Методы и средства защиты от шума и вибрации

Необходимость проведения мероприятий по снижению шума определяется на основании измерений соответствующих уровней Ь, ЬЛжв, ЬЛтах и сравнении их с допустимыми по нормам. Целесообразность таких мероприятий может быть определена только на основании акустического расчета, включающего:

  • 1) выявления источников шума и определение их шумовых характеристик;
  • 2) выбор расчетных точек (РТ) акустического расчета и определение для них допустимых уровней звукового давления (УЗД);
  • 3) определение ожидаемых УЗД в расчетных точках до проведения мероприятий по снижению шума;
  • 4) определение требуемого снижения УЗД в расчетных точках;
  • 5) выбор мероприятий для обеспечения требуемого снижения УЗД;
  • 6) расчет и проектирование шумоглушащих, звукопоглощающих и звукоизолирующих конструкций (глушители, экраны, звукопоглощающие облицовки и т.п.).
  • 7) Для выполнения акустического расчета прежде всего необходимо знать шумовые характеристики машин: уровни звуковой мощности (УЗМ) Ьр на стандартных среднегеометрических частотах октавных полос (Ьр = 10^ Р/Рф где Р - звуковая мощность источника, Вт; Р0 - пороговое значение мощности, Р0 = 10 ~12 Вт) и фактор направленности шума Ф, который берется из паспортных данных оборудования. Шумовые характеристики приводятся заводом-изготовителем в технической документации на стационарные машины и оборудование.

Для таких распространенных источников шума, как вентиляторные, компрессорные, газотурбинные и другие аэрогазодинамические установки, шумовые характеристики могут быть рассчитаны или определены по справочной литературе.

Суммарный уровень шума от п одинаковых по интенсивности источников в равноудаленной от них точке определяется по формуле І£ = і,- + 10 \%п, где Ц - уровень звукового давления г-го источника шума, дБ; и - количество источников шума.

Например, суммарный уровень шума от 10 одинаковых по интенсивности источников со звуковым давлением 70 дБ составит по этой формуле 1^ = 70 + 10 ^10 = 80 дБ.

При одновременном действии двух источников с различными уровнями суммарный уровень определяется по формуле

где Ц - наибольший из двух уровней шума, дБ; ДА - добавка в функции разности уровней источников (табл. 6.1).

При наличии двух источников шума при разности их уровней в 2,5 дБ и уровне звукового давления более мощного источника 70 дБ суммарный уровень по приведенной формуле и на основании табл. 6.1 составит = 70 + 2 = 72 дБ.

Таблица 6.1. Добавка для определения суммарного уровня шума

Добавка для определения суммарного уровня шума

При большом числе источников шума суммирование интенсивности производится последовательно от большого к меньшему. Из табл. 6.1 следует, что при разности уровней более 6-8 дБ уровнем интенсивности менее мощного источника можно пренебречь.

При расположении расчетной точки в помещении и в открытом пространстве акустический расчет проводится по формулам:

где Ьр - уровень звуковой мощности источника, дБ; Ь - искомый уровень звукового давления, дБ; Ф - фактор направленности звука, Ф = ///ср (/, /ср - интенсивность звука соответственно в данной точке и средняя при одинаковом излучении во всех направлениях); г - расстояние от источника до расчетной точки; В - постоянная помещения, м2, В = А /(1 - 1ср) (А = £ср o 5; Ьср - средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения); 5- площадь поверхности, принимающей излучение; АЬр - снижение уровня звуковой мощности на пути распространения (до 50 м Мр = 0)"

Из анализа приведенных выше формул вытекают основные методы борьбы с шумом: уменьшение шума в источнике; изменение направленности излучения; рациональная планировка предприятий и цехов, акустическая обработка помещений; уменьшение шума на пути его распространения; использование средств индивидуальной защиты (СИЗ) [6].

Борьба с шумом посредством уменьшения его в источнике (снижение Ьр) является наиболее распространенной. Это замена ударных процессов безударными, возвратно-поступательных движений равномерными вращательными, прямозубых шестерен косозубами, зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчатоременными, подшипников качения подшипниками скольжения, металлических деталей пластмассовыми; изготовление деталей из пластмасс или из металлов с большим внутренним трением; балансировка вращающихся элементов машин; использование прокладочных материалов и упругих вставок в сочленениях; облицовка шумящих элементов демпфирующими материалами.

Аэрогидродинамический шум можно уменьшить снижением скорости обтекания, улучшением аэродинамики тел, выбором оптимальных режимов работы оборудования. Однако в большинстве случаев меры по ослаблению аэрогидродинамических шумов в источнике оказываются недостаточными, поэтому дополнительное, а часто и основное снижение шума достигается путем звукоизоляции источника и установки глушителей. Причиной электромагнитного шума является главным образом взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей, поэтому его снижение осуществляется путем конструктивных изменений в электрических машинах, более плотной компоновки пакетов магнитопроводов, использования демпфирующих материалов.

Изменение направленности излучения достигается соответствующей ориентацией источника по отношению к рабочим местам.

Рациональная планировка предприятий и цехов, акустическая обработка помещений обеспечиваются соответствующим расположением шумных помещений, соблюдением требуемых расстояний между помещениями, увеличением эквивалентной площади поглощения путем размещения звукопоглощающих облицовок и штучных звукопоглощателей.

Величину снижения шума в помещении при применении звукопоглощающей облицовки Д10йл можно определить по формуле

где Л, - эквивалентная площадь поглощения (А1 =Ьта6л o5|тв; ■^-необл - коэффициент звукопоглощения необлицованной поверхности, 1нсойл = 0,1); АА - добавочное поглощение, вносимое облицовкой (АА =А2-А^А2 - эквивалентная площадь помещения после установки облицовки).

Уменьшение шума на пути его распространения применяется, когда рассмотренные выше методы неэффективны. Сущность этого метода заключается в установке звукоизолирующих преград в виде стен, перегородок, кожухов, кабин и т.д. Звукоизолирующая способность однородной перегородки й может быть определена по формуле

где б - масса 1 м ограждения, кг; /- частота звуковой волны, Гц.

Таким образом, звукоизолирующая способность ограждений растет с увеличением его массы и частоты падающего на него звука.

Эффективность звукоизолирующего кожуха определяется по формуле

где а - коэффициент звукопоглощения материала, нанесет його на внутреннюю поверхность кожуха.

При невозможности изолировать шумные машины изолируют рабочее место с пультом управления (экраны).

Основными направлениями борьбы с вибрацией являются снижение вибраций в источнике возникновения посредством снижения или ликвидации действующих переменных сил; отстройка от режимов резонанса путем рационального выбора приведенной массы или жесткости системы; вибродемпфирование - увеличение механического импеданса колеблющихся элементов путем увеличения активных потерь (трения) при колебаниях вблизи резонансных режимов; динамическое гашение колебаний - увеличение механического импеданса узла, механизма, агрегата путем внесения в систему дополнительных реактивных импедансов; виброизоляция; использование СИЗ.

Первое направление состоит в замене ударных процессов безударными, в повышении точности изготовления деталей, использовании специальных видов зацеплений (глобоидных, шевронных и т. п.), надежном креплении деталей, балансировке вращающихся масс.

Отстройка от режимов резонанса заключается в определении собственных частот колебаний отдельных элементов расчетным путем либо экспериментально на специальных стендах. Устранение резонансных режимов производится либо изменением массы и жесткости системы, либо установлением нового рабочего режима.

Вибродемпфирование состоит в уменьшении уровня вибраций путем превращения энергии механических колебаний в другие виды энергии. Это достигается за счет использования материалов с большим внутренним трением (сплавы на основе Cu-Ni, Ni-Ti, марганцевые и магниевые сплавы, пластмассы, дерево, резина вместо чугуна и стали); нанесения слоя упруго-вязких материалов, обладающих большими потерями па внутреннее трение (твердые пластмассы, рубероид, пенопласт, резина, различные мастики); снижения сил поверхностного трения; перевода механической энергии в энергию токов Фуко или электромагнитного поля.

Виброгашение - это уменьшение уровня вибраций путем введения дополнительных реактивных импедансов. Оно реализуется за счет устройства самостоятельных фундаментов, использования виброгасителей, ребер жесткости.

Виброизоляция - уменьшение уровня вибраций объекта путем уменьшения передачи колебаний этому объекту от источника колебаний. Реализуется виброизоляция посредством введения в систему дополнительной упругой связи в виде пружин, резиновых прокладок или комбинированных амортизаторов.

К средствам индивидуальной защиты от шума относятся вкладыши, наушники, шлемы. Вкладыши - самые дешевые и компактные средства, но не достаточно эффективные (снижение шума до 5-20 дБ) и в ряде случаев неудобные, так как раздражают слуховой канал. Наушники наиболее эффективны на высоких частотах (снижение шума 35-47 дБ), что необходимо учитывать при их использовании. При воздействии шумов с высоким уровнем (более 120 дБ) вкладыши и наушники не обеспечивают необходимой защиты, поскольку шум вызывает вибрацию костей черепа, которая действует на слуховые нервы и оказывает влияние на мозг. В этих случаях используют шлемы.

Для защиты от общей вибрации применяют обувь с амортизирующим подошвами (сапоги, полусапоги, полуботинки), которая предназначена для защиты от вертикальной вибрации свыше 11 Гц, а также от ударов и нетоксичной пыли. Для защиты рук используют рукавицы с упругодемпфирующими вкладышами; рукавицы и перчатки с мягкими наладонниками; упругодемпфирующие прокладки и пластины для обхвата вибрирующих рукояток и деталей и т.п.

Основные мероприятия по борьбе с инфразвуком: повышение быстроходности машин, что обеспечивает перевод максимума излучений в область слышимых частот; повышение жесткости конструкций больших размеров; устранение низкочастотных вибраций; установка глушителей реактивного типа, в основном резонансных и камерных. Такие методы борьбы с шумом, как звукоизоляция и звукопоглощение, при инфразвуке малоэффективны, поэтому необходимо подавление вредного фактора в источнике его возникновения.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >