Источники производственного шума и их характеристики





По природе возникновения шумы машин или агрегатов делятся на:

· Механические.

На ряде производств преобладает механический шум, основными источниками которого являются зубчатые передачи, механизмы ударного типа, цепные передачи, подшипники качения и т.п. Он вызывается силовыми воздействиями неуравновешенных вращающихся масс, ударами в сочленениях деталей, стуками в зазорах, движением материалов в трубопроводах и т.п. Спектр механического шума занимает широкую область частот. Определяющими факторами механического шума являются форма, размеры и тип конструкции, число оборотов, механические свойства материала, состояние поверхностей взаимодействующих тел и их смазывание. Машины ударного действия, к которым относится, например, кузнечно-прессовое оборудование, являются источником импульсного шума, причем его уровень на рабочих местах, как правило, превышает допустимый. На машиностроительных предприятиях наибольший уровень шума создается при работе металло- и деревообрабатывающих станков.

· Аэродинамические и гидродинамические.

Шумы, обусловленные периодическим выбросом газа в атмосферу, работой винтовых насосов и компрессоров, пневматических двигателей, двигателей внутреннего сгорания;

Шумы, возникающие из-за образования вихрей потока у твердых границ. Эти шумы наиболее характерны для вентиляторов, турбовоздуходувок, насосов, турбокомпрессоров, воздуховодов;

Кавитационный шум, возникающий в жидкостях из-за потери жидкостью прочности на разрыв при уменьшении давления ниже определенного предела и возникновения полостей и пузырьков, заполненных парами жидкости и растворенными в ней газами.

· Электромагнитные.

Шумы электромагнитного происхождения возникают в различных электротехнических изделиях (например при работе электрических машин). Их причиной является взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей. Электрические машины создают шумы с различными уровнями звука от 20¸30 дБ (микромашины) до 100¸110 дБ (крупные быстроходные машины).

При работе различных механизмов, агрегатов, оборудования одновременно могут возникать шумы различной природы.

Любой источник шума характеризуется, прежде всего, звуковой мощностью.

Звуковая мощность источника W, Вт – это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство.

Если окружить источник шума замкнутой поверхностью площадью S, то звуковая мощность источника

где I(S), P(S) – законы распределения интенсивности звука и звукового давления по поверхности S.

Для характеристики источника шума используется также уровень звуковой мощности LW, дБ

LW = 10 lg (W/W0),

где W0 =I0 * S0 = P02 * S0/r c = 10-12Вт – пороговая звуковая мощность на частоте 1000 Гц, I0 =10-12Вт/м2, S0 = 1 м2.

Для определения уровня звуковой мощности источника на некотором одинаковом от него расстоянии r в n точках измеряют уровень звукового давления PI и вычисляют

(3.9)

где S - площадь сферы радиусом r (если источник расположен на полу помещения, то площадь полусферы),

Поскольку источники производственного шума, как правило, излучают звуки различной частоты и интенсивности, то полную шумовую характеристику источника дает шумовой спектр - распределение звуковой мощности (или уровня звуковой мощности) по октавным полосам частот.

Источники шума часто излучают звуковую энергию неравномерно по направлениям. Эта неравномерность излучения характеризуется коэффициентом Ф(j) - фактором направленности.

Фактор направленности Ф(j) показывает отношение интенсивности звука I(j), создаваемого источником в направлении с угловой координатой j к интенсивности Iср, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны равномерно

Ф(j) = I(j) /Iср = p2(j)/p2ср,

где рср - звуковое давление (усредненное по всем направлениям на постоянном расстоянии от источника); p (j ) - звуковое давление в угловом направлении j, измеренное на том же расстоянии от источника.

Характеристику направленности излучения можно описать через соответствующие уровни в дБ:

G(j) = 10 lg Ф(j) = 10 lg (I(j) /Iср) = 20 lg (p(j)/pср) = L - Lср. (3.10)

Стандартными шумовыми характеристиками, которые указываются в прилагаемой к машине технической документации, являются:

  • уровни звуковой мощности , дБв октавных полосах частот;
  • корректированный по шкале A уровень звуковой мощности LWА , дБА:

(3.11)

где LW i - уровень звуковой мощности i - ой октавы, дБ; DLАi- поправка по шкале А;

· максимальный показатель направленности излучения шума Gmax(j) в октавных полосах частот в дБ;

· максимальный показатель направленности излучения шума Gmax(j), дБА.

Допустимые уровни звукового давления для рабочих мест служебных помещений и для жилых и общественных зданий и их территорий различны.

Таблица 3.7

Нормативным документом, регламентирующим уровни шума для различных категорий рабочих мест служебных помещений является ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».

Рабочее место Уровень звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Уровень звука, дБА, эквивалентный уровень звука, дБА  
 
1. Помещения КБ, расчетчиков, программистов вычислительных машин, лабораторий для теоретических работ и обработки экспериментальных данных, приема больных здравпунктов
2. Помещения управлений (рабочие комнаты)
3a. Кабины наблюдений и дистанционного управления без речевой связи по телефону
3б. Кабины наблюдений и дистанционного управления с речевой связью по телефону
4. Помещения и участки точной сборки, маш.бюро
5.Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ, помещения для размещения шумных агрегатов вычислительных машин
6. Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий, рабочие места водителя и обслуживающего персонала грузового автотранспорта, тракторов и др. аналогичных машин

Примечание. Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах следует принимать:

  • для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шума – по табл. 3.7;

· для тонального и импульсного – на 5 дБ меньше значений, указанных в таблице 3.7.

Дополнительно к требованиям, указанным выше, максимальный уровень звука непостоянного шума на рабочих местах по п. 6 табл. 3.7 не должен превышать 110 дБА при измерениях на временной характеристике «S - медленно», а максимальный уровень звука импульсного шума на рабочих местах по п. 6 табл. 3.7 не должен превышать 125 дБА при измерениях на временной характеристике «I -импульс».

Таблица 3.8

Допустимые уровни звукового давления (эквивалентные уровни звукового давления) в дБ в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБА для жилых и общественных зданий и их территорий следует принимать в соответствии со СНиП 11-12-88 "Защита от шума".

Помещения и территории Уровни звукового давления L (эквивалентные уровни звукового давления Lэкв) в дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами в Гц Уровни звука LАи эквивалентные уровни звука LА экв в дБА
1. Палаты больниц и санаториев, операционные больниц
2. Жилые комнаты квартир, жилые помещения домов отдыха и пансионатов, спальные помещения в детских дошкольных учреждениях и школах-интернатах.
3. Кабинеты врачей больниц, санаториев, поликлиник, зрительные залы концертных залов, номера гостиниц, жилые комнаты в общежитиях
4. Территории больниц, санаториев, непосредственно прилегающие к зданию
5. Территории, непосредственно прилегающие к жилым домам (в 2м от ограждающих конструкций), площадки отдыха микрорайонов и групп жилых домов, площадки детских дошкольных учреждений, участки школ
6. Классные помещения, учебные кабинеты, аудитории школ и других учебных заведений, конференц-залы, читальные залы, зрительные залы театров, клубов, кинотеатров, залы судебных заседаний и совещаний
7. Рабочие помещения управлений, рабочие помещения конструкторских, проектных организаций и научно-исследовательских институтов
8. Залы кафе, ресторанов, столовых, фойе, театров, кинотеатров
9. Торговые залы магазинов, спортивные залы, пассажирские залы аэропортов и вокзалов, приемные пункты предприятий бытового обслуживания

 

                       

Таблица 3.9

Поправки к табл. 3.8

Влияющий фактор Условия Поправка в дБ или дБА
Характер шума Широкополосный шум
Тональный или импульсный (при измерениях стандартным шумомером) шум -5
Местоположение объекта Курортный район -5
Новый проектируемый городской жилой район
Жилая застройка, расположенная в существующей (сложившейся) застройке +5
Время суток День – с 7 до 23 ч +10
Ночь – с 23 до 7 ч

Акустический расчет

Необходимость проведения мероприятий по снижению шума определяется:

  • на действующих предприятиях на основании измерений уровней звукового давления на рабочих местах с последующим сравнением этих уровней с допустимыми по нормам Lрдоп ,
  • на проектируемых предприятиях – на основании проведенного акустического расчета.

Акустический расчет включает:

· выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;

· выбор расчетных точек и определение допустимых уровней звукового давления Lдоп для этих точек;

· расчет ожидаемых уровней звукового давления Lр в расчетных точках;

· расчет необходимого снижения шума в расчетных точках;

· разработка строительно-акустических мероприятий для обеспечения требуемого снижения шума или по защите от шума (с расчетом).

Акустический расчет выполняется во всех расчетных точках для восьми октавных полос со среднегеометрическими частотами от 63 до 8000 Гц с точностью до десятых долей дБ. Окончательный результат округляют до целых значений.

Исходными данными для акустического расчета являются:

· геометрические размеры помещения;

· спектр шума источника (или источников) излучения;

· характеристика помещения;

· характеристика преграды;

· расстояние от центра источника (источников) до рабочей точки.

 

Выбор расчетных точек. Расчетные точки при акустических расчетах следует выбирать внутри помещений зданий и сооружений, а также на территории на рабочих местах или в зоне постоянного пребывания людей на высоте 1,2 – 1,5 м от уровня пола рабочей площадки или планировочной отметки территории.

При этом внутри помещения, в котором один источник шума или несколько источников шума с одинаковыми октавными уровнями звукового давления, следует выбирать не менее двух расчетных точек: одну на рабочем месте, расположенном в зоне отраженного звука, а другую – на рабочем месте в зоне прямого звука, создаваемого источниками шума.

Если в помещении несколько источников шума, отличающихся друг от друга по октавным уровням звукового давления на рабочих местах более чем на 10 дБ, то в зоне прямого звука следует выбирать две расчетные точки: на рабочих местах у источников с наибольшими и наименьшими уровнями звукового давления Lp в дБ.

Расчет ожидаемых уровней звукового давления Lр в расчетных точках. В зависимости от того, где находится источник шума и расчетные точки (в свободном звуковом поле или в помещении), применяют различные методики расчета:

  • Расчет ожидаемых октавных уровней звукового давления в помещении:
    • с одним источником шума;

Ожидаемые октавные уровни звукового давления Lp в дБ в расчетных точках на рабочих местах помещения, в котором находится один источник шума, определяются:

а) в зоне прямого и отраженного звука по формуле:

(3.12)

б) в зоне прямого звука по формуле:

(3.13)

в) в зоне отраженного звука по формуле:

(3.14)

где LW – октавный уровень звуковой мощности источника шума в дБ

LW = 10 lg (W/W0),

где W0 =I0 * S0 = P02 * S0/r c = 10-12Вт – пороговая звуковая мощность на частоте 1000 Гц,

I0 =10-12Вт/м2, S0 = 1 м2.

Ф – фактор направленности показывает отношение интенсивности звука I(j), создаваемого источником в направлении с угловой координатой j к интенсивности Iср, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны равномерно

Ф(j) = I(j) /Iср = p2(j)/p2ср,

где рср - звуковое давление (усредненное по всем направлениям на постоянном расстоянии от источника); p (j ) - звуковое давление в угловом направлении j, измеренное на том же расстоянии от источника.;

cэмпирический коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля и принимаемый в зависимости от отношения расстояния между акустическим центром источника и расчетной точкой r (м) к максимальному габаритному размеру источника lmax (м) по графику рис. 3.8;

Рис. 3.8. Зависимость эмпирического коэффициента c от отношения r/lmax

Примечание: Акустический центр источника шума, расположенного на полу или стене, следует принимать совпадающим с проекцией геометрического центра источника шума на горизонтальную или вертикальную плоскость.

S, м2 площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник и проходящей через расчетную точку:

для источников шума, у которых r > 2lmax, следует принимать при расположении источников шума:

· в пространстве S=4p r

· на поверхности пола, стены, перекрытия S=2p*r2;

· в двухгранном углу, образованном ограждающими поверхностями S=p*r2;

· в трехгранном углу, образованном ограждающими поверхностями S=p r /2;

В, м2постоянная помещения, которая находится из выражения

(3.15)

где m - частотный множитель, определяемый по табл. 3.10;

Таблица 3.10

Объем помещения, м3 Среднегеометрическая частота, Гц
V << 200 0,8 0,75 0,7 0,8 1,0 1,4 1,8 2,5
V =200 ¸ 1000 0,65 0,62 0,64 0,75 1,0 1,5 2,4 4.2
V >> 1000 0,5 0,5 0,55 0,7 1,0 1,6 3,0 6,0

 

В1000 - постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, которая рассчитывается в зависимости от объема V (м3) и типа помещения как:

·V/20 - для помещений без мебели с небольшим количеством людей (металлообрабатывающие цехи, машинные залы, испытательные стенды и т.д.);

·V/10 - для помещений с жесткой мебелью или с небольшим количеством людей и мягкой мебелью (лаборатории, кабинеты и т.д.);

·V/6 - для помещений с большим количеством людей и мягкой мебелью (рабочие помещения административных зданий, жилые комнаты и т.п.);

·V/1,5 - для помещений с звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен;

y- коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, принимаемый в зависимости от отношения постоянной помещения В к площади ограждающих поверхностей Sогр, которая определяется с учетом суммы площадей пола, потолка и стен помещения по графику рис. 3.9 .

Рис. 3.9. Коэффициент нарушения диффузности звукового поля y

    • с несколькими источниками шума;

Октавные уровни звукового давления Lp в дБ в расчетных точках помещений, в которых находится несколько источников шума, рассчитываются:

а) в зоне прямого и отраженного звука по формуле

(3.16)

где LWi , Фi , c, Si , В, y – то же, что и в (3.12, 3.13, 3.14) для i-го источника шума; m – количество источников шума, ближайших к расчетной точке (т.е. источников шума, для которых ri £ 5 rмин , где rмин – расстояние в м от расчетной точки до акустического центра ближайшего к ней источника шума); n – общее количество источников шума в помещении с учетом среднего коэффициента одновременности работы оборудования.

Если все источники шума имеют одинаковую звуковую мощность и LWi=LW , то без учета фактора направленности и искажения диффузности акустического поля в помещении упрощенно можно считать

б) в зоне отраженного звука по формуле:

(3.17)

    • изолированном от источников шума;

Источники могут размещаться в смежном помещении, а шум проникать в изолируемое помещение через ограждающие конструкции. В этом случае ожидаемый уровень в расчетной точке определяется по формуле

Lp = LWå - 10 lgBш+ 10 lgSогр.к- 10 lg Bи- Rк+ 10 lg m + 6, дБ, (3)

где Bш и Bи - соответственно постоянные шумного и изолируемого помещений, Rк - звукоизоляция ( ) однотипных ограждающих конструкций, через которые шум проникает в изолируемое помещение, дБ; m - число однотипных ограждающих конструкций; Sогр.к - общая площадь однотипных ограждающих изолируемое помещение конструкций, м2 (например, общая площадь глухой части стены, суммарная площадь окон и т.д.).

Суммарный уровень звуковой мощности, излучаемой несколькими источниками, находящимися в шумном помещении, равен:

(3.18)

где i = 1, 2, ..., n - количество источников. При наличии одного источника в шумном помещении LWå = LW .

  • Расчет ожидаемых октавных уровней звукового давления при распространении звукав свободном пространстве.

Октавные уровни звукового давления Lp в дБ в расчетных точках, если источник шума и расчетные точки расположены на территории жилой застройки или на площадке предприятия, следует определять по формуле:

Lp = L + 10 lgФ - 10 lg(W) - 20 lg(r) - br/1000, (3.19)

где LW – октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ; Ф – фактор направленности; r – расстояние от источника шума до расчетной точки, м; b – коэффициент поглощения звука в воздухе при 20оС и относительной влажности 60% в дБ/м (значения берутся из табл. 3.11; при r < 50 м поглощение в воздухе не учитывается) ; W – пространственный угол излучения звука (Пространственный угол W для источника, находящегося в свободном пространстве равен 4p; для источников расположенных на поверхности территории или ограждающих конструкций зданий W= 2p; в двугранном угле, образованном названными поверхностями – W = p; в трехгранном угле – W = p/2.)

Таблица 3.11

Коэффициент поглощения звука в воздухе b

f, Гц
b, дБ/м 0,3 1,1 2,8 5,2 9,6

Расчет требуемого снижения уровней звукового давления.Уровни звукового давления в расчетных точках не должны превосходить уровней, допустимых по нормам во всех октавных полосах со средними геометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Требуемое снижение уровней звукового давления определяется по формуле

DLpi,рт = Lрi - Lрi,доп , дБ,

где Lpi,рт уровень звукового давления в i-ой октавной полосе, определяемый в расчетных точках проектируемого предприятия; Lрi,доп - уровень звукового давления в той же полосе частот согласно допустимым нормам, определяемый в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83.

 

 

6. Практическое занятие

Задача 1

Работают два одинаковых источника шума. Если их оба выключить, то уровень шума в определенной точке помещении составит 60 дБА. Если их оба включить, то уровень шума в помещении составит 65 дБА.

Чему будет равен уровень шума в помещении, если включить только один источник шума?

Решение:

Введем следующие обозначения:

Lп = 60дБА-уровень шума в помещении при выключенных источникахшума;

Lх - уровень шума одного из одинаковых источников;

LS = 65 дБА- уровень шума в помещении, если включены оба источника;

LS1 - уровень шума в помещении, если включен один источник.

Тогда согласно формуле (3.7)

С учетом того, что

получаем

Отсюда определяем уровень шума одного источника

Таким образом, если рассматривать само помещение как третий источник шума, то получаем три источника с одинаковым уровнем шума.

Тогда при включении одного источника в помещении суммарный уровень шума по (3.8) будет

Ответ задачи: 63 дБА.

Задача2

В цехе находятся 3 источникашума, создающие на рабочем месте интенсивность соответственно 60, 60 и 85дБА.

Чему равен уровень шума в цехе, если все три источника работают одновременно? (Внешними шумами пренебречь.)

Решение:

Согласно формуле (3.7) суммарный уровень шума определяется как

Ответ задачи: 85 дБА.

Задача 3

Определить ожидаемый уровень звукового давления в октавной полосе частот со среднегеометрической частотой 500 Гц, создаваемый при работе станка, на рабочем месте в производственном помещении.

Уровень звуковой мощности станка в октавной полосе частот со среднегеометрической частотой 500 Гц составляет 105 дБ.

Расстояние от источника шума до расчетной точки r = 5 м.

Размеры помещения: a = 20 м, b = 5 м, c = 5 м.

Полученное значение уровня звукового давления сравнить с допустимым значением для постоянных рабочих мест и рабочих зон в производственных помещениях по ГОСТ 12.1.003-83 и определить требуемое снижение шума.

Решение:

Исходя из объема помещения, найдем В1000 - постоянную помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, которая рассчитывается в зависимости от объема и типа помещения.

В1000 = V/20 = a*b*c / 20 = 500/20 = 25 м2.

Для определения постоянной помещения В на частоте 500 Гц по табл. 3.10 находим

частотный множитель m = 0,75 и рассчитываем

В500 = В1000 *0,75 = 18,75 м2 .

Применяя формулу 3.12 без учета фактора направленности шума и нарушений акустической диффузности звукового поля в помещении (Ф=1,c =1, y=1), получим

Согласно ГОСТ 12.1.003-83 в нашем случае допустимый уровень звукового давления на частоте 500 Гц составляет 83 Гц, следовательно требуемое снижение шума DL=15,4 дБ.

Ответ задачи: L500 =98,4 дБ, необходимое снижение шума DL=15,4 дБ.

Задача 4

Рассчитать ожидаемый суммарный уровень звукового давления, создаваемого точечным источником в расчетной точке на расстоянии r = 5м от центра источника.

Источник расположен в свободном пространстве (находится на некоторой высоте над поверхностью земли).

Значения уровня звуковой мощности источника в октавных полосах частот приведены в табл. 3.12.

Таблица 3.12

f, Гц
L, дБ

Решение:

Поскольку источник расположен в свободном пространстве, пространственный угол распространения его звука W = 4p.

Коэффициент поглощения звука в воздухе b выбирается в зависимости от частоты по табл. 3.11. Но поскольку в данном случае r < 50 м, поглощение в воздухе не учитывается.

Так как источник точечный, то фактор направленности звука не учитывается (Ф = 1).

Тогда уровень звукового давления, создаваемый источником в расчетной точке, на частоте 125 Гц можно определить по формуле (3.19) следующим образом:

Lp = L + 10 lgФ - 10 lg(W) - 20 lg(r) - br/1000 = 87 + 10*0 - 10lg (4p) - 20 lg (5) =

= 87 - 10*1,1 - 20*0,7 = 62 дБ.

Аналогично вычисляются уровни звукового давления на остальных частотах. В итоге получаем спектр шума в расчетной точке, представленный в табл. 3.13.

 

Таблица 3.13

f, Гц
Lp, дБ

Используя формулу для n–го количества чистых тонов с разными частотами, найдем суммарный уровень звукового давления:

Ответ задачи: Уровень звукового давления в расчетной точке составляет 72,1 дБ.





Читайте также:
Общие формулы органических соединений основных классов: Алгоритм составления формул изомеров алканов...
Историческое сочинение по периоду истории с 1019-1054 г.: Все эти процессы связаны с деятельностью таких личностей, как...
Фразеологизмы и их происхождение: В Древней Греции жил царь Авгий. Он был...
Перечень документов по охране труда. Сроки хранения: Итак, перечень документов по охране труда выглядит следующим образом...

Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь
0.083 с.