Производственный шум: источники и защита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Основные характеристики шума

2. Классификация средств защиты от шума

3. Пластинчатые глушители шума вентиляционных установок

Выводы

Список использованной литературы

Введение

Шум на производстве неблагоприятно действует на организм человека: повышает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, значительно ослабляет внимание работающих, увеличивает число ошибок в работе, замедляет скорость психических реакций, в результате чего снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчики, мостовые краны и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Шум оказывает вредное влияние на физическое состояние человека: угнетает центральную нервную систему; вызывает изменение скорости дыхания и пульса; способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни; может приводить к профессиональным заболеваниям.

Исследованиями последних лет установлено, что под влиянием шума наступают изменения в органе зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к различным цветам и др.) и вестибулярном аппарате; нарушаются функции желудочно-кишечного тракта; повышается внутричерепное давление; происходят нарушения в обменных процессах организма и т. п.

Шум, особенно прерывистый, импульсный, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации. В документах Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) отмечается, что наиболее чувствительными к шуму являются такие операции, как слежение, сбор информации и мышление.

Шум с уровнем звукового давления 30 ... 35 дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40 ... 70 дБ создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, снижение производительности умственного труда, а при длительном действии может явиться причиной невроза, язвенной и гипертонической болезни.

Длительное воздействие шума свыше 75 дБ может привести к резкой потере слуха -- тугоухости или профессиональной глухоте. Однако более ранние нарушения наблюдаются в нервной и сердечно-сосудистой системе, других внутренних органах.

Зоны с уровнем звука свыше 85 дБ должны быть обозначены знаками безопасности. Станочников, постоянно находящихся в этих зонах, администрация цеха обязана снабжать средствами индивидуальной защиты органов слуха. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.

1. Основные характеристики шума

Шумом называют всякий неблагоприятно действующий на человека звук. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности. С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Звуковая волна характеризуется звуковым давлением р, Па, колебательной скоростью V, м/с, интенсивностью I, Вт/м², и частотой -- числом колебаний в секунду f, Гц.

Звуковые колебания какой-либо среды (например, воздуха) возникают при нарушении ее стационарного состояния под воздействием возмущающей силы. Частицы среды начинают колебаться относительно положения равновесия, причем скорость этих колебаний (колебательная скорость) значительно меньше скорости распространения звуковых волн (скорости звука), которая зависит от упругих свойств, температуры и плотности среды.

Во время звуковых колебаний в воздухе образуются области пониженного и повышенного давления, которые определяют звуковое давление.

Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в невозмущенной среде.

Характеристикой источника шума служит звуковая мощность Р, которая определяется общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии. Количество переносимой энергии определяется интенсивностью звука. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20 000 Гц, но наиболее важный для слухового восприятия интервал от 45 до 10000 Гц.

Источниками шума на машиностроительных предприятиях являются: производственное оборудование (станочное, кузнечно-прессовое и т.п.); энергетическое оборудование, компрессорные и насосные станции, вентиляторные установки, трансформаторные подстанции; продукция предприятия -- при ее испытаниях на стендах (двигатели внутреннего сгорания, авиационные двигатели, компрессоры и т. п.).

В зависимости от физической природы возникающего шума они подразделяются на источники механического, аэродинамического, электромагнитного и гидродинамического шума. Снижение шума на рабочих местах должно достигаться прежде всего за счет акустического совершенствования машин -- улучшения их шумовых характеристик.

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность I₀ и звуковое давление Р₀, которые воспринимает человек, называются порогом слышимости. Пороговые значения I₀ и Р₀ зависят от частоты звука. При частоте 1000 Гц звуковое давление Р₀ = 2 -10^-5 Па, 1₀ = 10^-12 Вт/м². При звуковом давлении 2-10² Па и интенсивности звука 10 Вт/м² возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика. Чтобы не оперировать большими числами, ученый А. Г. Белл предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности L шума или звука, которая измеряется в безразмерных единицах белах (Б).

, (1)

где I -- интенсивность звука в данной точке;

I₀ -- интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости.

Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то для уровня звукового давления можно записать:

, (2)

Ухо человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, поэтому распространение получила единица децибел (дБ), равная 0,1 Б, тогда

(3)

Шумовые характеристики (ШХ) источников шума -- активные уровни звуковой мощности (УЗМ) L_p, дБ, и показатели направленности излучения шума G, дБ, или предельно допустимые шумовые характеристики (ПДШХ) должны быть указаны в паспорте на них, руководстве (инструкции) по эксплуатации или другой сопроводительной документации. При отсутствии таких сведений необходимо пользоваться справочными данными по шумовым характеристикам применяемой машины или ее аналога.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83* шум классифицируется по спектральным и временным характеристикам.

Спектры шума подразделяются на широкополосные и тональные. Широкополосные характеризуются спектром шума шириной более одной октавы, тональные имеют в своем составе выраженные дискретные тона с превышением уровня звукового давления (в третьоктавной полосе частот) над соседними не менее чем на 10 дБ.

Для оценки и сравнения шумов, изменяющихся по времени, применяют уровни звука. Уровень звука -- это суммарный уровень звукового давления, определенного во всем частотном диапазоне. Измеряют уровень звука шумомером в децибеллах А [дБ (А)] по шкале, имеющей корректирующий контур А по низкочастотной составляющей.

По временным характеристикам шумы подразделяются: на постоянные и непостоянные, а последние, в свою очередь, делятся на колеблющиеся прерывистые и импульсные. Шум относится к постоянному, если уровень звука, характеризующий его, изменяется за восьмичасовой рабочий день (рабочую смену) не более чем на 5 дБ (А); для непостоянных шумов характерно изменение уровня звука в течение рабочего дня более чем на 5 дБ (А).

Колеблющиеся шумы характеризуются уровнем звука, непрерывно изменяющегося во времени, например шум транспортного потока. Для прерывистых шумов уровень звука изменяется ступенчато [на 5 дБ (А) и более], при этом длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более, например шум, возникающий при периодическом выпуске газа из-под поршня. Импульсные шумы -- это один или несколько звуковых сигналов каждый продолжительностью менее 1 с, воспринимаемый человеком как удары, следующие один за другим, уровни звука при этом отличаются не менее чем на 7 дБ. Для машин ударного действия характерен импульсный шум.

2. Классификация средств защиты от шума

Средства защиты от шума, применяемые на машиностроительных предприятиях, подразделяются на средства коллективной защиты (СКЗ) и индивидуальной защиты (СИЗ). Классификация средств коллективной защиты приведена на рисунке 1.

шум коллективный защита глушитель

.

Рисунок 1 - Средства коллективной защиты от шума на пути его распространения.

Наиболее рациональным методом является борьба с шумом в источнике возникновения (уменьшение звуковой мощности Р). Причиной возникновения шумов могут быть механические, аэродинамические, гидродинамические и электромагнитные явления, обусловленные конструкцией и характером работы машин и механизмов, а также неточностями, допущенными в процессе изготовления и условиями испытания и эксплуатации. Для снижения шума в источнике возникновения могут успешно применяться следующие мероприятия: замена ударных механизмов и процессов безударными, например замена ударной кленки сваркой, рихтовки -- вальцовкой, использование гидропривода вместо кривошипно-шатунных и эксцентриковых приводов; применение малошумных соединений, например подшипников скольжения, косозубых, шевронных и других специальных зацеплений; применение в качестве конструкционных материалов с высоким внутренним трением, например замена металлических деталей пластмассовыми и другими «незвучащими» материалами; повышение требований к балансировке роторов; изменение режимов и условий работы механизмов и машин; применение принудительной смазки в сочленениях для предотвращения их износа и шума от трения. Важное значение имеет своевременное техническое обслуживание оборудования, при котором обеспечивается надежность крепления и правильное регулирование сочленений. Комплекс мероприятий, направленных на уменьшение шума в источнике, может обеспечить снижение уровня звука на 10 ... 20 дБ (А) и более.

Изменение направленности излучения шума. При проектировании установок с направленным излучением необходима соответствующая ориентация этих установок по отношению к рабочим местам, поскольку величина показателя направленности может достигать 10 ... 15 дБ. Например, отверстие воздухозаборной шахты вентиляционной установки необходимо располагать так, чтобы максимум излучаемого шума был направлен в противошумную сторону от рабочего места или жилого дома.

Рациональная планировка предприятий и цехов. Шум на рабочем месте может быть уменьшен за счет увеличения расстояния от источника шума до расчетной точки. Внутри здания такие помещения должны располагаться вдали от шумных помещений так, чтобы их разделяло несколько других помещений. На территории предприятия более шумные цехи необходимо концентрировать в одном-двух местах. Расстояние между тихими помещениями (конструкторское бюро, заводоуправление) и шумными цехами должно обеспечивать необходимое снижение шума.

Акустическая обработка помещений. Интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука, поэтому для уменьшения последнего применяют звукопоглощающие облицовки поверхностей помещения (рис. 2, а) и штучные (объемные) поглотители различных конструкций (рис. 2, б), подвешиваемые к потолку помещений. Процесс поглощения звука происходит путем перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту за счет потерь на трение в пористом материале. Для большей эффективности звукопоглощения пористый материал должен иметь открытые со стороны падения звука и незамкнутые поры.

Звукопоглощающие материалы имеют коэффициент звукопоглощения а > 0,2. У бетона, кирпича величина а не превышает 0,01 ... 0,05. Звукопоглощающие свойства пористых материалов определяются толщиной слоя, частотой звука, наличием воздушной прослойки. Эффект снижения шума за счет применения звукопоглощающей облицовки оценивают по формуле

(4)

где В₂ и В₁ -- постоянные помещения до и после проведения акустической обработки. Величину В определяют по СНиП П-12--77 в зависимости от вида помещения.

Рисунок 2 - Акустическая обработка помещений 1 -- защитный перфорированный слой; 2 -- звукопоглощающий материал; 3 -- защитная стеклоткань; 4 -- стена или потолок; 5 -- воздушный промежуток; 6 -- плита из звукопоглощающего материала.

Уменьшение шума на пути его распространения применяют, когда перечисленные выше методы не обеспечивают требуемого снижения шума. Снижение шума достигается за счет уменьшения интенсивности прямого шума l_пр путем установки звукоизолирующих перегородок, кожухов, экранов (рисунок 3) и т.п. Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него энергия звуковой волны отражается в значительно большей степени, чем проходит за ограждение. Звукоизолирующая способность (дБ) перегородки выражается величиной:

(5)

где -- интенсивность шума за перегородкой. В качестве звукоизолирующих материалов для перегородок применяют бетон, кирпич, дерево и т. п. Эффективность звукоизоляции (дБ) однородной перегородки может быть определена по формуле:

^, (6)

где т -- масса 1 м² перегородки, кг, зависящая от плотности материала и толщины перегородки; -- частота, Гц;

рс -- акустическое сопротивление воздуха.

Анализ этой формулы позволяет сделать два основных вывода: звукоизоляция ограждений тем выше, чем они тяжелее, и на высоких частотах эффект от установки ограждения будет значительно выше, чем на низких.

Наиболее шумные машины и механизмы закрывают кожухами, которые обычно изготовляют из конструкционных материалов -- стали, сплавов алюминия, пластмасс и др. и облицовывают изнутри звукопоглощающим материалом толщиной 30 ... 50 мм (рисунок 5).



Рисунок 3 - Звукоизолирующий кожух а - схема кожуха; б - конструкция кожуха электродвигателя: 1 - звукопоглощающий материал; 2 - глушитель шума; 3 - источник шума; 4 - стенка; 5 - электродвигатель; 6, 7 - каналы с глушителями для входа и выхода воздуха

а - схема экрана; б - расположение экранов в вычислительных центрах; в - экранирование источников механического шума; 1 - шумное оборудование; 2 - экран со звукопоглощающей облицовкой; 3 - рабочее место; 4 - дисковая пила

3. Пластинчатые глушители шума вентиляционных установок

Рисунок: пластинчатый глушитель

В общем, выбор конструкции глушителя зависит от спектра требуемого снижения шума, размеров воздуховода и допустимой скорости воздушного потока в нем, имеющегося запаса по давлению в сети, располагаемого места для его установки. Поскольку указанные элементы вентиляционных систем излучают аэродинамический шум с широкополосным спектром, для его снижения наиболее пригодны абсорбционные глушители (со звукопоглощающим материалом), обеспечивающие удовлетворительную эффективность в том же широком диапазоне частот. Это, прежде всего, трубчатые и пластинчатые глушители [1].

Конструктивно простые трубчатые глушители (круглые и прямоугольные) эффективны в воздуховодах с небольшими поперечными размерами (до 450-500 мм). Затухание в трубчатом глушителе зависит от длины активной части, периметра проходного сечения, равного периметру воздуховода, толщины слоя звукопоглощающего материала (ЗПМ) и коэффициента звукопоглощения ЗПМ, зависящего от его физико-механических свойств. При увеличении слоя ЗПМ эффективность трубчатого глушителя возрастает на низких частотах (наиболее важный с точки зрения шумоглушения диапазон). Поэтому для обеспечения требуемого снижения шума бывает достаточно, например, вместо глушителя длиной 1 м с толщиной слоя ЗПМ 50 мм установить глушитель длиной 0,5 м, но с толщиной слоя ЗПМ 100 мм.

Для увеличения затухания в воздуховодах с большими поперечными размерами прибегают к равномерному распределению ЗПМ по их сечению. Этот принцип использован в пластинчатом глушителе. Толщина пластин 2d и расстояние между ними 2d₀ часто сохраняются по всему сечению канала. Исключение составляет расстояние между крайней пластиной и корпусом (кожухом) глушителя, равное d₀. При схеме с крайними пластинами, установленными вплотную к стенкам корпуса, их толщина должна быть равной d - половине толщины других пластин. Эффективность пластинчатого глушителя DL_гл зависит от физико-механических свойств ЗПМ, величины его сопротивления продуванию, типа и толщины слоя ЗПМ, расстояния между поглощающими поверхностями и от других параметров. В то же время она практически не зависит от количества пластин (каналов для воздуха), а также от высоты пластин и от схемы компоновки глушителя [2].

Зависимость эффективности глушителя от расстояния между пластинами 2d₀показана на рис. 1. В глушителях длиной 2 000 мм использовались пластины с защитным слоем ЗПМ (супертонкого стекловолокна, r_зпм = 20 кг/м³) из стекло-ткани марки ЭЗ-100 и перфорированного листа (диаметр отверстий 6 мм, шаг 12 мм).

Рисунок 1. Изменение эффективности пластинчатого глушителя в зависимости от расстояния между пластинами:1 - 2d₀ = 100 мм, ц_св = 50 %; 2 - 2d₀ = 166 мм, цсв = 64 %; 3 - 2d₀ = 300 мм, цсв = 75 %

На рисунке видно, что с уменьшением 2d₀, т. е. с уменьшением фактора свободной площади глушителя (j_св), эффективность возрастает. Фактор свободной площади - это относительное свободное сечение глушителя (в процентах). Если расстояние между пластинами (2d₀) остается неизменным, а толщина пластин (2d) увеличивается (при j_св = const), область максимального затухания смещается в сторону более низких частот. Это иллюстрирует рис. 2, на котором представлены спектрограммы эффективностей пластинчатых глушителей. Видно, что по мере увеличения толщины пластин эффективность увеличивается в низкочастотном диапазоне частот.

Рисунок 2. Изменение эффективности пластинчатого глушителя шума в зависимости от толщины пластин:1 - 2д = 100 мм; 2 - 2д = 200 мм; 3 - 2д = 400 мм

Приведенные на рис. 2 данные получены по результатам испытаний трех пластинчатых глушителей с длиной активной части 980 мм. Толщина пластин: 100, 200 и 400 мм, расстояние между пластинами, соответственно, 100, 200 и 400 мм. ЗПМ - маты из базальтового супертонкого волокна (БСТВ) (плотность 12,6 кг/м³).

Защитное покрытие ЗПМ от выдувания и механических повреждений - стеклоткань типа Э3-100 + перфорированный стальной оцинкованный лист с диаметром отверстий 10 мм (процент перфорации 20 %).

С увеличением плотности ЗПМ (r_зпм) и связанного с ней сопротивления продуванию r максимум эффективности уменьшается по абсолютной величине, однако область высоких значений DL_гл резко расширяется в обе стороны.

Дальнейшее увеличение плотности ЗПМ ведет к увеличению реактивной составляющей акустического импеданса слоя материала и тем самым к снижению эффективности в диапазоне низких и средних частот и к некоторому ее повышению на высоких частотах [2].

Рисунок 3. Эффективности глушителей шума с пластинами толщиной 100 и 200 мм

1 - пластина 100 мм («Изовер» KVL, с₂ = 41 кг/м³);

2 - пластина 200 мм («Изовер» KVL, с₂= 41 кг/м³);

3 - пластина 100 мм (минвата, с₁ = 80 кг/м³);

4 - пластина 200 мм (минвата, с₁ = 80 кг/м³)

Для заданной толщины поглощающего слоя существует оптимальное значение сопротивления продуванию r_опт данного материала, которому соответствует область высоких значений DL_гл. В частности, для локально реагирующего и изотропного слоя толщиной 250 мм из супертонкого стеклянного волокна (СТВ) и базальтового супертонкого волокна (БСТВ) r_опт составляет около 0,23 см^-1. Это соответствует объемной плотности 18-21 кг/м³ при диаметре волокна 1-3 мкм. Для очень рыхлых (r_зпм = 5 кг/м³) волокнистых материалов величина r в продольном направлении влияет на величину DL_гл только в резонансной области частот. С увеличением r_зпмпик эффективности уменьшается по абсолютной величине и сдвигается в сторону высоких частот [2].

Волокнистые ЗПМ типа СТВ, БСТВ и другие могут применяться в глушителях только с акустически прозрачными защитными покрытиями. Наиболее распространенными покрытиями, применявшимся несколько десятилетий, были металлические перфорированные листы в сочетании со стеклотканями, пленками или с тонким слоем войлока ПВХ. Акустические свойства перфорированного покрытия (листа) характеризуются импедансом (его действительной и мнимой компонентами) или его эффективной массой, величина которой зависит от диаметра отверстий, их шага и толщины листа [3]. Импеданс покрытия (Z_пок) существенно зависит от того, насколько плотно лист прилегает к поверхности слоя ЗПМ. Когда имеется зазор в 2-3 мм, действительную компоненту импеданса принимают равной нулю, а мнимую компоненту определяют из выражения [4]:

(1)

где d - концевая поправка к толщине перфорированного покрытия, см;

h - коэффициент перфорации, %;

l₀ - толщина листа, см;

k - волновое число для воздуха, см^-1.

Для круглого отверстия диаметром (d_отв) концевую поправку при h ? 10 % определяют по приближенной формуле

(2)

При плотном контакте перфорированного покрытия и слоя волокнистого поглотителя импеданс Z_пок зависит не только от величины h, d_отв, l₀ и d, но и от структурной характеристики материала.

В последнее время небольшие пластины изготавливают с защитным слоем без перфорированного листа. Для этого используют плиты ЗПМ, кашированные стеклохолстом. В результате в диапазоне высоких частот эффективность глушителей несколько повышается, а в низкочастотном диапазоне понижается. У изготовителей глушителей часто возникает важный практический вопрос, связанный с акустической эквивалентностью звукопоглощающих материалов. Периодически по разным причинам требуется замена одного ЗПМ на другой и прогнозирование эффективности глушителя с новым материалом, которая, как минимум, не должна снижаться. Для решения данной задачи существует простое выражение. Оно получено на основе предпосылки, что волокнистый материал 1 с плотностью r₁, кг/м³, и диаметром волокна d₁, мкм, является акустически эквивалентным материалу 2 с плотностью r₂ и диаметром d₂ при условии равенства их импедансов, т. е.

Z₁ = Z₂. (3)

Импеданс слоя толщиной l, расположенный на жестком основании, может быть рассчитан по выражению:

Z = Wcth (gl), (4)

где W - волновое сопротивление;

g - постоянная распространения звука в волокнистой среде, 1/м.

Для решения равенства (3) с учетом (4) используются эмпирические формулы для величин W и g в их комплексной форме, полученные в работах [5, 6]:

W = 1 + Q - iQ, (5)

g = kQ (2 + Q) / (1 + Q) + ik (1 + Q), (6)

где k = 2pf/c₀ - волновое число, 1/м;

f - частота звука, Гц;

c₀ - скорость звука в воздухе, м/с;

Q - безразмерная структурная характеристика, вычисляемая из выражения:

(7)

где m = 185 х 10⁵ - коэффициент динамической вязкости, Па с;

r₀ - плотность воздуха, кг/м³;

q₀ - множитель, равный

q₀ = 1 + 0,25 Ч 10⁴ / (1 - H)²,

где H = 1 - r / r_в - пористость;

r_в - плотность материала волокна, кг/м³.

Тогда равенство (3) с учетом (4)- (7) может быть сведено к равенству Q₁ = Q₂, которое может быть записано в виде:

(8)

Выражение (8) позволяет определить объемную плотность выбранного нового ЗПМ, которым можно заменить в пластинчатом глушителе с заданной эффективностью существующий ЗПМ. Для этого достаточно определить или знать диаметр и плотность волокон нового ЗПМ. Например, чтобы эффективность глушителя, где в качестве ЗПМ использована минеральная вата (r₁ = 80 кг/м³, d₁ = 10 мкм, плотность материала волокна r_в1 = 2 600 кг/м³), не претерпела существенных изменений в заданном диапазоне частот, при замене ее на стекловолокно марки «Изовер» (d₂ = 5,5 мкм, r_в2= 2 450 кг/м³) плотность последнего r₂ должна быть около 40 кг/м³.

Для подтверждения справедливости данного вывода на рис. 3 представлены экспериментальные данные. На нем сравниваются эффективности глушителя с пластинами 100 мм, установленными на расстоянии 100 мм, и глушителя с пластинами 200 мм, установленными на расстоянии 200 мм, заполненными минеральной ватой, с эффективностями идентичных глушителей, в которых в качестве ЗПМ использовано стекловолокно марки «Изовер». Там же приводится плотность материалов. Длина активной части испытываемых глушителей - 950 мм.

Видно, что ожидаемый результат достигнут. При замене в звукопоглощающих пластинах минеральной ваты на «Изовер» с рекомендуемыми параметрами эффективности двух испытанных глушителей с пластинами разной толщины не уменьшились. В диапазоне частот 500-2 000 Гц эффективность глушителя с пластинами 100 мм, заполненными стекловолокном, даже более высокая, чем прогнозировалось.

К сожалению, изготовителями глушителей плотность звукопоглощающего материала в пластинах не задается и строго не контролируется. Поэтому в реальных условиях она может существенно отличаться от оптимальной (рекомендуемой). Основным фактором при заполнении пластин часто является экономия ЗПМ и сокращение материальных затрат на их изготовление. В результате такого подхода, как показали наши систематические испытания на стенде НИИСФ, эффективность глушителей не достигает максимальных значений. Она существенно зависит от используемого ЗПМ, а также от того, насколько плотность этого ЗПМ отличается от оптимальной величины (рис. 4, 5).



Рисунок 4. Эффективность пластинчатого глушителя с пластинами 100 мм

1 - «Роквул», с = 35 кг/м³;

2 - «Лайт-Баттс», с = 25-45 кг/м³;

3 - «Изовер» КТ-11, с = 17-20 кг/м³;

4 - БСТВ, с = 12,6 кг/м³;

5 - «Ultratouch», с = 30 кг/м³;

6 - «Fiberform», с = 80 кг/м³;

7 - «URSA» П-30ГС, с = 30 кг/м³;

8 - «Изовер» KVL, с = 41 кг/м³

Пользуясь результатами испытаний глушителей, приведенными на рис. 4, 5, обращаем внимание читателя на существование того факта, что на низких частотах (до 250 Гц) эффективность пластинчатых глушителей относительно низкая и не может превышать 15-17 дБ. Несмотря на это, некоторые фирмы-изготовители не стесняются приводить в каталогах данные, свидетельствующие об эффективности их глушителей на частоте 125 Гц - более 15 дБ, а на частоте 250 Гц - более 20 дБ.



Рисунок 5. Эффективность пластинчатого глушителя с пластинами 200 мм

1 - «Роквул», с = 35 кг/м³;

2 - «Лайт-Баттс», с = 25-45 кг/м³;

3 - «Изовер» КТ-11, с = 17-20 кг/м³;

4 - БСТВ, с = 12,6 кг/м³;

5 - «Ultratouch», с = 30 кг/м³;

6 - «Fiberform», с = 80 кг/м³;

7 - «URSA» П-30ГС, с = 30 кг/м³;

8 - «Изовер» KVL, с = 41 кг/м³.

Воздушный поток, проходя через каналы глушителя, генерирует так называемый собственный шум глушителя. Уровень звуковой мощности собственного шума, генерируемого в глушителе, зависит от его конструкции, размеров и скорости набегающего потока в воздуховоде. Если снижение уровня шума в глушителе велико (например, при длине 3 м), то уровень звуковой мощности от вентилятора за глушителем может оказаться сопоставимым с уровнем звуковой мощности шумообразования в самом глушителе. Чем дальше от помещения устанавливается глушитель, тем большую скорость воздуха можно принять при определении требуемой площади его поперечного сечения. В общем случае допустимую скорость воздуха в глушителе следует выбирать в зависимости от располагаемых потерь давления и допустимого уровня звуковой мощности шумообразования в самом глушителе. При этом величину L_Pдоп определяют по формуле:

L_Pдоп = L_Pвх - DL_тр - 5, (9)

где L_Pвх - октавный уровень звуковой мощности на входе в глушитель, дБ;

DL_тр - требуемое снижение октавного уровня звуковой мощности, дБ.

Если глушитель устанавливается на конечном участке воздуховода перед помещением, то допустимую скорость воздуха можно ориентировочно принимать в зависимости от допустимого уровня звука в помещении по табл. 1.

Таблица 1

Допустимый уровень звука в помещении, дБ(А)	25	30	40	50	55	70
Допустимая скорость воздуха, м/с	2,5	4	6	8	10	15

Уменьшение расстояния между пластинами 2d₀, с одной стороны, приводит к увеличению эффективности глушителя, с другой стороны, существенно возрастает его аэродинамическое сопротивление, которое является причиной образования шума в нем.

Аэродинамическое сопротивление глушителей (Па) рассчитывается по формуле:

(10)

где x - коэффициент местного сопротивления; для пластинчатых глушителей принимается по табл. 2 в зависимости от фактора свободной площади и конструктивных особенностей пластин, для трубчатых глушителей x = 0;

l - длина глушителя, м;

l - коэффициент трения (табл. 3);

D_г - гидравлический диаметр, м;

r - плотность воздуха, кг/м³;

n - скорость воздуха в живом сечении глушителя, м/с.

Таблица 2 Коэффициент местного сопротивления глушителей

Фактор свободной площадицсв = Fcв/Fг1	Коэффициент местногосопротивления ж для пластин
	с обтекателями на входе	без обтекателей
0,25	0,72	0,95
0,30	0,64	0,85
0,40	0,49	0,65
0,50	0,38	0,50
0,60	0,27	0,35

¹ F_cв и F_г - соответственно свободные площади поперечного сечения глушителя и поперечного сечения кожуха, в котором установлены пластины.

Таблица 3

Гидравлический диаметр глушителя, Dг, м	0,1	0,2	0,4	0,6	1,0	1,5 и более
Коэффициент трения	0,06	-0,05	0,04	0,03	0,025	0,025

Существенное снижение аэродинамического сопротивления пластинчатых глушителей достигается за счет обтекателей (полуцилиндров), устанавливаемых на торцы пластин (по всей высоте) на входе в глушитель.

Выводы

В данной работе были рассмотрены основные характеристики шумов, их разновидности, влияние шума на производственный персонал. Были рассмотрены меры защиты от шума, приведена их классификация, выбран наиболее рациональный способ защиты. Был произведен расчет пластинчатого глушителя шума.

Список использованной литературы

1. Белов С.В.Безопасность производственных процессов. Справочник, М.: Машиностроение, 1985, 615 с.

2. Охрана труда в машиностроении: Учебник для машиностроительных вузов/ Е.Я. Юдин, С.В. Белов, С.К. Баланцев и др.; Под ред. Е.Я. Юдина, С.В. Белова - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983, 432 с., ил.

3. Справочник проектировщика. Защита от шума / Под ред. Е.Я. Юдина. М.: Стройиздат, 1974, 425 с.

4. Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учеб. пособие для инж.-экон. спец. вузов. -М.:Высш. шк., 1985. -319 с, ил.

5. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справочник. С.В. Белов, А.Ф. Козяков и др. Под редакцией С.В. Белова - М. Машиностроение, 1989, - 368 с.

6. Карпов Ю.В., Дворянцева Л.А. Защита от шума и вибрации на предприятиях химической промышленности. М: Химия, 1991, - 120 с.

Размещено на Allbest.ru

...