Расчет средств снижения шума
2.2.1 Акустическая обработка помещений.Под акустической обработкой помещения понимается облицовка части внутренних поверхностей ограждений звукопоглощающими материалами, а также размещение в помещении штучных поглотителей, представляющих собой свободно подвешиваемые объемные поглощающие тела различной формы.
Акустическая обработка помещений применяется в тех случаях, когда требуемое снижение Ьтр шума превышает 1 - 3 дБ не менее чем в трех октавных полосах или 5 дБ хотя бы в одной из них.
Звукопоглощающие облицовки размещают на потолке и в верхних частях стен при высоте помещения не более 6 - 8 м таким образом, чтобы акустически обработанная поверхность составляла не менее 60 % общей площади ограничивающих поверхностей. Они могут располагаться как непосредственно на ограничивающих поверхностях, так и на некотором расстоянии от них, образуя воздушный зазор.
Звукопоглощение в помещении характеризуется величиной В, называемой постоянной помещения и определяемой по формуле:
В = В1000 ·µ (2)
где В1000- постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, м2. Находится в зависимости от объема V и типа помещения (табл. 3); µ -частотный множитель (табл. 4).
Таблица 3 - Значение постоянной помещения В1000
Тип помещения | Описание помещения | В1000 |
С небольшим количеством людей | V/20 | |
С жёсткой мебелью и большим количеством людей, или небольшим количеством людей и мягкой мебелью (лаборатории, кабинеты...) | V/10 | |
С большим количеством людей и мягкой мебелью (рабочие помещения зданий управления, залы конструкторских бюро, аудитории учебных заведений и т.п.) | V/6 |
Таблица 4 - Значение частного множителя µ
Объём помещения V, м3 | Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц | |||||||
До 200 | 0,8 | 0,75 | 0,7 | 0,8 | 1.4 | 1,8 | 2,5 | |
Свыше 200 до 1000 | 0,65 | 0,62 | 0,64 | 0,75 | 1,5 | 2,4 | 4,2 | |
Свыше 1000 | 0,5 | 0,55 | 0,55 | 0,7 | 1,6 |
Величина снижения уровней звукового давления в результате акустической обработки помещения определяется из выражения (дБ):
ΔL = 10 lgB1/B (3)
где В- постоянная помещения до его акустической обработки, м2;
В1 - постоянная помещения после акустической обработки, м2
,(4)
где A1 - эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностями, не занятыми звукопоглощающей облицовкой, м2
(5)
где аср - средний коэффициент звукопоглощения помещения до его акустической обработки (табл. 5),
S - общая суммарная площадь ограничивающих помещение поверхностей (без учета пола помещения), м2,
Sобл - площадь звукопоглощающей конструкции, м2;
α1 - эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностями, не занятыми звукопоглощающей облицовкой, м2
,(6)
Где ΔA -величина суммарного добавочного поглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки, м2
ΔA = αобл · S обл (7)
где αобл - коэффициент звукопоглощения выбранной конструкции (табл.6). Выбирается самостоятельно.
Таблица 5 - Средний коэффициент звукопоглощения (аср) в помещении
Тип помещений | Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц | |||||||
Машинные залы, испытательные стенды | 0,07 | 0,08 | 0,08 | 0,08 | 0,08 | 0,09 | 0,09 | 0,09 |
Механические, металлообрабатывающие цеха и т.д. | 0,1 | 0,1 | 0,11 | 0,11 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,13 |
Цеха деревообрабатывающей промышленности | 0,11 | 0,11 | 0,12 | 0,12 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 |
Помещения управления | 0,13 | 0,13 | 0,13 | 0,13 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 |
Таблица 6 - Коэффициенты звукопоглощения акустических материалов и конструкций
Воз- | Коэффициенты звукопоглощения на частотах | Средний коэффи- циент | ||||||||||||||||||
Материал, кон- | душ- | |||||||||||||||||||
струкция | ный | |||||||||||||||||||
зазор, | ||||||||||||||||||||
мм | ||||||||||||||||||||
Минераловатные плиты жесткие «Акмигран» | 0 50 100 200 | 0,05 0,07 0,08 0,10 | 0,11 0,2 0,36 0,48 | 0,3 0,71 0,77 0,71 | 0,85 0,83 0,88 0,7 | 0,9 0,81 0,78 0,79 | 0,78 0,71 0,77 0,77 | 0,72 0,79 0,62 0,62 | 0,75 0,80 0,65 0,65 | 0,7 0,76 0,8 0,75 | ||||||||||
0,06 | 0,08 | 0,27 | 0,67 | 0,83 | 0,83 | 0,78 | 0,80 | 0,65 | ||||||||||||
«Акминит» | 0,10 | 0,24 | 0,7 | 0,82 | 0,75 | 0,8 | 0,75 | 0,78 | 0,77 | |||||||||||
0,12 | 0,51 | 0,69 | 0,64 | 0,77 | 0,87 | 0,78 | 0,80 | 0,75 | ||||||||||||
То же полужёсткие ПА/О (окрашенные и перфорированные) | ||||||||||||||||||||
0,01 | 0,03 | 0,17 | 0,68 | 0,98 | 0,86 | 0,45 | 0,50 | 0,67 | ||||||||||||
0,03 | 0,05 | 0,42 | 0,98 | 0,9 | 0,79 | 0,45 | 0,52 | 0,77 | ||||||||||||
0,08 | 0,20 | 0,52 | 0,98 | 0,89 | 0,8 | 0,45 | 0,55 | 0,8 | ||||||||||||
Асбестоцемент- | 0,08 | 0,23 | 0,75 | 0,91 | 0,82 | 0,6 | 0,5 | 0,87 | ||||||||||||
ные перфориро- | ||||||||||||||||||||
ванные плиты | ||||||||||||||||||||
• с минерало- | ||||||||||||||||||||
ватной плитой | ||||||||||||||||||||
ППМ-80 | ||||||||||||||||||||
0,20 0,30 | 0,3 0,98 | 0,63 | 0.86 | ,0,72 | 0,54 | 0,45 | 0,4 0,9 | 0,69 | ||||||||||||
• с супертонким | ||||||||||||||||||||
стекловолокном | ||||||||||||||||||||
и стеклотканью | ||||||||||||||||||||
Э-0,1 | ||||||||||||||||||||
2.2.2 Звукоизолирующие ограждения.Звукоизоляция достигается созданием герметической преграды на пути распространения воздушного шума в виде стен, кабин, кожухов, выгородок, экранов.
Звукоизолирующая способность преграды R, измеряемая в дБ, зависит от физических параметров материалов и конструктивных размеров ее элементов. Данные звукоизолирующие способности однослойных преград приведены в таблице 7.
Требуемая звукоизолирующая способность ограждения Rmp, обеспечивающая в помещении, смежном с шумным, выполнение нормативных требований, определяется из выражения:
Rmp=LZ -10·lgB + 10·lgS0 - LN (8)
где LZ - суммарный октавный уровень звукового давления всех источников шума в помещении, дБ;
LZ = 10·lg(100,1·L1 + 100,1·L2 + 100,1·L3)(9)
где L1, L2, L3 - уровни звукового давления в расчетных точках, дБ.
В - постоянная помещения, смежного с шумным, м2;
S0 - площадь ограждения, общего для шумного и изолируемого помещения, м2;
LN - допустимые октавные уровни звукового давления в изолируемом помещении, дБ (табл. 1).
Уровень шума в изолируемом помещении LU3, дБ, определяется из формулы:
Lиз=LZ –R0 - 10gB + 10lgS0 (10)
где R0 - звукоизолирующая способность реально выбранной конструкции ограждения по таблице 7, дБ.
Таблица 7 - Звукоизолирующая способность стен и перегородок акустически однослойных конструкций, дБ
Материал, конструкция | Толщина, мм | Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц | |||||||
Кирпичная кладка | 125 (1 кирпич) | ||||||||
250 (2 кирпича) | |||||||||
Виброкирпичная панель | |||||||||
Железобетонная плита | |||||||||
Гипсобетонная плита | |||||||||
Шлакобетонная панель | |||||||||
Древесностружечная плита | |||||||||
Фанера | |||||||||
Стеклопластик | |||||||||
Сталь | |||||||||
Стальной лист с покрытием из минераловатных плит толщиной 70 мм | 1,5 | ||||||||
Дюралюминие- вый лист с по- крытием из ми- нераловатных плит толщиной 80мм |
2.2.3 Звукоизолирующие кожухи.Одним из эффективных способов уменьшения шума является заключение источника в звукоизолирующий кожух.
Требуемая звукоизолирующая способность стенок кожуха (Rmp кож) определяется из формулы:
Rтр. кож = ΔLтр + 10·lg(Sk / Su)
где ΔLтр, - требуемое снижение уровней шума, дБ:
(11)
ΔLтр = LZ – LN (12)
где LZ - суммарный октавный уровень звукового давления всех источников шума в помещении, дБ (формула 9);
LN - допустимые октавные уровни звукового давления в изолируемом помещении, дБ (табл.1).
Sk - площадь поверхности кожуха, м2; Su - площадь воображаемой поверхности, вплотную окружающей источник шума, м2.
Конструкцию ограждения кожуха подбирают таким образом, чтобы его звукоизолирующая способность была для каждой октавной полосы больше требуемой, т.е.
Rкож ≥ Rmp. кож
Уровень шума в расчетной точке после установки кожуха на источник шума LK, дБ, рассчитывается по формуле:
Lk = LZ - Rкож +10·lg(Sk / Su)(13)
где LZ - уровень шума в расчетной точке до установки (формула 9), дБ;
Rкож - звукоизолирующая способность реальной конструкции стенок кожуха, дБ, (табл.7).
2.2.4 Звукозащитные кабины.Представляют собой локальное средство шумозащиты, устанавливаются на автоматизированных линиях у постов управления там, где возможно на длительный срок изолировать человека от источника шума.
Требуемую звукоизолирующую способность кабины определяют по формуле:
Rmp каб = LZ +10·lg(S / B) - LN (14)
где LZ — уровень шума в расчетной точке до установки кабины (формула 9), дБ;
В – постоянная помещения кабины, определяется из формулы 2;
S - площадь ограждений, через которые шум проникает из шумного помещения (суммарная площадь ограждающих поверхностей кабины, за исключением пола), м2,
S = ab + 2bh + 2ah(15)
где a - длина, м; b - ширина, м; h - высота кабины, м;
LN - допустимые значения уровней звукового давления (табл. 1).
Реальную конструкцию ограждения кабины выбирают таким образом, чтобы ее звукоизолирующая способность Rкаб (табл. 7) в каждой октавной полосе была более требуемой, т.е.
Rкa6 >Rmp каб
Уровень шума в кабине определяется из выражения:
L кa6 = LZ - Rкa6 (16)
где LZ — уровень шума в расчетной точке до установки кабины, дБ (формула 9);
Rкa6 - звукоизолирующая способность реальной конструкции стен кабины.
2.2.5 Акустические экраны.Одним из средств снижения шума в производственных помещения с шумным технологическим оборудованием является применение акустических экранов.
Экраны применяются для ограждения источников шума от соседних мест, либо для отгораживания частей помещения с малошумным технологическим оборудованием от сильных источников шума (рис 1).
Плоские экраны эффективны в зоне действия прямого звука, начиная с частоты 500 Гц; вогнутые экраны различной формы (П-образные, С-образные и т.д.) обладают эффективностью также в зоне отраженного звука, начиная с частоты 250 Гц.
Рис. 1. Акустическое экранирование: 1 - акустический экран; 2 - основание; 3 - рабочее место; 4 - источник шума
Эффективность экранов прямоугольной и круглой формы для точек, лежащих на их оси, ориентировочно можно определить по формуле:
(17)
где - расстояния от плоскости экрана соответственно от источника звука и точки приема, м;
- расстояние от края экрана соответственно до источника звука и точки приема, м:
= (18)
(19)
где d=(amin -1)при условии, что рабочее место находится на высоте 1 м от пола (рис.1); amin - минимальный размер экрана, м.
Установлено, что эффективность экрана не одинакова вдоль его плоскости, максимум находится на расстоянии amin/4от оси экрана. Поэтому оптимальное расстояние l следует выбирать таким образом, чтобы выполнялось соотношение:
l2 =0,25·amin
Эффективность экрана в зоне максимума определяется по формулам:
- для частот до 1000 Гц включительно:
(20)
- для частот выше 1000 Гц
(21)
где f- частота, Гц; с = 340 м/с - скорость звука в воздухе.
Уровень звукового давления в расчетной точке после установки экрана рассчитывается по формуле:
LЭ = LZ – ΔLЭ (23)
где LZ — уровень шума в расчетной точке до установки кабины, дБ (формула 9);
ΔLЭ - эффективность экрана (формула 21, 22).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 12.1.003-83 Шум. Общие требования безопасности [Текст]. – Введ. 1984-
07-01.
2. ГОСТ 12.1.029-80* Средства и методы защиты от шума. Классификация [Текст].
– Введ. 1981-01-07.
3. Белов, А.С. Средства защиты в машиностроении. Расчёт и проектирование
[Текст] : справочник / А.С. Белов и др. – М. : Машиностроение, 1989. – 621 с.:
ил.
4. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности [Текст] : учебник / С.В. Белов,
А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков; под общ. ред. С.В. Белова. – Изд. 3-е, испр. и
доп. – М. : Высшая школа, 2001. – 485 с.: ил.
5. Глебова, Е.В. Производственная санитария и гигиена труда [Текст] : учеб. посо-
бие для вузов / Е.В. Глебова. – М. : Высшая школа, 2005. – 383 с.: ил.
6. Курдюмов, В.И. Проектирование и расчет средств обеспечения безопасности
[Текст] : учеб. пособие / В.И. Курдюмов, Б.И, Зотов. – М.: Колос С, 2005. – 216
с.
7. Юдин, Е.Я. Борьба с шумом на производстве [Текст] : справочник / Е.Я. Юдин;
под ред. Е.Я. Юдина. – М. : Машиностроение, 1985. – 432 с.: ил.