визначення частоти власних вертикальних коливань установки розрахуємо загальну жорсткість всіх віброізоляторів, Н/м:

 

Частота власних вертикальних коливань установки за формулою (5.30) складає:

 

Тоді ефективність віброізоляції за формулою (5.28) складає:

 

 

Отримане значення ΔL не менше, ніж вибране раніше за табл. 5.15. Розрахунок закінчено.

 

Приклад 27. Розрахувати віброізоляцію вібромайданчика та віброгасний фундамент, забезпечивши дотримання допустимих параметрів вібрації робочих місць. Виконати два варіанти влаштування віброізоляції – пружинні віброізолятори та пневмогумові амортизатори. Визначити ефективність розрахованих віброізолювальних пристроїв. Вібромайданчик з вертикально спрямованим напрямком коливань має вантажопідіймальність 10 т; загальна вага 13860 Н, в тому числі вага рухомих частин 11300 Н; частота коливань 50 Гц; максимальний кінетичний момент дебалансів 5200 Н∙см, амплітуда коливань віброплатформи 0,5 мм, розмір віброплатформи 6 м на 2,2 м; ґрунт – пісок дрібний, мало вологий.

Розв'язання. Розрахуємо віброізоляцію із застосуванням пружинних віброізоляторів [13, 20]. Динамічну силу, яка створювана дебалансами вібраторів, в Н, можна визначити за формулою:

 

 

де ω –  колова частота вібраторів, с ^-1;

М – максимальний кінетичний момент дебалансів, Н∙м;

f – частота змушуючої сили, Гц.

Динамічна сила, яка створювана дебалансами вібраторів, складає:

 

 

Коефіцієнт передачі при гармонійних коливаннях без врахування затухання у віброізоляторах можна визначити за формулою:

 

                                            (5.31)

 

де f₀ – власна частота системи, Гц.

Власна частота системи, Гц, визначається з відношення:

 

 

де m – маса віброізольованого об’єкта, кг;

K – жорсткість віброізоляторів, Н/м;

F – силове навантаження на віброізолятори, Н;

λ_ст – статична деформація віброізоляторів (приймають 0,3 – 0,5 см), см.

Приймаємо статичну деформацію віброізоляторів рівної 0,5 см, тоді власна частота системи складає:

 

 

Коефіцієнт передачі за формулою (5.31) складає:

 

 

Динамічна сила, що передається на основу (фундамент), складає:

 

 

Визначаємо масу основи (фундаменту):

 

 

Приймаємо мінімальні розміри основи вібромайданчика 500 см на 200 см, тобто площа складає 100000 см² і розраховуємо коефіцієнт жорсткості природної основи за заданим ґрунтом – піском дрібним мало вологим. Властивості різних типів ґрунтів наведено в табл. 5.17 [13, 20]. Для піску дрібного мало вологого при допустимому нормативному тиску 2∙10⁵ Па коефіцієнті пружного рівномірного стиснення складає 40 Н/см³.

 

Таблиця 5.17 – Допустимий нормативний тиск на ґрунт

Тип ґрунту	Допустимий нормативний тиск на ґрунт R∙105, Па
Піски крупні	3,5 – 4,5
Піски середньої крупності	2,5 – 3,5
Піски дрібні мало вологі	2 – 3
Піски дрібні насичені водою	2,5 – 1,5
Піски пиловидні мало вологі	2,0 – 2,5
Піски пиловидні дуже вологі	1,5 – 2,0
Піски пиловидні насичені водою	1,0 – 1,5
Супіщаний при коефіцієнті пористості 0,5	3
Супіщаний при коефіцієнті пористості 0,7	2
Суглинки при коефіцієнті пористості 0,5	2,5 – 3,0
Суглинки при коефіцієнті пористості 0,7	1,8 – 2,5
Суглинки при коефіцієнті пористості 1,0	1 – 2

Примітка: допустимий нормативний тиск на ґрунт R∙10⁵, Па, відповідає наступним значенням коефіцієнту пружного рівномірного стиснення С_z, Н/см³: при R=1 С_z=20, при R=2 С_z=40, при R=3 С_z=50, при R=4 С_z=60, при R=5 С_z=70.

 

Коефіцієнт жорсткості природної основи (фундаменту) складає:

 

 

 

Частота власних вертикальних коливань вібромайданчика визначаємо за формулою (5.30):

 

 

Амплітуда переміщення основи вібромайданчика складає:

 

 

 

Таким чином, при застосуванні пружинних віброізоляторів амплітуда переміщення основи вібромайданчика не перевищує допустиме значення – 0,0282 мм (табл. В.5 додатку В).

Розрахуємо віброізоляцію із застосуванням пневмогумових амортизаторів. Власну частоту коливань вібромайданчика, встановленого на пневмогумових амортизаторах визначають за формулою [20]:

 

 

де С_П – жорсткість від зміни ефективної площі, Н/м;

С_Е – жорсткість пружного пневмоелемента, Н/м;

С_Г – жорсткість гумовокордової оболонки, Н/м;

m_р.ч – маса рухомих частин, кг;

Р₀ – робочий тиск у пневмогумовому амортизаторі (приймають в розрахунках робочий тиск у камерах 6∙10⁴ Па), Па;

V – об'єм камери пневмогумового амортизатора (приймають 0,4 м³), м³;

S – загальна ефективна площа встановлених пневмогумових амортизаторів (приймають 1,5 м²), м².

Власна частота коливань вібромайданчика складає:

 

 

Визначаємо коефіцієнт передачі пневмогумових амортизаторів за формулою (5.31):

 

 

Динамічна сила, що передається на основу (фундамент), складає:

 

 

Амплітуда переміщення основи вібромайданчика складає:

 

 

Таким чином, при використанні пневмогумових амортизаторів амплітуда переміщень фундаменту не перевищує допустимої величини (табл. В.5 додатку В).

Розрахунки показали, що пневмогумові амортизатори більш ефективні, оскільки коефіцієнт передачі пружинних амортизаторів 1/49, а пневмогумових амортизаторів – 1/229. При використанні пневмогумових амортизаторів немає потреби влаштовувати дорогі та складні при виготовленні фундаменти.

 

Виробниче освітлення

 

Розрізняють природне та штучне освітлення приміщень. Розрахунок природного освітлення наведено у прикладах 29,30 та літературі [3, 5, 20]. Для розрахунку штучного освітлення використовують 2 метода: метод використання світлового потоку [20, 21] та точковий метод [5, 20]. Методом використання світлового потоку розраховують загальне освітлення приміщення (приклад 28).

Приклад 28. Розрахувати освітлення приміщення механічного цеху. Розміри приміщення: довжина А = 120 м, ширина В = 80 м, висота Н = 10,8 м. Коефіцієнти відбиття стелі – 50%, стін – 30%. Для освітлення використані світильники з лампами типу ДРЛ.

Безпека виробничих процесів

Приклад 40. Визначити величину небезпечної зони, що виникає під час роботи баштового крану. Довжина підкранового шляху 5 м, ширина колії 3 м, максимальний виліт гака 4 м, висота падіння вантажу 12 м, кутова швидкість обертання стріли 0,5 с^-1.

Розв’язання. Величина небезпечної зони при роботі баштового крану, м, визначається таким чином:

– по довжині підкранового шляху Х = а + 2(R + S);

– по ширині підкранового шляху Х = b + 2(R + S).

В цих формулах:

а – довжина підкранового шляху, м;

b – ширина колії, м;

R – максимальний виліт гака, м;

S – відстань відльоту вантажу при його падінні з висоти, м.

Відстань відльоту вантажу при його падінні з висоти визначають за формулою:

 

 

де ω – кутова швидкість обертання стріли, с^-1;

h – висота падіння вантажу, м.

Відстань відльоту вантажу при його падінні з висоти 12 м складає 2,2 м. Величина небезпечної зони при роботі баштового крану по довжині підкранового шляху 17,4 м, по ширині підкранового шляху 15,4 м.

Приклад 41. В результаті технічного переоснащення в приміщенні на другому поверсі виробничого корпусу заплановано встановити комп'ютери. Визначити скільки комп'ютеризованих робочих місць можна встановити в даному приміщенні і як їх розмістити відповідно до встановлених норм. Розмір приміщення: довжина 7 м, ширина 4,5 м, висота 3,5 м.

Розв’язання. Вибране приміщення відповідає вимогам СН 245–71 та НПАОП 0.00-1.31-99. Згідно вимогам площа на одне робоче місце з ПЕОМ повинна складати не менше 6 м², об’єм – не менше 20 м³(табл. Б.4 додатку Б). Площа обраного приміщення складає 31,5 м², тому можливе розміщення 5 робочих місць. Така кількість достатня для переоснащення виробництва. Об’єм приміщення складає 110,25 м³ , тобто на одне робоче місце – 22,05 м³, що відповідає нормативним вимогам.

Розміщення робочих місць в приміщенні проводиться з урахуванням вимог НПАОП 0.00-1.31-99 до відстані між робочими місцями та до робочої меблі (табл. Е.1 – Е.3 додатку Е). Оптимальне розміщення місць рядами вздовж стіни з вікнами. Робочі місця відносно вікон повинні розміщуватися так, щоб природне світло падало збоку, переважно зліва. На рис. 5.4 наведено варіант розміщення робочих місць в приміщенні.

1 — робочі місця з ПЕОМ; 2 —захисні жалюзі;

3 — шафи для зберігання програмного забезпечення;

4 — шафи для зберігання документації та спеціальної літератури

Рисунок 5.4 – План виробничого приміщення з ПЕОМ

 

Вимоги до розміщення обладнання на робочому місці наведено у табл. Е.4 додатку Е.

 

Захисне заземлення

Одним з важливіших заходів з забезпечення електробезпеки є організація захисного заземлення [10, 17, 20, 27]. Методика розрахунку захисного заземлення наведено у прикладі 42. Для розрахунків захисного заземлення можна використати характеристики пристрою, які наведені в таблиці 5.23.

Приклад 42. Розрахувати систему захисного заземлення, яка виконана з вертикальних труб, з'єднаних стрічковою шиною та розташованих по контуру будівлі. Характеристики пристрою: довжина труби 2,4 м; діаметр труби 0,05 м; відстань між трубами 2,4 м; заглиблення пристрою 0,8 м; ширина смуги 0,8 м. Захисне заземлення розташовано в ІІІ кліматичній зоні, тип ґрунту – чорнозем.

 

Таблиця 5.23 – Характеристики пристрою захисного заземлення

Передостання цифра	d, м	l, м	h, м	Остання цифра	a, м	b, м	Тип ґрунту	Вологість ґрунту
0	0,05	2,3	0,8	0	4,5	0,06	Ж	В
1	0,05	2,4	0,8	1	2,0	0,04	А	В
2	0,05	2,5	1,0	2	3,0	0,04	Б	В
3	0.10	2,6	0,5	3	4,0	0,05	В	С
4	0,10	2,7	0,9	4	5,0	0,05	Г	С
5	0,05	2,8	0,6	5	6,0	0,06	Д	Н
6	0,05	2,9	0,4	6	7,0	0,06	Ж	Н
7	0,10	3,0	1,2	7	8,0	0,04	З	В
8	0,10	2,0	0,7	8	9,0	0,04	А	С
9	0,05	2,2	1,0	9	2,5	0,06	Г	Н

Примітки:

1 У непарних варіантах заземлювачі розташовані по контуру, в парних – в ряд.

2 Вид ґрунту: А – пісок, Б – супісок, В – кам’янистий грунт, Г – суглинок, Д – глина, Ж – чорнозем, З – садова земля.

3 Вологість ґрунту: В – велика, С – середня, Н – низька.

Розв’язання. Розрахунок захисного заземлення здійснюється у такій послідовності [12]:

- визначають розрахунковий питомий опір ґрунту;

- розраховують опір розтіканню струму одного вертикального заземлювача;

- визначають необхідну кількість заземлювачів та орієнтовне їх розташування по периметру приміщення або в ряд з визначенням відстані між ними (відстань між заземлювачами та розташування їх в ряд або по контуру можуть бути задані – див. табл. 5.23);

- розраховують опір розтіканню з'єднувальної шини;

- розраховують загальний опір заземлюючого пристрою з урахуванням з'єднувальної шини.

 

Розрахунковий питомий опір ґрунту (Ом×м) визначають за формулою:

 

,                                            (5.41)

 

де  – питомий опір ґрунту за вимірами або орієнтовно за даними табл. Ж.1 додатку Ж;

 – коефіцієнт сезонності, що залежить від кліматичних зон та виду заземлювача (табл. Ж.2 додатку Ж).

 

 

Опір розтіканню струму одного вертикального стрижневого (трубчатого) заземлювача при заглибленні, Ом:

 

,                         (5.42)

 

де – довжина заземлювача, м;

d – діаметр заземлювача, м;

h – заглиблення заземлювача, м;

t – відстань від поверхні землі до середини заземлювача, м.

 

 

В нашому випадку:

 

 

Формули для розрахунку опору розтіканню струму заземлювачів інших видів наведено у табл. Ж.3 додатку Ж.

Орієнтовна кількість вертикальних заземлювачів, шт.:

 

                                              (5.43)

 

де R_н – найбільший допустимий опір заземлюючого пристрою (згідно з «Правилами устройства електроустановок» R_н = 4 Ом).

 

 

Шляхом розташування отриманої кількості заземлювачів на плані визначають орієнтовно відстань між ними та коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів ή_в (табл. Ж.4 додатку Ж) залежно від кількості стрижнів і відношення відстані між ними до їх довжини.

Необхідна кількість заземлювачів з урахуванням коефіцієнта використання ή_в:

 

                                          (5.44)

 

Визначаємо коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів ή_в (табл. Ж.4 додатку Ж) залежно від кількості стрижнів і відношення відстані між ними до їх довжини:

 

ή_в = 0,7.

 

Необхідна кількість заземлювачів з урахуванням коефіцієнта використання ή_в:

 

.

 

Опір розтіканню з'єднувальної шини при заглибленні з урахуванням коефіцієнта її використання ή_ш (табл. Ж.5 додатку Ж), Ом:

 

,                                 (5.45)

 

де L — довжина шини, м;

b – ширина шини, м;

ή_ш – коефіцієнта використання шини, м.

Довжина шини визначається за формулою:

 

                                    (5.46)

 

де а – відстань між заземлювачами, м.

Визначаємо коефіцієнта використання та довжину шини:

 

ή_ш = 0,74,  L = 1,05 ∙ 2,4 ∙ 5 = 12,6 м.

 

Загальний опір складного заземлюючого пристрою, Ом:

 

.                               (5.47)

 

Якщо загальний опір більший від нормативного, необхідно збільшити кількість заземлювачів або змінити їх розташування.

 

 

Розраховане значення опору заземлюючого пристрою менше нормативного (1,3 Ом < 4 Ом), отже пристрій спроектовано вірно.

 

ЛІТЕРАТУРА

 

1. Безопасность жизнедеятельности в машиностроении / Под ред. Ю.М. Соломенцева. - М.: Высш. шк., 2002. – 310 с.

2. Безопасность производственных процессов: справочник / Под ред. С. В. Белова. – М.: Машиностроение, 1985. – 448 с.

3. Безопасность труда в промышленности: справочник / К. Н. Ткачук [и др.] – К.: Техника, 1982. – 231 с.

4. Вентиляция и отопление цехов машиностроительных заводов / М. И. Гримитлин [и др.] – М.: Машиностроение, 1978. – 272 с.

5. Виноградов Б. В. Безопасность труда и производственная санитария в машиностроении: сборник расчетов / Б. В. Виноградов. – М.: Машиностроение, 1963. – 264 с.

6. Власов А.Ф. Безопасность труда при обработке металлов резанием. – М.: Машиностроение, 1984. – 88 с.

7. Власов А.Ф. Удаление пыли и стружки от режущих инструментов. – М.: Машиностроение, 1966. – 228 с.

8. Войтенко В.М. Эргономические принципы конструирования/ В.М. Войтенко , В.М. Мунипов – К.: Тэхника, 1988. – 119 с.

9. Волков Ю.Н. Безопасность производственных процессов в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1972. – 168 с.

10. Гажаман В. І. Електробезпека на виробництві: навч. посібник / В. І. Гажаман. – К.: Охорона праці, 2002. – 272 с.

11. Дементій Л. В. Охорона праці в механічних та складальних цехах / Л. В. Дементій, С. А. Гончарова. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – 312 с. – ISBN 5-7763-1413-5.

12. Дементий Л. В. Охрана труда в автоматизированном производстве. Обеспечение безопасности труда / Л. В. Дементий, А.Л. Юсина. – Краматорск: ДГМА, 2007. – 300 с. – ISBN 978-966-379-163-0.

13. Інженерні рішення з охорони праці при розробці дипломних проектів інженерно-будівельних спеціальностей: навч. посіб. / За ред. В. В. Сафонова. – К.: Основа, 2000. – 336 с. – ISBN 966-7233-23-5.

14. Козьяков А.Ф. Охрана труда в машиностроении/ А.Ф. Козьяков , Л.Л. Морозова – М.: Машиностроение, 1990. – 256 с.

15. Лавров Н.К. Завивание и дробление стружки в процессе резания. – М.: Машиностроение, 1971. – 87 с.

16. Лагунов Л. В. Борьба с шумом в машиностроении / Л. В. Лагунов, Г. Л. Осипов. – М.: Машиностроение, 1980. – 150 с.

17. Маньков В. Д. Защитное заземление и зануление электроустановок: cправочни к/ В. Д. Маньков, С. Ф. Заграничный. – СПб.: Политехника, 2005. – 400 с. – ISBN 5-7325-0791-4.

18. Охрана окружающей среды: Учебник для техн. спец. вузов. Под ред. С.В.Белова. – М.: Высш. шк., 1991. – 319 с.

19. Охрана труда в машиностроении: Учебник для вузов / Под ред. Е.Я. Юдина. – М.: Машиностроение, 1993. – 432 с.

20. Практикум із охорони праці: навч. посібник / За ред. В. Ц. Жидецького. – Львів: Афіша, 2000. – 352 с. – ISBN 966-7760-09-X.

21. Сивко В. Й. Розрахунки з охорони праці / В. Й. Сивко. – Житомир: ЖІТІ, 2001. –152 с. – ISBN 966-7570-90-8.

22. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю. Б. Айзенберга. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 472 с.

23. Справочная книга по охране труда в машиностроении / Под ред. О. Н. Русака. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. – 541 с. – ISBN 5-217-00415-0.

24. Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование: справочник / Под ред. С. В. Белова. – М.: Машиностроение, 1989. – 368 с. – ISBN 5-217-00407-X.

25. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. Справочник / Алиев Г.М. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с. 

26. Фоменко И.А. и др. Охрана труда при обработке металлов резанием. – К.: Техника, 1989. – 159 с.

27. Электробезопасность на промышленных предприятиях: справочник/ Р. В. Сабарно [и др.] – К.: Техника, 1985. – 288 с.

28. Электробезопасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 240 с.

29. Эргономика: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В. В. Адамчук. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. – 254 с. – ISBN 5-238-0086-3.

30. Эргономика и безопасность / Л.П. Боброва-Голикова, О.М. Мальцева, Н.А. Коханова , Н.Н. Сорокина – М.: Машиностроение, 1985. – 112 с.

 

 

Додаток А

Додаток Б

Таблиця Б.1 – Оптимальні норми параметрів мікроклімату робочої зони виробничих приміщень (ДСН 3.3.6.042-99)

Період року	Категорія праці	Температура, оС	Відносна вологість, %	Швидкість руху повітря, м/с, не більше
Холодний	Легка - Iа	22…24	40…60	0,1
	Легка - Iб	21…23		0,1
	Середньої важкості - IIa	18…20		0,2
	Середньої важкості - IIб	17…19		0,2
	Важка – ІІІ	16…18		0,3
Теплий	Легка - Iа	23…25		0,1
	Легка - Iб	22…24		0,2
	Середньої важкості - IIa	21…23		0,3
	Середньої важкості - IIб	20…22		0,3
	Важка – ІІІ	18…20		0,4

 

 

Таблиця Б.2 – Гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони (ГОСТ 12.1.005-88)

Назва речовини	ГДК, мг / м3	Клас небезпеки
Азоту оксиди	5	2
Аміак	20	4
Ацетон	200	4
Кислота сірчана	1	2
Луги їдкі	0.5	2
Озон	0.1	1
Пил	6	3
Оксид вуглецю (II)	20	4

Таблиця Б.3 – Категорії робіт по ступені важкості ( ДСН 3.3.6.042-99, ГОСТ 12.1.005-88)

Категорія  робіт	Витрати енергії		Характеристика робіт
	Вт	ккал/ч
Легка Ia	До 139	До 120	Роботи, які виконують сидячи з незначними фізичними напругами
Легка Iб	140–174	121–150	Роботи, які виконують сидячи або пов’язані з ходьбою та супроводжуються деякими фізичними напругами
Середньої важкості IIa	175–232	151–200	Роботи, які пов’язані з постійною ходьбою, переміщенням дрібних (до 1 кг) предметів в положенні «стоячи» або «сидячи» та вимагають незначної фізичної напруги
Середньої важкості IIб	233–290	201–250	Роботи, які пов’язані з ходьбою, переміщенням предметів вагою до 10 кг, супроводжуються помірною фізичною напругою
Важка III	Більше 290	Більше 250	Роботи, які пов’язані з переміщенням предметів вагою більше 10 кг та вимагають значної фізичної напруги

Таблиця Б.4 – Норми площі та об’єму для виробничих приміщень
 (СН 245–71, НПАОП 0.00-1.31-99)

Тип виробничого приміщення	Мінімальна площа на одне робоче місце, м2	Мінімальний об’єм на одне робоче місце, м3
Звичайні роботи	4,5	15
Роботи з ПЕОМ	6	20

 

Таблиця Б.5 - Вентиляція приміщень для роботи з ПЕОМ [8]

Об’єм приміщення на одного робітника, м3/люд.	Об’єм вентиляційного повітря, м3/год
До 20	Не менше 30
20 – 40	Не менше 20
Більше 40 м3/люд. при наявності вікон та відсутності виділення шкідливих речовин	Допускається тільки природна вентиляція

Таблиця Б.6 – Допустимі значення температури повітря робочої зони ( ДСН 3.3.6.042-99)

Період року	Категорія робіт	Температура повітря, оС
		Постійні робочі місця	Тимчасові робочі місця
Холодний період	Ia	21 – 25	18 – 26
	Iб	20 – 24	17 – 25
	IIa	17 – 23	15 – 24
	IIб	15 – 21	13 – 23
	III	13 – 19	12 – 20
Теплий період	Ia	22 – 28	20 – 30
	Iб	21 – 28	19 – 30
	IIa	18 – 27	17 – 29
	IIб	15 – 27	15 – 29
	III	15 – 26	13 – 28

Примітка. Температура внутрішніх поверхонь робочої зони (стіни, підлога, стеля), технологічного обладнання, зовнішніх поверхонь технологічного устаткування, огороджуючих конструкцій не повинна виходити більш ніж на 2^оС за межі оптимальних величин температури повітря для даної категорії робіт (табл. Б.1) і не повинна виходити за межі допустимих величин температури повітря ( табл. Б.6)

Додаток В

Додаток Г

В/h