Лабораторные работы / BZhD_LR_7 (1)

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра БЖД

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №7

по дисциплине «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Тема: Исследование параметров производственного шума и определение эффективности мероприятий по защите от него

Студентка гр. 4204		Мирошникова Д.М.
Преподаватель		Буканин А. В.

Санкт-Петербург

2026

Цель работы: исследование параметров производственного шума на соответствие требованиям санитарных норм и изучение основных принципов по эффективной защите от шума.

Исследуемые закономерности

Мешающий или нежелательный для человека звук, или шум является вредным фактором, влияющим как на органы слуха человека, что вызывает шумовую болезнь, так и на нервную и сердечно-сосудистую системы, что вызывает другие, неспецифические для человека виды болезней. Шум является одним из видов загрязнения окружающей среды. Ограничению его вредного воздействия служит санитарное нормирование шума - установление допустимых его параметров в месте обитания человека. Нормируемыми параметрами шума по ГОСТ 12.1.003-83* и СН 2.2.4/2.1.8.562-96 являются уровень звукового давления и уровень звука.

Уровнем звукового давления L, дБ, называется величина, определяемая выражением

(1)

где р₀ - пороговая величина звукового давления, равная 2-10^-5 Па (порог слышимости на частоте 1000 Гц).

Допустимые значения уровней звукового давления устанавливаются для частотного интервала, который называется октавой. Октава - это частотный интервал, в котором верхняя /в и нижняя /н граничные частоты отличаются в два раза (f_в /f_н= 2). Определяющей для этих частотных интервалов является среднегеометрическая частота f_ср=

В качестве характеристики постоянного широкополосного шума принимается уровень звука L_А, дБА, измеренный на временной характеристике “медленно” шумомера, а непостоянного шума эквивалентный (по энергии) уровень звука, L_а.экв. , определяемые, соответственно, по формулам:

(2)

где Pа - среднеквадратическое значение звукового давления с учётом коррекции “А” шумомера.

Уровень звука является корректированным уровнем звукового давления, измеряемым шумомером с помощью характеристики “А”, в которой снижена чувствительность на низких частотах, так же, как и человеческого уха. С помощью коррекции “А” осуществляется ослабление звуковых сигналов, соответствующее следующим частотным характеристикам:

Звукопоглощение. Звукопоглощающие материалы и конструкции служат для поглощения звука как в объёме, где расположен источник звука, так и в соседних объёмах. В качестве звукопоглощающих материалов, как правило, используются материалы, в которых происходит процесс перехода звуковой энергии в тепловую. Чаще всего в качестве звукопоглощающих материалов применяются пористые материалы (например, маты из супертонкого стекловолокна, базальтового волокна, плиты “Акмигран”). Падающие звуковые волны вызывают колебания воздуха в порах вещества. Вследствие вязкости воздуха колебания его в таких порах сопровождаются трением и кинетическая энергия колеблющегося воздуха переходит в тепловую.

Увеличение толщины материала приводит к увеличению коэффициента звукопоглощения на более низких частотах. Объясняется это тем, что для звукопоглощения важна не абсолютная длина пути звука в материале L, а длина пути по отношению к длине звуковой волны L/λ. При увеличении толщины звукопоглощающего материала понижается частота, на которой сохраняется то же отношение L/λ.

Звукоизоляция. Для звукоизоляции применяют твёрдые материалы, рассчитанные на то, чтобы не пропустить звук из одного объёма в другой за счёт отражения звука. Простейшим видом звукоизолирующего ограждения является однородная стена (перегородка), разделяющая два помещения с различным шумом.

Для снижения шума машины могут быть использованы звукоизолирующие кожухи на шумный узел или на всю машину в целом. Эффективность кожуха (фактическая звукоизоляция) оценивается разностью уровней звуковых давлений, создаваемых в помещении до и после устройства кожуха.

Наличие щелей и отверстий звукоизоляцию существенно ухудшает. В лабораторной работе предлагается исследовать перегородку со щелями.

Акустическое экранирование. Акустический экран - это преграда ограниченных размеров с определённой звукоизолирующей способностью, устанавливаемая между источником шума и защищаемым от шума местом.

При распространении прямого звука от источника шума за экраном возникает звуковая тень, то есть снижение уровней звукового давления. Экраны наиболее эффективны для снижения шума высоких и средних частот и плохо снижают низкочастотный шум, который легко огибает экраны за счёт эффекта дифракции.

Акустические экраны целесообразно применять, когда в рассматриваемой точке уровень звукового давления прямого звука существенно выше, чем уровни звукового давления, создаваемого в той же точке отражённым звуком.

Экраны обычно изготовляются из оргстекла, стальных или алюминиевых листов толщиной 1.5...2 мм. Эффективность экрана зависит от его геометрических размеров, частоты звука, взаимного расположения источника, экрана и точки измерения. В помещениях, где вклад отражённых сигналов велик, применение акустических экранов малоэффективно. В этом случае они должны применяться совместно с акустической обработкой помещения.

Обработка результатов

Рассчитаем недостающие пункты в протоколе и занесем их в таблицу 1.

Таблица 1.

Условия	Уровни звукового давления, Дб, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц									Уровни звука и экв. ур. Звука дБ
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Шумовой фон	58,1	57,7	47,2	43,2	39,7	26,2	22,6	17,1	19,5	40,4
Источник шума без средств защиты	58,3	67,2	59,9	82,3	91,1	101,2	103,6	89,3	69,3	106,3
Поправка на шумовой фон	58,3	66,7	59,9	82,5	91,1	101,1	103,6	89,3	69,3	80,2
Предельно допустимые уровни звукового давления и уровням звука	107	95	87	82	78	75	73	71	69	80
Источник шума с поправкой на шумовой фон	58,3	66,7	59,9	82,5	91,1	102,2	103,6	89,3	69,3	80,2
Превышение над предельно допустимым уровнем звукового давления и над уровнем звука	-48,7	-27,3	-27,1	-0,5	13,1	26,2	30,6	18,3	0,3	26,3
Источник шума в кожухе 1 (без звукопоглотителя)	59,4	65,3	53,3	67,7	84,1	97,7	93,6	83	55,9	99,4
То же в кожухе 2 (со звукопоглотителем)	60,2	66,7	56	67,5	82,1	95,1	91	72	44,8	96,7
Источник шума c экраном 1 (сплошной металлический)	63,1	68,9	57,1	78,7	85,6	96,8	93	78,3	55	98,8
То же c экраном 2 (с отверстиями для вентиляции)	62,5	68	61,6	80	85,8	97,1	94,7	81,1	55,8	99,6
То же c экраном 3 (с большим верхним отверстием)	68,6	71,8	68,8	81,3	86,7	95,5	102,9	87,6	63,4	104,7
То же c экраном 4 (оргалит)	62,3	69,8	58,1	79,4	85,9	96,6	92,8	78,6	55,2	98,5
То же: экран 1 – кожух 2 (сплошной металлический и кожух со звукопоглотителем)	54,9	67,7	58	62,3	74,4	87,8	86,4	67,3	40,6	90,5
Эффективность кожуха 1	-1,1	2,4	6,6	14,8	7	3,5	10	6,3	13,4	6,9
Эффективность кожуха 2	-1,9	0,5	-8,8	15	9	6,1	12,6	17,3	24,5	8,2
Эффективность экрана 1	-4,8	-1,7	-9,9	3,8	5,5	4,4	10,6	11	14,3	3,6
Эффективность экрана 2	-4,2	-0,8	-14,4	2,5	5,3	4,1	8,9	8,2	13,5	2,5
Эффективность экрана 3	-10,3	-4,6	-21,6	1,2	4,4	4,7	0,7	1,7	5,5	-2
Эффективность экрана 1 c кожухом 2	-4	-2,6	-10,9	3,1	5,2	4,6	10,8	10,7	14,1	2,4

Примеры расчётов:

1. Источник шума с поправкой на шумовой фон:

В октаве равной 31,5 Гц шумовой фон 53,1 Гц, а уровень шума 58,1 Гц. Разность частот – поправка к более высокому уровню -2. Тогда искомая величина равна 58,3 Гц.

2. Превышение над предельно допустимым уровнем звукового давления и над уровнем звука:

В октаве равной 31,5 Гц источник шума без средств защиты 58,1 Гц, а предельно допустимое значение 107 Гц. Разность частот – знак «-» указывает на то, что источник шума не превышает предельно допустимое значение.

3. Эффективность (кожух 1 без звукопоглотителя):

Построим графики шумового фона в условиях лабораторной работы и предельно допустимых значений и сравним их:

Рисунок 1. – Шумовой фон в сравнении с предельно допустимыми значениями

Как видно из таблицы 1 и рисунка 1 шумовой фон является широкополосным, так как ширина спектра превышает значение одной октавы. Также по рисунку видно, что график шумового фона убывает с ростом частоты, однако в области низких и средних частот наблюдаются колебания, из чего можно сделать вывод, что шумовой фон преобладает в области низких и средних частот.

Сравнив графики шумового фона и предельно допустимого уровня звукового давления, можем сделать вывод о том, что шумовой фон не превышает предельно допустимых значений, следовательно в данной ситуации в средствах защиты для снижения шума нет необходимости.

Построим график источника шума без средств защиты, источника шума с поправкой на шумовой фон в сравнении с предельно допустимыми значениями и проанализируем их.

Рисунок 2. – Источник шума без средств защиты, источник шума с поправкой на шумовой фон в сравнении с предельно допустимым уровнем звукового давления

Сравнив графики источника шума без средств защиты, источника шума с поправкой на шумовой фон и предельно допустимых уровней звукового давления, можно сделать вывод о следующем: графики источника шума без защиты и источника шума с поправкой на шумовой фон практически совпадают, а также значения этих графиков превышают предельно допустимый уровень звукового давления, следовательно в данном случае необходимо применить средства защиты для снижения шума.

Для того чтобы определить какой из исследуемых средств защиты наиболее эффективен, построим графики по полученным в ходе лабораторной работы данным, и анализируя их, сделаем определенные выводы.

Рисунок 3. – Зависимость уровней звукового давления исследуемых средств защиты от частоты в сравнении с предельно допустимым уровнями звукового давления

Проанализировав таблицу 1 и рисунок 3, можно сделать выводы о том, что в области низких частот наблюдается соответствие предельно допустимых уровней звукового давления, что говорит о том, что в области низких частот исследуемые средства защиты выполняют свои функции. Однако в области средних и высоких частот средства защиты не справляются со своей функцией.

Построим график эффективности исследуемых средств защиты.

Рисунок 4. – Эффективность исследуемых средств защиты

По построенным графикам можно сделать вывод о том, что все исследуемые средства защиты эффективны на средних и высоких частотах. Из всех рассматриваемых средств наиболее эффективным было использование кожуха со звукопоглотителем вместе с экраном с экраном и с верхним большим отверстием и в отдельности кожух со звукопоглотителем. Менее эффективным оказался экран с отверстиями для вентиляции. Несмотря на то, что были определены наиболее эффективные средства защиты, можно заметить, что уровень шумового давления на высоких частотах превышает предельно допустимые значения.

Рисунок 5. - Общий график зависимости уровня звукового давления от частоты

Определим к какому типу относятся исследуемые средства защиты:

• Звукопоглощение

В качестве звукопоглощающих материалов, как правило, используются материалы, в которых происходит процесс перехода звуковой энергии в тепловую. Чаще всего в качестве звукопоглощающих материалов применяются пористые материалы. Для характеристики шумопоглотителей важно отношение длины пути звука в материале к длине звуковой волны (L/λ). При увеличении слоя звукопоглощающего материала частота понижается, следовательно снижение уровня шума будет хуже, в сравнении с высокими частотами (длина пути не изменяется, с увеличением частоты длина волны уменьшается). В данной работе шумопоглотителем является кожух со звукопоглотителем.

• Звукоизоляция

Для звукоизоляции применяют твёрдые материалы, рассчитанные на то, чтобы не пропустить звук из одного объема в другой за счёт отражения звука. Простейшим видом звукоизолирующего ограждения является однородная стена (перегородка), разделяющая два помещения с различным шумом. Уровень звукоподавления зависит от материала, толщины, плотности, наличия дефектов у перегородки. В данной работе в качестве звукоизоляции были использованы экран сплошной металлический, экран с верхним большим отверстием и кожух без звукопоглотителя. Экран сплошной металлический является алюминиевым, он лучше выполняет функцию звукоизоляции в сравнении с экраном с верхним большим отверстием, который является деревянным. Это связанно с тем, что плотность алюминия больше, плотности дерева, следовательно отражение звуковой волны будет лучше, так как передача колебаний будет ниже. Эффективность экрана сплошного металлического наблюдается больше на низких частотах, что можно охарактеризовать тем, что колебания шума распространяются лучше.

• Акустическое экранирование

При распространении прямого звука от источника шума за экраном возникает звуковая тень, то есть снижение уровней звукового давления. Экраны наиболее эффективны для снижения шума высоких и средних частот и плохо снижают низкочастотный шум, который легко огибает экраны за счёт эффекта дифракции. В данной работе к экранам можем отнести экран с отверстиями для вентиляции и оргалитовый экран , эти средства защиты более эффективны на высоких частотах, в сравнении с низкими частотами. В лабораторной работе экран с отверстиями для вентиляции оказался менее эффективным по сравнению с оргалитовым экраном, так как из-за имеющейся дифракции звук может свободно проникать через отверстия, в следствие этого он будет хожу защищать от прямого распространения звуковых волн.

Выводы

В ходе лабораторной работы были исследованы параметры производственного шума и определена эффективность мероприятий по борьбе с ним. Исследовали средства защиты от шума, такие как защитные кожухи с звукопоглотителем и без звукопоглотителя; экраны из алюминия, древесноволокнистых плит (ДСП), стальные экраны с вентиляционным отверстием.

Защита от шума акустическими средствами предполагает: звукоизоляцию, звукопоглощение и акустическое экранирование. Наиболее эффективной защитой на всём диапазоне частот 31,5 – 8000 Гц оказался «Кожух со звукопоглотителем» совместно с «Экраном с верхним большим отверстием».

Из проделанных вычислений, можно сделать вывод, что шумовой фон является широкополосным, так как ширина спектра превышает значение одной октавы. Также график шумового фона убывает с ростом частоты, однако в области низких и средних частот наблюдаются колебания, из чего следует, что шумовой фон преобладает в области низких и средних частот.

По построенным графикам видно, что все исследуемые средства защиты эффективны на средних и высоких частотах. Из всех рассматриваемых средств наиболее эффективным было использование кожух со звукопоглотителем вместе с экраном с верхним большим отверстием и в отдельности кожух со звукопоглотителем. Менее эффективным оказался экран с отверстиями для вентиляции. Несмотря на то, что были определены наиболее эффективные средства защиты, можно заметить, что уровень шумового давления на высоких частотах превышает предельно допустимые значения.