Задача 4.7. При работе компрессора из всасывающей трубы диаметром 150 мм излучается шум, уровень которого равен 110 дБ на расстоянии 1 м от фильтра. Спектр излучаемого шума в октавных полосах частот приведен в табл. 4.11. Предприятие расположено в промышленном районе и работает круглосуточно. На расстоянии 102 м от компрессорной находятся жилые здания. Требуется рассчитать уровень шума на расстоянии 2 м перед окнами зданий при работе компрессора без глушителя, определить превышение шума над нормами и подобрать такой глушитель, чтобы шум не превышал нормы.
Решение. Снижение уровня шума b 2, дБА, в открытом пространстве на расстоянии r2 от источника определяем по формуле (4.10), зная уровень шума b 1 на расстоянии 1 м от источника и величину дополнительного затухания D
 . (4.10)
Дополнительное затухание шума происходит за счет поглощения звуковых колебаний в воздушной среде и может быть рассчитано по формуле
 , (4.11)
где f – частота звуковых колебаний, Гц (среднегеометрические частоты).
Величины затухания для среднегеометрических частот октавных полос показаны ниже.
Среднегеометрические
частоты октавных полос, Гц
|
31,5
|
63
|
125
|
250
|
500
|
1000
|
2000
|
4000
|
8000
|
Затухание шума, дБ/км
|
0
|
0
|
0,7
|
1,5
|
3
|
6
|
12
|
24
|
48
|
Учитывая, что компрессор работает круглые сутки, нормы превышения шума на расстоянии 2 м перед окнами зданий принимаем для ночного времени [1, табл. 2, п. 7] с учетом поправки на промышленный район (+5 дБ).
Расчет превышения шума над нормами сведен в табл. 4.11. превышения шума над нормами
Показатель
|
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
|
63
|
125
|
250
|
500
|
1000
|
2000
|
4000
|
8000
|
Уровень звукового давления, дБ
|
Шум на растоянии 1 м от всасывающего фильтра компрессора
|
90
|
95
|
97
|
108
|
90
|
85
|
75
|
70
|
Шум на расстоянии 100 м
от фильтра на 2 м перед окнами зданий
|
42
|
47
|
49
|
60
|
42
|
37
|
27
|
22
|
Норма шума на расстоянии 2 м перед окнами зданий в ночное время с учетом
поправки
|
68
|
57
|
50
|
44
|
40
|
37
|
35
|
33
|
Превышение шума над нормами
|
–
|
–
|
–
|
16
|
2
|
–
|
–
|
–
|
Как видно из табл. 4.11, шум превышает нормы в двух октавах со среднегеометрическими частотами 500 и 1000 Гц. Максимальное превышение отмечается на частоте 500 Гц. Рассчитаем активный глушитель для этой частоты.
Принимаем внутреннюю трубу глушителя по диаметру всасывающей трубы, составляющему 150 мм (0,15 м). Тогда периметр П будет равен длине окружности
П = p d = 3,14  0,15 = 0,47 м.
Площадь сечения глушителя определится как
 м2.
Для облицовки глушителя выбираем минеральную шерсть при толщине слоя 50 мм. Коэффициенты звукопоглощения минеральной шерсти, покрытой перфорированной сталью, приведены в [1, табл. 22].
Необходимую длину глушителя рассчитываем по формуле
 м.
Задача 4.8. В цехе испытания топливных насосов стенд для испытания изолирован от общего помещения цеха перегородкой, выполненной из кирпича весом 280 кг/м2 (1/2 кирпича); пункт обдувки и очистки агрегатов топливных насосов сжатым воздухом изолирован перегородкой из стекла толщиной 6 мм и фанеры толщиной 5 мм. Вес перегородки из стекла – 15 кг/м2, фанеры – 7 кг/м2. Требуется определить частотную характеристику звукоизоляции ограждений.
Решение. Из табл. 4.12 находим координаты точек Б и В для кирпича, стекла и фанеры. Координаты точек fБ и fВ определяется расчетом.
Таблица 4.12Расчетные величины для построения частотной
характеристики звукоизоляции однослойного ограждения от воздушного шума (для веса не более 300 кг/м2)
Материал ограждения
|
RБ = RВ, дБ
|
fБ, Гц
|
fВ, Гц
|
Сталь
|
40
|
24000
G
|
26000
G
|
Алюминий
|
29
|
67000
G
|
73000
G
|
Бетон, железобетон
|
38
|
1900
G
|
65000
G
|
Шлакобетон
|
29
|
6700
G
|
43000
G
|
Гипсобетон
|
37
|
19000
G
|
85000
G
|
Кирпич
|
37
|
1700
G
|
77000
G
|
Стекло
|
27
|
5300
G
|
53000
G
|
Фанера
|
19
|
2100
G
|
13600
G
|
Для перегородки из кирпича весом 280 кг/м2
RБ = RВ = 37 дБ;
fБ = 1700:280 » 61 Гц;
fВ = 77000:280=275 Гц.
Для перегородки из стекла весом 15 кг/м2:
RБ=RВ = 27 дБ;
fБ = 5300:15» 353 Гц;
fВ = 53000:15» 353о Гц.
Для перегородки из фанеры весом 7 кг/м2:
RБ=RВ = 19 дБ;
fБ = 2100:7 = 300 Гц;
fВ = 13600:7 = 1800 Гц.
Как видно из построения частотных характеристик (рис. 4.5), полученные величины звукоизоляции конструкций значительно отличаются друг от друга.
Рис. 4.5. Построение частотной характеристики звукоизолирующей способности однослойных ограждений из разных материалов: 1 – кирпич; 2 – стекло; 3 – фанера
Расчет превышения норм шума в изолируемом помещении по приведенной методике показан в табл. 4.13 (данные звукоизоляции перегородок принимаем по графику рис. 4.5).
Помещения для ремонта деталей топливной аппаратуры, не имеющие источников шума, можно отнести к помещениям пультов, кабин наблюдения и дистанционного управления, не требующим речевой связи. Нормы шума в этом случае будут регламентироваться [1, п. 4, табл 2] (при действии шума более 4 ч в смену; шум широкополосный, нетональный и неимпульсный).
Таблица 4.13 Расчет превышения норм шума в цехе испытания топливных
насосов при изоляции пункта обдувки деталей сжатым воздухом
Показатель
|
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
|
63
|
125
|
250
|
500
|
1000
|
2000
|
4000
|
8000
|
Уровни звукового давления, дБ
|
Шум в помещении обдувки агрегатов сжатым воздухом (по данным измерений)
|
85
|
89
|
93
|
98
|
96
|
95
|
86
|
82
|
Норма шума в цехе при воздействии более 4 ч в смену (шум широкополосный не тональный)
|
83
|
74
|
68
|
63
|
60
|
57
|
55
|
54
|
Превышение норм шума в цехе без устройства звукоизолирующей стенки
|
2
|
15
|
25
|
35
|
36
|
38
|
31
|
28
|
Звукоизолирующая способность стенки согласно рис. 4.5 (без учета звукопоглощения и обходных путей):
а) стенка из стекла;
б) стенка из фанеры
|
12
–
|
17
11
|
23
17
|
27
19
|
27
19
|
27
22
|
31
30
|
42
37
|
Превышение норм шума в цехе после устройства изолирующей стенки:
а) из стекла (п. 1 – п. 2 – п. 4, а);
б) из фанеры (п. 1 – п. 2 – п.4, б)
|
–
2
|
–
4
|
2
8
|
8
16
|
9
17
|
11
16
|
–
1
|
–
–
|
Согласно табл. 4.13 максимальное превышение норм шума в цехе без изоляции источников шума стенкой достигает 38 дБ, или почти в 16 раз по громкости [1, рис. 2]. По расчетным данным установка перегородки из фанеры снизит максимальное превышение уровней шума до 17 дБ, а из стекла – до 9 дБ, т.е. по громкости шум будет превышать норму соответственно в 3,2 и 2 раза. Очевидно, что применение звукопоглощающих облицовок или более эффективных ограждающих конструкций позволит снизить шум в общем помещении цеха до нормы.
Задача 4.9. Рассчитать звукоизоляцию (от воздушного шума) межцеховой перегородки раздельной конструкции из гипсобетонных панелей с объемным весом g 1 = 1300 кг/м3 и толщиной h1 = 8 см. Воздушный промежуток d = 6 см. К более длинной стороне перегородки примыкают перекрытия из плоских железобетонных панелей с объемным весом g 2 = 2400 кг/м3, толщиной h2 = 10 см.
Решение. Повышение звукоизоляции достигается применением двойных раздельных ограждений. Расчет двойного ограждения, состоящего из двух одинаковых плоских панелей, связанных между собой примыкающими к ограждению конструкциями, независимо от того, имеется в промежутке между панелями упругая прокладка или нет, производится в следующем порядке.
Строим частотную характеристику звукоизоляции R одной панели (рис. 4.5).
В том же масштабе строим график дополнительной звукоизоляции Rдоп. Для этого определяем частоту fo, Гц,
 , (4.12)
где ¦ o – частота, характеризующая раздельное ограждение, Гц; g 1 – объемный вес материала панелей раздельного ограждения, кг/м3; g 2 – объемный вес материала боковых конструкций (перекрытий или стен), примыкающих к более длинной стороне раздельного ограждения, кг/м3; h1 – толщина одной панели раздельного ограждения, см; h2 – толщина примыкающей к раздельному ограждению боковой конструкции, см;
d – толщина промежутка между панелями раздельного ограждения, см; с1 – скорость распространения продольной звуковой волны в материале панели раздельного ограждения, см/с (табл. 4.14).
Таблица 4.14 Скорость распространения продольных звуковых волн в различных материалах
Материал
|
с1, см/с
|
Материал
|
с1, см/с
|
Бетон, железобетон
|
3,7105
|
Кирпич
|
2,3105
|
Сталь
|
5,0105
|
Шлакобетон
|
4,0105
|
Алюминий
|
5,2105
|
Гипсобетон
|
5,0105
|
Фанера
|
1,4105
|
Определяем вес 1 м2 одной панели раздельной стенки:
 кг/м2.
По табл. 4.12 находим значения координат точек Б и В:
 Гц;  Гц;
 дБ.
Строим частотную характеристику звукоизолирующей способности одной панели (рис. 4.6).
Для построения частотной характеристики дополнительной звукоизоляции D R по табл. 4.14 и формуле (4.12) определяем
 Гц.
Из выражений
 ;  ;
 дБ;  ,
находим координаты точек В и С:
 Гц;  Гц;
 дБ;  дБ.
На том же графике (рис. 4.6) наносим точки b и с, соединяем их прямой bc. Строим участки аb и сd. Для этого из точки b влево проводим горизонтальную прямую bа, из точки с вправо – горизонтальную прямую сd. Частотная характеристика суммарной звукоизоляции перегородки раздельной конструкции (R? =R+D R) представлена ломаной линией А', Б' В' , В' Г ' .
Как видно из примера, раздельные конструкции не увеличивают звукоизоляцию вдвое по сравнению с одинарной конструкцией, а лишь повышают ее. По субъективной оценке шума это повышение на частотах до 500 Гц составляет примерно 1,8 раза, а на более высоких частотах – 2...2,5 раза.
Рис. 4.6. Построение частотной характеристики звукоизолирующей способности раздельной гипсобетонной стены:
R – звукоизолирующая способность одной панели; D R – дополнительная звукоизолирующая способность при установке второй панели с воздушным промежутком; R' – общая звукоизолирующая способность раздельной стены
|
