Файл: Белов БЖД.doc

Найдем требуемую эффективность звукоизоляции. По определению

<?= 10 lgl/т == 10 IgW^/y = Lw^–Lw. (6.49)

Будем обозначать параметры, относящиеся к изолированному объему, в котором установлен источник шума мощностью W,индексом 1, а параметры, относящиеся к изолированному объему, где расположен приемник, индексом 2. Суммарная плотность потока энергииtзвука, падающего на ограждающие стенки изолированного объема 1, в общем случае складывается из интенсивностиW/[S\(r)}прямого звука и плотности потока энергии ^ =wib\ диффузного поля

Обозначая через S^площадь поверхности тех стенок изолированного объема 1, через которые звук излучается в изолированный объем 2, находим падающий поток энергииW^= -/У и с учетом выражения (6.50) имеем:

Допустимый уровень Lw"–потока энергии, переданного в изолированный объем, находим из выражения (6.43), полагая 1^(г,В) ^ L^ (e^O)

| Lw^zh–io ^[фА/ад + 45^]. (6.52)

Подставив соотношения (6.49) и (6.51) в формулу (6.52), получим значение требуемой эффективности звукоизоляции:

Для точечного источника шума, находящегося в изолированном объеме 7, образованным стенками кожуха (рис. 6.43, а),и излучающего шум в изолированный объем2(например помещение), можно в первом приближении принятьS^= 5'i(r)= 5pТогда из выражения (6.53) требуемая эффективность

На рис. 6.43, бпоказано помещение 7, в котором установлен источник шума, отделенное от помещения 2 где расположены рабочие места, стенкой, площадь которой равна 5. Принимая, что в помещении2уровень шума во всех точках примерно одинаков (т. е. 2?2/(452(г)) « 1), из выражения (6.53) находим

где радиус г равен минимальному расстоянию от акустического центра источника шума до стенки площадью *У\ На рис. 6.43, впоказана кабина, защищающая оператора от шума, создаваемого источником в помещении 7. Если кабина расположена на большом расстоянии от источника, то она находится в зоне отраженного звука. Для этого источника из выражения (6.53) находим, что требуемая эффективность

Р и с. 6.43. Схемы снижения шума:

а–изолирующим кожухом;б–звукоизолирующей перегородкой;в–с помощью звукоизолирующей кабины

Рис. 6.44. Схема снижения шума экраном

При установке экрана между источником и приемником (рис. 6.44) за экраном образуется звуковая тень. Уровень шума в теневой зоне от точечного источника может быть рассчитан на основе законов дифракции. Эффективность звукоизоляции при защите экраном

где N–число Френеля;N=£2(a^-b–d)/'k (формула применима при условииN >: –0,2). Кроме того, формулу не рекомендуется применять при малых теневых углах 0. Если не вы полняется указанное неравенство, тое= 0. Расстояние(а+ А) складывается из расстоянияаот источника до верхней кромки экрана и расстоянияЬот верхней кромки экрана до приемника. Число вберется со знаком минус, если экран расположен ниже визирной линии (расстояние по визирной линии между источником и приемником равноd).Экраны, установленные в производственных помещениях, обычно покрывают с одной или двух сторон поглощающим материалом.

Кожухи и кабины, рассмотренные выше, имеют технологические отверстия (например, отверстия или проходы для воздуха в целях вентиляции), через которые может проникать шум. Во время рабочего цикла ряда установок (компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, турбин и др.) через специальные отверстия происходит истечение отработавших газов в атмосферу и (или) всасывание воздуха из атмосферы, при этом генерируется сильный шум. В этих случаях для снижения шума используют глушители.

Система глушения шума включает источник шума, обладающий некоторым внутренним импедансом ^и; источник соединен с помощью трубопровода длиной 1\с глушителем шума, а трубопроводом длиной /2 – с приемником шума, который характеризуется импедансом излучения ^п. Эффективность глушения определяют по формуле (6.49), полагая, чтоW^ –усредненная во времени звуковая мощность на входе в глушитель, а IV –на выходе. Конструктивно глушители состоят из активных и реактивных шумоглушащих элементов. Простейшимактивным элементомявляется любой канал, стенки которого покрыты изнутри звукопоглощающим материалом.

Если звуковая мощность в сечении площадью S(рис. 6.45,а)равнаW,то плотность потока энергии, падающего на поверхность стенки канала, по формуле (6.31) равна /ц =W/^S.Таким образом, на повер-" хности канала площадьюPdl(гдеР –периметр) поглощающая звуковая мощностьdW= –oL^PdInэффективность активного элементае«1,09аЖУ.

Рис. 6.45. Применение в глушителе поглощающих материалов:

а –схема активного элемента глушителя; б–схема снижения шума при повороте трубопровода, покрытого изнутри звукопоглощающим материалом

Трубопроводы всегда имеют повороты, которые будут снижать шум, если их покрыть звукопоглощающим материалом. Как видно из рис. 6.45, б,на участкеАВсуществуют преимущественно волны, направленные вдоль оси канала (другие волны будут поглощаться). Изгиб канала будет поглощать или отражать осевые волны назад к источнику. Таким образом, после изгиба останутся преимущественно дифрагиро-ванные волны, которые в значительной мере подавляются на участкеCD,так что в конце этого участка останутся ослабленные волны в направлении оси канала.

Реактивный камерный элемент(рис. 6.46) представляет собой участок канала (трубы), на котором внезапно меняется площадь сечения отS\доSo,и образуется камера длиной /. При изменении площади сечения звук отражается. Эффективность камерного элемента можно определить по формуле (6.46), заменив отношение импедансов на отношение площадей [см.формулу(6.34)] и толщинуhна длину / камеры(h=k= о/с):

На очень низких частотах, когда kl -> 0или когда длина глушителя равнаV2, X,, ЗХ/2 и т. д., образуются стоячие волны, которые увеличивают давление на концах камерной полости. В результате импеданс трубопровода с поперечным сечениемSh.также увеличивается от значенияpc/Szдо значенияwpc/&, которое в точности равно импе-дансам входного и выходного трубопроводов, т. е. равно рс/Д. Таким образом, на этих резонансных частотах взаимодействие волн приводит к рассогласованию импедансов и отражению звуковой энергии к источнику шума. На более высоких частотах, когда длина волны\ равна или меньше поперечного размера камеры, эффективность будет зависеть от других параметров (теоретически максимум эффективности достигается при разности диаметровdz–d\=V2, 3V2, 5V2 и т. д.).

Рис. 6.46. Реактивный камерный элемент глушителя:

а– схема элемента;б –зависимость эффективности камерного глушителя от длины камеры и отношения площадей

Эффективность ерастет с увеличением числа камер и длины соединяющей трубы. Однако уже добавление третьей камеры создает незначительный эффект по сравнению с двумя предыдущими (рис. 6.47).

На рис. 6.48 для сравнения показаны эффективность глушителя, состоящего из двух последовательных камер и эффективность глушителя из двух камер, но со входом или выходом, введенным в полости камер, и оканчивающимися на середине их длины. Эффективность последнего глушителя выше. Изменяя длину входа и выхода, можно варьировать эффективность и частотный диапазон.

Если в спектре шума присутствуют дисперсные составляющие высокого уровня, то эффективность камерных элементов может оказаться недостаточной. В этом случае применяют реактивные элементы резонаторного типа:кольцевые и ответвления (рис. 6.49). Такой глушитель отличается от предыдущих тем, что поток газа через камеру не протекает и она подсоединяется к основному трубопроводу через одно или некоторое количество небольших отверстий или трубок. Этот тип глушителя называют объемным резонатором или глушителем Гельм-гольца. Резонансные частоты определяются размерами отверстий и подсоединенным объемом. Предполагается, что линейные размеры подсоединенного объема меньше 1/10 длины волны на всех рассматриваемых частотах. Если это условие нарушается, то надо принимать во внимание движение волн в резонаторе. Ситуация становится похожей на глушитель, рассмотренный выше. Эффективность объемного глушителя.

Рис. 6.47. Зависимость эффективности глушителя от числа камер и длины соединительной трубы

натора; (3 = s\c/it^v– безразмерное реактивное сопротивление резонатора; *Siиsq –соответственно площадь трубопровода и суммарная площадь отверстий;^ –резонансная частота;V–объем резонатора. При резонансе(f^fo) эффективность зависит только от величины ос и может быть записана в виде

e=20lg[(α+0,5)/α]

При а < 0,25 и при частотах намного больших или меньших частоты fо

На рис. 6.50 показана эффективность глушителя рассматриваемого типа при а = 0,5р.

Эффективность глушителя, синтезированного из типовых элементов, может быть определена по формуле:

– эффективность i-го шумоглушащего элемента.

Рис. 6.49. Схемы глушителей резонаторного типа: а–кольцевые;б–ответвления

Рис. 6.50. Эффективность резонаторного глушителя при α = 0,5р

Экранирование электромагнитных полей*.Электромагнитное поле имеетзоны индукции и излучения,которые для элементарных излучателей (диполей) в воздух определяются соответственно неравенствами:

Обычно считают, что на расстоянии от источника, не большем длины волны – зона индукции. Например, для частот 10⁹и 10⁶Гц расстояние, которое определяет зону индукции, меньше 0,3 м и 300 м.

Для антенн зону излучения обозначают неравенствами: r>e² / λ иr >3/λ, гдеl– размер антенны. В зоне излучения поле практически принимает плоскую конфигурацию и распространяется в виде плоской волны, составляющие которой равны:

е«

где ε*=ε-jς/ω– комплексная диэлектрическая проницаемость среды; ε иμ. –абсолютные проницаемости соответственно диэлектрическая и магнитная;ς–удельная проводимость среды; комплексное волновое числоk*=ω√με*.

Сравнивая выражения (6.24) и (6.54), видим, что импеданс среды электромагнитному полю z = √με*. С учетом формулы (6.54) найдем, что для непроводящей среды ς = 0)

для проводящей среды (ε = 0)

Здесь термин «изоляция» заменен термином «экранирование», который обычно используется в специальной литературе.

В табл. 6.10 приведены ориентировочные значения волнового числа и импеданса

для металлов. Для вакуума импеданс равен Z0= √μ∕ε120π, Ом,где μо иεo–soсоответственно электрическая и магнитная постоянные: ε = 1/(36π∙10^-9)=8,85 • 10^-12 ф/м μо =4л•10'⁷Гн/м. В зоне индукции импеданс среды зависит от источника.