Д.т.н. Кочетов О.С.

Московский государственный университет приборостроения и

информатики, Москва, Россия

ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИЕ ОГРАЖДЕНИЯ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ

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 [1,6,7,8,9]. При этом установка звукоизолирующих ограждений может осуществляться как на оборудование в целом [2-5], так и на отдельные его узлы [10-17].

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 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.

Рис.1. Схема звукоизолирующего ограждения.

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 «Повиден» [4-5].

Примером звукоизоляции в источнике возникновения шума машины может служить звукоизолирующее ограждение, предназначенное для установки его на аэродинамические устройства прядильных машин, 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 [2]. 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 нитепроводящий канал реализуется скорость звука [2], что возбуждает высокочастотный шум большой интенсивности, при этом шум может быть снижен увеличением площади выходного отверстия.

Автором разработана программа расчета уровней звукового давления негерметичных ограждений на ПЭВМ в среде «Excel».

Рис.2. Расчетная схема аэродинамического устройства.

Расчет проводится по следующей зависимости

, (1)

где R_кож..тр  – требуемая звукоизоляция кожуха, дБ, определяемая по формуле

R_кож._тр = L_i – L_доп + 5 , (2)

L_i  – октавный уровень звукового давления в расчетной точке от одиночно работающей изолируемой машины, дБ; L_доп – допустимый по нормам уровень звукового давления в расчетной точке, дБ; R _si – средняя звукоизоляция сплошной части ограждений i-го кожуха, дБ;  a – реверберационный коэффициент звукопоглощения внутри i-го кожуха; t_i – энергетический коэффициент прохождения звука через глушитель технологического отверстия (для простого отверстия t_i =1, причем простым отверстием считается отверстие без глушителя шума, как в нашем случае); SS_оi – суммарная площадь технологических отверстий для i-го кожуха машины, м² ; SS_i - суммарная площадь сплошной части ограждения,м²,определяемая по формуле

, (3)

где l_i,b_i,h_i – соответственно длина, ширина и высота i-ого кожуха, м.

Величина реверберационного коэффициента звукопоглощения внутри ограждения определяется по формуле

; (4)

где  a_о – реверберационный коэффициент звукопоглощения для ограждений без звукопоглощающего материала; a_м – реверберационный коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала; S S_м – площадь нанесения звукопоглощающего материала, м².

Октавные уровни звукового давления в зоне прямого звука L_2-j(ПР), дБ, при наличии в цехе штапельного производства ОАО «Киевское производственное объединение «Химволокно» звукопоглощающих конструкций определялись с учетом максимально возможного звукопоглощения следующим образом

, (5)

где Lpо – это звуковая мощность источника шума, дБ, (принимается по паспортным данным на технологическое оборудование),

S_i – площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы , окружающей i- й источник шума и проходящей через расчетную точку; m – количество источников шума, ближайших к расчетной точке; n – общее количество источников шума в помещении с учетом среднего коэффициента одновременности работы оборудования; c_i - коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля [1]; Ф_i - фактор направленности i-го источника шума, безразмерный, определяемый по технической документации на источник шума (для ИШ с равномерным полем звука следует принимать Ф_i = 1,0 ) ; Y_1-j- коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, принимаемый по графику в зависимости от отношения B_1-j /S_огр, [1]; В_1-j – постоянная помещения после его акустической обработки,м²;

j =1,2,3,4 – число последовательных приближений к выбору максимально достаточной площади  DA_j дополнительного звукопоглощения в цехе,

S_огр – площадь ограждающих поверхностей помещения, м².

Измерения акустических характеристик проводились в лаборатории аэродинамических исследований на расстоянии 1 м от контура устройства с использованием измерительного комплекса типа «4145, 2203,1616» фирмы "Брюль и Къер" (Дания). Условия проведения испытаний включали в себя последовательное изменение параметров звукоизолирующей облицовки кожуха, в который помещена форсунка, и введение дополнительных шумопоглощающих элементов.

Анализ результатов расчета характеристик звукоизолирующего кожуха, проведенного на ПЭВМ, показал совпадение теоретической модели с результатами эксперимента. Таким образом, комплекс разработанных средств снижения шума в устройстве для пневмопереплетения комплексных нитей позволил снизить уровни звукового давления до нормативных значений на рабочих местах, регламентированных ГОСТ 12.1.003-83.

ВЫВОДЫ:

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.–319с.

2.А.С. СССР № 1326657. Устройство для пневмопереплетения комплексных нитей./Волхонский А.А., Лев С.Г., Кочетов О.С. и др. Бюллетень изобретений № 28 от 30.07. 1987г.

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 20.05.2008г.

5.Кочетов О.С. Панель шумоотражающая светопрозрачная. /Патент РФ № 2324794. Бюллетень изобретений №14 от 20.05.2008г.

6.Кочетов О.С. Звукопоглощающие конструкции для снижения шума на рабочих местах производственных помещений. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 11, 2010, стр.46-50.

7.Кочетов О.С. Звукоизолирующие ограждения для производственного оборудования. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 4, 2011, стр.65-68.

8. Кочетов О.С., Щербаков В.И., Кочетов Л.М., Дегтярев В.Н., Катеруша С.С. Пути снижения шума прядильных машин типа ПСК // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.– 1996, № 4.С. 107...111.

9.Кочетов О.С. Методика расчета шума в производственных помещениях текстильных предприятий // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.– 1997, № 2. С. 106...111.

10.Кочетов О.С. Методика расчета звукоизолирующих ограждений привода веретен прядильных машин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.– 1997, № 5.С. 93...98.

11. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Никонов С.А. Расчет снижения шума в производственном помещении методом звукопоглощения // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.– 1999 , № 4.С. 87…92.

12. Кочетов О.С. Расчет эффективности снижения шума устройств для переплетения комплексных нитей // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.– 1999, № 5.С.100…106.

13. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Булаев В.А., Пирогова Н.В., Маркова Ю.А. Исследование эффективности звукоизоляции ограждающих конструкций чулочно-носочных автоматов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.– 2000, № 2. С.81…87.

14. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Зубов П.О. Методика расчета снижения шума звукопоглощением в условиях текстильного производства // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.– 2000, № 6.С.87...92.

15. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Фирсаев И.Р., Петухова А.В. Расчет на ПЭВМ эффективности снижения шума в производственных помещениях текстильных предприятий // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.– 2002, № 4,5.С.101…107.

16. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Синев А.В., Ходакова Т.Д. Методика расчета снижения шума звукопоглощением в условиях текстильного производства // Безопасность жизнедеятельности. – 2002, № 6. С.13-17.

17.Баранов Е.Ф., Кочетов О.С.Методика расчета параметров аэродинамического шума, создаваемого вентиляционной системой /Речной транспорт (CCI век).№ 6.2010 С.80-82.