2. Оценка и расчет шумовых характеристик

При проектировании новых предприятий и цехов нужно знать ожидаемые уровни звукового давления, которые будут в расчетных точках на рабочих местах. Таким образом, задачей акустического расчета является:

• определение уровня звукового давления в расчетной точке (РТ), когда известен источник шума и его шумовые характеристики;

• определение необходимого снижения шума;

• разработка мероприятий по снижению шума допустимых величин.

2.1. Определение уровня звукового давления

В зависимости от того, где находится расчетная точка (в открытом пространстве или помещении), применяются различные расчетные формулы:

в открытом пространстве интенсивность шума «J» определяется:

,

где Ф – фактор направленности;

S – площадь принимаемая равной поверхности, на которую распространяемая излучаемая энергия ,

где r – расстояние между источником звука и точкой наблюдения;

W – звуковая мощность источника;

к – коэффициент, показывающий, в сколько раз ослабевает на пути распространения при наличии препятствия.

Интенсивность шума «J» определяется в сравнении с эталоном

для удобства заменим , ,

тогда ,

где L – искомый уровень звукового давления (дБ)

L_w – уровень звуковой мощности источника шума (величина берется из справочника или рассчитывается), (дБ);

L_w – снижение уровня звуковой мощности шума на пути его распространения (дБ).

В помещениях звуковые волны от источника шума многократно отражаются от стен и потолка. Отражение обычно увеличивает шум в помещении на 10 – 15 дБ по сравнению с шумом источника на открытом воздухе.

Интенсивность звука «J» в расчетной точке складывается из интенсивности прямого звука «J_пр» (идущего от источника) и интенсивности отраженного звука J_отр.

,

где В – так называемая постоянная помещения, (м²);

А – эквивалентная площадь помещения, ;

_ср – средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью (он для производственных помещений 0,3 – 0,4).

Отнеся результаты к эталонным значениям

Если источник шума и расчетная точка разделены каким либо препятствием, то из этого выражения необходимо вычесть величину снижения уровня звуковой мощности.

Требуемое снижение шума определяется:

Для оценки величины уровня звуковой мощности машины применяется метод измерения шумовых характеристик на расстоянии 1 м от наружного контура машины или заглушенных камерах, в помещениях с большим звукопонижением (звукопоглощение).

2.2. Звукоизолирующая способность преграды

Звукоизоляция характеризуется степенью ослабления звука в дБ, т.е. разностью уровней шума перед перегородкой L₁ и за ней L₂

Звуковая энергия за перегородкой возникает за счет колебания поверхности, на которую стороны источника действует сила звуковых волн, падающих во всех направлениях на ограждение. Ограждение любого вида, являясь системой с распределенными параметрами, (т.е. системой, имеющей бесконечный ряд собственных частот с все возрастающей плотностью) приходит в состояние вынужденных колебаний. В тех случаях, где частота вынужденных колебаний близка к частоте собственных колебаний ограждения, наступает резонанс. Звукоизоляция его понижает.

Уровень шума зависит от полного внутреннего звукопоглощения отражения и акустической мощности источника звука

,

где R – фактическая звукоизоляция (дБ);

R – звукоизолирующая способность перегородки (дБ);

A – эквивалентная площадь тихого помещения (м²);

S – площадь перегородки (м²).

Следовательно, изолирующая способность перегородки представляет собой не только разность измеренных уровней звукового давления, но и учитывает влияние размеров ограждения и звукопоглощение в помещении с низким уровнем звукового давления.

Звукоизолирующая способность конструкции (перегородки) делится на 3 области:

• нижняя дозвуковая область (до 100 Гц) – область дискретных резонансов, она зависит от жесткости конструкции;

• обширная область (от 100 до 5000 Гц) – звукоизолирующая способность зависит от веса перегородки, т.е. меняется по так называемому закону масс;

• область выше 5000 Гц – в ней сначала наблюдается снижение звукоизоляции вследствие возникновения явления волнового совпадения, при котором распределение давления в падающей звуковой волне вдоль ограждения точно соответствует распределению амплитуды смещения собственных изгибных колебаний ограждения, что приводит к своеобразному пространственному резонансу и интенсивному росту колебаний. Однако при дальнейшем увеличении частоты колебания звукоизоляции повышается.

В области выше 5000 Гц поведение ограждения зависит от жесткости конструкции.

В диапазоне частот, где справедлив «закон масс», звукоизолирующая способность может быть определена из зависимости

,

где R – звукоизолирующая способность (дБ);

Q – вес 1 кв.м. ограждения (кг);

f – частота (Гц).

Иногда понятие «звукоизоляция» и «звукопоглощение» отождествляется друг с другом, хотя между ними есть принципиальное различие. Звукоизолирующая конструкция служит для того, чтобы не пропускать звук шумного помещения в более тихое (акустический эффект за счет отражений), поглощение звука обусловлено переходом колебательной энергии в тепловую в соответствии потерь на трение в звукопоглотителе. Звукопоглотителями являются пористые материалы, а звукоизоляторами плотные. Твердые и массивные материалы.