CC BY
186
SCIENCE TIME
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СНИЖЕНИЯ ШУМА ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ
Кочетов Олег Савельевич, Московский государственный университет приборостроения и информатики, г. Москва
E-mail: o_kochetov@mail.ru
Аннотация. В работе представлен расчет эффективности снижения шума в производственных помещениях с использованием звукопоглощающих конструкций, штучных звукопоглотителей и реального спектра шума в производственном помещении.
Ключевые слова: спектра шума, звукопоглощающая конструкция, штучные звукопоглотители.
При оснащении производственных помещений звукопоглощающими облицовками и конструкциями следует учитывать, что применение их целесообразно, если в расчетных точках требуемое снижение шума DL^ не превышает 5...8 дБ. Если DL^ > 8 дБ, то для дополнительного снижения шума на рабочих местах необходимо предусматривать: штучные звукопоглотители, акустические экраны и противошумные средства индивидуальной защиты. Эта специфика акустической обстановки в производственных цехах и помещениях позволяет воспользоваться ориентировочным методом расчета уровней звукового давления на рабочих местах [1, 5, 6]. Авторами разработана программа расчета уровней звукового давления по этому методу на ПЭВМ в среде «Excel». Расчет выполнен для производственного помещения резинооплеточного цеха АООТ «Московская чулочная фабрика им. Н.Э.Баумана», имеющего размеры: D'W'H (длина, ширина, высота цеха) =11,75'5,75'2,7 (м), в котором установлены 3 резинооплеточные машины типа ОРН-1 с габаритными размерами: длина 1мах = 4,2 м; ширина l = 0,6 м; высота h = 1,8 м. Для определения уровней звукового давления на рабочих местах до акустической обработки помещения - L1, дБ, проводились замеры акустических характеристик в цехе согласно требованиям ГОСТ 12.1.028-80 с помощью аппаратуры фирмы Брюль и Къер (Дания): микрофон 4131, шумомер 2203, октавные фильтры 1613 при режиме работы веретен - 9000 об. в
мин.
Исходными данными для расчета являются:
Ь - уровни звукового давления на рабочих местах до акустической обработки помещения, дБ,
Бопр = 12 м - площадь оконных и дверных проемов в цехе,
8о1р = 229,6 м2 - площадь ограждающих поверхностей цеха,
Бобл = 150 м2 - площадь звукопоглощающей облицовки стен и потолка,
q = 0,044 шт/м - плотность установки станков,
- общее число станков в цехе, Кпр - число простаивающих станков (находящихся в капитальном ремонте или простаивающих по причине отсутствия сырья).
Средний коэффициент звукопоглощения в цехе со звукопоглощающими облицовками и штучными звукопоглотителями рассчитывается по формуле:
А + М-
«1 -> (1)
Лог р
где А = а (Богр - Бобл) - величина звукопоглощения акустически необработанного цеха, в м2, а - средний коэффициент звукопоглощения для цехов промышленных предприятий до устройства звукопоглощающей облицовки (0,1...0,15),
1 = 1,2,3 - число последовательных приближений к выбору максимально достаточной площади АА1 дополнительного звукопоглощения в цехе,
(3)
(4)
а^л - коэффициент звукопоглощения облицовки стен и потолка, (табл.4 (2) [1]), Ашт - эквивалентная площадь звукопоглощения штучных звукопоглотителей, м (см.табл.43 [1]), Кшт - количество штучных звукопоглотителей в цехе, Зобл.тах - максимально допустимая площадь звукопоглощающей облицовки с учетом оконных и дверных проемов, а также технологических проходов и колонн,м , Кшттах - максимально допустимое количество штучных звукопоглотителей (с учетом оптимального расстояния между ними Вшт) [7, 8 , 9].
Затем определяем величину поправки АЬ, дБ, в зависимости от расчетного коэффициента звукопоглощения а1 по табл.1.
-т
SCIENCE TIME
Таблица 1
Величина поправки АЬ, дБ, в зависимости от расчетного коэффициента
звукопоглощения а]
ai 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
AL, дБ 2,5 3,8 4,8 5,8 6,6 7,5
Уровни звукового давления Ь2, дБ, в цехе на рабочих местах со звукопоглощающими конструкциями рассчитываем по формуле:
L2 = L1 - DL,
(5)
при этом, если уровни Ь2 не превышают допустимые санитарно-гигиенические уровни звукового давления Ьдоп, дБ, т.е. выполняется условие
L2 < Lдоп, (6)
то расчет заканчиваем.
Рис. 1 Схема акустической конструкции для снижения шума производственного помещения: а) - общий вид, б) - акустические шумопоглощающие панели
Если Ь2 > Ьдоп , то в формулу (1) необходимо подставить значение АЛ2, рассчитанное по формуле (3) и для нового значения а^ определить поправку АЬ по табл.1, а затем по формуле (5) вычислить новое значение Ь2 и сравнить его с Ьдоп и т.д. до 1 = 3, пока не будет выполняться условие (6).
Если же с учетом поправки ЭЛ3 для данного цеха не выполняется условие (6), то необходимо подобрать для обслуживающего персонала средства индивидуальной защиты (СИЗ) от шума таким образом, чтобы выполнялось следующее неравенство:
Ь2 - Шсиз ^Ьдоп , (7)
На рис.1 представлена схема акустической конструкции для снижения шума производственного помещения [2]. Она включает в себя каркас цеха (рис.1а), оконные 9 и дверные 10 проемы и акустические ограждения 1,2,3,4,5,6 в виде жестких и перфорированных стенок, между которыми расположен звукопоглощающий материал, а также штучные звукопоглотители 7 и 8, установленные над шумным оборудованием 11.
Оборудование 11 установлено на виброизолирующие опоры, а оконные проемы 9 содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, при этом акустические ограждения выполнены в виде собранных в секции акустических шумопоглощающих панелей (рис.1б).
Акустические шумопоглощающие панели состоят из каркаса, который выполнен в виде параллелепипеда, образованного передней и задней 13 стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация 14 и 15, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками 16, а в качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающего элемента 17 используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Яоск^ооЪ).
На рис.2 изображена схема звукопоглощающей конструкции.
Звукопоглощающая конструкция [3] выполнена в виде гладкой, жесткой стенки 1 и перфорированной стенки 7, между которыми расположен многослойный звукопоглощающий элемент, выполненный в виде пяти слоев, два из которых, прилегающих к стенкам 1 и 7 являются звукопоглощающими слоями 2 и 6 из материалов разной плотности, а три центральных слоя 3,4,5 являются комбинированными, причем осевой слой 4 выполнен звукопоглощающим, а два симметрично расположенных, и прилегающих к нему слоя 3 и 5 выполнены из звукоотражающего материала, сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны.
-т
SCIENCE TIME
Рис. 2 Схема звукопоглощающей конструкции
Рис. 3 Сферический штучный звукопоглотитель
Сферический звукопоглотитель [4] содержит звукопоглотители активного и реактивного типов, размещенные на жестком каркасе. Каркас выполнен из двух частей, при этом нижняя, реактивная, часть 7 выполнена в виде конструкции сферической формы с внутренней конгруэнтной сферической резонансной полостью 8, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 6, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 4, соединенной с верхней, активной, частью 1, которая выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки 2 с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом, а соединение верхней 1 и нижней 7 частей звукопоглотителя выполнено посредством упруго-демпфирующего элемента 5, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания.
SCIENCE TIME
На рис.4. приведены уровни звукового давления, измеренные на рабочих местах исследуемого в машинном эксперименте на ПЭВМ производственного помещения. Эффективность снижения шума с использованием разработанных звукопоглощающих конструкций составляет порядка 2... 10 дБ в широком спектре частот [10,11].
Рис.4. Уровни звукового давления, дБ, измеренные на рабочих местах исследуемого производственного помещения: 1 - санитарно-гигиенические нормативы, 2 - уровни звукового давления, дБ, акустически не обработанного помещения, 3 - уровни звукового давления, дБ, с использованием разработанных звукопоглоща-ющих конструкций
Литература:
1.Сажин Б.С., Кочетов О.С. Снижение шума и вибраций в производстве: Теория, расчет, технические решения.- М., 2001.-319с.
2.Кочетов О.С. Акустическая конструкция для производственных помещений. / Патент РФ № 2366785, Б.И. № 25 от 10.09.2009г.
3. Кочетов О.С. Звукопоглощающий элемент Кочетова // Патент на изобретение № 2533484. Опубликовано 20.11.14. Бюллетень изобретений № 32.
4. Кочетов О.С., Стареева М.О. Штучный звукопоглотитель// Патент РФ на изобретение № 2485256. Опубликовано 20.06.13. Бюллетень изобретений № 17.
5. Кочетов О.С., Гетия И.Г., Леонтьева И.Н. Расчет эффективности снижения шума в помещениях с однотипным оборудованием// Наука третьего тысячелетия: сборник статей Международной научно-практической конференции (28 июля 2014 г.,г.Уфа). - Уфа:Аэтерна, 2014.-144с., С. 18-22.
6. Кочетов О.С., Гетия И.Г., Гетия С.И., Леонтьева И.Н. 2014г. Эффективность снижения шума звукопоглощающими конструкциями / Науч.-инф. издат.центр «Институт стратегических исследований».- Москва: Изд-во «Спецкнига», 2014.280 с. С. 49-55.
7. Кочетов О.С. Звукоизолирующие ограждения для оборудования// Ма!епа1у IX mezimrodni vedecko - prakticka konference «Vedecky prümysl evropskeho konti-nentu- 2013». - Dil 32. Technicke vedy.: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o - 88 stran. St. 17-23.
8. Oleg S. Kochetov. A Study into the Acoustic Characteristics of Multichamber Combined Aerodynamic Silencers // European Researcher, Engineering Sciences, 2014, Vol.(66), № 1-1. Р.12-20. ISSN 2219-8229; E-ISSN 2224-0136.
9. Кочетов О.С. Звукопоглощающий элемент со звукоотражающим слоем // Наука и современность: сборник статей Международной научно-практической конференции (8 сентября 2014 г., г.Уфа). - Уфа: РИО МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2014.-88с. С. 18-20.
10. Кочетов О.С. Расчет эффективности снижения шума // Динамика развития современной науки: сборник статей Международной научно-практической кон -ференции (13 сентября 2014 г., г.Уфа). - Уфа: РИО МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2014.-92с. С. 13-17.
11. Кочетов О.С. Штучный звукопоглотитель с винтовыми звукопоглощающими элементами // Динамика развития современной науки: сборник статей Международной научно-практической конференции (13 сентября 2014 г., г.Уфа). - Уфа: РИО МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2014.-92с. С. 17-20.
