Лекция  №14

1.

Звук — колебательное  движение упругой среды, распространяется волнообразно

Шум — беспорядочное  сочетание звуков различной частоты  и различной интенсивности

Инфразвук — 20 Гц — Звук — 20 кГц — Ультразвук 

Характеристики  шумовых полей

Физические характеристики шумового поля

1)

Звуковое давление — разность давлений в возмущенной  и невозмущенной среде

P = P_мгн × P₀ [Па] [H×м]

P_мгн — мгновенное давление

P₀ — давление в невозмущенной среде 

2)

I — энергия переносимая перпендикулярно-направленной звуковой волной в секунду через поверхность 1 м² — интенсивность

I = P² / (r × C)

r — скорость распространения звука

r × С — удельное акустическое сопротивление среды 

3)

Звуковая мощность — общее количество энергии излучаемое в пространство за единицу времени

W = ∫ I dS

W = S I = 2 p r² I [Вт] — открытое пространство (отсутствие отраженного звука)

I = W / (2 p r²)

В помещении  действует прямой и отраженный звук

I_отр = 4 W / A

А — характеристика помещения (облицовочные материалы) —  общее звукопоглащение 

a = (I_пад – I_отр) / I_пад

a = 0 … 1

a = 0 — падающий и отраженный звуки одинаковы

a = 1 — полностью поглащается материалами

А = a₁ S₁ + … a_n S_n

a_1…n — звукопоглощение различных поверхностей

S_1…n — площадь

I = W / (2 p r²) + 4 W / A 

Уровень интенсивности  через абсолютное значение интенсивности

L_I = 10 × lg (I / I₀)

L_P = 20 × lg (P / P₀)

I₀, P₀ — порог слышимости, при различных источниках шума изменяется по давлению в 10⁸ раз и по интенсивности 10¹⁶ раз 

Человеческое  ухо способно реагировать на относительное  изменение интенсивности пропорционально логарифму количества энергии раздражителя.

Складывать уровни звукового давления нельзя. Перейти  от уровня к интенсивностям

I = I₀ × 10 ^{0,1 Li}

P = P₀ × 10 ^{0,05 Lp}

I_S = I₁ + I₂ … I_n = I₀ S_i=1ⁿ ( 10 ^{0,1 LIi} ) 

Звуковая мощность и звуковое давление можно представить в виде суммы синусоидальных

колебаний определенной

частоты. Каждое такое

синусоидальное  колебание можно характеризовать  среднеквадратичным значением и  частотой. 

Частотный спектр.

В зависимости  среднеквадратичного значения от частоты (по характеру спектра) шумы подразделяют на:

• низкочастотные (максимум находится ниже 400 Гц)
• среднечастотные (400 – 1000 Гц)
• высокочастотные (выше 1000 Гц)

 

Для измерения  шума используют различные шумомеры

 

• микрофон

Сигнал с микрофона подается на  усилитель, затем на анализатор и на: стрелочный индикатор; магнитофон; осциллограф; компьютер. 

f_гр = √(f_нижн × f_верх) 

Актава —  f_верх / f_нижн = 2 

Нормирование  шума

ГОСТ 1.003-83

Классификация шумов

По характеру  спектра:

• широкополосные (непрерывный спектр шириной более 1 актавы)
• тональные (узкий спектр)

По временным  характеристикам:

• постоянные шумы (за 8 часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 dB по шкале А) [dBA]
• непостоянные шумы (колебающиеся во времени – меняющиеся непрерывно – на 5 dB с интервалом 1 с и более
• импульсные шумы состоят из одного или нескольких сигналов длительностью менее 1 с

 

При нормировании шума исходят из допустимых (терпимых) условий

1. Для постоянного шума нормируют уровни звукового давления в dB в активных полосах частот 63, 122 Гц … до 8000 Гц (8 актавных полос)
2. Для ориентировочных оценок. Нормированный уровень звука в dB по шкале А измеряемый по временной характеристике медленношумомера: для компьютера (без принтера) – 50 dBA

 

Нормирование  непостоянного шума

Приводится к  постоянному по эквивалентному уровню энергии (в dBA)

Способы защиты от шума

по Белову 

Обеспечивается  за счет:

1. разработка шумобезопасной техники
2. применение коллективных способов защиты
3. применение индивидуальных способов защиты

 

Методы и способы:

1. уменьшение шума в источнике
2. изменение направленности излучения
3. рациональная планировка цехов предприятий
4. акустическая обработка помещений
5. уменьшение шума на пути его распространения
6. применение индивидуальных средств защиты

Лекция  №15

Инфразвук

Колебания среды с f < 20 Гц

Распространяется  на очень большие расстояния, так  как поглощение в нижних слоях  атмосферы очень мало 8×10 ^–6 дБ/км. Естественные источники: землетрясения, подводные взрывы, бури, компресоры, ЭП, дизельные установки, электропровода и любые машины с числом рабочих ходов < 20 в сек.

При воздействии  возникает головная боль

100 – 120 дБ  – вызывает осязаемое движение  базабанных перепонок, понижается  острота слуха, зрения.

С увеличением  уровня инфразвука появляется чувство  вибрации внитренних органов.

Низкочастотные  колебания >150 дБ не переносятся человеком.

Нормирование  инфразвука (по санитарным нормам и  правилам)

1. Уровень звукового давления, значения которого в актавах 2, 4, 8, 16, 31.5 не более 90 дБ

Внутри здания инфразвук не нормируется

Допускается оценка уровня инфразвука в дБ по шкале  А или линейной шкале. 

Методы  и средства защиты от инфразвука.

Существенно отличаются от способов защиты от шума

1. Уменьшение инфразвука в источнике (подбирая режимы работы оборудования), чтобы f_осн импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона При выборе конструкций предпочтение отдают малогабаритным машинам с большой жесткостью.
2. Применение звукоизоляции инфразвука. На практике представляет очень сложную задачу, так как требует очень сложную конструкцию. Этот способ практически не применяется.
3. Применение глушителей. Хороший эффект. Звук распространяется по определенному тракту.
4. Применение механических преобразователей частоты. Модуляция инфразвуковых колебаний осуществляется с помощью ультразвуковой сирены, которая устанавливается на пути распространения волны.
5. Метод звукопоглощения. Там где есть источники устанавливают единичные звукопоглотители.

Ультразвук

f > 20 кГц

Ультразвук делится  на два диапазона:

1. от 11,2 до 100 кГц, распространение ультразвука происходит воздушным и контактным путем.
2. от 100 кГц до 1 ГГц Ультразвук распространяется только контактным путем. Длина волны очень маленькая, создаются ультразвуковые лучи, которые на малой площади дают очень большое звуковое давление.

Очистка деталей, гидролокация, ускорение химических реакций, медицина, сварка.

Естественные  источники: различные животные, природные  явления. 

Нормирование  ультразвука по ГОСТ.

Уровни звуковых давлений в двух диапазонах частот:

1. 11 – 20 кГц — 75 – 110 дБ;
2. 20 –100 кГц — не более 110 дБ.

Воздействие на человека: операторы ультразвуковых установок.

1. Функциональные нарушения центральной нервной системы;
2. Изменяется кровенное давление, состав и свойства крови;
3. Головные боли, быстрая утомляемость;
4. Потеря слуховой чувствительности.

 

Способы защиты от воздействия ультразвука.

1. При передаче через воздух:

• использование более высоких рабочих частот;

• изготовление оборудования в звукоизолирующем исполнении (обклейка эластичными материалами;
• установка специальных экранов;
• установка источников в отдельных помещениях.

2. При контактном воздействии:

• исключение контакта человека с этой установкой;
• специальные индивидуальные средства защиты (вибрационнные перчатки, виброизолирующие покрытия).

 

Защита  от воздействия вибраций.

Под вибрацией  понимается движение механической системы при котором происходит постоянное увеличение и уменьшение во времени значения по крайней мере одной координаты.

Причины

Возникают при  работе машины и неуравновешении  силовых воздействий

Источники: возвратнопоступательные  движения системы (кривошипношатунные механизмы), неуравновешанные вращающиеся массы, удары деталей (в подшипниковых узлах, зубья шестеренок)

Неуравновешанные  силы появляются из-за дисбаланса.

Причины дисбаланса: неоднократность вращения, несовпадение центра масс и оси вращения, деформация деталей при неравномерном нагреве, при холодной и горячей посадке. 

Лекция 16.

Воздействие вибрационных связей с колебательными связями  с внешними периодическими воздействиями  на механизм системы.

Кинематические  причины: движение транспорта по неровной поверхности. 

Основные  параметры вибрации: