Уточнение расчёта акустических экранов, устанавливаемых в производственном помещении

Предположим, что источник шума является излучателем сферических звуковых волн. В этом случае интенсивность звука, падающего на ограждение, определяется:

I orp = W cm x пад     Ω r ₁ 2 ,

Вт м ^{2 ,}

где r ₁ — расстояние от источника шума до ограждения, м.

Рис. 1. Расчётная схема для определения шума на рабочем месте: 1 — производственное помещение; 2, 3, 4 — технологическое оборудование; 5 — акустический экран; 6 — расчётная точка (рабочее место)

В расчётах принято Q = 2п, так как полупространство ограничено корпусом станка. Принято также, что энергия звука, проходящая через ограждения, намного меньше, чем дифрагированный звук. Поэтому в расчётах она не учитывается. Звук поступает в РТ через рёбра ограждения.

Акустическая мощность на ограждении:

огр огр под          огр огр,     , где αогр — коэффициент звукопоглощения отражающей конструкции со стороны источника шума;

S _огр — площадь ограждения.

Звук, дифрагирующий через i -e ребро ограждения и попавший в РТ, в предположении, что ребро является линейным излучателем звука:

W

L / = г^г arctg ,                                         (4)

^пр    2π l _i r ₂        2 r ₂

где l _i — длина i -го ребра, м; r ₂ — расстояние от ребра до РТ (принимая, что расстояния от каждого из рёбер до РТ одинаковы).

Если звуки проникают в РТ через n рёбер, то огр пр

n

= 1 ^ .

i = 1

Подставив (2)‒(4) в (5), получим:

огр n пр ^

i = 1

W 1 - a S истХ       огр ) огр ar_ctg.

2π r ₁ ² 2π l _i r ₂             2 r ₂

Предполагается, что близрасположенные отражающие поверхности являются простыми излучателями звука и по всей их площади расположены точечные источники звука.

Звук, падающий на отражающую поверхность:

. И/ т об = ист пад   2π r _о 2 _б ,

где r _об — расстояние от источника шума до близрасположенного оборудования, м.

Акустическая мощность, излучаемая отражающей поверхностью:

W o6 = 1 ^ 8 06 ( 1 - а об ) ,                                       (8)

где Sоб — площадь излучаемой поверхности, м2 ; αоб — коэффициент звукопоглощения отража- ющей поверхности.

Звук в РТ от i -го близрасположенного станка:

I* = 4 ^W    arctg____ b_____

07р na06ib06i      2r ^ 4r ^i + b^i где αобbоб — линейные размеры отражающей поверхности, м; ri — расстояние от отражающей поверхности до РТ, м.

Для m близрасположенных станков отражающий звук:

Тогда:

m от         об

I отр = 2 I omp i i = 1

2 W "^{cm ( 1   а}° гр ) S ⁰⁶ _a rctg ^a o6 b o6

“ ^2п r ^а b ⁿ        2 r V 4 r^ 06 + b ² 06

После некоторых преобразований получено:

I

PT

= 41/1/ ист

у ^{(1 а} о^гр ) S^)         ¹   у ^{(1 a} 0⁶ )    _t         ° ⁰⁶ / b ^o6 i

2 n2„2/„   arctg-, +2 7n2r2 arctg p "    — i=1 n r lr,         2r2 ; =1 2n r06        2^^2 + а206 + b^

ip „

I пом

B пом

где Wист — акустическая мощность источника, Вт; Ψпом — коэффициент, учитывающий неравно- мерность звукового поля внутри ограждения; Bпом — акустическая постоянная внутри замкнутого ограждающего объёма, м2.

B = —0T^ пом              ,

1 а0Гр где Аогр — эквивалентная площадь помещения, м2; αогр — средний коэффициент звукопоглощения.

Прологарифмировав обе части, получим следующее выражение:

n

I PT = L , „ + 1019 2

i = 1

( 1 — а ) S /     m

' , ,о^гр‘  arctg li- + 2

n² r i² / , r₂           2 r₂    i = 1

^{( 1} - ^а 06 )

2π² r о ² б

αb arctg---- o6i o6i    = + -пом

^2r i r^ri^{2 + а} 2 06 ⁺ b ² 06    B ^n0M

+ 6, дБ, (13)

где L _W — уровни акустической мощности источника, дБ.

Для практических целей удобнее пользоваться октавными или третьоктавными уровнями звукового давления, которые фактически измеряются при проведении экспериментальных исследований. Поэтому выражение (13) приведено к виду

L p . m

= L p ^{— 20} lg ( ^r 1 + ^r 2 ) + 5 + ¹⁰ lg 2

г ( 1 ^{— а} 06 ) h

2 r о ² б

₊ 1,3а П

—

arctg -1- + 2 ^{( 1 а 06} ) a rctg---- j= ^b -------+

² r 2    ^{1    2} r 06         ² r_O 6 4r F6 ⁺ a ^{2 +} b²     (₁₄)

2, За п + 1

а 5 пп

,

где L _p — уровни звукового давления, дБ; а _п 5 _п — коэффициент звукопоглощения и площадь ( м ² ) производственного помещения; h — высота экрана, м.

Пример расчёта шума на рабочем месте или ограждении зоны резания экраном выполнен при уровнях звукового давления, измеренных непосредственно в рабочей зоне модельного станка (табл. 1).

Таблица 1

Уровни звукового давления в рабочей зоне модельного станка

Частота, Гц	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Уровни звукового давления, дБ	75	78	80	87	89	85	83	82	81
Уровни звукового давления при установке экрана, дБ	66	67	70	76	78	72	70	68	63
Санитарные нормы, дБ	107	95	87	81	78	75	73	71	69

Заключение. Результаты расчётов показали, что для рассмотренного источника шума предлагаемый экран обеспечивает выполнение санитарных норм в рабочей зоне. Следует отметить, что только в пятой октаве со среднегеометрической частотой 500 Гц уровни звукового давления в рабочей зоне фактически равны предельно допустимому значению. На практике можно повысить акустическую эффективность экрана, увеличив его высоту.