Источники шума и их шумовые характеристики

Инженерная экология. Учебник/Под ред. Медведева В.Т. – М.: Гардарики, 2002.

Медведев В.Т., Каралюнец А.В. и др. Методы и средства защиты от шума. Учебное пособие по курсу «Безопасность жизнедеятельности». Изд. МЭИ, 1997.

 

 

Задание

1. Рассчитать уровень звукового давления в РТ в помещении с источником шума в соответствии с исходными данными.

2. Определить требуемое снижение уровня звукового давления.

3. Предложить методы снижения шума.

 

Вариант 1.

Исходные данные: Кузнечно-прессовый цех 1. Пресс К-222 2. Гильотинные ножницы   А х В х Н=5 х 5 х 3 м a1 х b1 х h1=0,5 х 0,5 х 0,75 м a2 х b2 х h2=0,6 х 0,4 х 1 м   Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=3 м, r2=2 м

Вариант 2.

Исходные данные: Металлообрабатывающий цех 1,2,3 – токарный станок 1К36   А х В х Н=10 х 8 х 4 м a1 х b1 х h1=2 х 0,7 х 1,2 м     Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=7 м, r2=3 м, r3=4 м

Вариант 3.

Исходные данные: Металлообрабатывающий цех 1. Токарно-револьверный станок с п/у 2. Фрезерный станок с п/у   А х В х Н=8 х 8 х 3,5 м a1 х b1 х h1=2 х 1 х 1,5 м a2 х b2 х h2=1 х 1 х 2 м   Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=3 м, r2=2 м

Вариант 4.

Исходные данные: Металлообрабатывающий цех 1. Токарно-револьверный станок с п/у 2. Фрезерный станок с п/у   А х В х Н=7,5 х 9 х 3,5 м a1 х b1 х h1=1,5 х 1 х 1,5 м a2 х b2 х h2=1 х 1 х 2 м   Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=3 м, r2=4 м

Вариант 5.

Исходные данные: Сварочный цех 1. Аппарат ПХ464-А 2. Газовая резка   А х В х Н=6 х 6 х 4 м a1 х b1 х h1=1 х 1 х 1 м a2 х b2 х h2=0,5 х 0,5 х 1 м   Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=5 м, r2=4 м

Вариант 6.

Исходные данные: Кузнечно-прессовый цех 1. Пресс К-222 2. Гильотинные ножницы   А х В х Н=12 х 10 х 5 м a1 х b1 х h1=1,5 х 1,5 х 2,5 м a2 х b2 х h2=1 х 1 х 1 м   Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=6 м, r2=8 м

Вариант 7.

Исходные данные: Кузнечно-прессовый цех 1. Пресс К-222 2. Гильотинные ножницы   А х В х Н=12 х 10 х 5 м a1 х b1 х h1=1 х 1,5 х 2,5 м a2 х b2 х h2=1,5 х 1 х 1 м   Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=6 м, r2=8 м

НОРМИРОВАНИЕ ШУМА

 

При нормировании шума используют два метода: нормирование по предельно­му спектру шума и нормирование уровня звука в дБА.

Первый метод нормирования является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звукового давления на частотах 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Нормативным документом, регламентирующим уровни шума для различных ка­тегорий рабочих мест служебных помещений является ГОСТ 12.1.003 - 83 "ССБТ. Шум. Общие требования безопасности" (табл. 1.1).

 

Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А шумомера используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума.

Для тонального и импульсного шума допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше значений, указанных в табл. 1.1. Уровни шума для территорий жилой и производственной застройки, а также для различных видов помещений, регламен­тируются СНиП 11-12-88 "Защита от шума".

 

 

ИСТОЧНИКИ ШУМА И ИХ ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

По природе возникновения шумы машин делятся на механические, аэродинами­ческие, гидродинамические, электромагнитные.

На ряде производств преобладает механический шум, основными источниками которого являются зубчатые передачи, механизмы ударного типа, цепные передачи, подшипники качения. Он вызывается силовыми воздействиями неуравновешенных вращающихся масс, ударами в сочленениях деталей, стуках в зазорах, движением материалов в трубопроводах и т.п. Спектр механического шума занимает широкую область частот. Определяющими факторами механического шума являются форма, размеры и тип конструкции, число оборотов, механические свойства материала, со­стояние поверхностей взаимодействующих тел и их смазывание. Машины ударного действия, к которым относятся кузнечно-прессовое оборудование, являются источ­ником импульсного шума, причем его уровень на рабочих местах, как правило, пре­вышает допустимый. На машиностроительных предприятиях наибольший уровень шума создается при работе металло и деревообрабатывающих станков.

Аэродинамические и гидродинамические шумы разделяют на: шумы, обусловленные периодическим выбросом газа в атмосферу, работой вин­товых насосов и компрессоров, пневматических двигателей, двигателей внутреннего сгорания:

шумы, возникающие из-за образования вихрей потока у твердых границ. Эти шумы наиболее характерны для вентиляторов, турбо-воздуходувок, насосов, турбо­компрессоров, воздуховодов;

кавитационный шум, возникающий в жидкостях из-за потери жидкостью прочности на разрыв при уменьшении давления ниже определенного предела и возникновения полостей и пузырьков, заполненных парами жидкости и растворенными в ней газа­ми.

Шумы электромагнитного происхождения возникают в электрических машинах и оборудовании. Их причиной является взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей. Электрические машины создают шумы с различными уровнями звука от 20 30 дБА (микромашины) до 100 110 дБА (крупные быстроходные машины).

При работе оборудования одновременно могут возникать шумы различной при­роды. Любой источник шума характеризуется прежде всего звуковой мощностью.

Звуковая мощность источника W, Вт - это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство. Если окружить источник шума замкнутой поверхностью площадью S, то звуковая мощность источника:

W = dS,

где I_n - нормальная к поверхности составляющая интенсивности звука. Окружив ис­точник шума условной сферой с поверхностью S=  , с достаточно большим радиу­сом г, и, приняв источник точечным, получим величину средней интенсивности звука на поверхности этой сферы:

I_р,ср=W/4

Это выражение предполагает равномерное излучение шума по всем направле­ниям, что справедливо для точечного источника, размеры которого малы по сравне­нию с излучаемыми им волнами. Однако источники шума часто излучают звуковую энергию неравномерно по направлениям. Эта неравномерность излучения характе­ризуется коэффициентом Ф () - фактором направленности, показывающим отноше­ние интенсивности звука I (), создаваемого источником в направлении с угловой координатой  к интенсивности, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник I_ср. имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны равномерно

Ф() = I () / I_ср = р()²/р_cp ² •

 

Характеристики направленности представляют собой зависимости направленности д(ф), измеряемого в децибелах,

g() = 10 lgФ() = 10 lg(l()/l_ср) = 20 lg(р()/р_ср) = L - L_{cp >}

 

где р(), L() - звуковое давление и его уровень в угловом направлении , измерен­ные на постоянном расстоянии от источника;

p_cp, L_cp - звуковое давление и его уровень, усредненный по всем направлениям для того расстояния.

Для сравнения шумов различных машин и произведения расчетов уровней зву­кового давления в проектируемых помещениях, необходимо знать объективные ха­рактеристики шума. Любая машина, будучи установленной в открытом пространстве создает в разных точках различные уровни звукового давления, хотя ее звуковая мощность остается неизменной.

В соответствии со стандартами такими шумовыми характеристиками, которые указываются в прилагаемой к машине технической документации, являются:

уровни звуковой мощности Lw в октавных полосах частот со среднегеометриче­скими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, а также корректиро­ванный уровень звуковой мощности;

характеристики направленности излучения шума оборудованием. Уровни звуко­вой мощности L_w определяются по аналогии с уровнем интенсивности звука и уров­нем звукового давления:

 

Lw= 10lg(W/W₀),

где W - звуковая мощность, Вт; W₀ - пороговая звуковая мощность, равная 10^-12 Вт.

Шумовые характеристики оборудования оговариваются в технической докумен­тации, справочниках или могут быть получены расчетным путем. В табл. 2.1 и 2.2 приведены данные уровней звуковой мощности оборудования металлообрабаты­вающих и кузнечно-прессовых цехов, компрессоров и газотурбинных установок.

                                                                                                              Табл.2.1.          

Уровни звуковой мощности технологического оборудования

Оборудование	Средне-геометрическая частота, Гц
	63 |125 | 250 |500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000
ТОКАРНЫЕ СТАНКИ
1А62	84	87	90	92	91	87	82	80
1К36	96	94	95	98	93	90	90	86
1551	94	96	96	98	97	93	91	80
токарно-карусельный 1541Б	92	96	98	100	104	95	93	82
токарно-винторезный 1К62	91	90	95	95	96	97	98	91
автоматно-револьверный 1А112	90	92	96	97	92	87	83	74
токарно-револьверный с про­граммным управлением	93	92	90	90	86	82	78	76
универсальный горизонталь­но-фрезерный 6Н12	81	84	92	93	92	91	77	75
вертикально-фрезерный 6М12	85	86	92	97	94	83	92	96
продольно-фрезерный ЭФС	98	98	95	99	96	94	86	84
фрезерный с программным управлением	85	86	88	91	90	86	78	70
РАЗНЫЕ СТАНКИ
шлифовальный ЗА-277	88	91	94	98	99	97	91	86
плоскошлифовальный ТЗД71	80	79	84	87	86	80	74	71
координатно-расточный ПР87	80	85	93	98	84	80	78	77
радиально-сверлильный с программным управлением РСП1	90	97	95	90	85	88	82	87
сверлильный автомат А28	80	86	88	94	100	90	89	89
СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
аппарат ПХ 464 А	95	97	97	100	105	101	109	110
многоэжектрная машина МРМ02	96	97	95	98	105	106	108	109
сварочная машина ПС1000	94	94	94	97	90	91	91	90
газовая резка	94	95	97	92	96	87	102	103

 

                                                          Продолжение табл. 2.1.

КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
молот 5т	109	115	114	116	117	116	108	107
пресс К222 16т	106	103	102	101	102	102	98	89
кривошипный 25т	91	95	96	96	95	95	98	100
эксентриковый пресс	90	91	98	102	105	104	106	92
штамповочный автомат АТ60	98	102	102	105	101	99	92	92
холодно-высадочный авто­мат АТЭ2	96	95	99	105	104	108	100	96
гильотинные ножницы	103	104	104	106	106	105	100	99

 

                                                                                                                        

                                                                                      Табл. 2.2.

Уровни звуковой мощности в дБ, излучаемые в атмосферу всасывающими и выхлопными воздуховодами

 

 

Тип компрессоров и ГТУ	Среднегеометрическая частота Гц
	63 | 125  | 250   | 500				1000  | 2000  | 4000     | 8000
ВСАСЫВАЮЩИЕ ВОЗДУХОВОДЫ ОТ КОМПРЕССОРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
ВП 10/8, 2ВП 10/8	120	117	104	102	97	90	86	84
200 в 10/8, ВП 20/8 160, В 20/8	119	118	109	102	94	87	83	83
205ВП 30/8	121	127	117	108	100	94	90	89
ВП 50/8	122	124	115	110	99	98	94	92
5Г-100/8	124	112	101	98	99	96	91	85
2СА-25	111	106	96	95	87	80	76	76
2СГ-5С	110	108	102	97	86	85	78	75
ВСАСЫВАЮЩИЕ ВОЗДУХОВОДЫ ОТ КОМПРЕССОРОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ТУРБОКОМПРЕССОРОВ
2РК 1,5/200	105	103	97	86	80	75	71	69
2Р-3/220	105	103	97	86	80	75	71	69
ЗР-7/220	105	103	97	86	80	75	71	69
5Г-14/220	100	95	84	81	75	72	67	55
ЗГ-100/220	119	110	107	100	92	85	77	69
50Т-130/220	119	110	107	100	92	85	77	69
2РВ-3/350	110	111	96	91	86	82	77	75
2РВ 3,4/400	116	119	109	92	87	86	83	79
К 250 61	84	79	83	82	94	99	98	89
ОК 500-92	102	100	95	96	104	111	107	98
к345 91	102	100	95	96	104	111	107	98
ВЫХЛОПНЫЕ ВОЗДУХОВОДЫ ОТ КОМПРЕССОРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
ВП 10/8, 2ВП 10/8	112	112	92	95	109	110	105	106
200В-10/8, ВП-20/8, 160-20/8	104	111	104	102	110	107	105	103
205ВП-30/8	106	108	117	118	115	109	106	107
ВП-50/8	106	108	117	118	115	109	106	107
5Г-10О/8	107	105	104	114	123	126	128	127
2СА-25	103	97	96	93	96	102	110	112
2СГ50	124	117	114	107	116	124	129	124

 

Продолжение табл. 17.2.

 

ВЫХЛОПНЫЕ ВОЗДУХОВОДЫ ОТ КОМПРЕССОРОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ТУРБОКОМПРЕССОРОВ
2РК 15-200	110	106	113	122	131	130	132	132
2Р 3/220	108	112	117	122	128	128	127	126
ЗР 7/220	103	115	118	121	125	126	120	117
5Г-14/220	108	112	117	123	128	128	127	126
ЗГ-100/220	111	113	122	132	143	141	138 136	136
50Т-130/200	106	110	121	127	134	135		136
2РВ-3/350	108	112	109	109	115	118	121	124
2РВ 3 4 -400	108	112	109	109	115	118	121	124
К 250 61	119	117	120	124	124	130	133	130
ОК 500-92	122	132	128	126	128	133	128	122
К 345-91	127	130	129	132	140	141	140	138
160В-20/8	86	97	95	93	90	90	80	80
ВП-50/8	93	102	99	98	96	92	86	86
5Г-100/8 2	99	98	96	97	98	90	85	76
2 РВ-3/360	84	91	90	90	91	86	80	80
РВ-3/360 ЗГ-100/220	93	95	93	93	96	85	77	74
ОК-500-92 к	108	116	112	112	115	121	120	105
250-61	89	98	102	101	101	104	99	92
КТК -7	96	95	102	103	101	101	102	99
К-355	93	97	104	103	102	101	102	97
ГТ 50-800 (агрегаты покрыты тепло изоляцией)	118	119	109	108	113	120	120	116
ГТ 25 700 (агрегаты покрыты теплоизоляцией)	112	108	101	103	105	113	110	107
ГТ700-12М (без теплоизоляции)	113	112	109	110	112	117	120	115
ГТ 100-750 (без звукоизоли­рующего кожуха)	117	120	110	111	112	118	118	117

 

Для оборудования, не отраженного в этих таблицах, уровни звуковой мощности следует принимать по данным натурных измерений или использовать приводимые в табл. 2.1 и табл. 2.2 шумовые характеристики для аналогичного оборудования.

 

 

АКУСТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

 

Необходимость проведения мероприятий по снижению шума определяется: на действующих предприятиях на основании измерений уровней звукового давления на рабочих местах с последующим сравнением этих уровней с допустимыми по нормам L_pдоп на проектируемых предприятиях - на основании проведенного акустического расчета. Целью акустического расчета является:

выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;

выбор расчетных точек и определение допустимых уровней звукового давления L_доп для этих точек;

определение ожидаемых уровней звукового давления L_p в расчетных точках;

расчет необходимого снижения шума в расчетных точках;

выбор мероприятий для обеспечения требуемого снижения шума;

определение строительно-акустических мероприятий по защите от шума (с расче­том).

Акустический расчет выполняется для восьми октавных полос со среднегеомет­рическими частотами от 63 до 8000 Гц с точностью до десятых долей дБ. Оконча­тельный результат округляют до целых значений.

В зависимости от того, где находится источник шума и расчетные точки (в сво­бодном звуковом поле или в помещении), применяют различные расчетные форму­лы.