Акустический расчет

Оглавление

 Аннотация……………………………………………………………………….3

 Введение……………………………………………………………………...…4

1. Теоретическая часть………………………………………………………...….6

1.1 Акустические колебания. Общие сведения……………………..………..…6

1.2 Источники акустических воздействий…………………………………..…..7

1.3 Источники шума и их шумовые характеристики…………………..……….8

1.4 Нормирование шума……………………………………………………..….10

2. Исходные данные для акустического расчета………………………..……..13

3. Акустический расчет…………………………………………...……………..14

3.1 Выбор расчетных точек………………………………………..……14

3.2 Определение уровней звукового давления в расчетных точках…...14

3.3 Определение требуемого снижения уровней шума……..…………27

3.4 Определение величины снижения уровня звуковой мощности при 
установке звукопоглощающей облицовки………………..……………………28

3.5 Определение величины снижения уровня звуковой мощности при 
установке экранов………………………………………………………..………43

 Заключение…………………………………………………………………….53

 Список  литературы……………………………..……………………………..55

Приложение А. Графическая часть акустического расчета…..…................56

 

Аннотация

В курсовом проекте приведен акустический расчет токарного цеха № 2, в котором имеются следующие источники шума:

• горизонтальный расточный станок 2611Ф2 (1 шт.);
• токарно-центровой станок 163 (1 шт.);
• станок вертикально-сверлильный настольный ОС402А (2 шт.).

Расчетным путем определены существующие уровни звукового давления в расчетных точках  данного помещения, превышающие при средних геометрических частотах допустимые значения.

Рассчитано требуемое снижение звукового давления в выбранных расчетных точках. В качестве мер по снижению уровня шума в цехе,  предложена звукоизоляция ограждающих конструкций в виде:

• супертонкого стекловолокна (ТУ 21-01-224-69);
• стеклоткани типа Э-0,1 (ГОСТ 19907 – 74*);
• гипсовая плита толщиной 7 мм, размер 500×500, перфорация по рисунку 13%, диаметр 7–9 мм (ТУ 400-1-283-73).

 

Введение

 

Акустический шум всегда существовал в природе в виде естественных звуков, привычных для человека, без которых он многое утратил бы в своем мироощущении. Полная тишина гнетет человека.

Шумовое загрязнение среды – одна из актуальнейших проблем нашего времени. Интенсивный технический прогресс сопровождается увеличением искусственного шума, вредного для человека, а при больших уровнях опасного.

Антропогенный шум, действуя на центральную нервную систему, шум вызывает преждевременную усталость, бессонницу, неспособность сосредоточиться, нарушает остроту зрения, изменения кровяного давления, значительное увеличение расхода энергии на выполнение донной и той же нагрузки умственной и физической). При постоянном раздражающем воздействии шума могут возникать сдвиги в вестибулярном аппарате, психические нарушения, сердечно-сосудистые заболевания, язвенная болезнь тугоухость. Вполне естественно, что такие воздействия не способствуют производительности труда, но самое главное, скорее ведут к несчастным случаям и разного рода авариям на производстве, в быту и любом виде деятельности.

Шум один из загрязнителей среды, к которому не происходит адаптация, а ведет лишь к физиологическим изменениям (временные или устойчивым).

В городах возникает, в основном, шум от транспорта и технологических процессов промышленных предприятий. Уровень эквивалентного, т.е. общего, шума в ряде производств достигает 60-70 дБ и более (при норме 40 дБ). На производстве почти все механизмы создают шум, который распространяется на большие расстояния. В крупных городах шумовое загрязнение особенно актуально. Так в г. Москва территории со сверхнормативным уровнем шума достигли 30% общей площади городской застройки, где проживает около 3 млн. человек. В ряде промышленных городов эта доля еще более весома [В. Ф. Протасев].

По данным ВОЗ, реакция на шум со стороны нервной системы начинается при уровне шума 40 дБ, а нарушение сна при 34 дБ. При уровне шума 70 дБ происходит глубокие изменения зрения, слуха, состава крови и т.д. Акустический шум оказывает вредное влияние на организм человека, может вызывать шумовую болезнь.

 

1. Теоретическая часть

1.1 Акустические колебания. Общие сведения

Акустические колебания в диапазоне 16 Гц – 20 кГц, воспринимаемые человеком, называются звуковыми, с частотой менее 16 Гц - инфразвуковыми, выше 20 кГц – ультразвуковыми.

Энергетическая характеристика звуковых волн – интенсивность, или плотность потока энергии, в акустике обычно обозначается как J, Вт/м2.

В каждой точке пространства, в котором распространяются звуковые волны, давление среды изменяется во времени. Разность между его мгновенным и средним значением, наблюдаемым в невозмущенной среде, т.е. переменная составляющая, называется звуковым давлением, Р, Па. На слух действует средний квадрат звукового давления:

 

где: - время осреднения (черта над Р и означает осреднение) звукового давления в слуховом аппарате человека, =30-100 мс.

Интенсивность звуковой волны связанна с :

 

где: - плотность среды, в которой распространяются звуковые волны и скорость распространения звуковых волн в данной среде.

Величины интенсивностей звуковых волн, которые наблюдаются в практической деятельности, могут изменяться в очень широких пределах, до 1016 раз. Измерять интенсивность в таких пределах сложно, но главное – ощущение человека, возникающее при воздействии звуковых волн, пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому в акустике принято пользоваться логарифмическими величинами – уровнем интенсивности звука LJ и уровнем звукового давления L, измеримыми в децибелах (дБ):

 

 

где: J0 и P0 – пороги слышимости по интенсивности и давлению, соответственно, 10-12 Вт/м2 и 2*10-5 Па; J и P – интенсивность и среднеквадратичное давление данной звуковой волны.

Область слышимых звуков ограничена двумя порогами: порогом слышимости – (L=0) и порогом болевого ощущения, J=100мВт/м2 (L=101g100 Вт/м2/10-12 Вт/м2=14- дБ).

 

1.2 Источники акустических воздействий

Изменение акустических параметров окружающей среды связано с возникновением либо малых механических колебаний (вибраций) в упругих телах или телах, находящихся под действием переменного физического поля, либо упругих колебаний (звуковых или акустических полей) в твердой, жидкой или газообразной среде вследствие воздействия на среду какой-либо возмущающей силы.

К примеру, крыльчатка вентилятора передает энергию молекулам воздуха, которые, в свою очередь, передает энергию соседним молекулам и т.д. – в воздушной среде возникают колебания: в каждой точке окружающего воздушного пространства на постоянное атмосферное давление накладывается периодическая (апериодическая0 составляющая давления, которую слуховой аппарат человека воспринимает как звук. Если последний вызывает не приятные физиологические ощущения ( не желательные для человека), то это и есть шум.

В жилых и общественных зданиях на прилегающих к ним территориях, в городской среде, в целом, вызывается одиночными или комплексными источниками, находящимися внутри или снаружи зданий. Это средства транспорта, оборудование предприятий, вентиляторы,  компрессорные установки, станции для испытания двигателей и генераторов, аэрогазодинамические установки, средства аудиотехники, электрические трансформаторы, санитарно-техническое оборудование жилых зданий. Нарастание шума происходит и вне городской среды – ЛЭП, мобильных средств аудиотехники, шум наземного, водного, воздушного транспорта, сельхозмашин. Шумовой прессинг испытывает не только человек, но и растительный и животный мир (дикие виды).

 

1.3 Источники шума и их шумовые  характеристики

По природе происхождения шумы машин делятся на механически, аэродинамические, электромагнитные.

На ряде производств преобладает механический шум, основными источниками которого являются зубчатые передачи, механизмы ударного типа, цепные передачи, подшипники качения. Он вызывается силовыми воздействиями неуравновешенных вращающихся масс, ударами в сочленении деталей, стукам в зазорах, движением материалов в трубопроводах и т.п. Спектр механического шума имеет широкую область частот. Определяющими факторами механического шума является форма, размеры и тип конструкции, число оборотов, механические свойства материала, состояние поверхностей взаимодействующих тел и их смазывание. Машины ударного действия, к которым относится, например, кузнечнопрессовое оборудование являются источниками импульсного шума, причем его уровень на рабочих местах, как правило, превышает допустимый. На машиностроительных предприятиях наибольший уровень шума создается при работе метало - деревообрабатывающих станков.

Аэродинамические и гидродинамические шумы разделяют:

1. шумы, обусловленные периодическим выбросом газа в атмосферу, работой винтовых насосов и компрессоров, пневматических двигателей, двигателей внутреннего сгорания;
2. шумы, возникающие из-за образования вихрей потока в твердых границ (средах) (наиболее характерны для вентиляторов, турбовоздуходувок, насосов, турбокомпрессоров, воздуховодов);
3. кавитационный шум, возникающий в жидкостях из-за аотери жидкостью прочности на разрыв при уменьшении давления ниже определенного предела и возникновении полостей и пузырьков, заполненных парами жидкости и растворенными в ней газами.

Шумы электромагнитного происхождения возникают в электрических машинах и оборудовании. Их причиной является взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей. Электрические машины создают шумы с различным уровнями (шума) звука – от 20 – 30 дБА – (микромашины) до 100 – 110 дБА (крупные быстроходные машины).

При работе оборудования одновременно могут возникать шумы разной природы. Источники шума характеризуются прежде всего звуковой мощностью. Неравномерность излучения характеризуется коэффициентом Ф(j) – фактором направленности, показывающим отношение интенсивности звука J(j), создаваемого источникам в направлении с угловой координатой j, к интенсивности, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник Jср, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны равномерно:

Ф(j)=J(j)/Jср= Р2(j)/Рср2,

где: Рср2 – звуковое давление (усредненное по всем направлениям на постоянном расстоянии от источника);

Р2(j) – звуковое давление в угловом направлении j, измеряемое на одинаковом расстоянии от источника. Характеристики направленности можно описать следующим уравнением:

g(j)= 10*lg Ф(j)=10lgë J(j)/Jср û=20lgë Р(j)/Рср û=L – Lср,

где: Lср – уровень звукового давления, усредненный по всем направлениям на одном и том же расстоянии от источника.

Для сравнения шумов различных машин и расчета уровней звукового давления в проектируемых помещениях необходимо знать объективные характеристики шума. Любая машина, будучи установленной в открытом пространстве, создает в различных точках различные уровни звукового давления, хотя ее звуковая мощность остается неизменной. В соответствии со стандартными шумовыми характеристиками, которые указываются в прилагаемой к машине технической документации, являются: уровни звуковой мощность LW в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63,125,250,500,1000,2000, 4000, 8000 Гц.

В электрических системах и на газоперекачивающих станциях широко используется газотурбинные установки (ГТУ), которые являются мощными источниками шума, излучаемого через воздухозаборный и выхлопной тракты и корпус агрегата. Через воздухозаборный тракт в атмосферу излучается шум, который имеет аэродинамическую природу. Шум, возникающий в системе всасывания ГТУ, обусловлен переменными аэродинамическими силами вследствие турбулентности потока воздуха от ротора и статора компрессора, а также явлением неустойчивости этого потока. В спектре шума всасывания ГТУ имеются тональные составляющие. Частота вихревого шума газотурбинных установок (50-160 Гц) пропорциональна частоте вращения.

 

1.4 Нормирование шума

Нормируемые параметры шума определены Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территориях жилой застройки», а также ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».

Уровни шума для территорий жилой и производственной застроек, а также для различных видов помещений регламентируются СНиП II2-88 «Защита от шума».

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука  эквивалентные уровни звука для одного из видов (классов) рабочих мест по ГОСТ 12.1.003-83* с дополнениями 1989 г. (извлечение), а также для жилых комнат квартир и т.п. помещений; для территорий, непосредственно прилегающим к жилым домам, учреждениям медицины и образования; для площадок отдыха – по Санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Таблица 1 - Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука в местах, для которых проводится нормирование

Места, для которых производится нормирование	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами									Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	100	2000	4000	8000
Помещения конструкторских бюро, расчетчиков, программистов ВМ, лабораторий для теоретических работ	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50
Жилые комнаты квартир, жилые помещения домов отдыха, пансионатов, домов-интернатов дл престарелых и инвалидов, спальные помещения в детских дошкольных учреждениях и школах-интернатах с 7 до 23 ч с 23 до 7 ч	76 67	63 55	52 44	45 35	39 29	35 25	32 22	30 20	28 18	40 30