Методы и средства защиты от шума и вибрации

Мероприятия по снижению шума определяется на основании акустического расчета, включающего:

• 1) выявления источников шума и определение их шумовых характеристик;
• 2) выбор расчетных точек 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.).

Акустический расчет базируется на шумовых характеристиках машин: уровне звуковой мощности (УЗМ) L_P на стандартных среднегеометрических частотах октавных полос (L_P = 101g Р / Р₀, где Р — звуковая мощность источника, Вт; Р₀ — пороговое значение мощности, Р₀ = 10 ¹² Вт) и факторе направленности шума Ф, которые, как правило, приводятся в технической документации на оборудование. При отсутствии таких данных шумовые характеристики определяются расчетным путем.

Суммарный уровень шума от п одинаковых по интенсивности источников в равноудаленной от них точке определяется по формуле L^ = L, + + 101g/2, где Lj — уровень звукового давления i-го источника шума, дБ; п — количество источников шума.

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

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

где Lj — наибольший из двух уровней шума, дБ; AL — добавка к функции разности уровней источников шума (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 L^ = = 10 + 2 = 12 дБ.

Таблица 6.1

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 L — искомый уровень звукового давления, дБ; L_p — уровень звуковой мощности источника, дБ; Ф — фактор направленности звука; г — расстояние от источника до расчетной точки; В — постоянная помещения, м², В = А/(1-а_ср) (Л = Ь_С? *5; а_ср — средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения); S — площадь поверхности, принимающей излучение; ДL_p — снижение уровня звуковой мощности на пути распространения (до 50 м Ы_р = 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) 12—51.

Борьба с шумом посредством уменьшения его в источнике (снижение L_P) является предпочтительной и обеспечивается с помощью целого ряда конструкторско-технологических решений. Для механического шума это замена ударных процессов безударными, возвратно-поступательных движений равномерными вращательными, прямозубых шестерен косозубами, зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчатоременными, подшипников качения подшипниками скольжения, использование материалов с большим внутренним трением и др.

Аэрогидродинамический шум можно уменьшить снижением скорости обтекания, улучшением аэродинамики тел, выбором оптимальных режимов работы оборудования. Однако в большинстве случаев эти меры оказываются недостаточными и требуется дополнительное, а часто и основное снижение шума за счет 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 звукопоглоща-ющих облицовок и штучных звуконоглощателей.

Уменьшение шума на пути его распространения заключается в установке звукоизолирующих преград в виде стен, перегородок, кожухов, кабин и т. д. Звукоизолирующая способность однородной перегородки R может быть определена по формуле.

где G — масса 1 м² ограждения, кг; /— частота звуковой волны, Гц.

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.

Снижение вибраций в источнике возникновения состоит в конструктивно-технологических мероприятиях, аналогичных при борьбе с шумом.

(замена ударных процессов безударными, повышение точности изготовления деталей, использование специальных видов зацеплений, балансировка вращающихся масс и др.).

Отстройка от режимов резонанса заключается в расчетном или экспериментальном определении собственных частот колебаний отдельных элементов и устранении резонансных режимов 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 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 на внутреннее трение (твердые пластмассы, рубероид, пенопласт, резина, различные мастики); снижения сил поверхностного трения и др.

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 (снижение шума до 5—20 дБ), наушники (35—47 дБ), шлемы для уровня шума более 120 дБ.

Для защиты от общей вибрации применяют обувь с амортизирующим подошвами (сапоги, полусапоги, полуботинки — 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; унругодемпфирующис прокладки и пластины для обхвата вибрирующих рукояток и деталей и т.и.

Борьба с инфразвуком состоит в основном в его подавлении в источнике: повышение быстроходности машин, что обеспечивает перевод максимума излучений в область слышимых частот, повышение жесткости конструкций больших размеров, устранение низкочастотных вибраций, установка глушителей реактивного типа. Такие методы борьбы с шумом, как звукоизоляция и звукопоглощение, при инфразвуке малоэффективны.

Борьба с ультразвуком включает изоляцию ультразвуковых установок в специальных помещениях, использование звукоизолирующих кожухов или экранов, располагающихся на пути распространения ультразвука.