Расчет звукоизолирующего кожуха промышленного оборудования

Одним из самых рациональных методов снижения уровней шума промышленного оборудования является его уменьшение в самом источнике.

Однако осуществить мероприятия, способствующие уменьшению шума в самом источнике, бывает очень трудно, а иногда совсем невозможно. Поэтому приходится заниматься вопросами глушения шума вне его источника, на пути распространения, применяя для этого различные шумопоглощающие устройства.

Но для того, чтобы та или иная конструкция шумопоглощающих устройств обеспечила необходимую величину уменьшения шума, ее нужно правильно спроектировать. Одним из наиболее распространенных видов шумопоглощающих устройств являются звукоизолирующие кожухи.

Кожухи должны быть выполнены таким образом, чтобы они могли обеспечивать свободный доступ к агрегату, были простыми и удобными в монтаже и демонтаже. Особое внимание должно быть обращено на недопущение неплотностей, щелей и отверстий, которые резко снижают звукоизолирующие свойства кожуха.

Звукопоглощающий материал для предохранения его от выдувания воздушным потоком и для удержания его на стенках должен быть закреплен тонкой металлической перфорированной зашивкой.

Акустические свойства пористых материалов, применяемых в звукоизолирующих констукциях, характеризуются следующими параметрами: постоянной распространения γ и волновым сопротивлением ω. Обе эти величины являются комплексными и записываются в виде выражений:

γ = β_m + jα_m (1)

ω = ω_r + jω_i

где β_m – коэффициент затухания; α_m – волновой коэффициент; ω_r и ω_i – активная и реактивная часть безразмерного сопротивления.

Вещественная часть постоянной распространения β_m характеризует ослабление амплитуды волны на единицу длины и называется коэффициентом затухания, мнимая часть называется волновым коэффициентом α_m .

В табл. 2 приведены значения величин γ и ω для различных шумопоглощающих материалов. Кроме параметров γ и ω акустические свойства материала характеризуются нормальным акустическим импедансом Z₀₀ , который является отношением звукового давления к нормальной компоненте скорости частиц на поверхности материала.

Нормальный акустический импеданс может быть определен по выражению:

, (2)

где Z₂ = - jctg - акустический импеданс воздушного промежутка; ω - угловая частота, Гц; т – величина воздушного промежутка, см; δ – толщина звукопоглощающего материала, см; R_a и Х_сл – соответственно активная и реактивная компоненты импеданса; ch – гиперболический косинус (ch(х)= ), а sh – гиперболический синус ( )

chγ_mδ = ch (β_m + jα_m )δ= ch β_mδ cos α_mδ + jshβ_mδ sin α_mδ;

sh γ_mδ= sh (β_m + jα_m )δ = sh β_mδ cos α_mδ + j ch β_mδ sin α_mδ (3)

При отсутствии воздушного промежутка (т=0), т. е. когда материал установлен непосредственно на стенке, выражение (2) принимает вид:

Z₀₀ = ωth γδ = R_a + jX_сл (4)

Коэффициент звукопоглощения материала для каждой конкретной частоты определяется по формуле:

(5)

По выражениям (2) – (5) вычисляются данные, необходимые для определения звукоизолирующей способности кожуха. Расчет уровней шума, создаваемого промышленным оборудованием, заключенным в звукоизолирующий кожух, производится по формуле:

L_зв =L_откр - R_кож,

(6)

где L_откр – общий (спектральный) уровень шума открытого незвукоизолированного агрегата; R_кож - звукоизолирующая способность кожуха.

Звукоизолирующая способность кожуха R_кож определяется с помощью выражения:

R_кож =R_s – R_α – ΔR₀,

(7)

где R_s - звукоизолирующая способность материала, из которого выполнен кожух (значения для некоторых материалов приведены в табл. 5); R_α - величина, учитывающая влияние звукопоглощения внутри кожуха на его звукоизолирующую способность; ΔR₀ - поправка, учитывающая влияние отверстий на звукоизолирующую способность кожуха.

В случае, если стенки кожуха выполнены из разнородных материалов в формуле (7) вместо R_s нужно ставить приведенную звукоизолирующую способность R_пр, которая может быть определена с помощью выражения:

, (8)

где R₀ - звукоизолирующая способность основной части конструкции по табл. 5; S₀ – площадь основной части конструкции, м^2; S_кож – площадь всех внутренних поверхностей кожуха, м²; i = 1, 2, 3…n – число элементов кожуха, обладающих меньшей звукоизолирующей способностью R_i по сравнению с R₀.

При значениях R_i больших R₀ звукоизолирующая способность кожуха определяется в полном соответствии с (7).

Величина R_α определяется по формуле

. (9)

Для агрегатов, общий уровень шума которых лимитируется не одной спектральной составляющей шума, а несколькими или всеми составляющими в слуховом диапазоне частот, расчет звукоизолирующих кожухов производится в вышеприведенной последовательности. По спектральным составляющим определяется общий уровень шума звукоизолированного источника (агрегата).

Общий уровень шума определяется по формуле:

L = 10 lg (10^L₁^/10 + 10^L₂^/10 +…+ 10^L_n^/10). (10)