Методические указания к практическим занятиям по курсу 'Безопасность жизнедеятельности'

Методические указания к практическим занятиям по курсу 'Безопасность жизнедеятельности'

Методические указания к практическим занятиям по курсу "Безопасность жизнедеятельности"

Занятие №1

Расчет заземляющих устройств

1.1 Цель занятия

Определение необходимого количества заземляющих устройств в отсутствии или при обрыве нулевого провода при соприкосновении человека с токоведущими частями.

Предметом данной задачи является изучение факторов, определяющих степень опасности поражения электрическим током человека. Проводится анализ схем включения человека в цепь тока и выясняется процесс растекания тока при замыкании на землю. В качестве методов обеспечения электробезопасности изучаются защитные свойства изоляции, заземление, индивидуальные защитные средства, защитное отключение, блокировка и сигнализация, методы защиты от перехода высшего напряжения в сеть низшего и от опасности остающихся зарядов. Рассматриваются основные требования безопасности к устройству электроустановок, классификация электроустановок по напряжению с точки зрения мер безопасности, классификация помещений, классификация и характеристика работ, производимых в электроустановках.

Виды воздействия электрического тока:

.Термическое. Результат воздействия - ожоги, нагрев ткани.

.Электролитическое. Результат воздействия - разложение органики внутри человека (кровь).

.Биологическое. Результат воздействия - спазм (сокращение) мышц.

.Электродинамическое (механическое), приводит к разрыву мышц. Электротравма - травма, полученная в результате воздействия электрического тока или электрической дуги.

Виды электротравм:

 Местная электротравма (вероятность 20%);

 Электрические удары (25%);

 Смешанные (55%).

Виды местных электротравм:

.Ожог. Получается в результате воздействия электрической дуги. Симптомы - покраснение, образование пузыря, омертвление кожи, обугливание.

.Электрические знаки. Сопротивление кожи и внутренних органов, приводит к пробою кожи в виде кружочка в месте прохождения электрического тока через кожу.

.Металлизация кожи. При возникновении короткого замыкания происходит расплавление электрических частей, и разлетающиеся в разные стороны частицы металла попадают на кожу.

.Механические повреждения.

.Электроавтономные. При возникновении электрической дуги происходит яркая вспышка и воздействует на сетчатку глаза (яркие электрические искры при сварке).

.Смешанные.

Степени воздействия электрических ударов на тело человека:

 1 степень - судорожные едва ощутимые сокращения мышц;

 2 степень - судорожные сокращения мышц без потери сознания;

 3 степень - потеря сознания с сохранением дыхания и работы сердца;

 4 степень - потеря сознания с нарушением дыхания и работы сердца;

 5 степень - клиническая смерть.

Виды смерти:

1.Биологическая - необратимое прекращение биологических процессов в клетках и тканях организма.

2.Клиническая - короткий период (в пределах 4-6 минут, точное время зависит от температуры окружающей среды) после прекращения дыхания и сердечной деятельности, в который еще сохраняется жизнеспособность тканей. В это период существует возможность вернуть человека к жизни.

.Электрические параметры:

.1. Сопротивление электрода.

.2. Сила тока. Ток вызывает повышенное потовыделение и усиливает кровообращение в местах прохождения электрического тока.

.3. Напряжение. Чем выше напряжение, тем меньше сопротивление тела человека. Сопротивление человека может изменяться в 200 раз. При напряжении >50 В сопротивление человека равно 1000 Ом, при напряжении <50 В сопротивление человека равно 6000 Ом.

.Величина и длительность воздействия тока на тело человека.

Виды тока:

ощутимый ток (1 мА для переменного напряжения) - это электрический ток, вызывающий при прохождении через организм человека ощутимые раздражения;

неотпускающий ток 10-15 мА электрический ток, вызывающий при прохождении через организм человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в который зажат проводник;

фибрилляционный ток 0,1 А электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца;

.Смертельный путь прохождения тока: голова - левая рука (левая нога).

.Род и частота тока (напряжение до 500 В). Переменный ток опаснее постоянного. При повышении частоты тока до 50 Гц возрастает вероятность летального исхода, при дальнейшем увеличении частоты тока опасность снижается.

.Индивидуальные характеристики человека:

oсостояние здоровья;

oсердечно-сосудистые заболевания;

oкожные заболевания.

1.2 Исходные данные

Таблица 1.1

Предпоследняя цифра номера студенческого билета1,72,83,94,056Вид грунтаПесок влажныйСухой песокСуглинокГлинаЧернозёмТорфр, Ом.м50030080605025

Таблица 1.2.

Пара метрыПоследняя цифра номера студенческого билета1234567890Rn, Ом4102041020410204Zn, Ом0,81,41,622,43,23,64,556,3ZH, Ом0,50,90,911,21,82,12,83,04,0RЗМ, Ом100150100755050100100200100l, м4,06,02,03,02,03,02,03,02,03,0d, м0,030,050,070,030,050,070,030,050,070,03t, м2,02,52,02,52,02,52,02,52,02,5ηз0,650,670,690,710,730,750,770,790,810,83

Для всех вариантов UФ = 220 В.

1.3 Методика решения

I. Перечертить схему трехфазной, четырехпроводной сети с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием (схема приводится в соответствующей лекции).

II. Током короткого замыкания называют ток, возникающий при сопротивлении нагрузки раной нулю, но в технике безопасности (ТБ) - ток короткого замыкания, определяется по формуле (1.1).

(1.1)

где Iн - ток плавкой вставки (проверить для следующих значений тока Iн = 20, 30, 50, 100 А).

III. Определить напряжение на корпусе оборудования при замыкании фазы на корпус:

а) напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления по формуле (3);

б) с повторным заземлением нулевого провода по формуле (4).

VI. Определить потенциал корпусов при замыкании фазы на корпус и обрыве нулевого провода (до и после места обрыва) по формуле (5,6,7,8).

V. Определить ток, проходящий через тело человека, касающегося оборудования при замыкании фазы на корпус:

а) без повторного заземления нулевого провода по формуле (9,11);

б) с повторным заземлением нулевого провода по формуле (10,12).

VI. Определить напряжение прикосновения на корпус установки при замыкании одной из фаз на землю по формуле (13)

VII. Рассчитать заземляющее устройство, состоящее из индивидуальных заземлителей, так, чтобы Rз не превышало 4 Ом по формуле (14,15)

При занулении корпуса электрооборудования соединяются нулевым проводом. Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключается

поврежденный участок сети. Зануление снижает потенциалы корпусов, появляющиеся в момент замыкания на корпус или землю.

При замыкании фазы на зануленный корпус ток короткого замыкания протекает по петле фаза-нуль.

При решении задачи используются следующие формулы:

1. Величина 1К.3. тока короткого замыкания определяется по формуле:

(2)

где Zn - сопротивление петли фаза-нуль, учитывающее величину

сопротивления вторичных обмоток трансформатора, фазного провода, нулевого провода, Ом;

Uф - фазное напряжение, В.

2. Напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления

[В]. (3)

где Zh - сопротивление нулевого провода, Ом.

3. Напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением нулевого провода

, (4)

где Ro Rn - соответственно сопротивление заземления нейтрали и повторного заземления нулевого провода, причем Ro = 4 Ом.

Повторное заземление нулевого провода снижает напряжение на корпусе в момент короткого замыкания, особенно при обрыве нулевого провода.

. При обрыве нулевого провода и замыкании на корпус за местом обрыва напряжения корпусов относительно земли:

без повторного заземления нулевого провода для:

а) корпусов, подключённых к нулевому проводу за местом обрыва

. (5)

б) корпусов, подключённых к нулевому проводу перед местом обрыва

U2 = 0 (6)

С повторным заземлением нулевого провода для:

в) корпусов, подключённых к нулевому проводу за местом обрыва

. (7)

г) корпусов, подключённых к нулевому проводу перед местом обрыва

. (8)

5. Ток через тело человека в указных случаях будет определиться следующим образом.

где Rh - сопротивление тела человека (обычно принимают Rh = 1000 Ом).

6. Напряжение на корпусе занулённого оборудования при случайном замыкании фазы на землю (без повторного заземления нулевого провода)

. (13)

где Rзм - сопротивление в месте замыкания на землю фазового провода.

. Сопротивление одиночного заземлителя, забитого в землю на глубину t, определяется по формуле:

где ρ - удельное сопротивления грунта, Ом·м (сопротивление образца грунта объёмом 1м3);

l - длина трубы, м;

d - диаметр трубы, м;

t - расстояние от поверхности земли до середины трубы.

Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования ηз

где R3=4 Ом - требуемое сопротивление заземляющего устройства.

Занятие №2

Расчет кратности воздухообмена

2.1 Цель занятия

Определить кратность воздухообмена по избыткам тепла, вредных выделений газа и пыли.

Микроклимат - это искусственно создаваемые климатические условия в закрытых помещениях для защиты от неблагоприятных внешних воздействий и создания зоны комфорта.

Микроклиматические условия (физические условия) - давление (не нормируется), температура, относительная влажность, скорость движения воздуха влияют на самочувствие человека и вызывают определённые пограничные состояния. Человек реагирует на эти состояния через:

1.Механизм терморегуляции, то есть регулирование теплообмена с окружающей средой.

2.Сохранение температуры тела на постоянном нормальном уровне 36,6 оС, независимо от внешних условий и тяжести выполняемой работы.

Терморегуляция может быть:

 физической;

 химической.

Химическая терморегуляция организма достигается ослаблением обмена веществ при угрозе перегревания или усилением обмена веществ при охлаждении.

Роль химической терморегуляции в тепловом равновесии организма с внешней средой невелика по сравнению с физической, которая регулирует отдачу тепла в окружающую среду, излучая инфракрасные лучи с поверхности тела в направлении окружающих предметов с более низкой температурой. Конвекция, испарение пота с поверхности тела, влаги с легких и слизистых оболочек верхних дыхательных путей также ведет к охлаждению тела. В комфортных условиях количество выработанной теплоты равно количеству отданной теплоты за единицу времени, такое состояние называется тепловым балансом организма, а при его нарушении возникает перегрев или переохлаждение. Перегрев наступает при высокой температуре воздуха, сопровождающейся низкой его подвижностью, высокой относительной влажностью, характеризуется учащением пульса, дыхания, слабостью, повышением температуры тела выше 38оС, затруднением речи и т.п. Повышение влажности W  75-80% при высокой температуре препятствует выделению пота и приводит к перегреву, тепловому удару и судорогам. Признаки этого тяжелого поражения - потеря сознания, слабый пульс, почти полное прекращение потоотделения.

Последствия от потери влаги:

 1 - 2% от веса тела - жажда.

 5% - помрачнение сознания, галлюцинации.

 20 - 25% - смерть.

За сутки человек теряет:

 в покое - до 1 литра;

 при тяжёлой физической работе - до 1,7 литров в час, до 12 литров за смену. При этом выводятся соли Na, Ca, K, P - до 5-6 грамм на литр, микроэлементы Cu, Zn, I, витамины, понижается желудочная секреция.

Переохлаждение возникает при низких температурах, высокой влажности, большом ветре. Это объясняется тем, что влажный воздух лучше проводит тепло, а подвижность его увеличивает теплоотдачу конвекцией.

Признаки переохлаждения:

 резкое понижение температуры тела;

 сужение кровеносных сосудов;

 нарушение работы сердечно - сосудистой системы;

При переохлаждении возможны простудные заболевания.

Пыль. Наличие пыли в воздухе измеряется в мг/м3. Содержание пыли:

·на пыльной дороге - 150 мг/ м3;

·в жилом помещении - 5-6 мг/м3.

Пыль может быть токсичной, органической, неорганической, смешанной. Степень воздействия пыли на организм человека зависит от ее физико-химических свойств, токсичности, дисперсности, и концентрации, кроме «обычных» ее проявлений в виде дерматита, бронхита, силикоза и т.д. Надо всегда помнить, что это сильнейший канцероген.

Способы борьбы с пылью:

) Создание условий для выпадения её в осадок (гравитационный способ).

) Создание в смеси сил, действие которых приводит к извлечению пылевых частиц из воздуха - уменьшению концентрации пыли (концентрация пыли - это способность пыли длительное время находится в подвешенном состоянии). Такое регулирование концентрации пыли обычно обеспечивается с помощью вентиляции.

2.2 Исходные данные

Таблица 2.1

Кол-во вредных выделений, w, г/чПредпоследняя цифра номера студенческого билета1234567890СО2,53,03,54,04,55,04,55,03,53,0Пыли Рb-10-3-10-10-15-5-5Нетоксичной пыли П5,5-5,0-4,5-4,0-3,5-

Таблица 2.2

Тепловые выделенияПоследняя цифра номера студенческого билета12345V, м3100150200250300Qn, кДж/ч5∙1036∙1037∙1038∙1039∙103Qотд, кДж/ч1∙1031,2∙1031,4 ∙1031,6∙1031,8∙103∆Т,° К98765Тепловые выделенияПоследняя цифра номера студенческого билета67890V, m3350400450500550Qn, кДж/ч1∙1042∙1043∙1044∙1045∙104Qотд, кДж/ч2∙1034∙1036∙1038∙1031∙103∆Т,°К98765

.3 Методика решения

В рабочих помещениях необходимо предусматривать возможность непрерывного обмена воздуха и применять инженерные решения по защите от вредных выделений. Вентиляция подразделяется на естественную и механическую. При контроле за эффективностью действия вентиляционных установок проверяют кратность воздухообмена в производственном помещении, а так же измеряют температуру, влажность, скорость движения воздуха и анализируют его гигиенические качества.

1. Подлежащие удалению тепло избытки Qизб, определяется по формуле:

где Qn - количество тепла, поступающего в воздух помещения от производственных и осветительных установок, в результате тепловыделений людей, солнечной радиации и др., кДж/ч;

Qотд - теплоотдача в окружающую среду через стены здания, кДж/ч.

. Количество воздуха, которое необходимо удалить за 1 ч из производственного помещения L при наличии тепло избытков, определяется по формуле:

где с - теплоёмкость воздуха, с =1 кДж/кгÌК;

∆Т - разность температур удаляемого и приточного воздуха. К;

γ пр - плотность приточного воздуха γ пр = 1,29 кг/м3.

3. При наличии в воздухе помещения вредных газов и пыли количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение для уменьшения концентраций вредных выделений до допустимых норм, рассчитывают по выражению

где W - количество поступающих вредных выделений, г/ч;

Cд - предельно допустимая концентрация вредных выделений в воздухе помещения, г/ м3, причем:

для СО Сд =2∙10-2 г/м3;

для пыли Рb Сд = 1 ∙10 -5 г/м3;

для нетоксичной пыли П Сд =10-2 г/ м3;

Здесь Сn - концентрация вредных примесей в воздухе, поступающим в производственное помещение, г/ м3.

При решении данной задачи считать, что Cn =0.

. Для каждого вида вредных выделений необходимое количество вентиляционного воздуха L рассчитывается отдельно. Затем берётся наибольшее из полученных значений и подставляется в формулу для расчёта кратности воздухе обмена.

Занятие №3

Расчет параметров устройств защиты от электромагнитных излучений

.1 Цель занятия

заземляющий воздухообмен излучение

Расчет и определение минимальной толщины экрана и длины трубки в трубчатом волноводе, при помощи которой выводят ручку управления из экранирующей камеры, обеспечивающих необходимую мощность облучения, с учетом требований по защите обслуживающего персонала от воздействия ЭМИ.

Действие электромагнитных полей высокой частоты на организм человека может вызвать тяжелые заболевания. Превышение определенных уровней облучения приводят к расстройству нервной и сердечно-сосудистой системы. Защита человека от вредного действия ионизирующих излучений сводится к защите от внешнего и внутреннего облучений. Защита осуществляется комплексом следующих мероприятий:

·Установление предельно допустимых доз облучения (внешнего и внутреннего);

·Применение технических средств защиты, которые наряду с нормированием рабочего времени снижают интенсивность облучения;

·Осуществление дозиметрического контроля и периодического медицинского контроля.

Э л е к т р о м а г н и т н о е п о л е (ЭМП) радиочастот характеризуется способностью нагревать материалы; распространяться в пространстве и отражаться от границы раздела двух сред; взаимодействовать с веществом. При оценке условий труда учитываются время воздействия ЭМП и характер облучения работающих.

Электромагнитные волны лишь частично поглощаются тканями биологического объекта, поэтому биологический эффект зависит от физических параметров ЭМП радиочастот: длины волны (частоты колебаний), интенсивности и режима излучения (непрерывный, прерывистый, импульсно-модулированный), продолжительности и характера облучения организма (постоянное, интермиттирующее), а также от площади облучаемой поверхности и анатомического строения органа или ткани. Степень поглощения энергии тканями зависит от их способности к ее отражению на границах раздела, определяемой содержанием воды в тканях и другими их особенностями. При воздействии ЭМП на биологический объект происходит преобразование электромагнитной энергии внешнего поля в тепловую, что сопровождается повышением температуры тела или локальным избирательным нагревом тканей, органов, клеток, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик, стекловидное зло, семенники, и др.). Тепловой эффект зависит от интенсивности давности облучения.

Действие ЭМИ радиочастот на центральную нервную систему при плотности потока энергий (ППЭ) более 1 мВт/см2 свидетельствует о ее высокой чувствительности к электромагнитным излучениям.

Изменения в крови наблюдаются, как правило, при ППЭ выше 10 мВт/см3. При меньших уровнях воздействия наблюдаются фазовые изменения количества лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина (чаще лейкоцитоз, повышение эритроцитов и гемоглобина). При длительном воздействии ЭМП происходит физиологическая адаптация или ослабление иммунологических реакций.

Поражение глаз в виде помутнения хрусталика - катаракты является одним из наиболее характерных специфических последствий воздействия ЭМП в условиях производства. Помимо этого следует иметь в виду и возможность неблагоприятного воздействия ЭМП облучения на сетчатку и другие анатомические образования зрительного анализатора.

3.2 Исходные данные

Таблица 3.1

Последняя цифра номера студенческого 6 илета12345W12615193I, A3502501006040f, Гц3Ì1084Ì1083Ì1084Ì1083Ì108Т, ч420.246D, m1Ì10-22Ì10-23Ì10-24Ì10-25Ì10-2R, m32323г, м2,5Ì10-110 -12Ì10-110-12Ì10-1Последняя цифра студенческого билета67890W1261593I, A80200300400150f, Гц4Ì1083Ì1084Ì1084Ì1083Ì108Т, ч0.2420.24D, m4Ì10-23Ì10-22Ì10-21Ì10-26Ì10-2R, m23232r, м10-12,5Ì10-110-12Ì10-11,5Ì10-1

Таблица 3.2

Предпоследняя цифра номера студенческого билета12345μ20012001200μа, Гн/м2,5·10 -41,2·10-62,5·10-41,2·10-62,5·10-4γ, I/Ом·м1·1075,7·1071·1075,7·1071·107ε783,07,57,5

3.3 Методика решения

Для решения задач по созданию безопасных условий работы с источниками ионизирующих излучений необходимо изучить основные величины, от которых зависят дозы облучения и единицы их измерения, уяснив принципы действия приборов дозиметрического контроля.

Ионизирующее излучение - это явление, связанное с радиоактивностью. Радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений.

В зависимости от периода полураспада различают короткоживущие изотопы, период полураспада которых исчисляется долями секунды, минуты, часами, сутками, и долгоживущие изотопы, период полураспада которых от нескольких месяцев до миллиардов лет.

В СВЧ передатчике имеется выходной кондуктор, содержащий катушку с переменной индуктивностью. Радиус катушки равен г, число витков W, сила тока в катушки и его частота равны I и f соответственно. В течении рабочего дня суммарное время регулировок с помощью ручки управления не превышает Т часов.

Схема для расчёта выходного контура, приведена на рисунке 3.1

При решении задачи можно воспользоваться приведенной ниже методикой.

Напряжённость магнитной составляющей поля катушки Н

На расстоянии R от нее (без экрана) может быть рассчитана:

где β т - коэффициент, определяемый соотношением R/r

(если R/r >10 значение то β т = l).

Если R удовлетворяет условиям, то имеет место волновая зона, оценку эффективности поля в которой производят по плотности потока энергии ППЭ.

где λ - длина волны [м]

ППЭ

Допустимая величина ППЭ определяется по формуле

ППЭ

где N = 2 Bt·ч/m2

Т - время облучения, ч.

Требуемое ослабление электромагнитного поля L можно определить по формуле:

Зная характеристики металла (см. таблица 3.2), можно рассчитать толщину экрана М обеспечивающую заданное ослабление электромагнитного поля L

где ω - угловая частота, 1/с:

μa - - абсолютная магнитная проницаемость, Гн/м;

γ - электрическая проводимость, I/Ом·м;

где μ0 = 4 π ∙ 10-7 Гн/м - магнитная постоянная;

μ - относительная магнитная проницаемость среды.

Ручки управления выводят через стенки экранирующей камеры при помощи трубок, впаянных в стенки и представляющих собой волноводные (при диэлектрическом стержне) или коаксиальные (при металлическом стержне) линии. На рис. 3.2 показан вывод ручки управления, насаженной на диэлектрический стержень 1, который находится внутри металлической трубки 2. Такая конструкция может рассматриваться как волноводная линия.

Рис. 3.1 Схема выходного контура

Рис. 3.2 Вывод ручки управления

Ослабление энергии в трубке - волноводе на 1 м длины определяется по формуле:

где D - диаметр, м;

ε - относительная диэлектрическая постоянная стержня (таблица 3.2)

Материал экрана: сталь μ = 200; медь μ = 1; материал стержня: гетинакс ε = 7; текстолит ε = 8; эбонит ε - 3; стекло текстолит ε = 7,5

Требуемую длину трубки можно определить по формуле

Занятие №4

Расчет интенсивности шума

4.1 Цель занятия

Определение интенсивности шума при имеющихся на предприятии различных источников шума и вибрации. Расчет звукопоглощающих и звукоизолирующих свойств материала.

Шум - беспорядочные звуковые колебания воздуха различной частоты и силы, не соответствующие обстоятельствам и времени.

Звук бывает:

 стабильный;

 импульсный.

Шум и вибрация представляют собой профессиональную вредность, если их интенсивность превосходит определенный уровень. Для борьбы с шумом применяются общие и индивидуальные средства защиты. Большое значение имеют правильная планировка и размещение предприятий и их отдельных цехов по отношению к другим шумным предприятиям. Шум в производственных помещениях можно значительно уменьшить облицовкой стен и потолков звукопоглощающими материалами. При проектировании и установке различных механизмов аппаратуры необходимо предусматривать возможность уменьшения вибрации и шума за счет установки оборудования на специальных амортизаторах, уменьшения эксцентриситета вращающихся деталей, замены ударного взаимодействия безударными и т.д.

Нижний порог восприятия 5 Дб.

Стрельба из пушки 32 Дб стабильного тона или 140 Дб импульсного создают болевой порог восприятия. Комфортные условия для органов слуха - 40 Дб.

Возможные последствия от воздействия шума: повышается утомляемость, прыгает давление, разрыв барабанной перепонки, развивается тугоухость, снижается умственная и физическая работоспособность, ухудшается качество восприятия. Шумное производство может привести к возникновению следующих производственных заболеваний:

üтугоухость;

üгипертония;

üухудшение зрения.

üЗащита то шума:

 устраняют причину шума в источнике;

 ослабление вибраций при передаче;

 непосредственная защита человека от шума с помощью наушников, закладок.

Для сравнения между собой различных звуков по громкости используют параметр уровня громкости - фон.

Фон численно равен уровню звукового давления в 1 дБ для чистого тона с частотой в 1 кГц, воспринимаемый как равногаммный с данным звуком.

Каждый диапазон частот разбит на октавы таким образом, что верхняя граничная частота в два раза выше нижней граничной частоты: fВ = 2fН.

Характеристикой октавы является среднегеометрическая частота:

.

Звуковое давление Р, Па.

Недопустимо нахождение человека в зоне со звуковым давлением 115Дб.

Интенсивность звука определяется энергией, переносимой за 1с звуковой волной через поверхность площадью 1 см2, перпендикулярно направлению распространения звуковой волны.

Единица измерения Вт/м2

Вибрацией называются механические колебания упругих тел, механизмов или машин с частотой от 10 Гц и выше.

Причины возникновения вибраций:

неправильная балансировка вращающих частей машин;

близость частоты собственных колебаний конструкции к частоте динамических нагрузок на неё;

неправильные условия работы механизмов.

Вибрация характеризуется следующими параметрами:

частотой;

амплитудой;

скоростью и ускорением колебательных движений.

Тяжесть воздействия на организм зависит от параметров вибрации.

Вибрация вызывает болевые ощущения, когда её ускорение составляет 4-5% от нормального ускорения вибрации.

Оценка степени вибрации производится по спектру скорости вибрации в диапазоне частот от 11 Гц до 2,8 кГц. Этот диапазон делится на 8 октав. Санитарными нормами установлен предел скорости вибраций инструментов и оборудования.

4.2 Исходные данные

Таблица 4.1

Исходные данныеПоследняя цифра номера студенческого билетаИсточник шума 1R, m2,52,033,544,555,566,5L1, дБ8090951001001101009090100№ преграды12345678910Источник шума 2R, m77,588,599,58,58,587,5L1, дБ110100908080809090100110№ преграды11121314151514131211Источник шума 3R, м76,565,554,543,532.5L1, дБ9590951001051101051009590№ преграды10987654321

Таблица 4.2

№Материалы и конструкции преградыТолщина конструкции, мМасса 1/м2 преграды, кг1Стена кирпичная0,122502Стена кирпичная0,254703Стена кирпичная0,386904Стена кирпичная0,529345Картон в несколько слоев0,02126Картон в несколько слоев0,04247Войлок0,02588Войлок0,05169Железобетон0,124010Железобетон0,248011Стена из шлакобетона0,1415012Стена из шлакобетона0,2830013Перегородка из досок толщиной 0,02 м, отштукатуренная с двух сторон0,067014Перегородка из стоек толщиной 0,1 м, отштукатуренная с двух сторон0.189515Гипсовая перегородка0,11117

Таблица 4.3

Предпоследняя цифра номера студенческого билета1234567890Snm, м2100150200250300350400450500550Sc, м2160180200220250260280300320340α1,10-320253035404540353025α2 10-295908580757075808590β1,10-334333231303132333435β2,10-275808590959085807570

4.3 Методика решения

. Расчёт изменения уровня интенсивности шума с изменением расстояния R от источника шума производится по формуле:

где LR и L1 - уровни интенсивности шума источника на расстоянии R метров и одного метра соответственно.

Если между источником шума и рабочим местом есть стена-преграда, уровень интенсивности шума снижается на N дБ

где G - масса одного м2 стены-преграды, кг.

Уровень интенсивности шума на рабочем месте с учётом влияния стены-преграды определяется как

Суммарная интенсивность шума двух источников с уровнями LA и LВ, определяется как

где LA - наибольший из двух суммируемых уровней, дБ;

∆L - поправка, зависящая от разности уровней, определяется по таблице 4.1.

В таблице 4.2. рассматриваем уровень интенсивности шума, с учетом влияния преграды.

При определении суммарной мощности нескольких источников суммирование следует проводить последовательно, начиная с наиболее интенсивных.

Следует учесть, что LΣ определяется для трех источников шума и каждый источник рассматривается с соответствующей стеной-преградой.

Параметры (тип материала, толщину и массу 1 м3) преграды взять из таблицы 4.4.

Таблица 4.4

Разность уровней источников Lа-Lв, дБ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20Поправка, ∆L, дБ3,02,52,01,81,51,210,8 0,60,50,40,20

2. При определении интенсивности шума после покрытия стен и потолка шумопоглощающим материалом для простоты допускается пренебречь действием прямых звуковых лучей, считать, что стены - преграды находятся внутри помещения и на звукопоглощение влияния не оказывают.

Суммарное звукопоглощение стен и потолка определяется как

где Snm, Sс - соответственно площади потолка и стен помещения, м2;

α, β, γ - соответственно коэффициенты поглощения материалов, которыми покрыты потолок, стены и пол.

В задаче принято, что площади пола и потолка помещения равны. Снижение интенсивности шума составит

где М1, М2, - соответственно звукопоглощения без покрытия стен и потолка специальными звукопоглощающими материалами (М1) и после покрытия такими материалами (М2), ед. погл.

Значение М1, вычисляется с использованием коэффициентов a1 и β1, а М2 - с использованием а2, и β2. Пол обычно звукопоглощающим материалом не покрывается и при расчётах принять, что пол паркетный (γ =0,061).

Уровень интенсивности шума на рабочем месте с учётом покрытия стен и потолка звукопоглощающими материалами составит

Занятие №5

Расчет напряженности поля ВЧ-диапазона

5.1 Цель занятия

Расчет напряженности поля, создаваемого длинноволновой радиостанцией мощностью Р, длиной волны λ, на расстоянии d, с коэффициентом усиления антенны Ga, с радио проводимостью почвы δ.

Радиоволны - это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек).

Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.

Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии. Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей. Измеряется частота в герцах (Гц). 1 Гц - это одно колебание в секунду, 1 мегагерц (МГц) - миллион колебаний в секунду. Зная, что скорость движения электромагнитных волн равна скорости света, можно определить расстояние между точками пространства, где электрическое (или магнитное) поле находится в одинаковой фазе. Это расстояние называется длиной волны.

Частоте 1 МГц соответствует длина волны около 300 м. С увеличением частоты длина волны уменьшается, с уменьшением увеличивается. Знание длины волны очень важно при выборе антенны для радиосистемы, так как от нее напрямую зависит длина антенны. Электромагнитные волны свободно проходят через воздух или космическое пространство (вакуум). Но если на пути волны встречается металлический провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему часть своей энергии, вызывая тем самым в этом проводнике переменный электрический ток. Но не вся энергия волны поглощается проводником, часть ее отражается от поверхности. На этом основано применение электромагнитных волн в радиолокации. Еще одним полезным свойством электромагнитных волн является их способность огибать тела на своем пути. Но это возможно лишь в том случае, когда размеры тела меньше, чем длина волны, или сравнимы с ней.

Энергия, которую несут электромагнитные волны, зависит от мощности генератора (излучателя) и расстояния до него. По научному это звучит так: поток энергии, приходящийся на единицу площади, прямо пропорционален мощности излучения и обратно пропорционален квадрату расстояния до излучателя. Это значит, что дальность связи зависит от мощности передатчика, но в гораздо большей степени от расстояния до него.

.2 Исходные данные

Таблица 5.1. Варианты к решению задач по расчету напряженности поля ВЧ-диапазона

Вариант(последняя цифраномера студенческого билетаλ, мР, кВтGaΘδ, См/мI16503001,170,003240150240100,001312002501,0440,0148010020030,001517503501,140,0007562010018050,001710502501,0570,00387010020540,001919003501,250,0105012020040,001

Таблицы 5.2

Расстояние d, мПредпоследняя цифра номера студенческого билета1234567890dl400500300600520660400450550650d2700800600900800960750800950900d31100120011501300135011001250130014001500d41500160017001700160015001600170018001600d520002100 20002200200023002400250020002100

Таблица 5.3.

Наименование диапазонаЧастотные границыДлины волныДлинные волны (ДВ)30-300 кГц10000-1000 мСредние волны (СВ)0,3-3 МГц1000-100 мКороткие волны (КВ)3-30 МГц100-10 мУльтракороткие волны (УКВ)30-300 МГц10-1 мСверхвысокочастотные волны (СВЧ)300 МГц-300 ГГц1 м-1 мм

Таблица 5.4. Основные параметры почвы трасс

Вид поверхностиθδ, См/мВлажная почва, ровная поверхность5-150,003Влажная почва с низкой растительностью40,01Сухая почва, песок2-100,001Почва, покрытая лесом40,001Крупные города3-50,00075

Таблица 5.5. Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия ЭМИ РЧ на человека

Диапазоны частотРазмерностьПДУ30 - 300 кГцВ/м200,3 - 3 МГцВ/м103-30 МГцВ/м430 - 300 МГцВ/м2300 МГц - 300 ГГцмкВт/см21

К ВЧ-диапазону относятся длинные, средние и короткие волны (см. табл. 1).

5.3 Методика решения

В этом диапазоне расчетная напряженность поля может быть определена только в волновой зоне (зоне излучения), т.е. когда

здесь d - расстояние от антенны до точки измерения;

L - максимальные размеры антенны.

Расчет напряженности поля в зоне излучения, как правило, производится для электрической составляющей ЭМП - Е (В / м), по формуле Шулейкина-Ван-дер-Поля:

здесь Е - напряженность электрической составляющей ЭМП, В/м;

Р - мощность передатчика, Вт;

Ga - коэффициент усиления антенны;

d - расстояние от антенны до точки измерения, м;

F - множитель, ослабления для определения потерь электромагнитной энергии в почве, зависит от параметров почвы, расстояния от точки измерения до антенны и длины волны. Он определяется из соотношения:

здесь х - величина, называемая «численным значением». В диапазоне длинныx и средних волн, когда выполняется условие:

ее определяют по формуле:

а в диапазоне коротких волн:

здесь λ - длина волны, м;

δ - радиопроводимость почвы, вдоль которой распространяется волна (θ и δ из табл. 5.4).

Приведенный выше метод определения напряженности поля приемлем при круговой диаграмме излучения и для направления максимального излучения главного лепестка диаграммы. ПДУ - табл. 5.5

По представленным исходным данным провести расчет, сравнить со стандартами, построить графики зависимости Е =f(dn). Сделать выводы.

Занятие №6

Расчет напряженности поля УВЧ-диапазона

6.1 Цель занятия

Определение напряженности поля, создаваемую передатчиком изображения, при заданных мощности передатчика Р, коэффициенте направленного действия антенны G, высоте фазового центра антенны H, расстоянии r.

Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны.

Земля для радиоволн представляет проводник электричества (хотя и не очень хороший). Проходя над поверхностью земли, радиоволны постепенно ослабевают. Это связано с тем, что электромагнитные волны возбуждают в поверхности земли электротоки, на что и тратится часть энергии, т.е. энергия поглощается землей, причем тем больше, чем короче длина волна (выше частота). Кроме того, энергия волны ослабевает еще и потому, что излучение распространяется во все стороны пространства и, следовательно, чем дальше от передатчика находится приемник, тем меньшее количество энергии приходится на единицу площади и тем меньше ее попадает в антенну.

Передачи длинноволновых вещательных станций можно принимать на расстоянии до нескольких тысяч километров, причем уровень сигнала уменьшается плавно, без скачков. Средневолновые станции слышны в пределах тысячи километров. Что же касается коротких волн, то их энергия резко убывает по мере удаления от передатчика. Этим объясняется тот факт, что на заре развития радио для связи в основном применялись волны от 1 до 30 км. Волны короче 100 метров вообще считались непригодными для дальней связи.

Свойства радиоволн диапазонов ДЦВ и 800 МГц еще более близки к световым лучам и потому обладают еще одним интересным и важным свойством. Вспомним, как устроен фонарик. Свет от лампочки, расположенной в фокусе рефлектора, собирается в узкий пучок лучей, который можно

послать в любом направлении. Примерно то же самое можно проделать и с высокочастотными радиоволнами. Можно их собирать зеркалами-антеннами и посылать узкими пучками. Для низкочастотных волн такую антенну построить невозможно, так как слишком велики были бы ее размеры (диаметр зеркала должен быть намного больше, чем длина волны). Возможность направленного излучения волн позволяет повысить эффективность системы связи.

Связано это с тем, что узкий луч обеспечивает меньшее рассеивание энергии в побочных направлениях, что позволяет применять менее мощные передатчики для достижения заданной дальности связи. Направленное излучение создает меньше помех другим системам связи, находящихся не в створе луча.

Необходимо отметить, что с уменьшением длины волны возрастает их затухание и поглощение в атмосфере. В частности на распространение волн короче 1 см начинают влиять такие явления как туман, дождь, облака, которые могут стать серьезной помехой, сильно ограничивающей дальность связи.

6.2 Исходные данные

Таблица 6.1.

Последняя цифра номера студенческого билетаf, МГцР, кВт изобр.Р, кВт звукGН, мKI48-578020123001,41258-665516153401,41376-847326103201,41484-925015153601,41592-1007824163301,416174-1826018213271,417182-1906525133201,418190-1988730123401,419198-2067530143601,4110206-2149423153301,4111214-2228228183201,41

Таблица 6.2.

Расстояние г, мПредпоследняя цифра номера студенческого билета1234567890rl50354035556048544661г2150125140135150140170190160150г3300270280290300290310280300310г4450480420460450440460470480440г5550580600590500550560570580600

Диапазон частотНаименование диапазона (сокращенное наименование)Наименование диапазона волнДлина волны3-30 кГцОчень низкие частоты (ОНЧ)Мириаметровые100-10 км30-300 кГцНизкие частоты (НЧ)Километровые10-1 км300-3000 кГцСредние частоты (СЧ)Гектометровые1-0.1 км3-30 МГцВысокие частоты (ВЧ)Декаметровые100-10 м30-300 МГцОчень высокие частоты (ОВЧ)Метровые10-1 м300-3000 МГцУльтра высокие частоты (УВЧ)Дециметровые1-0.1 м3-30 ГГцСверхвысокие частоты (СВЧ)Сантиметровые10-1 см30-300 ГГцКрайне высокие частоты (КВЧ)Миллиметровые10-1 мм300-3000 ГГцГипервысокие частоты (ГВЧ)Децимиллиметровые1-0.1 мм400-512 МГцДЦВДиапазон подвижной наземной связи. Иногда не выделяют этот участок в отдельный диапазон, а говорят УКВ, подразумевая полосу частот от 136 до 512 МГц.

.3 Методика решения

В последнее время в связи с установлением биологической активности УВЧ-волн разработан метод определения напряженности поля, создаваемого телецентрами и ретрансляторами. По этому методу определяют напряженность поля, создаваемого каждым передатчиком телецентра или ретранслятора у поверхности земли, а затем суммарную напряженность поля, создаваемую всеми передатчиками. Расчет проводится по формуле:

Здесь Р - мощность, поступающая в антенну, Вт;

G - коэффициент направленного действия антенны, определяется из соотношения G=1,64ξ

ξ - коэффициент усиления антенны относительно полуволнового вибратора, раз;

F(∆) - значение нормированного множителя, определяемого по диаграмме направленности типовой антенны в вертикальной плоскости для соответствующего диапазона;

K - коэффициент, учитывающий неравномерность горизонтальной диаграммы направленности антенны, равный для рассматриваемого диапазона 1,41;

R - расстояние от фазового центра антенны до заданной точки, м, определяется из соотношения:

Здесь Н - высота фазового центра антенны над уровнем заданной точки;

r - расстояние от основания башни телецентра до заданной точки;

∆ - угол излучения антенны на заданную точку (от горизонта). Суммарная напряженность поля, создаваемая всеми передатчиками:

Ecсy = (E12 + Е22 +… + En2) ½. (6.3)

где El, E2…..En. поля напряженностей, создаваемые отдельными передатчиками в точке измерения.

Недостатком представленного метода является не учитывающееся в расчетах отражение поля от земли и зданий, иногда увеличивающее напряженность поля. Однако погрешность не столь существенна, так как расчет производится на пиковую мощность.

Результаты расчета сравните с нормированными значениями и постройте график зависимости E=f (r n). Сделать выводы.

Занятие №7

Производственное освещение

7.1 Цель занятия

Рассчитать тремя методами по коэффициенту использования светового потока, удельной мощности и светящейся линии, для производственного помещения с размерами: ширина - B, длина - L, высота - H, - и коэффициентами отражения потолка - r1, стен - r2, пола - r3 осветительную установку, обеспечивающую общее равномерное освещение пола с освещенностью - Е. Применяемые светильники: тип - ЛСП (люминесцентный подвесной производственный) 01 - 2 х 40. Светильники подвешены на расстоянии 0,3 м от потолка.

По своей природе видимый человеком свет - это электромагнитные волны длиной от 380 до 770 нм. К основным светотехническим величинам относятся световой поток, сила света, яркость, освещенность, коэффициент отражения.

Качественными показателями являются:

 фон;

 контраст;

 видимость;

 ослепляемость;

 дискомфорт.

Освещение рабочих помещений должно удовлетворять следующим условиям:

üУровень освещённости рабочих поверхностей должен

üсоответствовать гигиеническим нормам для данного вида работы, освещение должно быть оптимально по величине;

üРавномерность и устойчивость уровня освещённости в

üпомещении, отсутствие резких контрастов, освещение должно быть равномерно распределено по площади;

üНе должно создаваться источниками света блеска в поле

üзрения, нежелательна пульсация величины освещения во времени.

üИскусственный свет по спектральному составу должен

üприближаться к естественному.

Недостатки искусственного освещения:

 желтизна света;

 краснота в спектре.

В производственных условиях используется три вида освещения: естественное, т.е. солнечное, искусственное, создаваемое электрическими или люминесцентными лампами и комбинированное.

Факторы, учитываемые при нормировании искусственного освещения:

. характеристика зрительной работы;

. минимальный размер объекта различения с фоном;

. разряд зрительной работы;

. контраст объекта с фоном;

. светлость фона;

. система освещения;

. тип источника света.

Светильники, в зависимости от светораспределения, разделяют на три класса:

- прямого света - не менее 90% всего светлого потока излучается в нижнюю полусферу;

- отражённого света - не менее 90% всего светового потока излучается в верхнюю полусферу;

- рассеянного света - световой поток распределён по обеим полусферам так, что в одну из них излучается более 10%, в другую не менее 90%.

КПД светильников лучших образцов составляет свыше 0,8. Защитный угол светильника определяет степень защиты глаза от воздействия ярких частей лампы.

В зависимости от величины защитного угла нормируют высоту подвеса светильника, исходя из требований ограничения слепящего действия. Чем больше защитный угол, тем меньше слепящее действие светильника.

7.2 Исходные данные

Таблица 7.1

ДаноПоследняя цифра студенческого билета0123456789L(м)11121314151617181920B(м)567891011121314H(м)0,40,60,811,21,41,61,822,2Фл(лк)2300231022802290232023302340228522952305Ен(лк)50180100120150200250300350400

Таблица 7.2

ДаноПредпоследняя цифра студенческого билета0123456789К з(лк)0,50,60,70,80,911,11,21,31,4Z11,021,041,061,071,081,091,11,121,13Wt55,25,45,65,866,26,46,66,8Sn (м2)22210220230240250260270280280n12345678910η45%45%45%45%45%45%45%45%45%45%μ1,11,21,31,41,51,61,71,81,92,0

7.3 Методика решения

. Способ «Коэффициента использования светового потока»

Определяем индекс помещения:

(1)

где L - длина помещения,

В-ширина помещения,

НР - высота подвеса светильников,

НР = Н - 0,3. (2)

Световой поток светильника:

. (3)

где

Фсв = 2·Фл - световой поток светильника,

Фл - световой поток лампы,

ЕН лк - освещенность;

S = L·B площадь помещения;

КЗ - коэффициент запаса;

z - коэффициент неравномерности освещения

N - количество светильников.

Отсюда количество светильников найдем по формуле

. (4)

ЕН =400 лк - освещенность;

2. Способ «Удельной мощности светильника»

Электрическая мощность светильника по методу удельной мощности определяется по формуле:

. (5)

где Wр - расчетная удельная мощность светильника, Вт/м2 (см. формулу (7).

Sп - площадь помещения, м2 (по условию)

Р - номинальная мощность светильника

N - количество светильников,

n - количество ламп в светильнике, т.к. светильник ЛСП (люминесцентный подвесной производственный)

Следовательно количество светильников найдем по формуле:

. (6)

Wp=K ·WT. (7)

где К - коэффициент коррекции;

WT - табличная удельная мощность.

Для светильников типа ЛД-40 без стеклянного рассеивателя без перфорации и решетки при высоте подвеса светильника h и Sп, WT Вт/м2 для Е лк при rпот =50%, rст = 30%, rпола = 10%, Кз, z.

Т.к. rпот =50%, rст =50%, rпола =10%, по условию, то WT необходимо уменьшить на 10% т.е.

По условию Кз, необходимо W умножить на коэффициент коррекции

αКз =.

По условию z необходимо W умножить на коэффициент коррекции

αZ =.

По условию Eн необходимо W умножить на коэффициент коррекции

αE =.

3. Способ «Метод светящихся линий»

l = 0,5L м. (8)

где l - расстояние от стены до линии расположения ламп.

Линейная плотность светового потока линий равна:

. (9)

КЗ - коэффициент запаса;

μ - коэффициент учитывающий влияние удаленной линии и отраженного света/

Σе - суммарная условная освещенность в расчетной точке от всех участков линий е=f (P, L)

H=H - 0,3

Таблица 7.3. Результативна таблица

РP=P/HLL=L/He123456Итого

Количество светильников в одной линии

(10)

Общее количество светильников

N=N1 (11)

Литература

1. Китаева Н.Ж. Охрана труда на предприятиях почтовой связи. - М.: Радио и связь, 1986.

. Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкий О.В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. - М.: Радио и связь, 1991.

. Сибаров Ю.Г., Сколотнев Н.Н., Васин В.К. и др. Охрана труда в вычислительных центрах. - М.: Машиностроение, 1990.

4. Баклашов Н.И. Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды. Учебник для институтов связи. Н.И. Баклашов, Н.Ж. Китаева, Б.Д. Трихов.-М.: Радио и связь, 1989.

. Экология и безопасность жизнедеятельности. Учебник для ВУЗов. Меравий А. 2002.

. С.В. Белов. Безопасность жизнедеятельности. М.: Высшая школа, 2003.

. Ёрматов Ғ.Ё., Исамухамедов Ё.У. Меҳнатни мухофаза қилиш. Дарслик. Ўзбекистон нашриёти. Тошкент 2002.

. Ёрматов Ғ.Ё. Ҳаёт фаолияти хавфсизлиги. Маърузалар матни. Тошкент 2000.

9. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для ВУЗов. С.В. Белов, А.В. Ипьницкая, А.Ф. Козьяков и др. Под общей ред. С.В. Белова. М. Высшая школа. 1999 г. 448 с.

. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Учебник М.Н. Дудка, Н.И. Лактионов, В.И. Вертушкин и др. Под общей ред. Н.К. Шишкина. М. ГУУ. 2000 г. 315 с.

. Основы безопасности жизнедеятельности. Учебное пособие. Топоров И.К., С- Петебург, 1992.

. Социально - информационные опасности телерадиовещания и информационнщх технологий. Учебное пособие для ВУЗов. Рысин Ю.С., М.: Гелиос АРВ, 2007 г.