CC BY
72УДК 628.517.2
ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИЕ ОГРАЖДЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
B.А. Матисон, д-р техн. наук,
Московский государственный университет пищевых производств E-mail: [email protected]
C.А. Тихомиров,
Московский государственный университет пищевых производств E-mail: [email protected] О.С. Кочетов, д-р техн. наук,
Московский финансово-юридический университет МФЮА E-mail: [email protected]
Аннотация. Статья посвящена снижению шума на рабочих местах производственных помещений с использованием звукоизолирующих ограждений, устанавливаемых на наиболее шумное оборудование с учетом его акустических характеристик. Рассмотрен вопрос установки звукоизолирующих ограждений на оборудование в целом и на отдельные его узлы.
Ключевые слова: снижение шума, рабочие места, производственные помещения, звукоизолирующие ограждения, акустические характеристики.
Abstract. Article is devoted noise decrease on workplaces of industrial premises with use of the soundproofing protections, established on the most noisy equipment taking into account its acoustic characteristics. The question of installation of soundproofing protections on the equipment as a whole and on its separate knots is considered.
Keywords: noise decrease, workplaces, the industrial premises soundproofing protections, acoustic characteristics.
Для снижения шума на рабочих местах производственных помещений используются как звукопоглощающие облицовки и конструкции, так и звукоизолирующие ограждения, устанавливаемые на наиболее
шумное оборудование с учетом их акустических характеристик [1, с. 73]. При этом установка звукоизолирующих ограждений может осуществляться как на оборудование в целом [3, с. 29] с прозрачными экранами [5, с. 19], так и на отдельные его узлы [2, с. 51].
На рис. 1 представлена схема звукоизолирующего ограждения, предназначенного для установки его на технологическое оборудование 1 в целом. Ограждение содержит выполненные из упругого материала, например мягкой резины, виброизолирующие опоры 12 и 13, и установленный на них кожух 6, внутренние стенки которого облицованы звукопоглощающим материалом 7.
В кожухе 6 выполнены вентиляционные каналы 8 и 9 для устранения перегрева оборудования, внутренние стенки 10 которых обработаны звукопоглощающим материалом 11 и акустически прозрачным материалом, например типа «Повиден». Платформа 2 оборудования 1 также установлена на виброизолирующие опоры 3 и 4, которые базируются на перекрытии 5 производственного здания. Каркас кожуха 6 выполнен либо цельным, либо состоящим из шумопоглощающих элементов, вписанных в его контур. Шумопоглощающие элементы [4, с. 37] состоят из передней с щелевой перфорацией, и задней стенок из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50
мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм. Передняя и задняя стенки каркаса шумопоглощающих элементов могут быть выполнены из конструкционных материалов, с нанесенным на ее поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например, мастики ВД-17 или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1: (2,5.. .3,5). В качестве звукопоглощающего материала 5 используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например, стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «По-виден».
При работе технологического оборудования 1 вибрация и шум воспринимаются виброизолирующими опорами 3, 4, 12, 13, а звукопоглощающий материал 7 снижает уровень шума, производимого машиной. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов «Гельмгольца», где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя.
Примером звукоизоляции в источнике возникновения шума машины может служить звукоизолирующее ограждение, предназначенное для установки его на аэродинамические устройства прядильных машин [2, с. 51], которые позволяют получать пневмотекстурированные нити линейной плотностью 125.666 Текс с компактностью 25 - 30 «сцепок» на 1 метр нити при рабочем давлении 0,65 МПа. Остановимся на расчете устройств такого типа. На рис. 2 представлена расчетная схема аэродинамического устройства. Звукоизолирующее ограждение 1 (кожух) выполнено негерметичным и имеет технологические отверстия «а» (0,08*0,045 м) для выброса технологического воздуха и «б» (0,003*0,015) - для прохода нити. Форсунка 3, с подводящим сжатый воздух патрубком 4, помещается в кожухе 1 с откидной крышкой и крепится на пластине 12 с повышенными вибродемпфирующими
свойствами. Герметичность заправочной щели под нить обеспечивается пружиной 7 и клиновидным эластичным замком 8. Кожух изнутри покрывается слоем мастики ВД-17-58 для уменьшения виброакустической энергии излучения кожуха в диапазоне частот 500...2000 Гц.
Поверх мастики наносится ворсовое покрытие 2, которое снижает уровень звукового давления в диапазоне частот 2 ...8 кГц. По обе стороны от форсунки устанавливаются дополнительные звукопоглотители
5 и 11 из поролона, крепящиеся цилиндрическими гладкими штифтами
6 и 10, которые снижают высокочастотные составляющие спектра уровней звукового давления. К кожуху 1 прикреплены нижние пластины 13 и 14, покрытые звукопоглощающим материалом и образующие с пластиной 12 аэродинамический глушитель шума экранного типа с небольшим аэродинамическим сопротивлением. Звуковые волны, исходящие через щелевые глазки 9, экранируются специальными пластинами.
При истечении сжатого воздуха из сопел устройства в нитепроводя-щий канал реализуется скорость звука, что возбуждает высокочастотный шум большой интенсивности, при этом шум может быть снижен
Рис. 2. Расчетная схема аэродинамического устройства.
увеличением площади выходного отверстия. Однако в рассматриваемой конструкции это не представляется возможным, т.к. в случае расширения нитепроводящего канала резко падает эффективность работы устройства, которая проявляется в появлении на нити некомпактных участков. Более рациональным представляется снижение шума аэродинамического устройства методом звукоизоляции.
Известные конструкции звукоизолирующих кожухов с обработкой звукопоглощающим материалом типа «Поролон» имеют сравнительно невысокие эксплуатационные качества за счет чрезмерного загрязнения, засаливания пор звукопоглощающего материала из-за отсутствия свободного выхода отработанного воздуха.
Авторами разработана программа расчета уровней звукового давления негерметичных ограждений на ПЭВМ в среде «Excel».
Расчет проводится по следующей зависимости
где Rкож тр - требуемая звукоизоляция кожуха, дБ, определяемая по формуле
Ll - октавный уровень звукового давления в расчетной точке от одиночно работающей изолируемой машины, дБ; Lдоп - допустимый по нормам уровень звукового давления в расчетной точке, дБ; R - средняя звукоизоляция сплошной части ограждений 1-го кожуха, дБ; а -реверберационный коэффициент звукопоглощения внутри 1-го кожуха; т - энергетический коэффициент прохождения звука через глушитель технологического отверстия (для простого отверстия т1 =1, причем простым отверстием считается отверстие без глушителя шума, как в нашем случае); !$о1 - суммарная площадь технологических отверстий для 1-го кожуха машины, м2 ; ^ - суммарная площадь сплошной части ограждения, м2,определяемая по формуле
(1)
R . = L. - L
'кож' тр i
доп
+ 5,
(2)
X = 2(1Ь + Ь1к1 + ¡гкг) -I ^
(3)
где 11,Ь1,И1 - соответственно длина, ширина и высота 1-ого кожуха, м.
Величина реверберационного коэффициента звукопоглощения внутри ограждения определяется по формуле
а о (X 5-X 5 )+а , X . (4)
а =-' 4 7
X 5
где ао - реверберационный коэффициент звукопоглощения для ограждений без звукопоглощающего материала; ам - реверберационный коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала; - площадь нанесения звукопоглощающего материала, м2.
Октавные уровни звукового давления в зоне прямого звука L , дБ, при наличии в цехе штапельного производства ОАО «Киевское производственное объединение «Химволокно» звукопоглощающих конструкций определялись с учетом максимально возможного звукопоглощения следующим образом
¿2-11в = Ьо + Шв
Хг б,
п
1-7
г=1
5,
В1-}
(5)
7 У
где Lpо - это звуковая мощность источника шума, дБ, (принимается по паспортным данным на технологическое оборудование), S1 -площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей 1-й источник шума и проходящей через расчетную точку; т - количество источников шума, ближайших к расчетной точке; п - общее количество источников шума в помещении с учетом среднего коэффициента одновременности работы оборудования; х - коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля; Ф1 - фактор направленности 1-го источника шума, безразмерный, определяемый по технической документации на источник шума (для ИШ с равномерным полем звука следует принимать Ф1 = 1,0 ); ¥ - коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, прини-
маемый по графику в зависимости от отношения B1. /Sorp, ; В^ - постоянная помещения после его акустической обработки,м2;
S - площадь ограждающих поверхностей помещения, м2.
Таким образом, методика расчета звукоизолирующего кожуха для устройств пневмопереплетения комплексных нитей как негерметичного ограждения с технологическими отверстиями подтверждена результатами экспериментальных исследований. Разработанная конструкция звукоизолирующего кожуха с покрытием вибродемпфирующей мастикой ВД-17-58 позволила снизить уровень звукового давления в спектре на 14...15 дБ, (уровень звука на 5...6 дБА). Звукопоглощающий слой из синтетического коврового покрытия уменьшает шум дополнительно на 8...10 дБ, а введение в зону работы форсунки дополнительных звукопоглотителей из пенополиуретана позволило довести уровень излучаемого шума до санитарных норм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. - М., 2001.
2. Авторское свидетельство СССР № 1326657. Устройство для пнев-мопереплетения комплексных нитей / Волхонский А.А., Лев С.Г., Кочетов О.С. и др. Бюллетень изобретений № 28 от 30.07. 1987 г.
3. Кочетов О.С. Звукоизолирующее ограждение / Патент РФ № 2295089. Бюллетень изобретений № 7 от 10.03.2007г.
4. Кочетов О.С. Панель шумопоглощающая / Патент РФ № 2324793. Бюллетень изобретений №14 от 20.05.2008 г.
5. Кочетов О.С. Панель шумоотражающая светопрозрачная / Патент РФ № 2324794. Бюллетень изобретений №14 от 20.05.2008 г.
