ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10 «ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩЕГО КОЖУХА»

Цель лабораторной работы - ознакомить студентов с теоретическими сведениями о производственных шумах, с физической сущностью и инженерным расчетом звукоизолирующих кожухов, с приборами для измерения шума, нормативными требованиями к производственным шумам, провести измерения шума объекта, оценить эффективность мероприятий по снижению шума звукоизолирующим кожухом.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Физические основы снижения шума кожухами

Способы снижения шума работающего оборудования или защита обслуживающего персонала от возникающего шума без каких-либо существенных конструктивных изменений машины относится к числу пассивных строительно-акустических способов борьбы с шумом. Наиболее распространено применение звукоизолирующих кожухов, полностью или частично закрывающих машину.

Этот способ защиты от шума является более действенным, чем другие строительно-акустические способы (применение звукопоглощающих облицовок, экранов, выгородок и т.п.), поскольку он предполагает достижение эффекта снижения шума на любую требуемую величину даже в непосредственной близости от источника шума.

В низкочастотном диапазоне, когда длина волны в воздухе велика, звук легко огибает препятствие, а звукопоглощение может быть реализовано при помощи поглотителей резонансного или мембранного типа, имеющих достаточно большие размеры; кожухи - практически единственные средства снижения шума. Для повышения эффективности применения кожухов их внутренние поверхности должны быть облицованы звукопоглощающими материалами.

Пути проникновения шума через кожухи

Звукоизолирующий кожух машины представляет собой всесторонне замкнутую оболочку, внутри которой размещается источник шума. Идеальным конструктивным решением кожуха считается решение, при котором обеспечивается полная герметичность. В этом случае величина требуемой звукоизоляции стенок R_тр может быть определена по эмпирической формуле

R _тр = D L _{эф тр} + 10 lg ( S _к / S _ист) , (1)

где D L_{эф тр} - требуемая величина снижения уровня звукового давления кожухом в расчетной точке, дБ;

S _k - площадь поверхности кожуха, м ²;

S _ист - площадь воображаемой поверхности, вплотную окружающей источник шума.

Реальные конструкции кожухов весьма далеки от идеала, так как в условиях их эксплуатации герметичность замкнутого пространства нарушается из-за необходимости подводки внутрь кожуха трубопроводов, устройства каналов для прохода воздуха и отвода избыточного тепла, смотровых окон и открывающихся дверей. Кроме того, наличие обязательных стыковых соединений, неизбежно сопровождающихся щелевыми отверствиями и неплотностями, также ведет к усложнению конструктивных решений и значительным трудностям при попытках обеспечить выполнение требований формулы (1).

Рассмотрим на примере кожуха машины (рис.1) наиболее характерные из путей проникновения шума в защищаемое помещение.

Рис.1. Возможные пути передачи звука через кожух машины

Основным путем передачи звука в защищаемое помещение является путь, обозначенный на рис.1 символом А - передача через ограждающую конструкцию. Величины снижения проникающих уровней определяются потерями на звукоизоляцию и могут достигать в зависимости от запроектированной конструкции ограждения значений

D L_кож= R - 10 lg (S_кож / A _кож) , (2)

где R - звукоизолирующая способность ограждающей конструкции кожуха, дБ, определяется по формуле (1);

S _кож - площадь поверхности кожуха, м ²;

A _кож = a _кож S _п - эквивалентная площадь звукопоглощения в пространстве под кожухом;

a _кож= 1/ S _п S a _v S _v- средний коэффициент звукопоглощения в пространстве под кожухом;

S _п - суммарная площадь поверхностей, находящихся под кожухом, включая поверхность кожуха S _кож ;

a _v S _v - парциальный средний коэффициент звукопоглощения и площадь поверхности отдельных частей кожуха и деталей машины, находящейся под ним.

Наличие технологически необходимых отверстий или неплотностей в кожухе или отдельных его деталях приводит к интенсивной передаче воздушного звука по путям, обозначенным на рис.1 символами Б₁, Б₂, Б₃ ,Б₄. Еще одним путем передачи звука из-под кожуха машины в помещение является передача структурного звука в местах соприкосновения изолируемой машины с фундаментом или полом помещения (Г₁) либо звука, непосредственно излучаемого выступающими деталями машины (Г₂), излучение кожухом звука, проникающего в его стенки при жестком опирании на корпус (В₁), пол или фундамент машины (В₂) или соприкосновении с выступающими деталями машины (В₃). Если первый из рассматриваемых путей передачи звука (А) зависит только от конструктивного решения стенок кожуха, то остальные требуют выполнения ряда дополнительных операций по устранению возможностей проникновения шума в помещение этими путями, например, установки в местах выхода отверстий специальных глушителей шума или опирание кожуха на ограждающие конструкции через упругие прокладки.

Расчет снижения шума кожухом

Эффективность применения кожуха в каждом конкретном случае зависит от многих факторов и в первую очередь от правильного акустического расчета, который обычно выполняется для всех восьми октавных полос нормируемого диапазона частот от 63 до 8000 Гц и включает следующие этапы:

• определение шумовой характеристики, т.е. уровней звуковой мощности в октавных полосах частот, излучаемых машиной;
• выбор расчетных точек;
• определение допустимых в соответствии с санитарными нормами уровней звукового давления в расчетных точках;
• определение требуемого снижения уровней звукового давления в каждой октавной полосе частот;
• определение требуемой звукоизоляции стенок кожуха и отдельных его элементов (смотровые окна, дверки, люки, вентиляционные отверстия);
• конструктивное решение кожуха с учетом возможного снижения его эффективности из-за неизбежного присутствия открытых проемов.

Рассмотрим более подробно каждый из этапов.

Шумовые характеристики машины.

Для проведения акустического расчета кожуха на первом этапе требуется определить шумовые характеристики изолируемой машины: уровень звуковой мощности L_p и уровень звукового давления L в расчетной точке. Уровень звуковой мощности может быть установлен по паспорту на данную машину или по каталогу шумовых характеристик, а уровень звукового давления в расчетной точке с учетом особенностей и акустических характеристик помещения, где установлена машина, вычислен по формулам:

· для соразмерных помещений (отношение наибольшего размера D к наименьшему G не превосходит 5; H - высота помещения)

L = L _p + 10 lg ( П + 4 / В ) , (3)

где П - вклад прямого звука для дальнего поля ( при r³ 2 l max);

П _дал= Ф / W r²; Ф - фактор направленности источника (при грубой оценке уровня шума от

источника с неизвестным Ф, источник считают ненаправленным Ф = 1);

W = 4p - полный пространственный угол (в стерадианах), в который излучается звук; для ближнего поля (при r< 2 l max);

П _бл = Ф / S, S - площадь, м ², воображаемой поверхности правильной геометрической формы (параллелепипед, полуцилиндр), окружающей источник, повторяющей (упрощенно) его форму и проходящей через точку наблюдения;

· для несоразмерных помещений (плоских D / H> 5, G / H ³ 4; длинных D / H > 5 , G / H < 4)

_{1 - a r + G}

L = L _P + 10 lg [ P + ^{----------·-----------------} J ( a , r )] , (4)

^{H G r + H}

a - средний коэффициент звукопоглощения; H и G - высота и ширина помещения, м;

J ( a,r ) -функция, описывающая поле отраженного звука в несоразмерных помещениях.