4.2 Захист від шуму й ультразвуку. Методи боротьби з шумом.

Знаючи від чого залежить рівень звукового тиску в розрахунковій точці, для зниження шуму можуть бути застосовані наступні методи:

1) зменшення шуму в джерелі;

2) зміна спрямованості випромінювання;

3) раціональна планування підприємств і цехів, акустична обробка приміщень;

4) зменшення шуму на шляху його поширення. Зменшення шуму в джерелі. Боротьба з шумом за допомогою

Зменшення його в джерелі (зменшення Lp) є найбільш раціональним методом.

Шум механізмів виникає внаслідок пружних коливань як всієї машини в цілому, так і окремих її деталей. Причини виникнення цих коливань — механічні, аеродинамічні і електричні явища, що визначаються конструкцією і характером роботи механізму, а також технологічні неточності, допущені при його виготовленні і, нарешті, умовами експлуатації. У зв'язку з цим розрізняють шуми механічного, аеродинамічного та електромагнітного походження.

Механічні шуми. Фактори, що викликають шумів механічного походження, наступні: інерційні збурюючи сили, що виникають внаслідок руху деталей механізму з змінними прискореннями; зіткнення деталей в зчленуваннях внаслідок неминучих зазорів; тертя в з'єднаннях деталей механізмів; ударні процеси (кування, штампування) і т. д.

Основними джерелами шуму, походження якого не пов'язане безпосередньо з технологічними операціями, виконуваними машиною, є насамперед підшипники кочення та зубчасті передачі, а також неврівноважені обертові частини.

Частоти коливань, а, отже, і шуму, створюваного

неврівноваженістю, кратні n/60 (n — швидкість обертання, про/хв).

Спектр шуму шарикопідшипників займає широку смугу частот. Звукова потужність Р залежить від швидкості обертання машини:

Збільшення швидкостей обертання підшипників кочення з пх до п2 (об/хв) призводить до збільшення шуму на величину ΔL (дБ):

Зубчасті передачі — джерела шуму в широкому діапазоні частот. Основними причинами виникнення шуму є деформації деталей зубів під дією переданої навантаження і динамічні процеси в зачепленні, обумовлені неточностями виготовлення коліс. Шум має дискретний характер.

Шум зубчастих передач зростає із збільшенням швидкостей обертання коліс і навантаження.

Зменшення механічного шуму може бути досягнуто шляхом вдосконалення технологічних процесів і обладнання, замінюючи застарілі процеси та обладнання новими. Наприклад, впровадження автоматичного зварювання замість ручної усуває утворення бризок на металі, що дозволяє виключити гучну операцію по зачистці зварного шва. Застосування фрезерних тракторів для обробки кромок металу під зварювання замість пневмозубил робить цей процес значно менш гучним.

Нерідко підвищений рівень шуму є наслідком несправності або зносу механізмів, і в цьому випадку своєчасний ремонт дозволяє знизити шум.

Необхідно зазначити, що проведення багатьох заходів по боротьбі з вібраціями дає одночасно і зниження шуму. Для зменшення механічного шуму необхідно:

Замінювати ударні процеси і механізми безударными; наприклад, застосовувати в технологічному циклі обладнання з гідроприводом замість обладнання з кривошипно або ексцентриковими приводами;

Замінювати штампування пресуванням, клепку — зварюванням, обрубку — різкою і т. д.;

Замінювати зворотно-поступальний рух деталей рівномірним обертальним рухом;

Застосовувати замість прямозубих шестерень косозубі і шевронні, а також підвищувати класи точності і чистоти обробки поверхні шестерень; так, ліквідація похибок в зачепленні шестерень дає зниження шуму на 5-10 дБ, заміна прямозубих шестерень шевронними — на 5 дБ;

По можливості замінювати зубчасті та ланцюгові передачі клино-пасові і зубчато-пасові; наприклад, заміна зубчастої передачі на клино-пасову знижує шум на 10-15 дБ;

Замінювати, коли це можливо, підшипники кочення на підшипники ковзання; така заміна знижує шуми на 10-15 дБ;

По можливості замінювати металеві деталі деталями з пластмас та інших «незвучних» матеріалів, або чергувати ударні і труться металеві деталі з деталями з «незвучних» матеріалів, наприклад, застосовувати текстолітні або капронові шестерні в парі зі сталевими; так, заміна однієї зі сталевих шестерень (в парі) на капронову знижує шум на 10-12 дБ;

Використання пластмас при виготовленні деталей корпусів дає хороші результати. Наприклад, заміна сталевих кришок редуктора пластмасовими призводить до зниження шуму на 2-6 дБ на середніх частотах і на 7-15 дБ — на високих;

При виборі металу для виготовлення деталей необхідно враховувати, що внутрішнє тертя в різних металах неоднаково, а отже, різна «милозвучність», наприклад, звичайна вуглецева сталь, легована сталь є більш «звучними», ніж чавун; великим тертям володіють після гарту сплави з марганцю з 15-20% міді і магнієві сплави; деталі з них при ударах звучать глухо і ослаблення; хромування сталевих деталей, наприклад турбінних лопаток, зменшує їх «милозвучність»; при зростанні температури металів на 100-150° С вони стають менш звучними;

Більш широко застосовувати примусову змащування тертьових поверхонь у з'єднаннях, що також знижує їх знос;

Застосовувати балансування обертових елементів машин;

Застосовувати прокладочні матеріали і пружні вставки в з'єднаннях, щоб виключити або зменшити передачі коливань від однієї деталі або частини агрегату до іншого; так, при правці металевих листів ковадло потрібно встановлювати на прокладку з матеріалу, що демпфірує.

Установка м'яких прокладок в місцях падіння деталей з конвеєра або скидання з верстатів, прокатних станів може істотно послабити шум.

У пруткових автоматів і револьверних верстатів джерелом шуму є труби, в яких обертається прутковий матеріал. Для зниження шуму застосовують різні конструкції малошумних труб: двостінні труби, між якими прокладена гума, труби із зовнішньою поверхнею, обернутої гумою і т. п.

Для зменшення шуму, що виникає при роботі галтувальних барабанів, дробарок, кульових млинів та інших пристроїв зовнішні стінки барабана облицьовують листовий гумою, азбестовим картоном або іншими подібними деформуючими матеріалами.

Аеродинамічні шуми. Аеродинамічні процеси відіграють велику роль у сучасній техніці. Як правило, всяке протягом газу або рідини супроводжується шумом, і тому з питаннями боротьби з аеродинамічними шумами доводиться зустрічатися дуже часто. Ці шуми є головною складовою шуму вентиляторів, повітродувок, компресорів, газових турбін, випусків пари і повітря в атмосферу, двигунів внутрішнього згоряння, насосів і т. п.

До джерел аерогідродинамічного шуму відносяться: вихрові процеси в потоці робочої середовища; коливання середовища, викликаються обертанням лопатевих коліс; пульсації тиску робочого середовища; коливання середовища, викликані неоднорідністю потоку, що надходить на лопатки коліс. У гідравлічних механізмах до цих джерел шуму додаються також кавітаціонні процеси.

При русі тіла в повітряному або газовому середовищі, при обдуванні тіла потоком середовища поблизу поверхні тіла утворюється періодично відриваються від нього вихори. Виникають при зриві вихорів стиснення і розрідження середовища поширюються у вигляді звукової хвилі. Такий звук називається вихровим.

Вихровий шум при обтіканні тіл складної форми має суцільний спектр.

Звідси видно, що для зменшення вихрового шуму необхідно насамперед зменшити швидкості обтікання і поліпшити аеродинаміку тел.

Для гідравлічних машин з обертовими робочими колесами (вентилятори, турбіни, насоси і т. д.) має місце шум від неоднорідного потоку.

Неоднорідність потоку на вході в колесо або на його виході, виникає із-за погано обтічних деталей конструкції або направляючого апарату, призводить до нестаціонарного обтікання лопаток колеса і нерухомих елементів, розташованих у колеса і, як наслідок цього, — до шуму від неоднорідності (шуму від перешкод в потоці, сиренному шуму).

Шумоутворення від неоднорідності потоку, так само як і вихровий шум, що викликається пульсаціями тиску на перешкоди і лопатках.

У відносному русі швидкість на вході в колесо дорівнює геометричній сумі швидкості в абсолютному русі і окружної швидкості. При попаданні лопатки в аеродинамічну тінь від перешкоди (западина на профілі абсолютних швидкостей) відносна швидкість змінюється за величиною і напрямком і тягне за собою зміну кута атаки, а, отже, і вектора сили, діючої на лопатку, що викликає поява звукового імпульсу. Звукова потужність шуму від неоднорідності потоку також визначається виразом (15), оскільки природа обох шумів однакова.

Боротьба з шумом від неоднорідності потоку ведеться по лінії поліпшення аеродинамічних характеристик машин

1) область частот механічного шуму (I), кратних об/с;

2) область шуму від неоднорідності потоку (II з f1, f2, f тощо);

3) область вихрового шуму (III).

Рівень звукової потужності вентиляторного шуму (дБ) залежить від повного тиску Н (кгс/м2) і продуктивності вентилятора Q (м3/с), а також від критерію гучності т, що характеризує гучність даного типу вентиляторів (т = 35-7-50 дБ):

У двигунах внутрішнього згоряння основними джерелами шуму є шум систем випуску і впуску, а також шум, випромінюваний корпусом двигуна.

Вихлоп двигунів створює найбільший шум, інтенсивність якого і спектр залежать від кількості вихлопів в секунду, тривалість вихлопу, від конструкції системи вихлопу і від потужності двигуна. Шум впуску і корпусний шум за своєю інтенсивності нижче шуму вихлопу.

В спектрах шуму двигунів присутня значна кількість дискретних складових, кратних частоті f, дорівнює числу вихлопів в секунду. Наприклад, для двотактного двигуна fi = in\60, для чотиритактного fi = in(2*60) (i - кількість циліндрів; п — швидкість обертання колінчастого валу, об/хв).

Інтенсивними аеродинамічними шумами характеризуються компресори, повітродувки, пневматичні двигуни та інші подібні машини.

Джерелами шуму компресорних установок є виходять в атмосферу всмоктувальні та вихлопні (для скидання повітря) повітроводи, корпуси компресорів, стінки повітроводів, що проходять по приміщеннях.

В залежності від конструкції компресора спектр його шуму має різний характер. Так, шум поршневих компресорів носить низькочастотний характер, обумовлений числом стиснення в секунду. Шум турбокомпресорів, навпаки, високочастотний, що пов'язано з природою утворюється шуму (вихровий шум і шум від неоднорідності потоку).

В даний час велике поширення одержали газотурбінні енергетичні установки (ГТУ). За своєю природою шум у ГТУ ділиться на шуми аеродинамічного (газодинамічного) та механічного походження, причому найбільше значення мають аеродинамічний шум, випромінюваний всмоктуючим трактом ГТУ. Основним джерелом шуму є компресор, при роботі якого рівні сумарного шуму досягають 135-145 дБ. У спектрі шуму всмоктування переважають високочастотні дискретні складові

Аеродинамічний шум у джерелі ГТУ може бути знижений: збільшенням зазору між лопаток гратами; підбором оптимального співвідношення чисел направляючих і робочих лопаток; облагороджуванням проточної частини компресорів і турбін і т. п.

Шум механічного походження (вібрації системи роторів, підшипників, елементів редукторів тощо), який є переважаючим в машинному відділенні, може бути ослаблений за рахунок проведення заходів^ розглянутих вище для механічних шумів.

При обертальному русі тіл, наприклад гвинтів літака, виникає так званий шум обертання. Він утворюється внаслідок того, що тіло періодично породжує пульсації тиску в кожній точці середовища, які сприймаються як шум.

Звукова потужність шуму обертання також залежить від окружної швидкості.

У різних турбомашинах (вентиляторах, компресорах і т. д.) шум обертання значно нижче за інтенсивністю, ніж вихровий шум і шум від неоднорідності, і тому може не враховуватися.

Одним з найбільш потужних джерел шуму є вільна струмінь. Шум струменя створюється в результаті турбулентного перемішування частинок повітря або газу, що мають велику швидкість витікання, з частинками навколишнього повітря, швидкість яких менше. Ці шуми є переважаючими при роботі реактивних двигунів, при викиді стисненого повітря або пари в атмосферу.

Звукова потужність струменя (Вт) залежить головним чином від швидкості витікання vc, а також від діаметра отвору (сопла) Dc і щільності повітря або газів р:

Зниження шуму струменя в джерелі представляє велику складність. Зменшенням градієнта швидкості в струмені, що зроблено, зокрема, у двоконтурних авіаційних двигунах, досягається зниження шуму на 5 дБ.

Установка на зрізі сопла різних насадок, дія яких заснована на трансформації спектра шуму (переклад спектру у високочастотну область і навіть в ультразвук), знижує шум на 8-12 дБ. Потрібно відзначити, що такі насадки можуть погіршувати робочі характеристики струменя з-за високого опору.

У потоках, які рухаються з надзвуковою швидкістю, виникають аеродинамічні шуми, обумовлені появою стрибків ущільнення (ударних хвиль). При русі тіла з надзвуковою швидкістю виникає явище звукового удару або бавовни, наприклад, при польоті надзвукових літаків. При витіканні газу в атмосферу з надзвуковою швидкістю відбуваються коливання стрибків з виникненням різкого дискретного шуму.

У більшості випадків заходів з ослаблення аеродинамічних шумів в джерелі виявляються недостатніми, тому додаткове, а часто і основне зниження шуму досягається шляхом звукоізоляції джерела і встановлення глушників.

У насосах джерелом шуму є кавітація рідини, що виникає у поверхні лопатей при високих окружних швидкостях і недостатньому тиску на всмоктуванні.

Заходи боротьби з кавітаційним шумом — це поліпшення гідродинамічних характеристик насосів і вибір оптимальних режимів їх роботи.

Електромагнітні шуми. Шум електромагнітного походження виникають в електричних машинах та обладнанні. Причиною цих шумів є головним чином взаємодія феромагнітних мас під впливом змінних в часі і просторі магнітних полів, що викликаються взаємодією магнітних полів, створюваних струмами.

Зниження електромагнітного шуму здійснюється шляхом конструктивних змін в електричних машинах, наприклад, шляхом виготовлення скошених пазів якоря ротора. У трансформаторах необхідно застосовувати більш щільну пресування пакетів, використовувати матеріали, що демпфірують.

При роботі електричних машин виникає також аеродинамічний шум (в результаті обертання ротора в газовому середовищі і руху повітряних потоків всередині машини) і механічний шум, зумовлений вібрацією машини з-за неврівноваженості ротора, а також від підшипників і щіткового контакту. Хороша притирання щіток може зменшити шум на 8-10 дБ.

Зміна спрямованості випромінювання шуму. У ряді випадків величина показника спрямованості (ПН) досягає 10-15 дБ, що необхідно враховувати при проектуванні установок із спрямованим випромінюванням, відповідним чином орієнтуючи ці установки по відношенню до робочих місць. Наприклад, вихлоп стисненого повітря, отвір повітряно-забірних вентиляційної шахти або компресорної установки повинні розташовуватися так, щоб максимум випромінюваного шуму був направлений в протилежну сторону від робочого місця або від житлового будинку.

Раціональна планування підприємств і цехів, акустична обробка приміщень, шум на робочому місці може бути зменшений збільшенням площі S, що може бути досягнуто збільшенням відстані від джерела шуму до розрахункової точки.

При плануванні підприємства найбільш шумні цехи повинні бути сконцентровані в одному-двох місцях. Належне відстань між гучними цехами і тихими приміщеннями (заводоуправління, конструкторські бюро тощо) повинно забезпечувати необхідне зниження шуму.

Якщо підприємство розташоване в межах міста, то ці шумні цехи повинні бути розташовані в глибині підприємства, по можливості далі від житлових будинків.

Всередині самої будівлі тихі приміщення необхідно розташовувати далеко від галасливих так, щоб їх розділяло кілька інших приміщень або огорожа з хорошою звукоізоляцією.

Раніше було показано, що інтенсивність шуму в приміщеннях залежить не тільки від прямого, але і від відбитого звуку. Тому якщо немає можливості зменшити прямий звук, то для зниження шуму потрібно знизити енергію відбитих хвиль. Цього можна досягти, збільшивши еквівалентну площу поглинання А приміщення, шляхом розміщення на його внутрішніх поверхнях звукопоглинальних облицювань, а також установки в приміщенні штучних звукопоглинювачів. Цей захід називається акустичною обробкою приміщення.

Властивості поглинання звуку володіють всі будівельні матеріали. Однак звукопоглинаючими матеріалами і конструкціями прийнято називати лише ті, у яких коефіцієнт звукопоглинання а на середніх частотах більше 0,2. У таких матеріалів, як цегла, бетон, величина а мала (0,01—0,05).

Процес поглинання звуку відбувається за рахунок переходу енергії вагається частинок повітря в теплоту внаслідок втрат на тертя в порах матеріалу. Тому для ефективного звукопоглинання матеріал повинен володіти пористою структурою, причому пори повинні бути відкриті з боку падіння звуку і з'єднуватися між собою (незамкнуті пори), щоб не перешкоджати проникненню звукової хвилі в товщу матеріалу.

Найбільш часто в якості звукопоглинальне облицювання застосовують конструкції у вигляді однорідного шару пористого матеріалу певної товщини, укріпленого безпосередньо па поверхні огородження, або з віднесенням від нього на деяку відстань.

В даний час застосовують такі звукопоглинальні матеріали, як ультратонкі скловолокно, капронове волокно, мінеральну вату, деревоволокнисті, мінераловатні плити на різних зв'язках із забарвленою і профільованою поверхнею, пінополіуретановий поропласт (поролон), пористий полівініл-хлорид, різні пористі жорсткі плити на цементному в'яжучому й інші матеріали.

Звукопоглинальні властивості пористого матеріалу залежать від товщини шару, частоти звуку, наявності повітряного проміжку між шаром і відбиває стінкою, на якій він встановлений.

Практично товщина облицювань становить 20-200 мм, при цьому максимальне поглинання забезпечується на середніх і високих частотах (а = 0,6-0,9). Для збільшення поглинання на низьких частотах і для економії матеріалу між шаром і огорожею роблять повітряний проміжок.

Вибір конструкції звукопоглинальне облицювання залежить від частотних характеристик шуму в приміщенні і звукопоглинальних властивостей конструкції, при цьому максимуму в спектрі шуму повинен відповідати максимум коефіцієнта звукопоглинання на цих же частотах.

На робочих місцях виробничих приміщень, куди разом з відбитим звуком приходить і прямий звук від різних джерел, величина зниження шуму за рахунок акустичної обробки приміщення виявляється істотно менше розрахованої за формулою.

На ефективність звукопоглинальних облицювань впливає не тільки величина ΔA, але і висота розташування їх над джерелами шуму, а також конфігурація приміщення. Облицювання, більш ефективні при відносно невеликій висот приміщення. Це пояснюється тим, що в низьких приміщеннях великої площі стелю і іол є основними відбиваючими поверхнями, а застосування облицювань, як зазначалося вище, засноване на зменшення відбитого звуку. У таких приміщеннях закрити підлогу поглинаючим матеріалом зазвичай не представляється можливим, тому облицьовуються тільки стелі; стіни тут майже не грають ролі у відображенні звуку і тому їх не облицьовують.

Навпаки, у високих і витягнутих приміщеннях, де висота більше ширини, облицювання стін дасть більший ефект.

У приміщеннях кубічної форми облицьовуються як стіни, так і стеля.

Установка звукопоглинальних облицювань знижує шум за сумарним рівнем на 6-8 дБ в зоні відбитого звуку (далеко від джерела) і на 2-3 дБ поблизу джерела шуму. Незважаючи на таке відносно невелике зниження, застосування облицювань доцільно з наступних причин: по-перше, спектр шуму в приміщенні змінюється за рахунок великої ефективності (8-10 дБ) облицювань на високих частотах. Він робиться більш глухим і менш дратівливим; по-друге, стає більш помітним шум свого обладнання, наприклад, верстата, а отже, з'являється можливість слухового контролю його роботи, стає легше розмовляти, покращується розбірливість мовлення.

Якщо стіни приміщення, перекриття виконані світлопрозорими або площа вільних поверхонь недостатня для встановлення плоскої звукопоглинальне облицювання, для зменшення шуму застосовують штучні (об'ємні) поглиначі різних конструкцій, що представляють собою об'ємні тіла, заповнені звукопоглинальним матеріалом, і підвішені до стелі рівномірно по приміщенню на певній висоті.

Необхідно відзначити, що сучасна тенденція застосування в промислових будівлях великих засклених поверхонь, перегородок з склоблоків, різних декоративних пластмасових покриттів і т. і. заходів, покращуючи естетичний вигляд підприємства, призводить до погіршення шумових умов, оскільки звукопоглинальні властивості таких конструкцій дуже малі. Тому проведення акустичної обробки подібних приміщень часто є необхідним заходом.

Зменшення шуму на шляху його поширення. Цей метод застосовується, коли розглянутими вище методами неможливо або недоцільно досягти необхідного зниження шуму.

Звукоізолюючі огорожі. Шум з приміщення з джерелом шуму (I) проникає через звукоізолюючі огорожі в тихе приміщення (II) трьома шляхами

1) через огорожу, яка під дією змінного тиску падаючої на неї хвилі, вагаючись як діафрагма, випромінює шум в тихе приміщення;

2) безпосередньо по повітрю через різного роду щілини і отвори;

3) за допомогою вібрацій, порушуваних у будівельних конструкціях механічним шляхом (удари, ходіння тощо).

У перших двох випадках передаються звуки, що виникають і поширюються по повітрю і умовно звані повітряними звуками. У третьому випадку енергія виникають пружних коливань поширюється по конструкціях (стінах, перекриттях, трубопроводах тощо) і потім випромінюються у вигляді шуму. Такі коливання називаються структурними або наголошеними звуками.

Нижче розглядається ізоляція тільки від дії повітряного звуку

Найбільш ефективне зниження повітряного шуму можна досягти шляхом встановлення звукоізолюючих перешкод у вигляді стін, перегородок, кожухів, кабін і т. д.

Сутність звукоізоляції огорожі полягає в тому, що падає на нього звукова енергія відбивається в набагато більшій мірі, ніж проникає через огорожу.

Звукоізолююча здатність огородження виражається величиною R = 10 lg (1/t)(дБ).

Огорожі бувають одношарові і багатошарові. Звукоізолююча здатність (дБ) однорідної перегородки може бути визначена за формулою

1. Звукоізолююча здатність огорож тим вище, чим вони важчі, вона змінюється по так званому закону маси. Так, збільшення маси в 2 рази призводить до підвищення звукоізоляції на 6 дБ.

2. Звукоізолююча здатність одного і того самого огородження зростає із збільшенням частоти. Іншими словами, на високих частотах ефект від встановлення огорожі буде значно вище, ніж на низьких частотах.

Необхідно зазначити, що ця формула застосовна не у всьому діапазоні частот, оскільки в ній не враховується вплив жорсткості. Насправді ж у приватній характеристиці одношарового огорожі можна виділити три діапазону

Звукоізоляція в діапазоні I визначається жорсткістю огорожі і резонансними явищами. Враховуючи, що у більшості одношарових огорож власна частота коливань лежить нижче нормованого діапазону частот (нижче 45 Гц), розрахунок звукоізоляції в діапазоні I не виробляють.

У діапазоні II звукоізоляція підкоряється закону маси за формулою.

В діапазоні III спочатку спостерігається погіршення звукоізоляції внаслідок виникнення явища хвильового збіги, при якому розподіл тиску в падаючої звукової хвилі вздовж огорожі точно відповідає розподілу амплітуди зміщення власних згинальних коливань огорожі, що призводить до своєрідного просторового резонансу та інтенсивному росту коливань. Потім звукоізоляція, залежить не тільки від маси, але й від жорсткості огорожі, збільшується із зростанням частоти дещо швидше, ніж у діапазоні II.

Розглянута величина звукоізолюючої здатності огорожі показує, наскільки знижується рівень шуму за перегородкою в припущенні, що далі він поширюється безперешкодно (наприклад, шум через огорожу виходить на вулицю). У разі ж передачі шуму з одного приміщення в інше рівень шуму, який проник у приміщення, залежить від багаторазових огорож від внутрішніх поверхонь. Чим більше гулкість приміщення і більше площа перегородки, тим більше рівень шуму в такому приміщенні, а значить, тим гірше його фактична звукоізоляція Rф (дБ):

З особливою легкістю шум проникає через всякого роду щілини і отвори в огорожі, вікнах, дверях. На це обставина часто не звертають належної уваги, що призводить до значного погіршення звукоізоляції.

При влаштуванні огорож, складаються з різних елементів, наприклад, перегородки з дверима, оглядовими вікнами і т. п., особливо при ізоляції потужних джерел шуму, необхідно прагнути до того, щоб звукоізолюючі здатності цих більш «слабких» елементів і самої перегородки за своєю величиною не дуже відрізнялися один від одного. В іншому випадку шум буде проникати через такі елементи і зниження рівня шуму всією конструкцією виявиться незначним. Для того щоб зробити складене огорожу рівно-міцною щодо звукоізоляції, двері і вікна в шумних приміщеннях, наприклад, в боксах для випробування двигунів, роблять з підвищеною звукоізоляцією.

Звукоізоляція багатошарових огороджень, як правило, буває більш високою, ніж звукоізоляція одношарових огорож тієї ж маси. Широке поширення знаходять подвійні огорожі з повітряним проміжком, заповненим звукопоглинальним матеріалом.

Іноді поняття «ізоляція» і «поглинання» звуку ототожнюються один з одним, хоча між ними є принципова відмінність. Звукоізолююча конструкція служить для того, щоб не пропускати звук з шумного приміщення у більш тихе, ізолюєме приміщення. Основний акустичний ефект обумовлений відбиттям звуку від конструкції.

Звукопоглинальні матеріали і конструкції призначені для поглинання звуку як в приміщеннях з джерелом, так і в сусідніх приміщеннях. Поглинання звуку обумовлено переходом коливної енергії в тепло внаслідок втрат на тертя у звокопоглинач. Втрати на тертя найбільш значні в пористих матеріалах, які з цієї причини і використовують в звукопоглинальних конструкціях. Для звукоізолюючих конструкцій потрібні щільні, тверді, масивні матеріали.

Для зменшення шуму в приміщеннях, сусідніх з приміщенням цього джерела шуму, метод звукоізоляції є значно ефективнішим порівняно з методом звукопоглинання. Звукоізолюючі конструкції послаблюють шум у сусідніх приміщеннях на 30-50 дБ, в той час як установка в приміщенні одних звукопоглиначів, навіть з високими звукопоглинальними властивостями, дає зниження шуму всього на 6-8 дБ. У той же час для ефективного захисту від шуму потужних джерел, наприклад, реактивних двигунів на випробувальних боксах, потрібно спільне використання методів звукоізоляції та звукопоглинання.

Як зазначалося в розділі 4, зниження вібрацій, а отже, і шуму може бути досягнуте за рахунок застосування вібродемпфіруючих покриттів.

Зниження шуму вібродемпфирующими покриттями відбувається не тільки внаслідок збільшення внутрішніх втрат, але і за рахунок зростання звукоізолюючої здатності стінок конструкції, особливо при нанесенні товстих шарів покриття.

Хороші результати дає застосування вібродемпфіруючих мастик, які можуть бути нанесені на будь-які поверхні.

Звукоізолюючі кожухи, екрани, кабіни. Звукоізолюючими кожухами закривають найбільш шумні машини і механізми, локалізуючи таким чином джерело шуму. Кожухи виготовляють зазвичай з дерева, металу або пластмаси. Внутрішня поверхня Стінок кожуха обов'язково облицьовується звукопоглинальним матеріалом. З зовнішньої сторони на кожух іноді наноситься шар вібродемпфери матеріалу. Кожух повинен щільно закривати джерело шуму.

Для машин, що виділяють тепло (електродвигуни, компресори, дизелі і т. п.), кожухи забезпечують вентиляційними пристроями з глушниками.

Ефективність встановлення кожуха (дБ) визначається за формулою

Встановлюваний кожух не повинен жорстко з'єднуватися з механізмом. В іншому випадку його застосування дає негативний ефект (кожух стає додатковим джерелом шуму).

У тих випадках, коли неможливо ізолювати шумні машини або у зв'язку з необхідністю стежити за робочим процесом, пульт керування машин укладають у звукоізольовані кабіни з оглядовим вікном, при цьому приміщення кабіни акустично обробляється.

Для захисту працюючих від безпосереднього (прямого) впливу шуму використовують екрани, що встановлюються між джерелом шуму і робочим місцем. Акустичний ефект екрану заснований на утворенні за ним області тіні, куди звукові хвилі проникають лише частково. Ступінь проникнення залежить від співвідношення між розмірами екрану і довжиною хвилі Я: чим більше λ, тим менше при даних розмірах область тіні за екраном, а отже, і зниження шуму. З цієї причини екрани застосовують в основному для захисту від середньо - і високочастотного шуму. На низьких частотах екрани малоефективні, так як за рахунок ефекту дифракції звук легко їх огинає. Важливо також відстань від джерела шуму до екрануємого робочого місця — чим воно менше, тим більше ефективність екрана.

Для підвищення ефективності екрани часто роблять складної форми, при цьому їх облицьовують звукоізолюючим матеріалом. У шумних цехах ряд робочих місць, наприклад, операторів пультів управління розміщують у звукоізольованих кабінах.

Глушники шуму. Вони застосовуються в основному для зменшення шуму різних аеро-газодинамічних установок і пристроїв.

У практиці боротьби з шумом використовують глушники різних конструкцій, вибір яких залежить від конкретних умов кожної установки, спектра шуму і потрібного заглушена.

Глушники прийнято поділяти на активні та реактивні. Належність того чи іншого класу визначається за принципом роботи: активні глушники, містять звукопоглинальний матеріал, поглинають надійшла в них звукову енергію, а реактивні відбивають її назад до джерела.

Звукопоглинальні елементи можна виготовляти у вигляді циліндрів, розташованих паралельно осі каналу. У великих глушниках їх зручно підвішувати у вертикальному положенні.

Екранні глушники можуть встановлюватися на виході з каналу в атмосферу або на вході в канал

На низьких частотах екран практично не чинить дії на шум випромінюваний. На високих частотах ефективність його установки може становити 10-25 дБ, причому максимальний ефект спостерігається в осьовому напрямку.

Велике значення має відстань до екрану каналу і діаметр екрану — чим ближче екран розташований і чим більше діаметр, тим ефективніше його установка. Діаметр екрана приймається зазвичай у 2 рази більшим, ніж діаметр каналу. Що ж стосується відстані від екрану кінця каналу, то тут вимоги акустики приходять у суперечність з вимогами аеродинаміки, так як при дуже близькому розташуванні екрана різко збільшується гідравлічний опір. Тому при установці екранів доводиться знаходити оптимальне рішення.

Глушники шуму реактивного типу, що працюють за принципом фільтрів, застосовують для зниження шуму з різко вираженими дискретними складовими, а також для заглушення шуму у вузьких частотних смугах.

Ці глушники типу розширювальних камер і резонансні глушники у вигляді камер об'ємом V або у вигляді вузьких відростків , довжина яких дорівнює 1/4 довжини хвилі заглушаемого звуку. Такі глушники, налаштовані на частоти найбільш інтенсивних складових шляхом відповідного розрахунку розмірів елементів глушників (обсягу камер, довжини відростків площі отворів і т. д.), забезпечують значне зниження шуму (до 20-30 дБ).

Для отримання необхідного зниження шуму в широкому діапазоні частот глушники виконують у вигляді набору різних шумо-глушащих елементів і мають складну форму.

При влаштуванні глушників шуму будь-якого типу важливо, щоб вони не погіршували роботу машини. Використовуючи хвилі, відбиті від глушника до машини («акустичний імпульс»), у ряді випадків можна одночасно зі зменшенням шуму поліпшити робочі характеристики машини.

Часто не економічно, а іноді практично неможливо зменшити шум до допустимих величин загально-технічними заходами. Наприклад, при таких виробничих процесах, як клепка, обрубка, штампування, зачистка при випробуванні двигунів внутрішнього згоряння і т. д., засоби індивідуального захисту є основними заходами, що запобігають професійні захворювання працюючих.

До засобів індивідуального захисту відносяться вкладиші, навушники і шоломи.

Вкладиші. Це вставлені в слуховий канал м'які тампони з ультра-тонкого волокна, іноді, просочені сумішшю воску і парафіну, і жорсткі вкладиші (ебонітові, гумові) у формі конуса. Вкладиші — це найдешевші і компактні засоби захисту від шуму, але недостатньо ефективні (зниження шуму 5-20 дБ) і в ряді випадків незручні, так як дратують слуховий канал.

Навушники. У промисловості широко застосовуються навушники типу ВЦИИИОТ. Навушники щільно облягають вушну раковину і утримуються дугоподібною пружиною.

Шоломи. При дії шумів з високими рівнями (більше 120 дБ) вкладиші і навушники не забезпечують необхідного захисту, Часто не економічно, а іноді практично неможливо зменшити шум до допустимих величин загально-технічними заходами. Наприклад, при таких виробничих процесах, як клепка, обрубка, штампування, зачистка при випробуванні двигунів внутрішнього згоряння і т. д., засоби індивідуального захисту є основними заходами, що запобігають професійні захворювання працюючих.

Ультразвук знаходить широке застосування в металообробній промисловості, машинобудуванні, металургії і т. д. Частота застосованого ультразвуку від 20 кГц до 1 мГц, потужністю до декількох кіловат.

Ультразвук чинить шкідливий вплив на організм людини. У працюючих з ультразвуковими установками нерідко спостерігаються функціональні порушення нервової системи, зміни тиску, складу і властивостей крові. Часті скарги на головні болі, швидку стомлюваність, втрату слухової чутливості.

Ультразвук може діяти на людину як через повітряне середовище, так і через рідку або тверду (контактна дія на руки).

Рівні звукових тисків в діапазоні частот від 11 до 20 кГц не повинні перевищувати відповідно 75-110 дБ, а загальний рівень звукового тиску в діапазоні частот 20-100 кГц не повинен перевищувати 110 дБ.

Захист від дії ультразвуку при повітряному опроміненні може бути забезпечена:

1) шляхом використання в обладнанні більш високих робочих частот, для яких допустимі рівні звукового тиску вище;

2) шляхом виконання обладнання, що випромінює ультразвук, в звуко ізолюючому виконанні (типу кожухів). Такі кожухи виготовляють з листової сталі або дюралюмінію (товщиною 1 мм) з обклейкою гумою чи руберойдом, а також з гетинаксу (товщиною 5 мм). Еластичні кожухи можуть бути виготовлені з трьох шарів гуми загальною товщиною 3-5 мм. Застосування кожухів, наприклад, в установках для очищення деталей, дає зниження рівня ультразвуку на 20-30 дБ в чутному діапазоні частот і 60-80 дБ — в ультразвуковому;

3) шляхом влаштування екранів, у тому числі прозорих, між устаткуванням і працюючим;

4) розміщенням ультразвукових установок у спеціальних приміщеннях, кабінах, якщо перерахованими вище заходами неможливо отримати необхідний ефект.

Захист від дії ультразвуку при контактному опроміненні полягає в повному виключенні безпосереднього контакту працюючих з інструментом, рідиною і виробами, оскільки такий вплив найбільш шкідливо.

Завантаження і вивантаження виробів повинні здійснюватися при вимкненому джерелі ультразвуку. У тих випадках, коли вимикання установки небажано, застосовують спеціальні пристосування, наприклад, у ваннах для очищення вироби занурюють у ванну в сітках, забезпечених ручками з вібро-ізолюючим покриттям (пориста реліну, поролон тощо). Застосування гумових рукавичок також забезпечує необхідний захист.

Вимірювання шуму проводять з метою визначення рівнів звукових тисків на робочих місцях і відповідності їх санітарним нормам, а також для розробки та оцінки ефективності різних шумо-поглинаючих заходів.

Основним приладом для вимірювання шуму є шумомір. У шумомірі звук, який сприймається мікрофоном, перетворюється на електричні коливання, які посилюються і потім, пройшовши крізь коригуючі фільтри і випрямляч, реєструються стрілочними приладом.

Діапазон вимірюваних сумарних рівнів шуму зазвичай становить 30-130 дБ при частотних межах 50-8000 Гц.

Шумоміри мають перемикач, що дозволяє вести вимірювання за трьома шкалами: А, В, С (або лінійною шкалою).

У шумомірах використовують електродинамічні та конденсаторні мікрофони.

Для визначення спектрів шуму шумомір підключають до фільтрів та аналізаторів.

У ряді випадків шум записується на магнітофон (через шумомір) і потім в лабораторних умовах аналізується.

Вимірювання шуму на робочих місцях промислових підприємств виробляють на рівні вуха працюючого при включенні не менше 2/3 встановленого обладнання.

В даний час для вимірювань шуму використовують вітчизняні шумоміри Ш-63, Ш-70, прилад ИШВ в комплекті з октавними фільтрами. Для аналізу шуму застосовують спектрометр С34.

Із зарубіжних приладів хороші характеристики мають акустичні комплекти фірм «RFT» і «Брюль і К'єр».