Шумовые характеристики машин

К шумовым характеристикам машин в соответствии с ГОСТ относятся: спектр уровней звуковой мощности в 8 октавных полосах частот (65 - 8000 Гц) и две характеристики направленности: фактор Ф и показатель направленности ПН.

Уровень звуковой мощности определяется поформуле

где Ри Р₀- соответственно измеренное и пороговое значение звуковой мощности, Р₀ = 10^-12 Вт.

Звуковая мощность - это общее количество звуковой энергии,излучаемой источниками шума в окружающее пространство в единицу времени.

При равномерном излучении энергии в окружающее пространство интенсивность звука на определенном расстоянии от источника шума определяется по формуле

.

Однако большинство источников шума (рис. 3.15) излучают звуковуюэнергию неравномерно по всем направлениям, тоесть обладают определенной направленностью, которая характеризуется фактором

 

 

Рис. 3.15. Излучение шума направленного и ненаправленного источника

направленности Ф, показывающим отношение интенсивностизвука I в данной точке к средней интенсивности I_ср, которуюразвил бы источник шума при излучении той же звуковой мощности равномерно по сфере:

.

Показательнаправленности определяется по формуле

 ,

где р, L - звуковое давление и его уровень, измеренный на определенном расстоянии от источника;

р _ср, L _ср - звуковое давление и его уровень, усредненный по всем направлениям при том жерасстоянии.

Шумовые характеристики указываются в паспорте на машину.

В соответствии с ГОСТ 12.1.024-81*, ГОСТ 12.1.025-81*,ГОСТ 12.1.026-80, ГОСТ 12.1.027-80, ГОСТ 12.1.028-80 установлены следующие методы определения шумовых характеристикмашин:

свободного звукового поля - применяется в открытомпространстве или в хорошо заглушенных камерах с жестким полом и в помещениях с большим звукопоглощением, где практически нет отражения звука;

отраженного звукового поля - используется в гулких помещениях с хорошим отражением или в реверберационных камерах;

образцового источника шума - применяется в цехах, обычных помещениях иреверберационныхкамерах;

измерением шумовых характеристик на расстоянии 1 мот наружного контура машин - используется в открытом пространстве, в заглушенных камерах и помещениях с большимзвукопоглощением.

На этапе проектирования предприятий и цехов проводят акустический расчет, позволяющий оценить ожидаемый уровеньшума на рабочем месте по известным шумовым характеристикам,которые указываются в паспорте серийного выпуска оборудования.

Задачей акустического расчета является

определение спектрауровней звукового давления в расчетной точке по заданнымзначениям звуковой мощности и характеристике направленностиисточника шума,

расчет необходимого снижения шума путем сравнения полученного спектра уровней звукового давления с допустимым (см. табл.)

и разработка мероприятий по снижениюшума до допустимых величин.

 

37. Методы борьбы с шумом

 

Анализ уравнений акустическогорасчета позволяет рекомендовать для снижения шума следующиеметоды (ГОСТ 12.1.029-80):

снижение шума в источнике;

изменение направленности излучения;

рациональная планировка предприятий и цехов;

акустическая обработка помещений;

уменьшение шума на пути его распространения.

Наиболее рациональным методом является борьба с шумомв источнике возникновения (уменьшение звуковой мощности Р).

Причиной возникновения шумов могут быть механические, аэродинамические, гидродинамические и электромагнитные явления,обусловленные конструкцией и характером работы машин имеханизмов, а также неточностями, допущенными в процессеизготовления, и условиями испытания и эксплуатации.

Для снижения шума в источнике возникновения могут успешно применяться следующие мероприятия:

замена ударных механизмов ипроцессов безударными, например замена ударной клепки сваркой, рихтовки - вальцовкой, использование гидропривода вместокривошипно-шатунных и эксцентриковых приводов;

применениемалошумных соединений, например подшипников скольжения,косозубых, шевронных и других специальных зацеплений;

применение в качестве конструкционных материалов с высоким внутренним трением, например замена металлических деталей пластмассовыми и другими «незвучащими» материалами;

повышениетребований к балансировке роторов;

изменение режимов и условий работы механизмов и машин;

применение принудительнойсмазки в сочленениях для предотвращения их износа и шумаот трения.

Важное значение имеет своевременное техническоеобслуживание оборудования, при котором обеспечивается надежность крепления и правильное регулирование сочленений.

Комплекс мероприятий, направленных на уменьшение шумав источнике, может обеспечить снижение уровня звука на 10-20 дБ(А) и более.

Изменение направленности излучения шума.

При проектировании установок с направленным излучением необходима соответствующая ориентация этих установок по отношению к рабочимместам, поскольку величина показателя направленности можетдостигать 10-15 дБ.

Например, отверстие воздухозаборнойшахты вентиляционной установки необходимо располагать так,чтобы максимум излучаемого шума был направлен в противошумную сторону от рабочего места или жилого дома.

Рациональная планировка предприятий ицехов.

Шум на рабочем месте может быть уменьшен за счет увеличения расстоянияот источника шума до расчетной точки.

Внутри здания такие помещения должны располагаться вдали от шумных помещений так,чтобы их разделяло несколько других помещений.

На территории предприятия более шумные цехи необходимо концентрироватьв одном-двух местах.

Расстояние между тихими помещениями(конструкторское бюро, заводоуправление) и шумными цехамидолжно обеспечивать необходимое снижение шума.

Акустическая обработка помещений.

Интенсивность шумав помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженногозвука, поэтому для уменьшения последнего применяют звукопоглощающие облицовки поверхностей помещения (рис. 3.16, а)и штучные (объемные) поглотители различных конструкций(рис. 3.16, б), подвешиваемые к потолку помещений.

 

 

 

Рис. 3.16. Акустическая обработка помещений:

1 - защитный перфорированный слой;2 - звукопоглощающий материал;

3 - защитная стеклоткань; 4 - стена или потолок;

5 - воздушный промежуток; 6 - плита из звукопоглощающего материала

 

Процесспоглощения звука происходит путем перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту за счет потерьна трение в пористом материале.

Для большей эффективности звукопоглощенияпористый материал должен иметь открытые со стороны падениязвука и незамкнутые поры.

Звукопоглощающие материалы имеюткоэффициент звукопоглощения α > 0,2.

У бетона, кирпича величина α не превышает 0,01-0,05.

Звукопоглощающие свойствапористых материалов определяются толщиной слоя, частотойзвука, наличием воздушной прослойки.

Эффект снижения шумаза счет применения звукопоглощающей облицовки оцениваютпо формуле

,

где В₁ и В₂ - постоянные помещения до и после проведения акустической обработки.

Величину Вопределяют по СНиП II-12-77 в зависимости от вида помещения.

Уменьшение шума на пути его распространения применяют,когда перечисленные выше методы не обеспечивают требуемогоснижения шума.

Снижение шума достигается за счет уменьшенияинтенсивности прямого шума I _пр путем установки звукоизолирующих перегородок, кожухов, экранов (рис. 3.17) и т. п.

 

Рис. 3.17. Экранирование источников шума:

а - схема экрана;

б - расположение экранов в вычислительных центрах;

в - экранирование источников механического шума;

1 - шумное оборудование;

2 - экран со звукопоглощающей облицовкой;

3 - рабочее место;

4 - дисковая пила

 

Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающаяна него энергия звуковой волны отражается в значительно большей степени, чем проходит за ограждение. Звукоизолирующаяспособность (дБ) перегородки выражается величиной       

 

 

где I _прош - интенсивность шума за перегородкой.

В качестве звукоизолирующих материалов для перегородок применяют бетон, кирпич, дерево и т. п.

Эффективностьзвукоизоляции (дБ) однородной перегородки может быть определена по формуле

,

где т - масса 1 м² перегородки, кг, зависящая от плотности материала и толщины перегородки;

f -частота, Гц;

ρ c - акустическое сопротивление воздуха.

Анализ этой формулы позволяет сделать два основных вывода:

звукоизоляция ограждений тем выше, чем они тяжелее,

и навысоких частотах эффект от установки ограждения будет значительно выше, чем на низких.

Наиболее шумные машины и механизмы закрывают кожухами,которые обычно изготовляют из конструкционных материалов-стали, сплавов алюминия, пластмасс и др. и облицовывают изнутри звукопоглощающим материалом толщиной 30-50 мм(рис. 3.18).

При распространении шума по трубопроводам, воздуховодам,каналам для его уменьшения широко применяют глушители различных конструкций, выбор которых определяется спектром шума,необходимым глушением и условиями эксплуатации конкретнойустановки.

Глушители принято делить на абсорбционные(рис. 3.19) с использованием звукопоглощающего материала;реактивные (рис. 3.20) типа расширительных камер, узких отростков, длина которых равна 1/4 длины волны заглушаемогозвука, и комбинированные (рис. 3.21).

Реактивные глушителииспользуют для снижения шума с резко выраженными дискретными составляющими и в узкихчастотных диапазонах.

Важно,чтобы применение глушителей любого типа не ухудшало работу заглушаемой машины.

Эффективность глушителей шума можетдостигать 30 - 40 дБ и более.

Если в рабочей зоне не удаетсяуменьшить шум до допустимых величин общетехническими средствами, то администрация обязанаобеспечить работающих в этой зонесредствами индивидуальной защиты и обозначить ее знаками безопасности.