Пр.1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

КАФЕДРА САУ

ОТЧЕТ

по практической работе №1

по дисциплине «Акустическое проектирование электроэнергетического оборудования»

Тема: Расчет основных характеристик шума и вибрации

Студент гр. ХХХХ		ХХХХХХХХ
Преподаватель		ХХХХХХХХ

Санкт-Петербург

2024

Постановка задачи.

В практической деятельности необходимо иметь опыт применения простых соотношений для определения основных характеристик шума и вибрации, использования справочного материала и т. д. Данное практическое задание направлено на решение этой задачи.

Исходные данные.

В качестве исходных данных используются справочные материалы и различные результаты измерений шума и вибрации. Данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Исходные данные

Номер задачи	Исходные данные	Вариант
		1
1/1	L, дБ n	80 5
1/2	L1, дБ L2, дБ L3, дБ L4, дБ	90 94 93 97
1/3	L, дБ	80 100
2	L, дБ k	90 0,5
3	L, дБ k	110 10
4	L, дБ R1, м R2, м	80 1 10

Основные характеристики шума и вибрации.

Уровень звукового давления определяется по формуле:

Интенсивность звука определяется как:

Излучаемая акустическая мощность:

Задача 1.

Заданы уровни шума источников L₁, L₂ …, L_n, расположенных в одном помещении. Необходимо найти суммарный уровень шума L_∑ в этом помещении при различных источниках шума.

Решение.

1. Все источники имеют одинаковый уровень шума.

Одинаковые источники по уровню шума: .

Результирующая интенсивность силы звука:

где – это интенсивность одного источника звука.

Выразим интенсивность звука через уровень звукового давления:

Тогда:

Пример. дБ, . Получаем:

2. Источники имеют разные уровни шума.

Результирующая интенсивность силы звука:

Результирующий уровень шума для разных источников:

Пример. дБ, дБ, дБ, дБ. Получаем:

3. Для двух источников. Решим задачу с помощью полученной ранее формулы. Значения примера: дБ, дБ.

Задача 2.

Шум в помещении с одинаковым по уровню шума оборудованием составляет . Часть оборудования отключили. Определить уровень шума в этом помещении после отключения оборудования, , если, например, отключена половина оборудования (k = 0,5).

Решение.

По условию задачи уровни шума оборудований одинаковы. Значит, результирующий уровень шума перед отключением равен:

где – уровень шума одного оборудования.

После отключения некоторого количества оборудования имеем:

где – отношение отключаемого оборудования к общему.

Пример. = 90 дБ, = 0,5.

Задача 3.

Первоначальный уровень шума в помещении . Поставим новое оборудование, такое, что шум k новых машин равен шуму одной старой. Определить уровень шума в помещении при новом оборудовании .

Решение.

Пусть – уровень шума одной старой машины. Тогда,

По условию имеем:

где – уровень шума одной новой машины.

Тогда,

Пример. = 110 дБ, = 10. Получаем:

Задача 4.

Задан уровень шума , измеренный на расстоянии от источника. Необходимо найти уровень шума на расстоянии для того же источника.

Решение.

Если предположить, что расстояния небольшие и потерь нет, то значение звуковой мощности W сохраняет свое значение. То есть, для этих двух расстояний (точек) справедливо .

Известно, что звуковая волна распространяется в сферическом пространстве, то есть . Выразим :

Пример. = 80 дБ, = 1 м, = 10 м. Получаем:

Задача 5.

По результатам измерений известны следующие величины: звуковое давление , амплитуда , скорость , ускорение перемещения. Найти уровень шума (вибрации), дБ.

Решение.

Уровень звукового давления:

Уровень вибросмещений:

Уровень виброскорости:

Уровень виброускорения:

Для решения данной задачи необходимо определить пороговые значения вибросмещения, виброскорости и виброускорения и .

Известно, что упругие силы, возникающие в результате изменения давления, уравновешиваются инерционными силами:

После интегрирования данного выражения получим:

где – удельное акустическое сопротивление среды.

Пусть , где .

Тогда:

Отсюда:

Тогда уровень вибросмещений:

Уровень виброскорости:

Уровень виброускорения:

Пример: Па,

м, м/с, м/с². Тогда получим следующее:

Задача 6.

Для некоторых типовых агрегатов (например электродвигателей) известно примерное значение соотношения мощности и звуковой мощности излучаемого шума. Определить примерную мощность агрегата по известному уровню шума.

Решение.

Пусть Выразим звуковое давление из известного уровня шума:

Тогда значение интенсивности звука:

Отсюда можно найти выразить звуковую мощность излучаемого шума:

где S – площадь излучаемой поверхности.

Зная отношение можно выразить мощность агрегата:

Пример. Допустим уровень звукового давления равен 80 дБ, отношение звуковой мощности к мощности агрегата k = 2∙10^-7, а площадь излучаемой поверхности S = 0,38 м². Тогда примерная мощность агрегата равна:

Выводы.

Из задачи 1 можно сделать вывод о том, что в случае нескольких источников шума результирующий уровень шума будет равен (или чуть больше) уровню шума источника звука с наибольшим значением уровня звукового давления. То есть, с увеличением количества источников звука при максимальном значении L, результирующий уровень шума будет расти логарифмически, а не линейно.

Из задачи 2 видно, что при отключении даже половины оборудования результирующий уровень шума будет не сильно меньше уровня шума до отключения оборудований. Иначе говоря, при увеличении количества отключаемого оборудования, результирующий уровень шума будет уменьшаться логарифмически, а не линейно.

Из задачи 3 становится ясно, что даже в случае замены оборудования таким образом, что шум нескольких новых агрегатов будет равен шуму одного старого (казалось бы, общий уровень шума от источников будет гораздо меньше), результирующий уровень шума при замене старых агрегатов будет не сильно меньше, чем при старых агрегатах. Даже в том случае, когда уровень шума 100 новых агрегатов будет равен уровню шума одного старого, при общем уровне шума для старых агрегатов 100 дБ имеем:

Задача 4 показывает, как зависит уровень шума от одного и того же источника на разных расстояниях. Опять же, уровень шума в этом случае будет увеличиваться/уменьшаться логарифмически, а не линейно.

В задаче 5 были определены уровень звукового давления, уровень вибросмещений, уровень виброскорости и уровень виброускорения.

Задача 6 показывает, что при известном коэффициенте соотношения мощности агрегата к мощности издаваемого звука и уровне шума можно определить мощность самого агрегата.