Эксперимент №1. Локальная вибрация

1) Соберите и подготовьте для работы прибор ШИ-01В. Проверьте правильность соединения кабелей.

2) Включите источник локальной вибрации, сымитируйте его практическое использование (один из студентов подгруппы).

3) Используя приложенный ремешок из комплекта, оденьте шумомер на шею (второй из студентов подгруппы).

4) Переведите прибор в режим измерения локальной вибрации VhaX, VhaY, WhaZ. Для каждого из режимов, соответственно, проведите по 3 измерения на каждой из среднегеометрических частот. Учитывайте направление ортогональной оси при ориентации вибропреобразователя (см. рис. 1). Результаты запишите в табл. 1 Отчёта по лабораторной работе.

5) Рассчитайте среднее значение виброускорения (a_СР), дБ, для каждой из среднегеометрических частот по формуле (7), результаты запишите в табл. 1 Отчёта по лабораторной работе.

6) Рассчитайте среднеквадратическое значение виброускорения (a), дБ, для каждой из среднегеометрических частот по формуле (6), результаты запишите в табл. 1 Отчёта по лабораторной работе.

7) Рассчитайте логарифмические уровни виброускорения (La), в дБ по формуле (5). Результаты запишите в табл. 1 Отчёта по лабораторной работе.

8) Сравните полученные значения La с предельно допустимыми, указанными в таблице 2.

9) Постройте полученный спектр виброускорений и предельный спектр.

10) Сделайте выводы по выполненной работе.

Эксперимент №2. Общая вибрация.

1) Включите источник общей вибрации, сымитируйте его практическое использование.

2) Используя приложенный ремешок из комплекта, оденьте шумо­­мер на шею.

3) Переведите прибор в режим измерения общей вибрации VwbX, VwbY, VwbZ. Для каждого из режимов, соответственно, проведите по 3 измерения на каждой из среднегеометрических частот. Учитывайте направление ортогональной оси при ориентации вибропреобразователя (см. рис. 4). Результаты запишите в табл. 2 Отчёта по лабораторной работе.

4) Рассчитайте среднее значение виброускорения (a_СР), дБ, для каж­дой из среднегеометрических частот по формуле (7), резуль­таты запишите в табл. 2 Отчёта по лабораторной работе.

5) Рассчитайте среднеквадратическое значение виброускорения (a), дБ, для каждой из среднегеометрических частот по формуле (6), результаты запишите в табл. 2 Отчёта по лабораторной работе.

6) Рассчитайте логарифмические уровни виброускорения (La), в дБ по формуле (5). Результаты запишите в табл. 2 Отчёта по лабораторной работе.

7) Сравните полученные значения La с предельно допустимыми, указанными в таблице 3.

8) Постройте полученный спектр виброускорений и предельный спектр.

9) Сделайте выводы по выполненной работе.

Контрольные вопросы

1) Дайте определение понятий «вибрация», «колебание».

2) Чему равны значения пороговых параметров вибрации (виброскорость, виброускорение, вибросмещение) и каков их физический смысл?

3) Дайте определения понятиям: среднегеометрические частоты октав, низкочастотная и высокочастотая вибрации.

4) Что такое плоская и пространственная вибрация?

5) Что такое поступательная и угловая вибрация? Приведите примеры.

6) Дайте определение понятия спектра колебаний. Виды спектров.

7) Что есть октавная, полуоктавная, третьоктавная полосы частот. Среднегеометрическая полоса частот.

8) Классификация вибрации по источнику её возникновения.

9) Классификация вибрации по направлению действия.

10) Классификация вибрации по характеру спектра, частотному составу.

11) Классификация вибрации по временным характеристикам.

12) Воздействие вибрации на человека. Поясните, чем опасна промышленная частота тока 50 Гц.

13) Расскажите об основных методах борьбы с вибрацией.

14) Расскажите о нормируемых параметрах локальной и общей вибрации.

15) Последовательность измерений параметров вибрации шумомером ШИ-01В. Различия в методике измерений общей и локальной вибраций.

Лабораторная работа №4. звукоизоляция и звукопоглощение

Цель работы

1) Ознакомиться с теорией производствен­ных шумов, физической сущностью и инженерным расчетом звукоизоляции, с прибо­рами для измерения шума, нормативными требованиями к производственным шумам.

2) С помощью установки лабораторной "Звукоизоляция и звукопоглощение БЖ 2МП" и шумомера Актаком АТТ-9000 провести измерения шума объекта, оценить эффективность мероприятий по сниже­нию шума средствами предоставленной звукоизоляции.

3) Дать характеристику типу наблюдаемого шума и предложить мероприятия по увеличению шумозащиты.

Общие сведения

1.1 Основные понятия и определения

Шум — сочетание различных по частоте и амплитуде звуков.

Частотный состав шума характеризует его спектр. Спектром шума называют зависимость уровня звукового давления в частотных полосах от средних частот этих полос. Спектр можно представить либо в виде таблицы, либо графически в виде ломаной линии. В качестве средней частоты октавной полосы принимают среднегеометрическую частоту:

где и - крайние частоты полосы.

Спектр, а, следовательно, и шум, которому он соответствует, может быть низкочастотным(максимум уровня звукового давления находится в области частот ниже 300 Гц), среднечастотным(область частот от 300 до 800 Гц) и высокочастотным(область частот более 800 Гц).

Звук с частотами ниже 20 Гц называют инфразвуком, а с частотами выше 20 кГц — ультразвуком. Эти звуки не слышимы для человека.

Шум называют тональным, если в нем прослушивается звук определенной частоты. В противном случае он будет широкополосным. Пример тонального шума — сигналы локомотивов, а широкополосного — шум водопада, шум подвижного состава.

Важной характеристикой звукового (шумового) поля (т. е. области пространства, в которой наблюдается шум), помимо звукового давления и частоты, является интенсивность звука Она представляет собой поток энергии, переносимой звуковыми волнами в единицу времени через площадку единичной площади, ориентированную перпендикулярно направлению звукового луча. Интенсивность звука — векторная величина, измеряемая в ваттах на метр квадратный (Вт/м²). С точки зрения охраны труда интерес представляет лишь средняя во времени величина интенсивности.

Звуковое давление - переменная составляющая давления воз­ду­ха или газа, возникающая в результате звуковых колебаний, Па.

Интенсивность и звуковое давление р связаны между собой соотношением:

где — средний квадрат звукового давления. Па²; р — плотность среды, в которой распространяется звук, кг/м³; С — скорость звука в данной точке среды, м/с.

Для воздуха независимо от атмосферного давления: , где Т— абсолютная температура воздуха, К.

Уровень интенсивности звука определяют по формуле (в дБ):

где — стандартное пороговое значение интенсивности, Вт/м².

1.2 Физическая сущность звукоизоляции

Звукоизолирующая способность преграды (коэффициент звукоизоляции) r равна отношению интенсивностей звука J₁₁ в падающих на преграду волнах к интен­сивности звука J₂₁ в волнах, прошедших через преграду:

(8)

Коэффициент прохождения δ связан с коэффициентом рассеяния ε и с коэффи­циентом отражения τ соотношением, выражающим закон сохранения энергии:

(9)

Звукоизоляция R, Дб, - десятикратный логарифм отношения (1) выражается разностью соответствующих значений интенсивности уровней звука:

(10)

Интенсивность звука в падающих на преграду под углом звуковых волнах определяется по формуле:

В прошедших за преграду под углом звуковых волнах:

Звукоизолирующая способность границы раздела двух разных сред при паде­нии на нее звуковой волны из средств с акустическим сопротивлением в среду с акустическим сопротивлением равна:

(11)

Рассмотрим прохождение волн через плоскую границу раздела двух полубес­конечных сред ( , ), в которых продольные волны могут распространяться без потерь. Звуковые давления p₁₁, p₁₂, p₂₁ соответственно в волнах, падающих на грани­цу, отраженных от границы и прошедших через нее, будут иметь вид:

В этих граничных условиях используются нормальные акустические импедансы:

Отношение звуковых давлений в падающих и прошедших волнах:

Это так называемая формула Френеля, после подстановки которой в формулы (10) и (11), определяется звукоизоляция границы раздела двух сред:

(12)

Обобщенное понятие звукоизоляции преграды выражается формулой:

(13)

Соотношение (13) свидетельствует о том, что физическая сущность звукоизоляции обусловлена как отражением потока звуковой энергии от преграды в соответствии с принципом рассогласования импедансов, так и поглощением звуковой энергии в этой преграде.

1.3 Расчет требуемой звукоизолирующей способности от воздушного шума

Многие практические задачи защиты от шума решаются применением строи­тельно-акустических мер, в частности, увеличением звукоизоляции между помеще­ниями. В зависимости от способа возбуждения колебаний в строительных конструк­циях различают изоляцию воздушного и структурного звуков. К последнему случаю относится изоляция ударного звука перекрытием. Под изоляцией воздушного звука ограждающей конструкцией понимают свойство последней передавать в соседнее помещение только часть падающей на нее мощности воздушного звука. Для оценки звукоизоляции используют формулу:

(14)

где: Р₁ - мощность звука, падающего на преграду (строительную конструкцию); Р₂ - мощность звука, излучаемого обратной стороной преграды (строительной конструкцией).

Эго формула справедлива только в тех случаях, когда справа и слева от звуко­изолирующей преграды (строительной конструкции) находятся два помещения оди­накового размера. Как правило, рассматриваемая строительная конструкция разделяет два различных помещения.

В этом случае при условии возникновения в том и другом помещении диффуз­ных звуковых полей из формулы (14) следует:

(15)

где: L₁ - уровень звукового, давления в помещении с источником шума; L₂ - уровень звукового давления в звукоизолируемом помещении; S -площадь разделяющей помещение конструкции; А₂ - эквивалентная площадь звукопоглощения в изолируемом помещении.

Требуемая величина звукоизоляции R_mp, дБ, ограждающей конструкции в октавной полосе частот, при проникновении шума из одного помещения в другое опре­деляется по формуле:

(16)

где: L₁ - октавный уровень звукового давления в помещении с источником шума, дБ, В - постоянная помещения, защищаемого от шума, м²; S₁ - площадь ограждающей конструкции (или отдельного ее элемента), через ко­торую проникает шум в защищаемое помещение; L_доп - допустимый октавный уровень звукового давления, дБ, в защищаемом по­мещении; n - общее количество ограждающих конструкций или их элементов, через кото­рые проникает шум.