773

Величина изоляции воздушного шума пластинами определялась в соответствии с [9] по формуле

А=0,163 V/Т; здесь V – объем измерительной камеры, м3;

Т – время реверберации, с.

2.1.3. Обобщение результатов экспериментальных исследований.

Снижение уровня звукового давления при прохождении звуковой волны через ограждение связаны с потерями энергии, в частности на формирование вибрационного поля. Ранее уже отмечалось, что энергия при этом частично уходит в примыкающие конструкции, а частично запирается в пределах площади ограждения и уменьшается за счет трения в материале ограждения и излучения.

При жестком опирании краев (график «б», рис.2.8) вибрационное поле формируется решеткой узловых линий бегущих изгибных волн, наложение которых создает одну из форм колебаний. В первой октаве уровень вибрации минимален, а начиная со второй октавы растет со скоростью 10 дБ/ок., что связано с простыми резонансами на пластине:

где Си – скорость распространения изгибной волны, м/с; l – размер короткой стороны ограждения, м .

Минимальное значение скорости колебаний Lv, дБ, наблюдается в пределах октавных полос частот, которые содержат граничную частоту fгр:

где Со – скорость распространения звуковой волны в воздухе, м/с; Сп – скорость распространения продольной волны в ограждении,

м/с;

h – толщина ограждения, м,

т.е. когда наблюдается совпадение следа падающей звуковой волны и изгибной волны в пластине. На частотах, лежащих выше fгр происходит

22

спад уровня вибрации, что связано с наложением части изгибных волн в перпендикулярных плоскостях и их взаимном гашении.

Рис.2.7. Изоляция воздушного шума пластинами:

1 – при упругом закреплении краев (резиновые прокладки);

2 – при жестком закреплении (на гипсовый раствор)

23

после появления волнового движения в упругой прокладке (fпр=500 Гц) наблюдается резкий скачок виброскорости – до 10 дБ/ок.

На рис.2.7 представлены графики звукоизоляции пластин. При опирании на упругие прокладки изоляция имеет ровный характер на средних и высоких частотах. Имеющие место выбросы в пределах первой октавной полосы обусловлены резонансными явлениями в камере КНУ и слабой диффузностью звукового поля. При жестком закреплении краев наблюдается рост изоляции по закону массы на частотах fi < fгр, а после снижения на пространственном резонансе растет в среднем 6 дБ/ок.

Обобщение результатов экспериментальных исследований и анаD лиз основных факторов, снижающих изоляцию воздушного шума, изложены в работе [27].

Анализ результатов исследований по оценке звукоизолирующей способности легких ограждений будет приведен в третьем разделе работы.

2.2. Разработка методики экспериментальных исследований распространения упругих колебаний

через угловой стык стержневой системы

В разделе рассматриваются вопросы выбора экспериментальной установки, приборного парка и методики исследования распростраD нения изгибных и продольных волн через жесткое и с упругой вставкой угловое соединение стержней, имеющих одинаковые и разные попарно сечения.

2.2.1. Выбор параметров экспериментальной установки

Для проведения исследования распространения упругих колебаний по элементам строительных конструкций и изучения вопроса о влиянии упругих прокладок на изоляцию изгибных и продольных волн при прохождении ими углового соединения была выбрана модель установки, представленная на рис. 2.9.

25

Для отработки методики эксперимента было изготовлено угловое соединение двух штанг, каждая из которых имела длину 5 м, ширину 0,06 м, толщину 0,018 м. Жесткость прямоугольного стыка элементов стержневой системы обеспечивалась склеиванием фрезерованных конD цов соединения специальным клеем УДОD3. Шов обеспечивал одноD родность конструкции, а прочность на сдвиг была исследована на пяти образцах и составила в среднем 9,6 106 н/м2. Для исследования упругого соединения использовалась резина марки ИРD22 толщиной 0,005 и 0,0025 м.

Штанги раскреплялись в горизонтальной плоскости в 3Dх точках на стальной проволоке длиной 2 м. Система подвесок была выбрана из условия максимальной прочности, минимального их количества по длине штанг, что обеспечивало малый прогиб в пролете между точками подвеса и, в конечном счете, горизонтальность всей системы штанг (рис.2.9).

Регулировка натяжения в подвесках осуществлялось струбцинами, которые соединялись с неподвижной массивной рамой. Для контроля прямого угла соединения и горизонтальности плоскости обеих штанг использовался теодолит ТТD50.

Частота собственных колебаний стержневой системы определялась как для физического маятника в свободно – подвешенном состоянии по формуле

fo = (1/ 2π) [m g l / I]0.5= 0,35 Гц.

27

Таким образом, частота собственных колебаний системы на подвесках не оказывает влияние на результат эксперимента.

Определялось влияние подвесок на величину затухания колебаний упругой волны в штангах. С этой целью производилось измерение вреD мени реверберации для одной из штанг в свободно подвешенном состоянии при расстановке 5Dти подвесок через 1 п.м. длины штанги и 3Dх – через 1,65 п.м. Время реверберации для первого варианта состаD вило Т50 =1,2 с; для второго варианта Т30 =1,25 с. Измерения показали, что разность времени реверберации находится в пределах 4 %, так что влиянием подвесок на колебательный процесс в штангах можно пренебречь.

2.2.2. Измерительная аппаратура

Излучающий (передающий) тракт включал следующие приборы:

–тональный генератор Г3D18, миллиамперметр, контактный возбуD дитель изгибных колебаний.

Приёмный тракт состоял из следующих приборов:

–датчик ускорения КДD12(13), переходник интегрирующей цепи типа 009, импульсный шумомер тип 00017.

Рис.2.10. Распределение уровня колебаний на штангах

Возбуждение звуковой вибрации в штангах производилось генераD тором синусоидальных сигналов Г3D18 посредством возбудителя колебаний. Генератор воздействует на колебательную систему простой

28

гармонической силой, обеспечивая широкий диапазон частот. Для обеD спечения точности измерений, на выходе генератора подключались частотомер ЧЗD35 А и миллиамперметр. Последний обеспечивает конD троль сигналов заданной силы на контактный возбудитель колебаний, который точечно соединялся со штангой посредством специального стержня с целью исключения искажения или задержки самим источниD ком вибрации отраженных от углового стыка волн.

Т а б л и ц а 2 . 4

Время реверберации(с) штанг

Для обеспечения возбуждения в штанге №1 (см. рис.2.9) только изгибных волн по центральной оси штанги нарезались отверстия, обеспечивающие жесткую, строго перпендикулярную к оси установку стержня в передающем звене: электродинамический возбудитель – штанга, а так же крепление датчика вибрации, который соединялся переходником типа 009 и микрофоном МКD101 с шумомером типа 00017.

При проведении исследований использовались датчики вибрацииD аксельрометры, которые воспринимают вибрацию и генерируют выD ходные напряжения, пропорциональные ускорению и квадрату частоD ты. В специальном интегрирующем устройстве происходит модифиD кация полученных сигналов в сигналы, пропорциональные скорости перемещения при соответствующей частотной зависимости. Это поD зволяет получать с аксельрометра непосредственную информацию о скорости перемещения штанг при распространении по ним упругих волн. Метод обработки сигналов с датчиков вибрации аналогичен обработке сигналов с датчиков – микрофонов при измерении звукового давления.

29

2.2.3. Предварительное исследование колебательной системы штанг при угловом соединении

В целях получения неискаженной интерференционной картины на штангах необходимо получить частоты собственных колебаний диффуD зора электродинамического возбудителя и системы штанг. При подаче электрического сигнала генератора (см. рис.2.9), подвижная катушка прибора приходит в колебания, которые распространяются от края диффузора со скоростью, равной скорости распространения звука в материале диффузора. В случае, если по образующей диффузора уклаD дывается половина длины волны или кратная ей величина, то последD ний начинает интенсивно колебаться, то есть происходит явление резонанса. При этом синусоидальный сигнал подается с большим искажением, что не желательно при проведении эксперимента. Эти частоты измерены и приводятся в табл. 2.5.

Один из методов нахождения частот собственных колебаний сисD темы и конфигурации её частей для соответствующих нормальных мод состоит в том, что на систему воздействуют гармонической силой через тональный генератор с плавно изменяющейся частотой. Полученные при этом максимальные отклонения свидетельствуют о резонансных частотах, которые и будут частотами собственных колебаний. ПривеD денные в табл.2.5 частоты исключались из рассмотрения при провеD дении эксперимента.

Для получения достоверных экспериментальных результатов в исD следуемой системе необходимо создать режим бегущей волны. СоздаD ние такого режима сводится к тому, чтобы сократить до минимума отD ражения от краев, то есть исключить возможность возникновения стояD чих волн. С этой целью концы штанг погружались в демпфирующую среду, глубина погружения в которую определялась из соотношения:

lк ≥ (2,5 ÷3) λи,

где λи – наибольшая длина изгибной волны в рабочем диапазоне частот.

30