Основы акустических расчетов в машиностроении.
Классификация методов и средств защиты от шума.
Нормирование шума
1. постоянного шума:
- УЗД [дБ] в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами от 63, 125, …, 4000, 8000Гц - спектральная оценка.
- УЗ [дБА] - измеряется при включенной корректированной характеристике «А» шумомера (на 1000 Гц) - интегральная оценка.
2. непостоянного шума: эквивалентный (по энергии) уровень звука УЗэкв [дБА].
Допустимые УЗД устанавливаются в зависимости от:
- спектра шума, от характера изменения шума во времени,
- вида производственной деятельности человека, от степени напряженности его труда и т.д.
Рабочее место | УЗД, дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц | УЗ и УЗэкв, дБА |
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 | ||
Помещения КБ, лаборатории для обработки данных, ЭВМ-программистов | 71 61 54 49 45 42 40 38 | |
Кабины наблюдений и дистанционного управления: без речевой связи по телефону с речевой связью по телефону | 94 87 82 78 75 73 71 70 83 74 68 63 60 57 55 54 | |
Постоянные РМ и РЗ в производственных помещениях | 92 87 81 78 75 73 71 69 |
Для тонального и импульсного шумов допустимые УЗД, УЗ и УЗэкв принимаются на 5 дБ меньше значений, приведенных в табл.
УЗ в жилой застройке днем\ночью 55\45 дБА.
Нормируемые значения инфразвука на РМ - СН 2.2.4/2.18.583-96 «Гигиенические нормы инфразвука на РМ»:
- УЗД, дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16 Гц,
не должны превышать 105 дБ и 102 дБ для октавной полосы с частотой 31,5 Гц.
Нормируемые значения ультразвука на РМ - ГОСТ 12.1.001-83(99) ССБТ «Ультразвук. Общие требования безопасности»:
- УЗД, дБ, в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами от 12,5 до 100,0 кГц.
не должны превышать на 12,5 кГц – 80 дБ, 16 кГц – 90 дБ, 20 кГц – 100 дБ, 25 кГц – 105 дБ, в диапазоне от 31,5 – 100 кГц –110 дБ.
4 основные формы колебаний, образующих шум: механический, гидродинамический, аэродинамический, электромагнитный.
ГОСТ 12.1.029 – 80 (2001) ССБТ «Средства и методы защиты от шума. Классификация»
по отношению к защищаемому объекту:
Средства коллективной защиты по отношению к источнику возбуждения шума подразделяются на:
а) средства, снижающие шум в источнике возникновения:
1. снижение силового воздействия: уравновешивание вращающихся частей, увеличение времени соударения деталей, уменьшение частоты вращения движения, линеаризация аэродинамических и гидравлических завихрений, уменьшение зазоров в сочленениях и соединениях;
2. уменьшение звукоизлучающей способности источника: нарушение синфазности колебаний излучающей поверхности, увеличение коэффициента потерь материала деталей источника.
б) средства, снижающие шум по пути распространения от источника до защищаемого объекта:
в зависимости от среды распространения: - средства, снижающие передачу воздушного звука и
- средства, снижающие передачу структурного звука.
В зависимости от способа реализации средства и методы защиты от шума подразделяются на:
1. Акустические (звукоизоляция, звукопоглощение, виброизоляция, демпфирование и глушители шума);
Звукоизоляция (ЗИ) основана на отражении звуковых волн:– ЗИ капоты (кожухи), перегородки, кабины, акустические экраны;
Звукопоглощение (ЗП) основано на поглощении звуковых волн при их падении на мягкую, пористую\ волокнистую поверхность: ЗП облицовка в замкнутых объемах (помещениях, капотах); к-т ЗП - отношение поглощенной энергии к падающей (α=0, все отражается, α=1 все поглощается).
Виброизоляция основана на отражении вибрации в устройствах, называемых виброизоляторами. Конструкции виброизоляторов – резиновые, резинометаллические, пружинные, пневматические;
Вибродемпфирование - поглощение вибрации в вибродемпфирующих покрытиях, которые снижают как амплитуду колебания демпфируемой пластины, так и ее звукоизлучение. Вибродемпфирующие покрытия: мягкие, жесткие и комбинированные.
Глушители шума основаны или на отражении звуковой энергии (реактивные), или на ее поглощении (абсорбционные), или на их комбинации (комбинированные).
2. Архитектурно-планировочные: рациональное размещение технологического оборудования и РМ, создание шумозащищенных зон.
3. Организационно-технические: применение малошумных машин и ТП; оснащение шумных машин и установок средствами шумозаглушения и средствами дистанционного управления и контроля с выводом информации на диспетчерские пульты, оснащенные звукоизолированной кабиной, а также использование рационального режима труда и отдыха.
В зависимости от дополнительного источника энергии:
1. пассивные - в которых не используется дополнительный источник энергии.
2. активные - в них задействован дополнительный источник энергии. Активная шумозащита основана на явлении интерференции - наложения звуковых волн с одинаковой частотой и амплитудой в противофазе, что приводит к ослаблению амплитуды результирующей волны: снижение шума транспортных средств, систем вентиляции, различных агрегатов. Рис. Схема наложения звуковых волн (1 и 2) в противофазе |
«+»Высокая эффективность на низких и средних частотах, «-»сложность в эксплуатации, высокая стоимость.
Средства индивидуальной защиты:
противошумные наушники (7-40дБ на высоких частотах), вкладыши (5-20дБ), беруши, шлемы и каски, противошумные костюмы.
Расчет шума в свободном пространстве: , дБ,
Lw – акустическая мощность ИШ, дБ (из паспорта); R – расстояние от ИШ до РТ, м; ПН – показатель направленности ИШ, дБ (для ненаправленных источников ПН = 0, для источников, где шум в одном из направлений больше, чем в другом, ПН определяется измерениями или по справочнику); W – пространственный угол излучения шума.
Расчет шума в помещении: , дБ,
– коэффициент, учитывающий размеры ИШ; y – коэффициент, учитывающий характер звукового поля в помещении; Ф – фактор направленности ИШ (для ненаправленных источников Ф = 1), определяемый экспериментально; r – расстояние от ИШ до РТ, м; Впом – акустическая постоянная помещения, м2;
Распространение шума в открытом пространстве (W = 4p) 1 – ИШ; 2 – отражающая поверхность; 3 РТ | Распространение шума в помещении: 1 –ИШ; 2 – помещение; 3 – РТ; Iпр – прямой шум, Iотр – отраженный шум |
Расчет проникающего шума в помещении (через преграду): , дБ,
Lогр– октавные УЗД у преграды на расстоянии 2 м от центра, дБ; Sогр – площадь ограждения, м2; ЗИ – звукоизоляция ограждения, дБ (для проема ЗИ = 0); d – поправка на характер падения звука (d = 0 при падении из атмосферы, d = 6 дБ из помещения).
Расчет шума струи: , дБ
Vc – скорость струи, м/с; rс – плотность струи, кг/м3; Fc – площадь сопла, м2.
При проектировании СЗ важен уровень шума в расчетных точках (РТ), где должна быть обеспечена норма допустимого уровня шума.
Суммарный уровень шума в РТ при действии нескольких источников: , дБ
где n – число источников; - УЗ(Д) i-го источника, дБ(А).
Для оценки источников шума одинаковых по своему уровню: , дБ
n = 1 - L = 80 дБ; n = 10 - L = 90 дБ; n = 100- L = 100 дБ
Для оценки источников шума различных по своему уровню: Lå = Lmax + DL
Lmax - максимальный УЗ(Д) одного из 2-х источников; | Lmax - Lmin | |||
DL - поправка, зависящая от разности между max и min УЗ(Д) | DL | 2,5 | 0,4 |
Полученный по каждой октаве сравнивают с допустимым значением Lдоп и определяют требуемое снижение шума Lтр как
∆Lтр∑=L∑РТ-Lдоп+5дБ,
Затем разрабатывают мероприятия шумозащиты т.о., чтобы их акустическая эффективность обеспечивала требуемое снижение шума в РТ, т.е. ∆Lср.з≥∆Lтр