Снижение шума в источнике

Этот метод является наиболее рациональным, снижение шума проводится двумя путями: уменьшением энергии возмущающих воздействий в источнике и ослаблением его звукоизлучающей способности. В первом случае речь идет об изменении рабочих характеристик машины, делая их более плавными, уменьшении частоты вращения и скорости перемещения подвижных узлов, уменьшении зазоров, повышении точности изготовления деталей и т. д. Во втором случае подразумевается использование специальных звукопоглощающих покрытий или глушителей, ослабляющих излучение источника шума.

Звукоизоляция и звукопоглощение.

Эти методы в основном реализуют для защиты от воздушного шума в помещениях. На рис. 11.23 представлены типичные способы защиты от шума в помещениях: применение средств индивидуальной защиты (1), звукопоглощающих ограждений (2), экранов (3), звукопоглощающих облицовок (4) и перегородок (5).

Звукоизолирующие экраны. Эффективность экранирования Д1_э может быть определена по графику, представленному на рис. 11.24, где N= 2 Ъ/Х, а X — длина звуковой волны.

Чем ближе экран к источнику шума, тем его действие эффективнее, особенно если расчетная точка расположена около.

Рис. 11.23. Типичные способы защиты от шума в рабочих помещениях.

экрана. На практике эти условия часто не выполняются, что приводит к снижению эффективности. В лучшем случае экраны обеспечивают снижение шума на 20 дБ, обычное снижение уровня шума не более чем на 10—15 дБ. При использовании экранов в помещениях, где звук многократно отражается от всех внутренних поверхностей, достичь высокой эффективности экрана нельзя. Экраны эффективнее использовать в открытом пространстве. Для повышения эффективности экраны облицовывают звукопоглощающим материалом. Снижение уров;

Рис. 11.24. Снижение шума экраном.

ИШ — источник шума; РТ — расчетная точка ней звука на территории жилых застроек или в помещениях, защищаемых от шума (особенно шума транспортных потоков), может также осуществляться экранами, размещаемыми между источниками шума и защищаемым объектом.

В качестве экранов могут применяться элементы рельефа местности (выемки, насыпи), административные здания. Снижение уровней звука полосами зеленых насаждений составляет от 4 до 12 дБ.

Звукоизолирующие перегородки. Эффективность перегородки определяется через отношение интенсивности прошедшего через перегородку звука /_пр к интенсивности падающего на нее звука /_пал. Она обозначается через R и выражается обычно в децибелах:

Для расчета звукоизоляции однородной однослойной перегородки используют формулу.

о где т₀ — поверхностная (погонная) масса перегородки, кг/м; / — частота звука, Гц.

Из последней формулы следуют два важных вывода: во-первых, звукоизоляция ограждений тем выше, чем они тяжелее; звукоизоляция меняется по так называемому закону массы: увеличение массы в два раза приводит к повышению звукоизоляции на б дБ; во-вторых, звукоизоляция ограждения возрастает с увеличением частоты звука.

Формула применима на частотах выше первых частот собственных колебаний перегородки, поскольку в ней не учитывается влияние жесткости и размеров ограждения.

Большое влияние на звукоизоляцию оказывают всякого рода щели и отверстия в перегородках, ограждениях, окнах, дверях. На это обстоятельство часто не обращают должного внимания, что приводит к значительному ухудшению звукоизоляции.

При устройстве ограждений, состоящих из различных элементов, например перегородки с дверями, смотровыми окнами и т. п., особенно при изоляции мощных источников шума, необходимо стремиться к тому, чтобы звукоизолирующие способности этих более «слабых» элементов и перегородки, но своей величине не очень отличались друг от друга. В противном случае шум будет проникать через эти элементы, и снижение уровня шума всей конструкцией окажется незначительным. С этой целью двери и окна в шумных помещениях (например, в боксах для испытания двигателей) делают с повышенной звукоизоляцией.

Звукоизоляция многослойных ограждений бывает более высокой, чем звукоизоляция однослойных ограждений той же массы. Широкое распространение находят двойные ограждения с воздушным промежутком, заполненным звукопоглощающим материалом. В качестве звукопоглощающих материалов используются волокнистые, вспененные полимерные и комбинированные материалы, являющиеся также и хорошими теплоизоляторами. Звукоизолирующие конструкции ослабляют шум в соседних помещениях на 30—50 дБ.

Звукоизолирующие кожухи и кабины. Звукоизолирующими кожухами закрывают наиболее шумные машины и механизмы, локализуя таким образом источник шума. Кожухи изготовляют обычно из дерева, металла или пластмассы. Внутреннюю поверхность стенок кожуха обязательно облицовывают звукопоглощающим материалом. С наружной стороны на кожух иногда наносят слой вибродемпфирующего материала. Кожух должен плотно закрывать источник шума. Эффективность кожухов и кабин достигает 30 дБ.

Звукопоглощение. Интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. Поэтому если нет возможности уменьшить прямой звук, то для снижения шума нужно уменьшить энергию отраженных волн. Этого можно достичь, увеличив эквивалентную площадь звукопоглощения помещения путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок, а также установки в помещении штучных звукопоглотителей. Это мероприятие называется акустической обработкой помещения.

Свойствами поглощения звука обладают все строительные материалы. Однако звукопоглощающими материалами и конструкциями принято называть лишь те, у которых коэффициент звукопоглощения, а на средних частотах больше 0,2. У таких материалов, как кирпич, он на порядок меньше. В настоящее время применяют такие звукопоглощающие материалы, как ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральная вата, древесноволокнистые и минераловатные плиты. Звукопоглощающие свойства пористого материала зависят от толщины слоя, частоты звука, наличия воздушного промежутка между слоем и отражающей стенкой, на которой он установлен. Практически толщина облицовок составляет 20—200 мм, при этом максимальное поглощение (а = 0,6ч-0,9) обеспечивается на средних и высоких частотах. Для увеличения поглощения на низких частотах между слоем и ограждением делают воздушный промежуток.

Наиболее часто в качестве звукопоглощающей облицовки применяют конструкции в виде слоя однородного пористого материала определенной толщины, укрепленного непосредственно на поверхности ограждения либо отнесенного от него на некоторое расстояние (рис. 11.25). Выбор конструкции звукопоглощающей облицовки зависит от частотных характеристик шума в помещении и звукопоглощающих свойств конструкции, при этом максимуму в спектре шума должен соответствовать максимум коэффициента звукопоглощения на этих же частотах.

Рис. 11.25. Звукопоглощающие облицовки:

• 1 — защитный перфорированный слой; 2 — звукопоглощающий материал; 3 — защитная стеклоткань; 4 — стена и потолок;
• 5 — воздушный промежуток; 6 — плита из звукопоглощающего материала

Если площадь свободных поверхностей недостаточна для установки плоской звукопоглощающей облицовки, для уменьшения шума применяют штучные (объемные) поглотители различных конструкций (рис. 11.26), представляющие собой объемные тела, заполненные звукопоглощающим материалом и подвешиваемые к потолку равномерно по помещению на определенной высоте.

Рис. 11.26. Штучные звукопоглотители различных конструкций

Величину снижения шума (дБ) в помещении в зоне преобладания отраженного звука путем применения звукопоглощающей облицовки определяют по формуле.

где В_х и В₂— постоянные помещения до и после его акустической обработки.

Постоянную помещения до его акустической обработки рассчитывают по формуле.

где Л! = а_х 5_П — эквивалентная площадь звукопоглощения помещения до проведения акустической обработки; а_{ — средний коэффициент звукопоглощения этого помещения; 5″ — площадь внутренних поверхностей помещения, м².

Постоянную помещения после его акустической обработки определяют по формуле.

где Л₂ — эквивалентная площадь звукопоглощения помещения после проведения акустической обработки; а₂ — средний коэффициент звукопоглощения акустически обработанного помещения.

Величину А₂ можно представить в виде.

где А = ос, (5_П — 5^,) — эквивалентная площадь звукопоглощения помещения, нс занятая облицовкой; 5_обл — площадь звукопоглощающей облицовки; АЛ = а_обл 5_обл+ Л_ш1л_шт — добавочное поглощение, вносимое при акустической обработке; а_обл — коэффициент звукопоглощения облицовки; Л_шт— эквивалентная площадь звукопоглощения штучного поглотителя; п_шт— число штучных поглотителей.

На эффективность звукопоглощающих облицовок влияет высота расположения их над источниками шума, а также конфигурация помещения. Облицовки более эффективны при относительно небольшой высоте помещения (до 4—6 м).

Установка звукопоглощающих облицовок снижает шум на 6—8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от источника) и на 2—3 дБ вблизи источника шума.