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

ęż

ystego

wzgl

ę

dem poło

ż

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

ż

enia słuchowe (pasma

cz

ę

stotliwo

ś

ci 16Hz - 20kHz).

Infrad

ź

wi

ę

ki – drgania infraakustyczne o

cz

ę

stotliwo

ś

ci poni

ż

ej 16 Hz.

Ultrad

ź

wi

ę

ki – drgania ultraakustyczne o

cz

ę

stotliwo

ś

ci powy

ż

ej 20 kHz.

3

Terminologia

Podział drga

ń

infraakustycznych :

wstrz

ą

sy – impulsy o charakterze

przewa

ż

nie udarowym o małej

cz

ę

stotliwo

ś

ci, wskutek czego organizm

reaguje na ka

ż

dy wstrz

ą

s oddzielnie

drgania wła

ś

ciwe – o postaci ruchu

periodycznego, na który organizm reaguje
biernie (wy

ż

sze cz

ę

stotliwo

ś

ci)

Terminologia

Hałas – d

ź

wi

ę

ki słyszalne, które mog

ą

by

ć

dla człowieka nieprzyjemne lub
niepo

żą

dane, obci

ąż

aj

ą

ce i

przeszkadzaj

ą

ce, a ich długotrwałe

działanie powoduje zaburzenia funkcji
organizmu.

Wibracje – drgania zdolne wytworzy

ć

u

człowieka wra

ż

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

ż

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

ąż

e si

ę

z przepływem gazów i cieczy;

przyczyny powstawania:

1)

okresowe otwieranie i zamykanie
swobodnego wylotu gazów do atmosfery
(silniki, spr

ęż

arki tłokowe)

2)

opływanie przeszkód wraz zawirowaniem
strugi oraz odrywanie si

ę

od warstwy

przy

ś

ciennej ruroci

ą

gu (wentylatory,

dmuchawy, spr

ęż

arki wirnikowe)

Sposób aerodynamiczny

3)

mieszanie si

ę

strumieni gazów o ró

ż

nych

pr

ę

dko

ś

ciach lub wypływ do spokojnej

atmosfery (upusty spr

ęż

onego powietrza,

silniki odrzutowe, palniki gazowe)

4)

kawitacja (praca pomp, zaworów,
kranów)

5)

proces spalania

6

Materiałowe drgania akustyczne

Zale

żą

od własno

ś

ci o

ś

rodka:

moduł Younga

moduł spr

ęż

ysto

ś

ci poprzecznej

liczba Poissona

g

ę

sto

ść

, itp.

Charakterystyka

ź

ródeł

hałasu i wibracji

ź

ródła przemysłowe: przemysł maszyn

ci

ęż

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

ąż

enia (w naczyniach włoskowatych

i mi

ęś

niu sercowym, wzrost ci

ś

nienia krwi,

zaburzenia rytmu serca, zw

ęż

enie drobnych

naczy

ń

krwiono

ś

nych, zmniejszenie przepływu

krwi w tkankach)

8

Oddziaływanie hałasu

Zaburzenia w:

3)

układzie pokarmowym (wzmo

ż

one wydzielanie

soku

ż

oł

ą

dkowego, choroba wrzodowa

ż

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

ż

szony wska

ź

nik OB)

Oddziaływanie hałasu

Zaburzenia w:

6)

równowadze psychicznej (znu

ż

enie,

rozdra

ż

nienie, kłótliwo

ść

, upo

ś

ledzenie

koncentracji uwagi, trudno

ś

ci ze snem,

wyst

ę

powanie stanów niepokoju i l

ę

ku)

Zaburzenia zale

żą

od cz

ę

stotliwo

ś

ci, czasu

trwania, nat

ęż

enia oraz przygotowania

psychicznego człowieka na pojawienie si

ę

hałasu

9

Oddziaływanie drga

ń

Zmiany w organizmie s

ą

zale

ż

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

ż

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

ż

nienie bł

ę

dnika,

drgania rezonansowe całego ciała lub niektórych
cz

ęś

ci (głowa,

ż

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

ż

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

ęż

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

ęż

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

ż

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

ż

liwych na uraz

akustyczny (testy)

regulacja czasu pracy osób nara

ż

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

ż

ym współczynniku

tłumienia (

ż

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

ż

ytkowania pojazdów z uszkodzonymi

tłumikami

zakaz u

ż

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

ż

owania

bezkolizyjne, obwodnice)

prawidłowa organizacja ruchu drogowego

Sposoby ochrony w komunikacji

-

ś

rodki techniczne

zmiany w pojazdach (tłumik, hamulce,
silnik, sylwetka, zale

ż

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.