ЗАЩИТА ОТ ШУМА И ПРИМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В

ЗАЩИТА ОТ ШУМА И ПРИМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В КАЧЕСТВЕ ЗВУКОИЗОЛЯЦИОНЫХ

§ § § § Содержание презентации 1. Защита от шума и применение конструкционных материалов в качестве изоляционных. 2. Защита от шума и применение конструкционных материалов в качестве звукоизоляционных. 3. Методы расчёта снижения уровней звукового давления. 4. Звукоизоляция при нормальном и диффузионном падении звуковых волн. 5. Расчет звукоизоляции однослойных металлических перегородок импедансным методом. 6. Расчет звукоизоляции плоскости перегородки по закону упругости 7. Применение конструкционных материалов для звукоизолирующих конструкций.

ЗАЩИТА ОТ ШУМА И ПРИМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В КАЧЕСТВЕ ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫХ. § Физические характеристики звуковых волн § Технологии производства листовых конструкционных материалов и изделий из них (прокатка, штамповка и др. ) предполагают использование крупных и сложных технологических комплексов, работа которых сопровождается интенсивным шумом. Это в значительной степени осложняет условия труда и отрицательно влияет на работоспособность персонала, обслуживающего технологические комплексы. § Для обеспечения нормальных условий труда на производствах с повышенным уровнем шума необходимо внедрение технических решений, шумозащитных материалов и конструкций, обеспечивающих снижение уровня звукового давления до нормативной величины.

§ В отличие от акустики архитектурной, изучающей влияние формы и размеров помещения на условия распространения звука в этих помещениях, или физиологической, предметом которой является исследование функциональных особенностей слухового аппарата и его устройства, физическая акустика представляет раздел теоретической и экспериментальной физики, занимающейся изучением физических явлений, обуславливающих качественные, характеристики звука и возможные превращения одних видов колебаний в другие (электроакустика).

§ При определении шума как беспорядочного сочетания звуков, разных по частоте и уровню звукового давления, исходят из условий возникновения избыточного (относительно атмосферного) давления, создаваемого колебаниями упругой среды разной интенсивности. § Величина эффективного давления звука § Где Т – период колебаний.

§ При гармонических (или синусоидальных) колебаниях среды параметром, характеризующим процесс распространения звуковой волны, является её длина, учитываемая при описании изменения состояния среды в результате распространения гармонических колебаний. В частности уравнение § Где А – амплитуда волны, ω - циклическая частота, k - волновое число, r- расстояние от источника возбуждения до точки пространства, в которой измеряется свойство среды, (ωτ-kr) – фаза волны, позволяет оценить параметр L (например, давление) среды в точке пространства твердого тела.

§ Энергия, переносимая звуковой волной через единицу поверхности среды за конечное время, характеризует интенсивность (I) звуковой волны Дж/(с*м 2)=Вт/м 2. В отличие от сферических L=(A/r)sin(ωτ-kr), цилиндрических L=(A/√r)sin(ωτ-kr) и синусоидальных волн, характеризующихся определенной волновой поверхностью, в жидкостях и газах распространяются только продольные волны, скорость которых для неконденсированных сред (воздуха) зависит от теплоемкости при постоянном давлении, объёме, плотности среды ρ и давлении p что учитывается равенством:

§ § § Для воздуха ϒ=1, 41 В идеальном газе фазовая скорость звуковых волн c=√(k/ρ) Где ρ – плотность невозмущенной среды, k – модуль объемной упругости среды, процесс деформации которой для ν ≥ 16 Гц можно считать адиабатическим. § Тогда k=-V(dp/d. V) и в адиабатическом процессе р. Vχ =const (где χ – показатель адиабаты). § С учетом рассмотренных условий скорость распространения звуковой волны в идеальном газе § Где μ- молярная масса газа, Т – абсолютная температура газа, R – универсальная газовая постоянная. § При нормальном атмосферном давлении и 273 К скорость распространения звуковой волны в воздухе 331 м/с. При р = 101, 3 к. Па (760 мм рт. ст. ) и Т – 290 К = 340 м/с

§ Распространение плоской звуковой волны в неконденсированной среде (газах) с разной скоростью сопровождается изменением звукового давления р, отношение величины которого к скорости звуковых колебаний ν 0=√(I/ρ0 c 0) =5*10 -8 м/с определяется равенством § и не зависит от амплитуды колебаний. Произведение ρ0 c 0 принято называть удельным акустическим сопротивлением среды (акустическим импендансом), в которой распространяется звуковая волна § (ρ0 = 1, 293 (p 0/760)(273/T) – плотность воздуха § для воздуха при нормальных условиях ( p = 1, 013*105 Па, Т = 290 К ) величина ρ0 c 0 = 439 кг/(м 2 с)

§ Для определения скорости распространения звуковой волны в конденсированных средах (в твердых телах или жидкостях) используют уравнения: § - в металлических стержнях § - в жидкостях § Для определения скорости продольных звуковых волн и твердом материале, поперечные размеры которого значительно превышают длину звуковой волны, распространяющейся в этом материале § § Скорость распространения звуковых волн в тонких пластинах

§ Таблица 1. Скорости распространения звуковой волны в некоторых жидкостях, твердых материалах и газовых средах.

§ Е- модуль нормальной упругости (модуль Юнга), ρ – плотность материала, μ - коэффициент Пуассона, ϒ=Cp/Cv – изотермическая сжимаемость среды. § В таблице представлены численные значения скорости распространения звуковой волны в некоторых жидкостях, твердых материалах и газовых средах. § Скорости распространения продольных звуковых волн в некоторых жидкостях, твердых материалах и газовых средах при 20 0 C и температурный коэффициент изменения CП∞

§ Распространение звуковой волны в любой материальной среде сопровождается переносом энергии. Средняя величина потока энергии, переносимой звуковой волной в единицу времени через 1 см 2 поверхности, нормально ориентированной к направлению перемещения волны, называется интенсивностью волны, измеряемой в Вт/м 2. § Интенсивностью плоских звуковых волн при их прохождении в материальной среде уменьшается § Где I 0 – интенсивность входящей в материальную среду звуковой волны, Ix – интенсивность звуковой волны после прохождения в этой среде расстояния х, α – коэффициент поглощения энергии звуковой волны. § Интенсивность звука и звуковое давление определяется из равенства

§ Интенсивность звуковой волны – векторная величина, поэтому для диффузного звукового поля следует использовать другую энергетическую характеристику – плотность звуковой энергии S. Дж/м 3, т. е. количество энергии в единице объема звукового поля. § Плотность звуковой энергии – скалярная величина и может быть представлена отношением среднего значения звуковой энергии в фиксированном объеме к величине этого объема. § Плотность звуковой энергии за время τ≠ 0 может быть определена как сумма потенциальной энергии и кинетической энергии звуковых волн. § Средняя плотность энергии звуковой волны за период Т § Где Kp– величина звукового давления, ρ – плотность среды, Ѱ – амплитуда скорости распространения волны.

§ Мощность W звуковой волны определяется общим количеством энергии, излучаемой источником в единицу времени. Зависимость между интенсивностью звуковой волны и её мощностью. § Где F – площадь фронта звуковой волны. § Параметры физической акустики, характеризующие звук, являются функцией времени и определяются разными периодами колебаний и амплитудной зависимостью. § Для гармоничных колебаний сложной формы посредством разных преобразований (например, расположением в ряд Фурье) можно получить более простое их представление в виде дискретных частотных спектров, характеризующих звуковой процесс

Классификация шумов. Уровни звука в частотных полосах. При классификации шума, представляющего собой сочетание звуков разных частот и звуковых давлений исходят из условий его образования. Шум, образующийся при работе узлов трения машин и механизмов, в условиях ударной передачи нагрузки элементами технических устройств классифицируют как механический.

Классификация шумов. Уровни звука в частотных полосах. § Работа инженерно-технических устройств, эксплуатация которых основана на использовании пара или газа высокого давления с его периодическим (или постоянным) выведением в окружающую среду сопровождается образованием шума за счёт турбулентного перемешивания движущихся с большой скоростью воздушных потоков. Такой шум принято классифицировать как аэродинамический. § Работа двигателей внутреннего сгорания сопровождается выбросом в окружающую среду продуктов сгорания топлива. Процесс выбросов продуктов сгорания в окружающую среду со сверхзвуковой скоростью носит импульсный характер и сопровождается шумом, который классифицируют как взрывной.

§ При классификации шумов по спектральному составу различают: низко- (до 300 Гц), средне(300 -800 Гц) и высокочастотные (> 800 Гц) шумы. Принимается во внимание дискретный или постоянный характер формирующегося шума, а также характер его спектра. § При определении интенсивности звука исходят из величины энергии, переносимой звуковой волной через единицу поверхности в единицу времени.

§ Для плоской звуковой волны § Где рэф – эффективная величина звукового давления, Па; с = 340 м/с – скорость звука в воздухе при атмосферном давлении; ρ – плотность воздуха. § За минимальный уровень интенсивности звука (так называемый порог слышимости) принята величина I = 10 -12 Вт/м 2. За минимальный уровень звукового давления – величина р0 = 2∙ 10 -5 Па. § Уровень интенсивности звука определяется формулой

§ Зная численные значения звукового давления и акустического импеданса ρ0 с0, можно выразить уровень интенсивности звука через звуковое давление. При этом уровень звукового давления, д. Б,

§ Уровни звукового давления на рабочих местах в помещениях цеха или лаборатории, создаваемые несколькими источниками, не экранирующими друга, с уровнями звукового давления каждого, не отличающимися более чем на 7 д. Б (их принято считать источниками равного уровня звукового давления), определяют по формуле § где Lp. 1 – уровень звукового давления единичного источника, n – число источников.

§ При удалении источника звука от рабочего места на расстояние r , обеспечивающее снижение уровня звукового давления до Lp(r 2), можно показать, что при известном уровне звукового давления Lp(r 1) на расстоянии r от источника звука величина Lp(r 1) определится из равенства 2 1

Таб. 2 Величина коэффициента поглощения звука в воздухе оценивается для среднегеометрических частот октавных полос

§ При условии, что звуковая волна распространяется не в свободном звуковом поле, а в помещении со строительными конструкциями, оборудованием, необходимо учитывать поглощение ими звука, а также отражение звуковой волны от поверхностей предметов и оборудования, расположенного в помещении цеха, лаборатории. Частичное поглощение энергии звуковой волны происходит при её падении на поверхность раздела сред. Отношение энергии поглощённой к энергии падающей звуковой волны называется коэффициентом звукопоглощения

§ а величина поглощённой энергии звуковой волны поверхностью i при известных значениях и площади этой поверхности Si

§ При наличии в помещении нескольких поверхностей, характеризуемых одинаковой величиной Ѱ, а также других звукопоглощающих объектов суммарное звуковое поглощение § Где А – величина звукопоглащения в помещении; n, m – число поглощающих звук поверхностей и объектов в помещении соответственно

§ В целом же уровень звукового давления в помещении объемом V при наличии в нем поглощающих энергию звуковой волны поверхностей определяется из равенства § Где L – уровень звуковой мощности; k – эмпирический коэффициент (равный для цехов и машинных залов 0, 05; для помещений лаборатории без звукопоглащающей облицовки 0, 1; со звукоизолирующей облицовкой потолка и стен 0, 6. При однородном излучении k=1 для условий r≥ 2 h (h – максимальные габариты источника)

§ Ф=Р 2/Рср – фактор направленности звукового потока, где Р – звуковое давление в заданном направлении на расстоянии r от источника, Рср – усредненное значение звукового давления на расстоянии r от источника при условии распространения звуковой волны от источника в разных направлениях, § Ω - пространственный угол, в который излучается звуковая волна § r – расстояние от источника звуковой волны до точки измерения уровня звукового давления

§ В=А/(1 -Ѱ) – постоянная помещения. Приближенные значения В определяются из равенства В = kμν, где величина частотного коэффициента μ для среднегеометрических частот октавных полос определяется по таблице Таб. 3 Определение частотного коэффициента μ для среднегеометрических частот октавных полос При необходимости определения уровней звукового давления Lr в расчетной точке, расположенной между излучателями звуковых волн равной звуковой мощности ≤ 7 д. Б, и частотой ≤ 1000 Гц пользуются равенством вида

При необходимости определения уровней звукового давления Lr в расчетной точке, расположенной между излучателями звуковых волн равной звуковой мощности ≤ 7 д. Б, и частотой ≤ 1000 Гц пользуются равенством вида § Где L – октавный уровень звуковой мощности источника, д. Б; Н – высота производственного помещения; n=4 при расположении расчетной точки в середине четырех излучателей, равноотстоящих один от другого; m=10; χ=r/H, где r – расстояние от расчетной точки до акустического центра источника.

§ Схема размещения источников шума i и k расчетной точки в плане.

§ Для излучателей звуковых волн, частота которых 1000 Гц, октавные уровни звукового давления в расчетной точке, равноудаленной от акустических центров n излучателей на расстоянии r § численные значения уровней звукового давления по приведенным формулам могут быть рассчитаны для всех октавных полос в диапазоне

Методы расчёта снижения уровней звукового давления. шума в исследовательской § Источниками лаборатории или в цехе могут являться работающие форвакуумные насосы, ковочные машины, прокатное оборудование и др. Интенсивность шума при эксплуатации технологического оборудования может превышать допустимые значения, что отрицательно влияет на работоспособность персонала, сопровождается быстрой его утомляемостью и потерей слуха. § При оценке интенсивности шума исходят из частотной характеристики уровней звукового давления в интервале значений среднегеометрических частот 53 -8000 Гц или уровней интенсивности звука, измеряемых в д. БА (где А – корректирующая характеристика измерителя шума, учитывающая чувствитель – § ность слуха к низкочастотным звукам).

§ Для октавных уровней звукового давления Lр, численные значения уровней звукового давления в децибелах д. БА могут быть определены по формуле § где ki – корректирующий параметр, величина которого зависит от среднегеометрической частоты звуковой волны:

Таб. 4 Допустимые уровни звука не должны превышать значений L a и LАэ

§ Для создания комфортных условий по шуму в помещениях лабораторий и производственных участков целесообразно использовать различные инженерно-технические решения, обеспечивающие снижение уровней звукового давления до нормируемых значений. § Величина снижения уровня шума, который оценивается или частотной характеристикой уровней звукового давления в восьмиоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, или одной характеристикой – уровнем звука LA, д. БА (А – корректирующая характеристика шумомера, отражающая пониженную чувствительночть слуха к низкочастотным звуковым волнам), может быть определена при известных значениях октавных уровней звукового давления или уровней звука Lдоп при работе технологического оборудования.

§ При расчёте величины снижения шума ∆L до допустимых нормативных значений Lдоп, предусмотренных для помещений соответствующего профиля работ, необходимо исходить из реальных для данного производства уровней звукового давления L и допустимых значений Lдоп. § Расчётная величина ∆L определяется по формуле § где Lдоп определяется по таблице.

§ Для расчёта требуемого снижения октавного уровня звукового давления при эксплуатации оборудования, расположенного в одном производственном помещении и являющегося источником шума (звуков разной частоты и уровня звукового давления), все источники шума разграничивают на классы в каждой октавной полосе. § Критерием такого разграничения является отличие на 10 д. Б уровня звукового давления разного по техническим характеристикам оборудования. К первому классу относят источники шума, для которых выполняются условия Lr ≥ LM - 10, д. Б, т. е. когда значения октавных уровней звукового давления Lr в расчётной точке на расстоянии r от акустического центра равны или превышают уменьшенные на 10 д. Б значения октавных уровней звукового давления в расчётной точке от наиболее шумного агрегата (источника шума), расположенного на расстоянии М от точки измерения шума.

§ Ко второму классу источников шума относят машины и агрегаты, октавные уровни звукового давления Lr которых в расчётной точке находятся в интервале LM – 20 ≤ Lr < LM – 10 д. Б. § К третьему классу источников шума относят машины и агрегаты, для которых выполняются условия: LM - 30 ≤ Lr < LM – 20 д. Б и т. д. § Следуя принятым критериям, один и тот же источник шума в разных октавных полосах частот можно отнести к разным классам источников шума.

§ Исходя из рассмотренных условий, требуемое снижение величины октавного уровня звукового давления для единичного источника шума первого класса рассчитывают по уравнению § где Lr, k – величина октавного уровня звукового давления в расчётной точке на расстоянии r от k-того источника шума первого класса; n 1 – число источников шума первого класса; L доп – определяется из таблицы.

§ Требуемое снижение величины октавного уровня звукового давления от единичных источников шума второго класса рассчитывают по уравнению § где n 2 – число источников шума второго класса; Lr, k – величина октавного уровня звукового давления в расчетной точке на расстоянии r от k-того источника шума второго класса.

§ Требуемое снижение величины уровня звукового давления для единичных источников шума третьего класса рассчитывают по аналогичной формуле, с той лишь разницей, что последнее слагаемое в формуле увеличивается на 5. § Для обеспечения допустимых (нормативных) значений по шуму при условии одновременной работы всех машин и агрегатов рекомендуется принимать наибольшее расчетное значение величины снижения уровня звукового давления из полученных для каждой октавы полосы.

Звукоизоляция при нормальном и диффузионном падении звуковых волн. § В конструкциях машин и механизмов, являющихся источниками шума, должны предусматриваться соответствующие инженернотехнические решения, задачей которых является снижение шума в источнике его возникновения.

§ Одним из таких решений является применение кожухов, перегородок и др. из звукоизолирующих материалов, характеризующихся соответствующим коэффициентом проницаемости τ или звукоизоляции R’ : § где I 11 – интенсивность звука в падающих на преграду волнах, I 21 – интенсивность звука в волнах, прошедших через преграду.

§ Звукоизоляцию R, д. Б, можно представить разностью соответствующих значений интенсивностей звуковых волн: § Если это уравнение применимо для условий нормального падения на поверхность преграды звуковой волны интенсивностью I, то при падении звуковой волны интенсивностью I 11 на преграду под углом φ1

§ а для прошедшей через преграду звуковой волны с углом выхода φ2 § где ρс – акустический импеданс (сопротивление среды, в которой распространяется звуковая волна); ρ1, ρ2 – плотности сред 1 и 2; с1, с2 – скорости распространения звуковой волны в средах 1 и 2. § Если исключить потери звуковой волны за счёт диссипации энергии в твёрдом теле, то эффект звукоизоляции в основном будет обусловлен отражение звуковой волны от поверхности раздела двух сред.

§ При оценке звукоизоляции важное значение имеет также величина рассогласования импедансов § – первой и § – второй сред. § Звукоизоляция R границей раздела двух сред при равных значениях акустических импедансов (Z 1 = Z 2) равна нулю. (При этом принимаются во внимание величины произведений ρ1 с1 и ρ2 с2, с2. )

§ Таким образом, принцип рассогласования акустических импедансов определяет эффективность звукоизоляции и применим для разных сред, образующих контактную пару с общей границей раздела. Коэффициент звукопоглощения § где § δ - коэффициент рассеяния энергии звуковой волны при известных значениях ε – коэффициента отражения звуковой волны.

§ Поскольку в реальных условиях при оценке звукоизоляции необходимо учитывать как энергию отраженных от преграды звуковых волн, характеризующуюся соответствующим значением коэффициента отражения ε, так и поглощение энергии звуковой волны в среде с параметрами ρ2 , с2 и характеризующейся соответствующими значениями коэффициента δ, то формула, определяющая величину звукоизоляции: § Анализ этой формулы свидетельствует о зависимости звукоизоляции от численных значений ε, δ и учёте принципа рассогласования импедансов.

§ При использовании компактных конструкционных материалов в качестве звукоизолирующих конструкций характерно малое поглощение ими энергии звуковой волны (δ → 0). § Аналогично можно показать, что для пористых конструкционных материалов характерен высокий уровень диссипации энергии падающей звуковой волны при многократном её отражении от поверхности пористого твёрдого тела, и тогда

§ Изложенные сведения реализуются при создании звукоизолирующих конструкций, снижающих шум в источнике его возникновения. § Для диффузного звукового поля, характеризуемого равномерным распределением плотности энергии звуковой волны и её интенсивности по всему объёму пространства, звукоизоляция преграды из конструкционного материала § где φп – предельный угол интегрирования; φ – угол падения плоских звуковых волн на поверхность звукоизолирующей преграды; r – радиус полусферы замкнутого объёма, в центре которого расположена звукоизолирующая преграда.

§ Расчёт звукоизоляции металлических перегородок по закону массы. § Для условий нормального падения звуковой волны на поверхность преграды толщиной s, значительно меньшей длины продольной звуковой волны, при акустическом импедансе материала преграды ρс, существенно большем акустического импеданса среды, окружающей звукоизолирующую преграду, ρ0 с0 расчёт звукоизоляции преграды возможен по формуле § где § – круговая частота, с-1; m = ρs – поверхностная масса преграды, кг/м 2.

§ Анализ формулы показывает, что основным параметром уравнения, влияющим на численные значения R, является поверхностная масса преграды при ρ0 с0 = const. С увеличением m звукоизоляция перегородки будет увеличиваться, а при увеличении акустического импеданса (ρс > ρ0 с0) будет уменьшаться, что характерно для изменения плотности контактной с преградой среды, например, при замене воздушной среды с параметрами ρ0 с0 на среду с большими плотностью ρ1 (например, жидкость) и, соответственно с1.

§ Приближенное значение звукоизоляции перегородки целесообразно в интервале частот ν 1 = 100 Гц и ν 2 = 3200 Гц. § При ρ c = 428 кг/(м 2∙с) – акустический импеданс воздуха, получим 0 0 § Из анализа следует, что звукоизолирующая способность перегородки определяется её поверхностной массой m и среднегеометрической частотой.

§ Применение закона массы для определения звукоизоляции перегородки возможно при выполнении условий § 2νр << ν << 0, 5νкр, § где νр и νкр – первая резонансная и критическая частоты звукоизолирующей преграды.

Расчет звукоизоляции однослойных металлических перегородок импедансным методом. § Для расчета звукоизоляции однослойных металлических перегородок из компактных конструкционных материалов, плотность ρ и модуль E которых одинаковы по всему объему металла, может быть использован импендансный метод для условий нормального падения на перегородку плоских продольных гармонических волн. § Импедансный метод расчета звукоизоляции однослойных металлических перегородок предполагает также наличие полубесконечных сред с параметрами ρ1 с1 и ρ3 с3, расположенных по обе стороны плоской однослойной металлической перегородки с параметрами ρ2 с2 (ρ – плотность среды кг/м 3, с – скорость звука в среде м/с).

§ Для расчета звукоизоляции однослойной пластины необходимо определить входной импеданс, величина которого определяется отношением звукового давления p в среде с параметрами ρ , c , в которой распространяются звуковые волны, к колебательной скорости волны в другой среде с параметрами p , c , имеющей общую границу раздела с первой средой. 11 1 1 2 2

§ Следуя условиям, указанным на рисунке, звуковое давление в слое пластины толщиной s 1 с некоторым приближением (не учитывается iωτ ) будет определяться равенством § в котором учитывается возможность распространения в слое s 2 падающей и отраженной от нижней границы раздела звуковых волн.

§ Колебательная скорость определяется аналогично § Где p 21 и p 22 – звуковые давления в среде при прохождении в слое падающей и отраженной волны, х – текущая координата, учитывающая направление и величину распространения волны в слое.

§ Из уравнения следует, что p(х) = p 21 + p 22, при x=s 2 § При х=0 величина входного импеданса на верхней (см. рисунок) границе раздела сред с параметрами p 1, c 1 и p 2, с2 Где § - постоянная распространения звуковой волны в среде с параметрами ρ2, с2 (пластине); - волновое число слоя.

§ Для практической оценки величины звукоизоляции однослойной звукоизолирующей перегородки рассматривают систему, состоящей из собственной звукоизолирующей , характеризующейся определенным акустическим, сопротивлением z = ρ с , а также из распределенной по обе стороны перегородки воздушной среды (см. рис) с параметрами z =z =z = ρ с , где z – акустический импеданс воздуха. 2 1 3 0 0 2 2

§ Если при этом z 2>>z 0 (что как правило выполняется) β 2 = 0, то для тонких пластин входной импеданс § Используя приближенную оценку звукоизоляции R однослойных преград

§ При известных значениях § можно окончательно получить § откуда следует, что звукоизоляция металлической пластины при нормальном падении звуковой волны на поверхность пластины определяется в основном ее поверхностной массой.

Расчет звукоизоляции плоскости перегородки по закону упругости § В отличии от звукоизоляции R тонкой металлической перегородки, величина акустического импенданса z 1 который превосходит численные значения акустического импенданса воздуха z 0=p 0 c 0 (т. е. z 1>>z 0), что обеспечивает возможность применения для оценки R закона массы, величину звукоизоляции для слоистой звукоизоляционной перегородки с параметрами z 1=p 1 c 1, z 2= p 2 c 2, z 3= p 3 c 3 при z 1= z 3 и z 1>> z 2 следует рассчитывать по закону упругости § Этот закон применим для слоистых систем, состоящих из разных материалов (например, плотной вакуумной резиновой пластины z 2 между стальными пластинами z 1).

§ Так, например, для системы состоящей из трех монослоев с параметрами p 1 c 1, p 2 c 2 и p 3 c 3, где pc – характеристические импендансы соответствующих твердых материалов слоистой композиции, величина звукоизоляции § Где s 2 – толщина среднего слоя с параметрами p 2, c 2 ; p – плотность материала слоя, c – скорость распространения звука в материале слоя; § – частота.

§ Для p 1 c 1 = p 3 c 3 запишется в виде § Где Kр – модуль объемной упругости материала слоя толщиной s 2. § Анализ равенства показывает, что звукоизоизоляция слоистой преграды (например, слоистого композита) повышается с увеличением частоты колебаний звуковой волны ω=2πν и акустического импенданса слоя с z 1=p 1 c 1 при уменьшении значения модуля объемной упругости Kр материала этого слоя.

§ Вместе с тем равенство применимо для оценки звукоизоляции слоистой перегородки, в которой толщина слоя s 2 имеет ограниченные размеры. § Эти ограничения по толщине слоя звукоизолирующей перегородки определяются выражением s 2 ≤c 2/20 πν § Где К 2 s 2 <=0, 1 , где К=2πν – волновое число и s 2 - толщина слоя, а погрешность оценки R при этих допущениях не превышает 7%, т. е. = 0, 6 д. Б, что вполне допустимо для практических расчетов звукоизоляционных преград.

Применение конструкционных материалов для звукоизолирующих конструкций. § В промышленной звукоизоляции наиболее широкое применение находят одностенные металлические конструкции – звукоизолирующие кожухи или экраны разного исполнения, которые обеспечивают снижение величины звукового давления в помещении при наличии в нем источника шума. § Звукоизолирующие кожухи могут быть изготовлены из стали или алюминиевых сплавов, их внутренняя поверхность облицовывается звукопоглощающим материалом, что значительно повышает их эффективность и эффективность всей системы звукоизоляции.

§ Эффективность применения звукоизолирующих кожухов, укрывающих источник шума, оценивается понижением величины звукового давления: § Где ∆L и ∆Lобл - уменьшение звукового давления соответственно металлической конструкцией кожуха и звукопоглощающей облицовкой, д. Б. § Снижение уровня звукового давления на рабочем месте может быть достигнуто и применением шумозащитных экранов.

§ Величина снижения звукового давления при использования шумозащитных экранов определяется из равенства § Где ω1 = (p 1/c 1)[1/(2πr 2)+4/B 1] – плотность звуковой энергии на рабочем месте, удаленном от источника шума на расстояние r, р – мощность источника шума, Вт; В 1 - постоянная помещения, м 2; с1 – скорость продольной звуковой волны в воздухе; ω2=4 р/(β 2 с2) – плотность звуковой энергии на рабочем месте после установки экрана (с2 скорость продольной звуковой волны в материале экрана); β 2 – постоянная помещения после установки экрана, м 2.

§ В промышленной звукоизоляции применяются также стрингерные (состоящие из листового металла, на поверхности которого закреплены ребра жесткости – стрингеры) и сотовые конструкции. § Звукоизоляция стрингерных панелей в интервале частот 63 – 8000 Гц может достигать величины 20 -30 д. Б. § Металлические сотовые конструкции – сотовый заполнитель, распределенный между листовым металлом, эффективно снижает звуковое давление. В зависимости от размера ячейки заполнителя величина звукоизоляции такой конструкции в интервале частот от 63 -8000 Гц может достигать 40 д. Б.

Список использованной литературы § 1. Варенков А. Н. , Костиков В. И. Химическая экология и инженерная безопасность металлургических производств: учебное пособие. – М. : «Интермет Инжиниринг» , 2000