Текст
Глава 5
МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
6.1. ШУМ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Защита от производственного шума имеет большое народнохозяйственное значение. Шум на производстве наносит большой экономический и социальный ущерб. Шум неблагоприятно воздействуя на организм человека,
7 Русак О. Н. и др.
193
называет психические и физиологические нарушения, снижающие работоспособность и создающие предпосылки для общих и профессиональных заболеваний и производственного травматизма.
С физиологической точки зрения шумом является всякий нежелательный, неприятный для восприятия человека звук.
Как физическое явление шум — это волновое колебание упругой среды.
Уровни шума принято измерять в относительных единицах, называемых децибелами, по формуле, приведенной ниже
L= 101g-j-= 201g^-= 20 lg^-, (5.1)
где L — уровень шума, дБ; Р — звуковое давление, Па; v — колебательная скорость, м-с-1; Ро — нулевое значение звукового давления, условно принятое равным 2-10-5 Па; и0 — нулевое значение колебательной скорости, которое принято условно равным 5-Ю-8 мс-1.
Для относительной логарифмической шкалы в качестве нулевых уровней выбраны показатели, характеризующие минимальный порог восприятия звука человеческим ухом на частоте 1000 Гц.
6.2. НОРМИРОВАНИЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ
ИЗМЕРЕНИЯ ШУМА
Для измерения уровней шума используют приборы, называемые шумомерами, которые обычно снабжены корректирующими фильтрами е частотными характеристиками А, В, С, Д.
Частотные характеристики фильтров соответствуют кривым равной громкости при различных интенсивностях звука.
Общие уровни шума, измеренные с помощью щумо-мера, называют уровнями звука и выражают в децибелах. Обычно уровень звука измеряют по шкале А. Это величина La, дБА, принятая в акустических стандартах многих стран, в том числе и в СССР.
Технические требования, предъявляемые к шумомерам, регламентируются ГОСТ 17187—81 (СТ СЭВ 1351—78) «Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний».
194
Анализ частотного спектра осуществляется с помощью набора фильтров, которые позволяют из колебаний сложной формы выделить колебания в исследуемой полосе частот. Приборы, предназначенные для спектрального анализа шума, называются частотными анализаторами, либо спектрометрами. Дополнительно в измерительной схеме могут применяться статистические анализаторы, магнитофоны, самописцы и другие приборы.
По характеру спектра шумы делятся на широкополосные и тональные. К широкополосным относятся шумы с непрерывным спектром и с шириной полосы более одной октавы. К тональным относятся шумы, в спектре которых имеются дискретные тона. Практически тональность шума устанавливается путем измерений в третьоктавных полосах частот при условии превышения уровня звукового давления в одной полосе над соседними не менее, чем на 10 дБ.
По временным характеристикам шумы делятся па постоянные и непостоянные. К постоянным относятся шумы, уровни звука которых за восьмичасовой рабочий день изменяются во времени не более, чем на 5 дБА (при измерениях на временной характеристике «медленно» по шкале А шумомера).
Непостоянные шумы делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.
К колеблющимся шумам относятся такие, уровни звука которых непрерывно меняются во времени.
К прерывистым относятся шумы, уровни звука которых меняются ступенчато на 5 дБ и более; причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более.
К импульсным относятся шумы, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый из которых имеет длительность менее 1 с; при этом уровни звука, измеренные шумомерами на временных характеристиках «медленно» и «импульс» должны отличаться не менее, чем на 7 дБ.
Уровни непостоянного шума оцениваются эквивалентным уровнем звука ЬА единиц в децибелах по шкале А. Эквивалентным уровнем звука называется значение уровня звука длительностью постоянного шума, который в пределах регламентируемого интервала времени Т = — L, — Zj имеет то же. самое среднеквадратичное значение уровня звука, что и рассматриваемый шум; уровень звука
у*
195
последнего изменяется во времени по формуле
Рд ед. — Ю 1g
I ? р\ <о
Pl
dt
(5.2)
где PA(f) — текущее среднеквадратичное значение звукового давления шума, корректированного по частотной характеристике «А».
Уровни непостоянного шума измеряются специальными интегрирующими шумомерами — дозиметрами.
Для оценки акустической энергии, воздействующей на человека за определенный период времени, пользуются понятием дозы шума Д, Па2.ч, которая определяется по формуле
Д = РаТ, (5.3)
где рА — значение звукового давления, соответствующее измеренному значению уровня звука, Па; Т — продолжительность воздействия шума, ч.
Относительную дозу шума Дотн в процентах определяют по формуле
Дотц = (Д/Ддоп). 100, (5.4)
где Ддоп — допустимая доза шума.
Для уровня звука 85 дБА и при восьмичасовом воздействии шума Ддои = 0,3562-8 = 1 Па2-ч.
Для допустимого уровня звука 85 дБА: при Т ~ 8 ч Дотн = 100 %; при Т = 4 ч, Дотн = 50 %.
Нормативным документом, регламентирующим уровни шума для различных категорий рабочих мест служебных помещений, является ГОСТ 12.1.003—83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» (табл. 5.1).
. Нормирование шума осуществляется по различным параметрам в зависимости от вида шума.
Для постоянного шума нормируемыми параметрами являются уровни звукового давления, измеренные в восьми октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Для ориентировочной оценки можно пользоваться величиной уровня звука в децибелах по шкале А.
Для непостоянного шума нормируемым параметром является эквивалентный уровень звука LA единиц.
Если шум тональный или импульсный, то допустимые уровни должны приниматься на 5 дБА меньше значений, 196
Таблица 5.1. Нормативные значения уровней шума (ГОСТ 12.1.003—83)
Рабочие места Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Уровни звука и эквивалентные уровни звука. дБА
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Предприятия, учреждения и организации
1. Помещения конструкторских бюро, расчетчиков, программистов вычислительных машин, лабораторий для теоретических работ и обработки экспериментальных данных, приема больных в здравпунктах 71 61 54 49 45 42 40 38 50
2. Помещения управления, рабочие комнаты 3. Кабинеты наблюдений и дистанционного управления: 79 70 68 63 55 52 50 49 60
а) без речевой связи по телефону 94 87 82 78 75 73 71 70 80
б) с речевой связью по телефону 83 74 68 63 60 57 55 54 65
4. Помещения и участки точной сборки, машинописные бюро 83 74 68 63 60 57 55 54 65
5. Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ, помещения для размещения шумных агрегатов вычислительных машин 94 87 72 78 75 73 71 70 80
6. Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий, постоянные рабочие места стационарных машин (сельскохозяйственных, горных и др.) 99 92 86 83 80 78 76 74 85
указанных в табл. 5.1. Уровни шума для территорий жилой и производственной застройки и для различных видов помещений регламентируются СНиП 11-12-77 «Защита от шума».
При измерениях микрофон следует располагать на уровне головы человека, подвергающегося воздействию шума. Он должен быть направлен в сторону источника шума и удален не менее чем на 0,5 м от человека, производящего измерения.
Измерения шума на рабочих местах должны производиться при работе не менее 2/3 установленных в помещении единиц технологического оборудования в характерном режиме его работы. При этом должны быть включены наиболее сильные источники шума.
Измерение уровня звука осуществляется шумомером при включении шкалы «А». Измерение уровней звукового давления производится шумомером при включении характеристики «Лин» (или «С»); при этом к шумомеру присоединяются полосовые фильтры.
При измерении постоянного шума шумомер следует включать в положение «медленно» и отсчет вести по среднему положению стрелки при ее колебаниях.
Измеренные уровни звука и звукового давления в каждой октавной полосе частот должны быть ниже нормативных значений. Если имеются превышения, то необходимо предусмотреть мероприятия по глушению источников шума. В этом случае требуемое снижение уровней шума ALTp определяется по формуле
AEj-p = Г — (5.5)
где L — измеренные значения уровней шума; LN — нормативные значения уровней шума (см. табл. 5.1).
Среднетиповые спектры шума рабочих мест для машинных залов компрессорных станций, деревообрабатывающих цехов, а также при работе дробилок, дизелей и воздуховодов приведены в табл. 5.2—5.6.
Для выполнения на рабочих местах нормативных требований по шуму необходимо, чтобы источники шума имели определенные ограниченные этими требованиями характеристики.
Основными шумовыми характеристиками машины являются: уровень звуковой мощности в октавных полосах (со среднегеометрическими частотами 63—8G00 Гц) LP, 198
Таблица 5.2. Уровня звуковою давления в децибелах на рабочих местах машинных задав компрессонных станций |4|
I И II компрессора С р ед н е г ео мет р и ч ее к я г ч < сготы октавны ПОЛОС Гц
уЬ И5 250 г>0( 1 000 2000 4000 8000
ВП-50,'8 87 93 8Ь 85 89 84 85 84
ВП-20/8 82 89 82 89 81 80 75 74
ВП-10/8 84 80 82 86 82 82 76 71
В У-3/8 88 81 82 86 82 80 84 78
5 Г-100/8 86 84 81 85 84 79 69 63
В-45 88 85 84 90 88 82 74 70
«Борец» 55В 80 83 86 86 85 79 72 65
РСХ-50Х7 327-7/36 78 84 85 90 94 88 86 81
89 86 84 98 87 81 72 62
К-250-61-1 87 85 87 90 90 99 89 78
Таблиц и 5.3. Среднетиповые уровни звукового давления в децибелах на рабочих местах станочников деревообрабатывающих цехов1
Тил станка I 1 Уровни звука, дБА Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
сО О1 S О 1000 000 о 4000 S000
Рейсмусовые 97 91 98 100 98 94 94 94 89
Фуговальные 101 88 96 101 96 97 94 96 96
Фрезерные 96 82 87 87 89 94 93 91 85
Четырехсто- 99 88 92 97 98 97 96 96 92
ронине стро- гальные Круглолиль- 101 82 81 87 90 92 95 97 96
ные Шипорезные 104 85 85 85 94 97 98 97 92
Ленточнопиль- 93 80 84 87 86 90 90 90 92
ные Шлифовальные 88 81 82 93 84 83 81 80 77
Многопильные 95 84 86 86 91 90 90 90 86
Лесопильные 92 86 88 88 89 90 90 81 81
рамы Гвоздсзаби- 85 77 80 81 81 80 78 75 70
вальные Тарные автома- 91 88 87 90 89 89 86 83 74
ты и прессы Заточные 94 84 82 84 91 94 94 91 91
Сверлильные 93 77 82 84 87 88 84 83 77
1 Указания по снижению шума в деревообрабатывающей промышленности/ Сост. О. Н. Русак, Н. Н. Борисова, Ю. А. Маты ци н, А. С. Ч у-рилин. —- М.; Лесная промышленность, 1976. — 152 с.
199
T ;i б лица 5.4. Уровни звукового давления в децибелах дробилок [51
Среднегеометрические частоты октавных
полос, Гц
Тип
дробилки И -
р-, Л О О © О О *
о — — ОС
Холостой ход
К КД-1500/180 83 85 84 84 81 74 65 54 86
КМД-1750 86 84 84 84 82 77 71 62 86
КМ Д-2200 89 89 88 87 85 79 72 60 89
КМД-36С0Т 79 80 84 81 78 68 63 53 82
КСД-2200 76 81 81 80 81 69 65 56 83
Дробление
К КД-1500/180 98 96 94 94 93 88 82 76 97
КМД-1750 91 89 91 92 91 89 84 77 96
КМД-2200 92 94 95 94 94 90 83 73 98
кмд-зеоот 93 92 94 95 91 84 75 66 95
КСД-2200 97 98 98 100 98 95 85 73 102
дБ; корректированный уровень звуковой мощности LPA, дБ; показатель направленности G, дБ.
Системой стандартов безопасности труда предусмотрены пять методов измерения шумовых характеристик источников шума — два точных, два технических и один ориентировочный метод.
Точные методы установлены для определения шумовых характеристик источников шума в заглушенной камере — ГОСТ 12.1.024—81* «ССБТ. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума в заглушенной камере. Точный метод» и в реверберационной камере — ГОСТ 12.1.025—81* «ССБТ. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума в реверберационной камере. Точный метод». Технические методы установлены для определения шумовых характеристик источников шума в свободном звуковом поле над звукоотражающей поверхностью — ГОСТ 12.1.026—80 «ССБТ. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума в свободном звуковом поле над звукоотражающей поверхностью. Технический метод» и в реверберационном помещении — ГОСТ 12.1.027—80 «ССБТ. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума в реверберационном помещении».
200
Таблица 5.5. Уровни звукового давления в децибелах при работе дизелей
Марка дизеля Режим работы Среднегеометрические частоты октавных полос. Гц
мощность, кВт частота вращения, об/с 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Д-21 А 18,4 30 86 85 85 87,5 91,3 90,1 88,6 87,5
Д-37Е 36,7 30 88,5 84,2 86 87,3 91,6 94,4 88,6 86,7
Д-144 44,1 33,3 94,9 85,8 87,8 91,2 95,9 94,9 88,7 84,9
Д-60Н 44,1 30 94,6 89,8 86,8 88,1 92 88,4 80,5 74,3
Д-240 55,1 36,7 96,2 87 88,8 91,8 95,2 92,9 84,2 77,7
Д-65Н 44,1 29,2 91,7 85,9 93,9 95,2 96 93,3 87,4 83,5
А-41 66,2 29,2 96 86,6 85,6 91,3 92 91,2 85,2 81,2
А-01М 95,6 28,4 96,9 88,5 87,9 89,8 91,1 89,2 84,5 77,5
А-01Т 117,6 28,4 96,2 87,4 85,8 89,6 91,9 91 87,3 84
Д-180 132,3 18,3 107,9 97,1 95,9 94,8 94,6 92,1 85,6 80,9
СМД-62 121,3 35 84,8 86,3 93,4 93 94,6 91,8 88,1 84,9
СМД-80 147 33,3 84 88,8 95,1 95,7 97,9 95,5 92,2 89,9
СМД-14Н 58,7 30 93,2 84,6 91 92,5 91,3 89,7 84,8 77,3
8ДВ Т-330 243 28,4 91,6 89,4 94,2 106,1 105,7 103,4 98,4 91,3
ЯМЗ-240Б 210 51,7 82,6 89 98,3 100,7 99,2 95 89,8 83,9
Таблица 5.6. Уровни звукового давлении в децибелах на расстоянии 1 м от всасывающих и выхлопных воздуховодов |4]
Тип компрессора Средне? еометри чески е частоты октавных полос, Гц
03 125 1>50 500 1000 2000 4000 8000
Всасывающие воздуховоды
202ВП-10/8 120 117 104 102 97 90 86 84
ВГ1-20/8М 119 118 109 102 94 87 83 83
205ВП-30/8 121 127 117 108 100 94 90 89
ВП-50/8 122 124 115 НО 99 98 94 92
2ВП-10/8 105 104 96 93 76 G4 54 50
Выхлопные воздуховоды
202ВП-10/8 112 112 92 95 109 110 105 106
ВП-20/8М 104 111 104 102 ПО 107 105 105
205ВГ1-30/8 106 108 117 118 115 109 106 107
ВП-50/8 106 108 117 118 115 109 106 107
К-500 90 99 106 НО 112 111 НО 106
Ориентировочный метод может быть применен для определения шумовых характеристик источников шума в местах их эксплуатации — ГОСТ 12.1.028—80. «ССБТ. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума. Ориентировочный метод».
Нахождение показателя направленности источника шума возможно при определении шумовых характеристик в заглушенной камере но точному методу и в свободном звуковом поле над звукоотражающей поверхностью при техническом методе измерения.
Наиболее широко применим (ввиду oicvtctbhh специальных измерительных помещений) ориентировочный метод измерения шумовых характеристик источников шума на местах их эксплуатации.
Коррекция влияния ограждающих поверхностей на шумовые характеристики машины производится с помощью учета поправки, вводимой в формулу расчета уровней звуковой мощности.
Измерение шумовых характеристик машин необходимо для проведения технического нормирования, что позволяет прогнозировать уровни шума на рабочих местах уже на стадии проектирования технологических процессов.
В табл. 5.7—5.9 приведены данные уровней звуковой мощности оборудования литейных, кузнечно-прессовых, деревообрабатывающих цехов.
202
1 л б л и ца 5.7. Уровни звуковой мощности оборудования литейных цехов, дБ
Среднегеометрические частоты Суммарная
октавных полос, Гц длителя-
Оборудование
ю О о действия шума за
2 сч io © 04 о СО смену, ч
Электропечь:
ДС-2 100 99 98 100 102 101 95 88 1 Не бо-1 лее 4
дс-з 107 105 107 106 101 100 97 88
ДС-5 . Бегуны: 109 111 109 но НО 97 91 85
размалывающие 100 103 102 97 90 88 85 79 I Не ме-
смеситель- 106 104 '04 113 99 95 86 79 | нее 4
ные (УЗТМ) 1
Ленточный 105 106 107 99 96 92 89 85 Не бо-
конвейер Формовочная машина марки: лее 4
266 НО 109 103 ПО 111 105 104 102 1 Не ме-
234 (234М) Шаровая мель- 113 НО 113 114 112 109 107 100 j нее 4
вина типа:
СМ-15 101 103 104 107 НО 109 104 95 1 Не бо-
СМ-174 99 115 117 123 123 121 117 107 J лее 4
Очистной барабан Пескомет, модель 296М 101 104 105 НО 107 113 113 105 116 100 НЗ 96 106 94 96 91 1 Не ме-i нее 4
Вибрационное 107 111 108 104 101 104 98 94 Не бо-
плоское сито СН50 лее 4
Трамбовка 88 91 93 96 90 93 86 77 Не ме-
ТР-1 нее 4
Пневматиче- 108 115 115 113 112 113 106 96 Не бо-
ская выбивная решетка Инерционная решетка И.Р-410: лее 4
пустая 98 99 102 107 НО 111 104 96 Не бо-
лее 1
загруженная 111 113 113 118 117 115 НО 101 Не более 4
Пневматичес- 98 103 103 106 97 93 90 84 Не ме-
кие молотилки типа МО-9П или КЕ-28 нее 4
203
Продолжение табл. 5.7
Оборудование Среднегеометрические hhctoiь* октавных полос, Гн Суммарная длительность воз действия шума за смену, ч
ю О СИ '/5 1000 ; 2000 4000 । 8000 |
Обдирочно-шлифовальный станок: типа 3M634 подвесной типа 3374К Терминная закалочная печь Машины для литья под давлением Магнитный кран 105 95 103 81 96 99 92 НО 86 101 101 94 108 84 101 100 97 107 86 91 105 99 99 85 78 105 95 89 81 76 97 85 81 80 74 84 70 81 75 73 1 Не бо-1 лее 4 Не менее 4
Таблица 5.8. Уровни звуковой мощности оборудования, дБ, кузнечно-прессовых цехов при суммарной длительности воздействия за смену более 4 ч
Оборудование Среднегеометрические частоты
октавных полос, Гц
|Г о О
S ° £
Ковочный молот 123 124 121 121 121 115 115 106
Горячештамповочный кривошипный пресс Пресс ДС-135/800 при вырубке штампом: 115 120 119 118 118 117 ИЗ 106
прямым 120 134 135 134 135 131 128 123
скошенным 120 119 123 123 123 120 115 108
Холодновысадоч ный автомат А-1219 102 103 105 108 НО 109 107 102
Холодновысадочный автомат А-163 105 109 НО 111 109 107 103 95
Гаечный автомат А-411 102 105 105 109 109 107 104 99
Обрезной автомат А-233 103 109 112 116 112 109 105 98
Кривошипный пресс АМР-30 98 104 106 108 105 103 97 93
Холодновысадочный автомат А-1914 95 97 100 103 102 100 97 95
204
Продолжение табл. 5.8
Оборудование Среднегеометрические октавных полос, частоты Гц
2 Л 1Д С J001 О 4000 8000
Холодновысадочный че-гырехпозиционный автомат А-1822 98 104 106 105 105 102 99 94
Резьбонакатный автомат А-2528 95 100 104 108 110 108 105 101
Холодновысадочный автомат А-121 99 102 106 109 109 107 106 101
Проволочно-гвоздильный автомат А-714 104 107 110 115 116 111 НО 105
Кривошипный пресс ГП-1 102 106 108 НО 112 112 109 104
Однокривошипный двухстоечный пресс КИ130Б Холодновысадочные автоматы: 93 94 97 96 93 95 92 89
А-1916, А-1914 88 92 92 95 93 88 83 79
А-1617 87 88 89 100 88 85 84 81
АБ-120 90 91 95 100 100 95 94 93
52-В А 90 92 96 100 102 102 98 94
101-ГА 87 91 95 104 98 93 89 83
82-ВЛ 94 96 97 106 105 101 96 92
83-ВА 94 95 99 98 101 101 100 91
Л-411 92 89 95 94 93 89 86 85
А-231 обрезной 96 95 100 102 102 99 96 93
М-250 95 96 98 102 103 102 100 95
Таблица 5.9. Уровни звуковой мощности в децибелах деревообрабатывающего оборудования
Тип станка Октавные полосы частот, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Рейсмусовый 111 111 119 122 124 123 122 107
Фуговальный 112 120 109 108 106 102 94 87
Круглопильный 96 96 97 100 104 110 116 112
Фрезерный 93 95 98 102 102 101 95 93
Ленточная пила 97 100 101 97 99 99 99 106
Кромкофуговальный 98 102 101 99 108 105 100 87
205
&.3. МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ШУМОМ
Методы и средства борьбы с шумом принято подразделять па: методы снижения шума на пути распространения его от источника; методы снижения шума в источнике его образования; средства индивидуальной защиты от шума.
Средства борьбы с шумом в зависимости от числа лиц, для которых они предназначены, подразделяются на средства индивидуальной защиты и на средства коллективной защиты — ГОСТ 12.4.051—87 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов слуха. Общие технические условия и методы испытаний» и ГОСТ 12.1.029—80 «ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация».
В зависимости от способа реализации средства коллективной защиты могут быть акустическими, архитектурно-планировочными и организационно-техническими.
В зависимости от принципа действия акустические средства борьбы с шумом подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения, виброизоляции, вибродемпфирования .
Снижение шума в источнике. Снижение шума в источнике достигается путем его конструктивных изменений. Эго обеспечивается заменой возвратно-поступательного перемещения деталей вращательным; заменой ударных процессов безударными (клепку сваркой, обрубку фрезерованием и т. д.); повышением качества балансировки вращающихся деталей и класса точности изготовления деталей; улучшением смазки и класса чистоты трущихся поверхностей; заменой материалов, а также зубчатых передач клиноременными и гидравлическими; заменой подшипников качения подшипниками скольжения; обеспечением рассогласования собственных частот колебаний механизма с частотой возбуждающей силы; уменьшением частоты вращения валов; изменением конфигураций бы-ci ровращающихся деталей и т. д.
Методы снижения шума на пути его распространения. Снижение шума на пути его распространения от источника в значительной степени достигается проведением строительно-акустических мероприятий. Основным нормативным документом, устанавливающим требования к строительно-акустическим методам борьбы с шумом является СНиП 11-12-77 «Защита от шума», содержащая требова-206
ния к проектированию средств шумоглушения строительно-акустическими и архитектурно-планировочными методами .
Методы снижения шума на пути его распространения реализуются применением: кожухов, экранов, выгородок, кабин наблюдения (при дистанционном управлении), звукоизолирующих перегородок между помещениями, звукопоглощающих облицовок, глушителей шума, а также методами, обеспечивающими снижение передачи вибрации от оборудования виброизоляцией и вибропоглощением.
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.
Наибольший эффект при акустической обработке можно получить в точках, расположенных в зоне отраженного звука; в зоне прямого звука акустический эффект от применения облицовок значительно ниже.
Звукопоглощающие облицовки размещаются 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 % от общей площади ограничивающих помещение поверхностей.
В узких и очень высоких помещениях целесообразно облицовку размещать на стенах, оставляя нижние части стен (до 2 м высотой) необлицованными, либо проектировать конструкцию звукопоглощающего подвесного потолка.
Если площадь поверхностей, на которых возможно размещение звукопоглощающей облицовки мала, рекомендуется применять дополнительно штучные поглотители, подвешивая их как можно ближе к источнику, либо предусматривать устройство облицовочных щитов в виде кулис.
Необходимость проведения акустической обработки помещения определяется величиной его акустических характеристик — постоянной помещения В и средним коэффициентом звукопоглощения а.
Коэффициент поглощения а определяется отношением энергии, поглощенной материалом, к энергии падающего звука.
207
Акустический расчет следует производить для каждой из восьми октавных полос со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.
Рекомендуется акустическую обработку помещения проводить в случае, если величина среднего коэффициента звукопоглощения а на частоте 1000 Гц акустически необработанного помещения не превышает 0,25.
Поскольку эффективность применения акустической обработки помещений невелика (4—7 дБ), то при необходимости ее следует проводить в сочетании с другими мерами по шумоглушению.
Звукоизолирующие ограждения. Методами звукоизоляции возможно изолировать источник шума или помещение от шума, проникающего извне. Звукоизоляция достигается созданием герметичной преграды на пути распространения воздушного шума в виде стен, кабин, кожухов, выгородок, экранов.
Звукоизолирующая способность ограждения (степы, перегородки) /?тр. огр, с помощью которого обеспечивается в помещении, смежном с шумным, выполнение нормативных требований, определяется из выражения
Ятр.огр = L - 1g 5+ 101gSorp- Ln, (5.6)
где L — октавные уровни звукового давления в шумном помещении, дБ; В — постоянная помещения, смежного с шумным, м2, которая определяется в зависимости от объема помещения (рис. 5.1); Sorp — площадь ограждения общего для шумного и изолируемого помещения, м2; Ln — допустимые октавные уровни звукового давления в изолируемом помещении, дБ (см табл. 5.1).
По вычисленным значениям требуемой звукоизолирующей способности ограждение /?трогр подбирается материал конструкции таким образом, чтобы реальные значения /?огр для каждой октавной полосы частот были не ниже, чем /?тр. огр. Тогда уровень шума в изолируемом помещении Биз определяется по формуле
L113 = А—/?огр—lOlgB-ф 101gSorp, (5.7)
где /?огр — звукоизолирующая способность реальной конструкции смежного ограждения, дБ 17].
Звукоизолирующие кожухи. Эффективный способ уменьшения шума — помещение источника в звукоизолирующий кожух.
208
Рис. 5.1. График для определения постоянной помещения В
Высокая звукоизолирующая эффективность кожуха может быть достигнута только в случае отсутствия щелей и отверстий, ври тщательной виброизоляции кожуха от фундамента и трубопроводов, а также при наличии на внутренней поверхности кожуха звукопоглощающего материала.
В качестве .материала для изготовления обшивки кожуха могуг быть использованы сталь, алюминиевые сплавы, фанера, ДСП, стеклопластик. Звукоизолирующая способность кожуха определяется физическими параметрами материалов и конструктивными размерами его элементов.
Требуемая звукоизолирующая способность стенок кожуха Дтр. кож определяется из формулы
Ягр.1:ож = ДДР+ (5.8)
оист
209
где ДЛтр — требуемое снижение уровней шума, дБ; $кож— площадь поверхности кожуха, м2; SIICT — площадь воображаемой поверхности, вплотную окружающей источник шума, м2.
Конструкцию ограждения кожуха подбирают таким образом, чтобы его звукоизолирующая способность была для каждой октавной полосы не меньше требуемой.
Уровень шума в расчетной точке после установки кожуха на источник шума определяется по формуле
кож = L — RK0>K + 101g, (5.9)
°ист
где L — уровень шума в расчетной точке до установки кожуха, дБ; RKom — звукоизолирующая способность реальной конструкции стенок кожуха, дБ [7].
В производственных условиях звукоизолирующие способности реальной конструкции кожухов могут быть определены в соответствии с требованиями ГОСТ 23628—79 «Шум. Методы измерения звукоизоляции кожухов».
Звукозащитные, кабины. Звукозащитные кабины, представляющие собой локальные средства шумозащиты, устанавливаются на автоматизированных линиях у постов управления там, где возможно на длительный срок изолировать человека от источника шума. Изготовляют кабины из стали, из ДСП и т. д.
Окна и двери кабины должны иметь специальное конструктивное оформление. Окна с двойными стеклами по всему периметру заделываются резиновой прокладкой, двери выполняются двойными с резиновыми прокладками по периметру для исключения образования щелей.
Требуемую звукоизолирующую способность кабины определяют по формуле
«тр.каб = ^+ 10 1g 4-^, (5.10)
где L — уровни шума в расчетной точке до установки кабины, дБ; В — постоянная помещения кабины, м2; определяется из графика на рис. 5.1 в зависимости от предполагаемого объема кабины; S — площадь ограждений, через которые шум проникает из шумного помещения (суммарная площадь ограждающих поверхностей кабины за исключением пола), м2; LN — допустимые значения уровней звукового давления в кабине в соответствии с требованием ГОСТ 12.1.003—83 (см. табл. 5.1).
210
Площадь ограждений определяется по формуле
S = ab + 2bh + 2ah, (5.11)
где а — длина, b — ширина, 1г — высота кабины, м.
Реальную конструкцию ограждения кабины выбирают таким образом, чтобы ее звукоизолирующая способность 7?каб 1 в каждой октавной полосе была не менее требуемой, Т. е. /?каб ^?тр. каб'
Уровень шума в кабине определяется из выражения
7-каб 7/ ^?каб> (5.12)
где L — уровень шума в расчетной точке до установки кабины, дБ; 7?каб — звукоизолирующая способность реальной конструкции стен кабины [71.
В производственных условиях звукоизолирующая способность реальной конструкции кабины может быть определена в соответствии с требованиями ГОСТ 23426—79 «Шум. Методы измерения звукоизоляции кабин наблюдения и дистанционного управления в производственных зданиях».
Акустические экраны. Если нет возможности полностью изолировать либо источник шума, либо самого человека с помощью кожухов и кабин, то частично уменьшить влияние шума на человека можно путем создания на пути распространения шума акустических экранов.
Экраны применяются либо для ограждения источников шума от соседних рабочих мест, либо для отгораживания частей помещения с малошумным технологическим оборудованием от сильных источников шума.
Плоские экраны эффективны в зоне действия прямого звука, начиная с частоты 500 Гц; вогнутые экраны различной формы (П-образные, С-образные и т. д.) эффективны также в зоне отраженного звука, начиная с частоты 250 Гц.
Применение экранов целесообразно в сочетании с акустической обработкой, т. е. там, где постоянная помещения велика.
Экраны могут быть изготовлены из стальных алюминиевых листов толщиной 1,5—2 мм, из легких сплавов толщиной 2—3 мм, фанеры — 5—15 мм, органического стекла — 5—10 мм и из других материалов. Для звукопоглощающей облицовки экранов применяют те же материалы, что и для акустической обработки помещений.
211
Размеры и местоположение экрана определяются в зависимости от превышения спектра шума в расчетных точках над нормативными значениями.
Расчет экранирующих устройств предлагается в справочнике проектировщика [7].
Глушители шума. Такие глушители — эффективные средства борьбы с шумом, возникающим при заборе воздуха и выбросе отработанных газов в вентиляторах, воздуховодах, пневмоинструменте, газотурбинных, дизельных, компрессорных установках.
По принципу действия глушители шума делятся на глушители активного (диссипативного) типа и реактивного (отражающего) типа. В глушителях активного типа снижение шума происходит за счет превращения звуковой энергии в тепловую в звукопоглощающем материале, размещенном во внутренних полостях. В глушителях реактивного типа шум снижается за счет отражения энергии звуковых волн в системе расширительных и резонансных камер, соединенных между собой и с объемом воздуховода с помощью труб, щелей и отверстий. Шум снижается за счет отражения энергии звуковых волн.
Камеры могут быть внутри облицованы звукопоглощающим материалом; тогда в низкочастотной области они работают как отражатели, а в высокочастотной — как поглотители звука.
Глушители, в которых существенно и поглощение, и отражение, называют комбинированными.
Активные глушители целесообразно применять для уменьшения передачи шума на частотах, для которых 0,5Х (0,5ч-1) YF; реактивные глушители целесообразно
использовать на частотах, для которых 0,5Х > где к — длина звуковой волны в воздухе, м; F — площадь поперечного разреза воздуховода, м2.
Наиболее распространенным элементом активных глушителей являются облицованные каналы круглого и прямоугольного сечения. Такие глушители называют трубчатыми. Чтобы достичь большей эффективности затухания звука, в канале располагают наборы звукопоглощающих пластин, цилиндров, сот. Такие глушители называют соответственно пластинчатыми, целевыми и сотовыми. Если канал состоит из отдельных камер, то глушитель называют камерным.
В большинстве случаев при подборе глушителей можно пользоваться табличными данными акустической эффек-212
тивностн 171. Тип и размеры глушителей подбирают в зависимости от величины требуемого снижения шума.
Можно подбирать типовые глушители по данным, приведенным в технической литературе, например в работах [1, 6], либо проектировать глушитель заново, а его акустическую эффективность определять расчетом, приведенным в работе 17].
6.4. ШУМ ОБОРУДОВАНИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
На машиностроительных предприятиях возникают шумы очень высокой интенсивности, превышающие нормативные требования более чем на 30 дБА. Такие уровни шума характерны для работ с пневматическими ручными инструментами в сборочных цехах, кузнечно-прессовых машин и оборудования в литейных цехах 161.
При работе кузнечно-прессовых машин и оборудования литейных цехов доминирует механический шум, обусловленный колебаниями деталей машин и их взаимным перемещением. Его причина в силовых воздействиях неуравновешенных вращающихся масс, в ударах, возникающих в сочленениях деталей, и т. д.
Кузнечно-прессовое оборудование — механические и гидравлические прессы, кузнечно-прессовые автоматы, молоты, ковочные, а также гибочные машины и другие — относятся к машинам ударного действия, при работе которых возникает превышающий нормы импульсный шум. Уровни шума па рабочих местах у механических прессов составляют 100—НО дБ, у гидравлических прессов для листовой штамповки — 106 дБ, для других видов гидравлических прессов — 90—96 дБ.
Шум от включения пресса можно уменьшить, обеспечивая плавность процесса включения посредством замены кулачковых муфт фрикционными или пневматическими. Это позволяет снижать уровень шума на рабочем месте на 8—11 дБ.
Снизить шум на рабочем месте при штамповке до 14 дБ можно за счет установки на прессах скошенных штампов вместо прямых.
Для снижения шума выхлопа отработанного сжатого воздуха на прессах разработана специальная конструкция глушителя [6].
Значительно снижается шум при замене штамповки прессованием, поскольку прессование — это безударный процесс.
213
Снижение шума кузнечно-прессовых автоматов в источнике сложная проблема, однако в настоящее время разработана конструкция гвоздильного автомата с уровнем звука на рабочем месте 80 дБ.
Источниками сильного импульсного шума в кузнечно-прессовых цехах являются паровоздушные и пневматические молоты. Уровни звука на рабочих местах у тяжелых ковочных и штамповочных молотов достигает 110—120 дБ.
Если позволяет технология производства, то целесообразно заменять молоты горячештамповочными прессами.
При планировании производственных помещений целесообразно шумные' участки холодной высадки отделять от остальных помещений звукоизолирующими перегородками; оборудование на участке следует помещать в звукоизолирующие кожухи, с предусмотренными в них отверстиями для подачи материала.
Источники шума в сборочных цехах (кроме пневматических ручных инструментов) — молоты, прессы, бункера, вентиляторы. Высокие уровни шума характерны для операций обрезки, торцевания, шаврошения, правки листовых деталей, обдувки струей сжатого воздуха и клепки.
Для снижения шума в сборочно-сварочных цехах следует пользоваться методами звукоизоляции и звукопоглощения.
Сварочные трансформаторы и вращающиеся генераторы необходимо либо звукоизолировать, либо вывести за пределы рабочего помещения.
Источниками повышенного шума при сварке и резке металлов являются плазмотроны, пневмоприводы, генераторы, вакуумные насосы.
При термической обработке повышенные уровни шума наблюдаются при работе индукционных и других нагревательных печей.
Для оператора установки термической резки можно использовать звукоизолирующую кабину-экран с металлическими стенами толщиной 1,5—2 мм и со звукопоглощающим покрытием толщиной 50 мм, которое закрыто слоем стеклоткани типаЭЗ-ЮОи перфорированным листом металла толщиной 1—1,5 мм (коэффициент перфорации не менее 20 %). В качестве звукопоглощающего материала можно использовать супертонкое базальтовое волокно, стекловолокно, минераловатные плиты.
214
Вместо кабины-экрана возможна установка менее эффективных плоских экранов с аналогичной конструкцией стен.
В гальванических цехах к шумным операциям относятся гидропескосгруйная и дробеструйная обработки деталей перед нанесением металлопокрытия, галтовка, виброабразивная обработка, диффузионные и другие способы нанесения покрытий, а также шлифование и полирование.
Постоянные источники шума в гальванических цехах — генераторы постоянного тока, выпрямители переменного тока, вентиляторы.
Работа камер струйной очистки сопровождается средне-и высокочастотным шумом с уровнем звукового давления 84—92 дБ.
В технологических процессах слесарно-сборочных работ следует предусматривать прочную и плотную укладку в крепление деталей, подлежащих обработке пневматическим инструментом; специальные прокладки с резиновой или войлочной облицовкой используются для установки на них деталей при рихтовке, чеканке, клепке, обрубке.
Рабочие места для обработки изделий пневмоинстру-мептом следует огораживать звукоизолирующими экранами высотой не менее 2 м со звукопоглощающей облицовкой.
Повышенные уровни шума создают машины для измельчения материалов — мельницы, дробилки. Основной шум барабана мельницы возникает из-за ударов шаров по футеровочным плитам. Одним из эффективных способов снижения шума мельниц является укладка листовой технической резины между корпусом барабана мельницы и боковыми и торцевыми футеровочными бронеплитами. Эффективно применять вместо бронеплит износостойкие резиновые футеровки. Разгрузочные горловины мельниц следует закрывать стальными кожухами, облицованными внутри мягкой листовой резиной [21.
Уровни шума при работе конусных дробилок крупного, среднего и мелкого дробления приведены в табл. 5.3 и 5.4.
Уменьшения шума, возникающего при загрузке, можно достичь путем звукоизоляции загрузочного устройства. Кроме того, следует использовать виброизоляцию несущих конструкций от бронеплиты, а также привода
215
от станины. При наличии дистанционного управления процессом дробления необходимо для оператора оборудовать кабину наблюдения.
Основные виды энергетических установок — двигатели внутреннего сгорания (ДВС), авиационные двигатели, компрессоры, насосы, турбины, вентиляторы и т. д. — создают шум, превышающий нормативные требования.
В табл. 5.5 приведены значения уровней звукового давления некоторых типов дизелей, измеренные в свободном звуковом поле на расстоянии 1 м от контура ДВС [3].
Шум механического происхождения, излучаемый наружными вибрирующими поверхностями, возникает при движении кривошипно-шатунного и клапанного механизмов, а также механизмов распределительных шестерен в системах питания и смазывания. Шум аэродинамического происхождения состоит из шума от всасывания воздуха и от впрыскивания топлива, а также от шума выпуска отработанных газов и шума вентилятора.
В табл. 5.6 приведены уровни звукового давления, излучаемые в помещениях машинных залов компрессорных станций [4].
Наиболее интенсивный шум при работе компрессора возникает во всасывающих и выхлопных воздуховодах.
В табл. 5.6 даны уровни звукового давления на входе и выходе из воздуховодов некоторых типов компрессоров [4].
Для снижения шума ДВС механического происхождения в основном используют звукоизолирующие капоты. Для повышения эффективности капоты делают либо двухслойными, либо наносят на внутреннюю поверхность капота звукопоглощающий материал, а на внешнюю — вибродемпфирующий.
Для снижения шума аэродинамического происхождения используют глушители, которые конструктивно объединяют с фильтром для очистки воздуха.
В ОСТ 54162—75 для снижения шума выхлопа ДВС рекомендуются следующие типы глушителей: однокамерные, двухкамерные, однокамерные резонансные.
Для снижения аэродинамического шума выхлопов авиационных двигателей также используют однокамерные резонансные глушители. Для снижения шума всасывающих воздуховодов компрессоров применяют трубчатые глушители, для выхлопных — пластинчатые.
216