Методика определения уровней звуковой мощности прядильного станка ориентировочным методом Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»



SCIENCE TIME

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЕЙ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ ПРЯДИЛЬНОГО СТАНКА ОРИЕНТИРОВОЧНЫМ МЕТОДОМ

Кочетов Олег Савельевич, Московский государственный университет приборостроения и информатики, г. Москва

E-mail: o_kochetov@mail.ru

Аннотация. В работе рассмотрены способы определения уровней звуковой мощности прядильного станка с использованием ориентировочного метода измерения шумовых характеристик.

Ключевые слова: производственная среда, рабочая зона, уровень звуковой мощности, уровень звукового давления.

Стандартная методика расчета эффективности снижения шума не учитывает специфики размещения и эксплуатации текстильного оборудования. Поскольку цеха текстильных предприятий оснащены однотипным оборудованием, размещенным с постоянной средней плотностью установки и расстоянием между машинами не более 3 м, то это позволяет считать звуковое поле в цехе равномерным. Кроме того, практически все однотипные станки имеют одинаковые уровни звуковой мощности (существующее отличие не превышает 5 дБ) [1].

Эти допущения позволяют воспользоваться ориентировочным методом расчета уровней звукового давления на рабочих местах в цехе.

Плотность установки станков q, шт/м , определяется по формуле:

N

q =

общ

DW

(1)

где N0бщ - общее число станков в цехе, шт;

Октавные уровни звукового давления L1, дБ, в цехе на рабочих местах до установки звукопоглощающих конструкций определяются по формуле:

L 1 = L _ + X + Y ,

(2)

где Lp - октавные уровни звуковой мощности одного станка в дБ; X- параметр, зависящий от плотности установки машин в цехе, дБ;

Г - параметр, зависящий от коэффициента К использования оборудования, дБ, вычисляемого по формуле:

N общ - N т

К =

общ пр

N общ

где Ыпр - число простаивающих станков (находящихся в капитальном ремонте или простаивающих по причине отсутствия сырья).

Определяем требуемое снижение уровней звукового давления в цехе

АЬ тр = А - Ь доп ,

Подсчитываем средний коэффициент звукопоглощения в цехе со звукопоглощающими облицовками и штучными звукопоглотителями:

А + АЛ-

а, =

с

огр

где г = 1, 2, 3 — число последовательных приближений к выбору максимально достаточной площади ОЛг дополнительного звукопоглощения в ф цехе:

ЛЛ1 = ^обдС обл , (3)

2 _ ^обл с обл + Аштшт , (4)

¿А =^обл с обл + АштN ^А3 = ^обл Собл. тах + АштNшт. тах , (5)

^обп.тах - максимально допустимая площадь звукопоглощающей облицовки с учетом оконных и дверных проемов, а также технологических проходов и колонн, м2; Ышттах - максимально допустимое количество штучных звукопоглотителей (с учетом оптимального расстояния между ними Вшт);

Величина поправки ЭЬ, дБ, в зависимости от расчетного коэффициента звукопоглощения а1 определяется по таблице [4].

Уровни звукового давления Ь2, дБ, на рабочих местах, в цехе со звукопоглощающими конструкциями рассчитываются по формуле:

Ь2 = Ьх -АЬ , (6)

При этом если Ь2 < Ь доп , то расчет заканчивают. Если же с учетом

поправки ОЛ3 для данного цеха не выполняется данное условие, то необходимо подобрать для обслуживающего персонала средства индивидуальной защиты от шума таким образом, чтобы выполнялось следующее неравенство:

Результаты расчета занесены в табл.1.

Таблица 1

Результаты расчета эффективности снижения шума ориентировочным методом

Величина Среднегеометрическая частота, Гц

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

^^доп, дБ 95 87 82 78 75 73 71 69

Lpo, дБ 100 101 99 98 97 94 91 91

Li, дБ 87 88 86 85 84 81 78 78

DL^, дБ _ 1 4 7 9 8 7 9

а 0,11 0,11 0,12 0,12 0,14 0,14 0,14 0,14

A, м2 197,2 197,2 215,1 215,1 251 251 251 251

аобл 0,1 0,4 0,85 0,98 1 0,93 0,97 1

DAi, м2 151,5 605,8 1287 1484 1515 1409 1469 1515

aii 0,11 0,24 0,45 0,51 0,53 0,5 0,52 0,53

DLi, дБ 0,65 1,5 3,1 3,9 4,1 3,8 4 4,1

3 Я i-l 86,4 86,5 82,9 81,1 79,9 77,2 74 73,9

(L2l-Lдоп), дБ _ _ 0,9 3,1 4,9 4,2 3 4,9

Ашт, м2 0,15 0,27 1,08 1,06 1,17 1,14 1 1,01

DА2, м2 з07,5 885,8 2407 2583 2728 2591 2506 2562

а12 0,15 0,33 0,79 0,85 0,9 0,86 0,83 0,85

DL2, дБ 0,9 2,05 6,5 7 7,5 7,1 6,85 7

L22, дБ 86,1 86 79,5 78 76,5 73,9 71,2 71

(L22-Lдоп), дБ _ _ _ _ 1,5 0,9 0,2 2

А, м2 141,9 141,9 154,8 154,8 180,6 180,6 180,6 180,6

DА3, м2 357,2 1087 2834 3076 3230 3058 2993 3064

а13 0,15 0,37 0,9 0,98 1,03 0,98 0,96 0,98

DL3, дБ 0,9 2,3 7,5 8,15 8,55 8,15 8 8,15

L23, дБ 86,1 85,7 78,5 76,9 75,5 71,9 70 69,9

(L2з-Lдоп), дБ _ 0,5 _ _ 0,9

Приведенные результаты расчета снижения уровней звукового давления на рабочих местах в цехе, были получены в результате машинного расчета, проведенного с помощью программы, составленной на ПЭВМ в среде Excel.

Данный метод дифференцирован в отношении формы помещения и требует более детального и точного определения акустических характеристик помещения. По своим акустическим свойствам все помещения промышленных

SCIENCE TIME

зданий, в зависимости от соотношения их размеров (высоты Н, длины —, ширины Ж), могут быть разбиты на три группы:

- соразмерные, имеющие отношение наибольшего размера к наименьшему не более 5;

- плоские, имеющие отношение длины — к высоте Н более 5, а отношение ширины Ж к высоте Н более 4;

- длинные, имеющие отношение длины — к высоте Н более 5, а отношение ширины Ж к высоте Н не более 4.

Так как в нашем случае отношение длины к ширине более 5

( — = 56,17 = 1123 > 5 ) , и отношение ширины к высоте более 4

у Н 5 ' у

, Ж 22 44 ч

( — = —?— = 4,5 > 4 ), то, следовательно, помещение прядильного цеха -Н 5

плоское.

Акустическими характеристиками помещения являются: а0 - средний коэффициент звукопоглощения ограждающих поверхностей; А - средняя длина свободного пробега звуковых волн в помещении; а - средний коэффициент звукопоглощения в помещении; а - показатель звукопоглощения в помещении

Средний коэффициент звукопоглощения ограждающих поверхностей а0 безразмерный, для помещений без звукопоглощающих облицовок и конструкций, выбирается [6] в зависимости от типа помещения и октавной полосы частот. Средний коэффициент а0 учитывает поглощение, вносимое находящимися в помещении предметами и оборудованием.

Средний коэффициент звукопоглощения ограждающих поверхностей в помещении со звукопоглощающими облицовками и конструкциями следует определять по формуле:

S- SoS, )+ЛЛ

S

огр

гу - - > 'огР "оЬл> ' (8)

2

где 8огр - общая площадь ограждающих поверхностей помещения, м ; Бобл

- площадь, занятая звукопоглощающей облицовкой, м ; АЛ - величина звукопоглощения, вносимая звукопоглощающими конструкциями, м2.

Средняя длина свободного пробега звуковых волн в плоском помещении А, м, определяется по формуле: А = Н, (Н - высота помещения, м).

Средний коэффициент звукопоглощения в помещении а, учитывающий затухание звука в воздухе, безразмерный, для необлицованных помещений вычисляется по формулам:

для октавных полос 63 - 2000 Гц:

-т

SCIENCE TIME

а = +(1 -а0, (9)

для октавных полос 4000, 8000 Гц:

а = 1 -(1 -а0 )в ~дК (10)

где q - показатель затухания звука в воздухе на единицу длины, 1/м, определяется по номограмме, [3]; е-С1К - экспоненциальный множитель,

г

безразмерный, определяется по номограмме, [3], при х = q Я.

Показатель звукопоглощения в помещении а, безразмерный, определяется по формуле: а = - 1п (1 -а),

Октавные уровни звукового давления Ь, дБ, в плоских помещениях, в которых находится несколько источников шума, следует определять по формуле (5.24):

L = 10 lg

I^+ %Jb, + f f J) + f-il--Цл„k ^

£i Si H ^ H r Sn У n - m) \ a,

где Л = 100ДЬр1; 1

Ьр - октавный уровень звуковой мощности 1 - го источника шума, дБ; Ф^ - фактор направленности 1 - го источника шума, безразмерный, определяемый по технической документации на источник шума. Для источников с равномерным излучением звука следует принимать Ф = 1.

8 - площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей 1 - й источник шума по возможности равноудаленной от его поверхности и проходящей через расчетную точку, м2;

К - коэффициент затухания звука в воздухе, безразмерный, определяется: для октавных полос 63 - 2000 Гц: К = 1, для октавных полос 4000, 8000 Гц: К = е'^, где е-С1Г - определяется по номограмме, [1], при х = q г; г - расстояние от акустического центра источника до расчетной точки, м; q - показатель затухания звука в воздухе, 1/м, определяется по табл. [1]; к - количество источников шума в помещении, звуковая мощность которых хотя бы в одной октавной полосе более чем на 5 дБ превышает уровень звуковой мощности наиболее шумного источника из числа ближайших к расчетной точке;

т - количество источников шума, ближайших к расчетной точке, для которых г1 < 2Я (Я - средняя длина свободного пробега);

g - корректирующий множитель, безразмерный, определяемый по графику, [7] или по правилу:

g = 1, при а < 0,1, g = а/а, при а > 0,1,

-т

SCIENCE TIME

J(pi), J(Pi) - значение функции J(p), описывающей поле рассеянного звука и определяемой по графику рис. 10, [1] соответственно при р = p¡ = 2а и р = pi= =

г

ar¡ / R (а - показатель звукопоглощения в помещении)

n - общее количество источников шума в помещении с учетом среднего коэффициента одновременности работы оборудования;

Л,

10

0,\Ьр.ср

8п = БЖ - площадь пола, м , ^ср где ЬРср - усредненные по 10 - 15 источникам октавные уровни звуковой мощности однотипного оборудования, входящего в группу п - (т + к) удаленных от расчетной точки источников шума, определяется по формуле:

N

L

Рср

5>. 10 lg г=1

(11)

N

где N - количество источников, выбранных для усреднения октавных уровней звуковой мощности; vпл - функция, определяющая вклад прямого звука от п - (т + к) удаленных источников, определяется по формуле:

v.

1,15 lg

S ,

16H2

q

2

2 H

(12)

Р = Р(р1) - Р(р2) - функция, определяющая вклад прямого звука от п - (т + к) удаленных источников;

Р(р1), Р(р2) - значения функции Р(р), определяемые по графику, [7],

К

Р=Р2 =

2H

a

соответственно при р = р1 = 2а и

Поскольку в нашем случае звуковая мощность всех источников шума одинакова, и, следовательно, к = 0, то формула (5.24) примет вид:

для помещения без звукопоглощающих облицовок и конструкций

' Р

L = 10 lg

m л. Ф .

^ S. 1

n

i=1

H- J (д)£л, + f- л ,

H i=1 Sn

vn л + —

«У

(13)

для помещения со звукопоглощающими облицовками и конструкциями:

L2 = 10lg

É^K + -§VJ.(л)ЁАi + nЛ„

i=1

S

H

i=1

S,

Vnл +

P

a

облс

CP J

(14)

SCIENCE TIME

Если Ь2 < Ь доп , то расчет заканчивается. Литература:

1. Руководство по расчету и проектированию шумоглушения в промышленных зданиях НИИСФ Госстроя СССР.- М.: Стройиздат, 1982. - 128 с.

2. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. - М.: Госстандарт, 1983.-34 с.

3. Кочетов О.С. Методика расчета шума в производственных помещениях текстильных предприятий // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.- 1997, № 2. С. 106...111.

4. Кочетов О.С. Методика расчета звукоизолирующих ограждений привода веретен прядильных машин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.- 1997, № 5.С. 93...98.

5. Кочетов О.С. Методы снижения шума машин прядильного производства // Труды 4-й Всероссийской НПК «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности», СПб.; Балт.Гос .Техн .Ун-т, 1999,Т.3 с.529...533.

6. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2001.-319 с.: стр.120, рис.5.6; стр.287, рис.П.У.15.

7. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, группа «Совьяж Бево» 2003.-191 с.