Глушители шума и вибрации. Лекция 8

1. Техническая акустика и защита от шума

Лекция №8
Глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные).
Меры и средства защиты от инфразвуковых колебаний.
Вибрация. Единицы измерения вибрации.
Методы измерения вибрационных параметров.
Октавные полосы со среднегеометрическими значениями.
Допустимые уровни вибраций.
Методы и средства защиты от вибрации (виброгашение, виброизоляция,
вибродемпфирование).
ГУСЕВ К. П.

2. 40 Глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные).

Наиболее частой причиной возникновения
аэродинамического шума является выпуск
сжатых газов, паров или воздуха в
атмосферу от вентиляторов, воздуходувок,
компрессоров, турбин и нагнетателей, ДВС

3. Классификация глушителей

Глушители
Диссипативные
(абсорбционные)
Реактивные
Комбинированные

4. Диссипативные глушители

В диссипативных глушителях снижение шума
достигается за счет потерь акустической
энергии на трение в звукопоглощающих
материалах (волокнистых или пористых
поглотителях, сетках, перфорированных
листах и т.п.), расположенных на пути
распространения звука.

5. а) цилиндрический; б) прямоугольного сечения 1 – арматурная стенка, 2 – дроссельный материал

а - трубчатый; б - пластинчатый

6.

7. Реактивные глушители

В реактивных глушителях снижение шума
обеспечивается за счет отражения части
звуковой энергии обратно к источнику.
Звуковые волны, попадая в полость
реактивного глушителя, возбуждают в нем
собственные колебания, поэтому в одних
частотных областях происходит ослабление
звука, в других - усиление.

8. Конструирование глушителей

При конструировании преследуются следующие
цели:
1 - высокой степени заглушения (акустической
эффективности) L (дБ) в широком диапазоне
частот;
2 - малых потерь давления
(гидросопротивления) Р (Па) при прохождении
газов по аэродинамическому тракту,
снабженному глушителем;
3 - конструктивной и, следовательно,
технологической простоты.

9. Условия работы диссипативных глушителей

Диссипативные глушители эффективно
работают в широком диапазоне частот, когда
коэффициент звукопоглощения
применяемого материала близок к единице
(α=0,8-1,0).
Их целесообразно использовать для
снижения шума характеризуемого
непрерывным спектром или дискретным
спектром с большим числом гармонических
составляющих.
При этом в каналах с большой скоростью
потока, высокой температурой или
агрессивной средой применение таких
глушителей предъявляет особые требования
к содержащимся в них звукопоглощающим
материалам.

10.

Наиболее распространены диссипативные
трубчатые (цилиндрические) глушители.
Волокнистый или пористый звукопоглощающий
материал заполняет полость между наружной
оболочкой глушителя и внутренним
перфорированным каналом.
Коэффициент перфорации, определяемый как
отношение общей площади отверстий к площади
боковой поверхности перфорированного канала,
при этом должен быть больше 0,2 для того,
чтобы звуковые волны, распространяющиеся по
тракту, беспрепятственно проникали в полость со
звукопоглощающим материалом и гасились в
нем.

11.

Чем толще слой звукопоглощающего
материала h в диссипативном глушителе,
тем эффективнее снижается шум на низких
частотах. С увеличением длины глушителя /
его эффективность повышается во всем
рабочем диапазоне частот. В целом
заглушение в трубчатом диссипативном
глушителе приближенно можно оценить по
формуле, дБ :
где P – периметр сечения трубы;
S – площадь поперечного сечения
трубы;
- коэффициент поглощения звука
облицовкой.

12.

С целью увеличения заглушения используются
пластинчатые глушители в которых
аэродинамический тракт разделен
продольными перегородками, облицованными
звукопоглощающим материалом. Заглушение в
пластинчатом глушителе длиной l при условии,
что расстояние между перегородками a много
меньше их ширины, оценивается по
следующей формуле:
'l
L 2,2
где
'
–
коэффициент,
характеризующий
поглощение звука перегородками.

13. Условия работы реактивных глушителей

Глушители реактивного типа, представляющие
по сути акустические фильтры,
характеризуются чередующимися полосами
заглушения и пропускания звука, а поэтому
применяются для снижения шума с резко
выраженными дискретными составляющими
спектра. Реактивные глушители
подразделяются на камерные и резонансные.

14.

Камерные глушители состоят из одной или
нескольких камер, представляющих собой
полости в виде расширения трубопровода
по его сечению (рис. 2а). В камерном
глушителе звуковые волны отражаются от
противоположной стенки и, возвращаясь к
началу в противофазе по отношению к
прямой волне, уменьшают ее
интенсивность.

15.

16. Резонансные глушители

бывают двух типов:
резонаторы Гельмгольца и
четвертьволновые резонаторы.
Резонатор Гельмгольца представляет собой
полость объемом V, соединенную с
трубопроводом отверстиями, называемыми
горлом резонанатора (рис. 2б).
Полость и отверстия в таком резонаторе
образуют систему, обеспечивающую
практически полное отражение звуковой
энергии обратно к источнику на частотах,
близких к его собственной (резонансной)
частоте.

17. Комбинации глушителей

Для создания более совершенной системы
глушения используют несколько глушителей
различной длины или комбинацию глушителей,
для поглощения звуковых волн всех частот и
гармоник (рис. 2г).

18. 41 Инфразвук, влияние и нормирование. Меры и средства защиты от инфразвуковых колебаний

Инфразвук – звуковые колебания, лежащие
в частотном диапазоне от долей герц до
20Гц, распространяющиеся в воздухе.
Вследствие большой длины волны
инфразвук свободно огибает препятствия,
распространяясь на большие расстояния с
незначительной потерей энергии, так как
поглощение инфразвуковых волн в
атмосфере незначительно. Поэтому
инфразвук является весьма вредным
фактором загрязнения окружающей среды.

19.

По временным характеристикам инфразвук
подразделяется на:
постоянный инфразвук, уровень звукового
давления которого изменяется за время
наблюдения не более чем в два раза (на 6
дБ) при измерениях по шкале шумомера
“линейная” на временной характеристике
“медленно”;
непостоянный инфразвук, уровень
звукового давления которого изменяется за
время наблюдения не менее чем в два раза
(на 6 дБ) при измерениях по шкале
шумомера “линейная” на временной
характеристике “медленно”.

20.

Источниками инфразвука могут быть:
средства наземного, воздушного и водного
транспорта;
компрессоры, мощные вентиляционные
системы и системы кондиционирования,
создающие уровни звукового давления 106
дБ на частоте 20 Гц, 98 дБ на частоте 4 Гц,
85 дБ на частоте 2-8 ГЦ;
пульсация давления в газовоздушных
смесях;
здания и сооружения;
движение человека и животных;
землетрясения, извержения вулканов и т.д.

21.

Инфразвук на рабочих местах может
120 дБ
достигать
и выше. Чаще,
работающие подвергаются воздействию
инфразвука уровнем 90-100 дБА.

22.

Так, при частотах 2-5 Гц и уровне
звукового давления 100-125 дБ
наблюдается осязаемое движение
барабанных перепонок, затрудненное
глотание, головная боль. Повышение
уровня до 137 дБ может вызвать вибрацию
грудной клетки, чувство “падения”,
летаргию. Инфразвуковые частоты от долей
до 4 Гц при достаточной интенсивности
действуют на вестибулярный аппарат,
вызывая ощущение усталости, раздражение
и тошноту, потерю пространственной
ориентации.

23.

Нормируемыми характеристиками
непостоянного инфразвука являются
эквивалентные по энергии уровни
звукового давления в октавных полосах со
среднегеометрическими частотами 2; 4; 8;
16 и эквивалентный общий уровень
звукового давления.
Предельно допустимые уровни инфразвука
на рабочих местах дифференцированы для
различных видов работ. Для
колеблющегося во времени и прерывистого
инфразвука уровни звукового давления,
измеренные по шкале шумомера
“линейная”, не должны превышать 120 дБ.

24.

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах
Назначение
помещения
Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах
со среденегеометрической частотой
Общий
уровень
звукового
давления,
дБ-лин
2 Гц
4 Гц
8 Гц
16 Гц
Работы в
производственн
ых помещениях
и на территории
предприятий:
– различной
степени тяжести
100
95
90
85
100
– различной
степени
интеллектуально
эмоциональной
напряженности
95
90
85
80
95

25.

Для защиты от низких инфразвуковых частот
звукоизоляция крайне неэффективна – требуются
очень толстые и массивные звукоизолирующие
перегородки. Также неэффективными являются
звукопоглощение и акустическая обработка
помещений. Поэтому основным способом борьбы
с инфразвуком является снижение шума: в
источнике, по пути распространения, в
ограниченном пространстве.

26.

Снижение инфразвука в источнике
предполагает уменьшение колебаний
вибрирующего объекта, возмущающих
сил.
Снижение инфразвука по пути
распространения достигается
применением реактивных глушителей.
Снижение инфразвука в ограниченном
пространстве осуществляется
увеличением жесткости ограждений.

27. 42 Вибрация. Единицы измерения вибрации

Вибрация (лат. Vibratio —
колебание, дрожание) —
механические колебания.
Вибрация — колебание
твердых тел.

28.

По способу передачи различают следующие
виды вибрации
общую вибрацию, передающуюся через
опорные поверхности на тело сидящего
или стоящего человека;
локальную вибрацию, передающуюся через
руки или ноги человека, а также через
предплечья, контактирующие с
вибрирующими поверхностями.

29.

Источник возникновения
В зависимости от источника возникновения различают следующие виды
вибраций:
локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного
механизированного (с двигателями) инструмента;
локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного
немеханизированного инструмента;
общая вибрация 1 категории — транспортная вибрация, воздействующая
на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по
местности, дорогам и пр.'Пример: тракторы, грузовые автомобили,
скутеры, мотоциклы, мопеды;
общая вибрация 2 категории — транспортно-технологическая вибрация,
воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся
по специально подготовленным поверхностям производственных
помещений и т. п. Пример: краны, напольный производственный
транспорт;
общая вибрация 3 категории — технологическая вибрация,
воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или
передающаяся на рабочие места, не имеющих источников
вибрации. Пример: станки, литейные машины.
общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от
внешних источников. Пример: вибрация от проходящего трамвая.
общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от
внутренних источников. Пример: лифты, холодильники.

30.

Для измерения вибрации и дополнительной
оценки уровня шума применяются
специализированные виброметры, виброск
опы и универсальные шумовиброметры.
Виброскорость - производная по времени
от виброперемещения. Характеризует
мощность колебательного (вибрационного)
процесса P=m*v, где P, m, v - мощность,
масса объекта, скорость механического
колебания, соответственно.

31.

Виброускорение - в свою очередь,
производная по времени от виброскорости.
Характеризует инерционную силу, которая
воздействует на объект при вибрации
F=m*a,
где F, a - инерционная сила и
виброускорение, соответственно.

32.

В практике измерения вибрации применяют
единицы: мкм, мм/с, м/с2(иногда - g,
1g=9,8м/с2) для виброперемещения,
виброскорости и виброускорения,
соответственно.

33.

Виброперемещение измеряется при низкочастотной
вибрации, верхняя граница частотного спектра не
более 200 Гц. Виброускорение измеряется при
наличии вибрации в широкой полосе частот , от 100
до 10000 Гц и более.
Виброскорость, самый "измеряемый" параметр
вибрации. Причина в том, что он характеризует
колебательную энергию. Амплитуда составляющих
частотный спектр виброскорости в достаточно
широкой полосе частот (10-1000 Гц) равномерна, что
упрощает измерение и повышает достоверность. По
уровню виброскорости определяют техническое
состояние машин, их узлов и деталей. Кроме того,
виброскорость измеряется в промышленной
санитарии.

34. 43 Октавные полосы со среднегеометрическими значениями

Весь диапазон частот вибраций разбивают на
октавные диапазоны. В октавном диапазоне верхняя
граничная частота вдвое больше нижней f1=2f2 .
Анализ и построение спектров параметров вибрации
могут производиться также в третьоктавных полосах
частот