Защита от шума и ультразвука. Методы борьбы с шумом
В тех случаях, когда невозможно изолировать шумные машины или в связи с необходимостью следить за рабочим процессом, пульт управления машин заключают в звукоизолированную кабину со смотровым окном, при этом помещение кабины акустически обрабатывается.
Для защиты работающих от непосредственного (прямого) воздействия шума используют экраны, устанавливаемые между источником шума и рабочим местом (рис. 49, а). Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Степень проникновения зависит от соотношения между размерами экрана и длиной волны Я: чем больше λ, тем меньше при данных размерах область тени за экраном, а следовательно, и снижение шума. По этой причине экраны применяют в основном для защиты от средне- и высокочастотного шума. На низких частотах экраны малоэффективны, так как за счет эффекта дифракции звук легко их огибает. Важно также расстояние от источника шума до экранируемого рабочего места — чем оно меньше, тем больше эффективность экрана.
Для повышения эффективности экраны часто делают сложной формы (рис. 49, б, в), при этом их облицовывают звукоизолирующим материалом. В шумных цехах ряд рабочих мест, например, операторов пультов управления размещают в звукоизолированных кабинах.
Глушители шума. Они применяются в основном для уменьшения шума различных аэрогазодинамических установок и устройств.
В практике борьбы с шумом используют глушители различных конструкций, выбор которых зависит от конкретных условий каждой установки, спектра шума и требуемого заглушения.
Глушители принято разделять на активные и реактивные. Принадлежность тому или иному классу определяется по принципу работы: активные глушители, содержащие звукопоглощающий материал, поглощают поступившую в них звуковую энергию, а реактивные отражают ее обратно к источнику.
Наиболее простым глушителем активного типа является облицовка канала звукопоглощающим материалом, так называемый трубчатый глушитель. Принципиальные схемы глушителей этого типа показаны на рис. 50, а. Волокнистый звукопоглощающий материал применяют в виде набивки или в виде матов, которыми обертывается внутренняя перфорированная труба. Обычно шаг перфорации t = 2d, где d — диаметр перфорации (4 —8 мм); коэффициент перфорации при этом равен 0,2. Уменьшение этого значения коэффициента перфорации приводит к заметному снижению эффективности глушения на высоких частотах;
Для сокращения длины глушителя за счет повышения его эффективности в канале устанавливают звукопоглощающие пластины, разбивая его тем самым на ряд отдельных каналов меньшего поперечного сечения (рис. 50, б).
Снижение шума в трубчатом глушителе (круглом или квадратном) может быть определено по опытным данным.
Эффективное снижение шума обеспечивают сотовые глушители (рис. 50, в), хотя применение их в ряде случаев затруднительно из-за относительно высокого гидравлического сопротивления и невозможности осуществления проходного канала.
Затухание шума на облицованных поворотах (рис. 50, г) может быть значительным — до 10—15 дБ.
Необходимая длина глушителя lтр (м) может быть определена по формуле
где ΔLтр — требуемое заглушение, дБ; ΔL — заглушение на 1 м длипы глушителя (берется из справочников).
Проектная длина глушителя принимается по наибольшему из всех значений LTp, полученных в результате расчета для отдельных октавных полос.
а — трубчатый; б — пластинчатый; в — сотовый; г — звукопоглощающая облицовка поворота; в — глушитель с цилиндрическими элементами; 1 — трубопровод; 2 — корпус глушителя; 3 — перфорированная стенка; 4 — стеклоткань; 5 — звукопоглощающий материал
Экранные глушители могут устанавливаться на выходе из канала в атмосферу или на входе в канал (рис. 51).
На низких частотах экран практически не оказывает действия на излучаемый шум. На высоких частотах эффективность его установки может составлять 10—25 дБ, причем максимальный эффект наблюдается в осевом направлении.
Большое значение имеет расстояние экрана до канала и диаметр экрана — чем ближе экран расположен и чем больше его диаметр, тем эффективнее его установка. Диаметр экрана принимается обычно в 2 раза большим, чем диаметр канала. Что же касается расстояния экрана от конца канала, то здесь требования акустики приходят в противоречие с требованиями аэродинамики, так как при слишком близком расположении экрана резко увеличивается гидравлическое сопротивление. Поэтому при установке экранов приходится находить оптимальное решение.
а — камерный; б — резонансный; в — четвертьволновый; г — глушитель шума выпуска мотоциклетного двигателя
Глушители шума реактивного типа, работающие по принципу фильтров, применяют для снижения шума с резко выраженными дискретными составляющими, а также для заглушения шума в узких частотных полосах.
Схемы простейших реактивных глушителей показаны на рис. 52. Эти глушители типа расширительных камер (рис. 52, а) и резонансные глушители в виде камер объемом V (рис. 52, б) или в виде узких отростков (рис. 52, в), длина которых равна 1/4 длины волны заглушаемого звука. Такие глушители, настроенные на частоты наиболее интенсивных составляющих путем соответствующего расчета размеров элементов глушителей (объема камер, длины отростков площади отверстий и т. д.), обеспечивают значительное снижение шума (до 20-30 дБ).
Для получения требуемого снижения шума в широком диапазоне частот глушители выполняют в виде набора различных шумоглушащих элементов и имеют сложную форму.
При устройстве глушителей шума любого типа важно, чтобы они не ухудшали работу заглушаемой машины. Используя волны, отраженные от глушителя к машине («акустический наддув»), в ряде случаев можно одновременно с уменьшением шума улучшить рабочие характеристики машины.
Полезная информация: