Защита от шума и применение конструкционных материалов в качестве звукоизоляционых. 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 ∆L_обл - уменьшение звукового давления соответственно металлической конструкцией кожуха и звукопоглощающей облицовкой, дБ.

§ 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 = (p₁/c₁)[1/(2πr₂)+4/B₁] – плотность звуковой энергии на рабочем месте, удаленном от источника шума на расстояние r, р – мощность источника шума, Вт; В1 - постоянная помещения, м²; с₁ – скорость продольной звуковой волны в воздухе; ω₂=4р/(β₂с₂) – плотность звуковой энергии на рабочем месте после установки экрана (с₂ - скорость продольной звуковой волны в материале экрана); β₂ – постоянная помещения после установки экрана, м².

§ 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 дБ.

§ 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 40дБ.

Вопрос 80: Вибрация. Инженерно-технические средства защиты от вибрации. Методы определения вибрационного воздействия на операторов машин.

Динамические условия эксплуатации ряда машин и механизмов, устройств исследовательского и технологического оборудования требуют инженерных решений, при которых значительно уменьшается вибрационное воздействие на обслуживающий персонал.

К таким решениям следует отнести разработку виброизоляционных систем или отдельных виброизоляторов, применение которых значительно снижает колебательные движения (вибрацию) машин и механизмов в процессе их эксплуатации.

Вместе с тем некоторые технологические процессы предусматривают вибрационное воздействие на обрабатываемый объект с целью получения конечного продукта.

Однако, несмотря на полезность в ряде случаев

применения вибрационного воздействия

технологической или исследовательской практике,

должна быть решена основная задача,

заключающаяся в обеспечении нормальных условий

работы обслуживающего персонала и исключающих

интенсивное вибрационное воздействие на человека.

Ее решение сводится к разработке и внедрению в

практику эффективных вибросистем и

виброизоляторов.

Расчет виброизоляции проводят применительно к

конкретным виброизоляционным системам и

условиям их эксплуатации.

Вибрационное воздействие на операторов машин проявляется в передаче механических колебаний от виброисточника операторам. Объекту (оператору) передается от виброисточника определенное количество энергии Е, величина которой зависит от: кинетической энергии вибросмещаемого объекта при эксплуатации вибросистемы, его массы m, виброскорости v;

потенциальной энергии виброисточника (k – коэффициент упругости объекта вибрационного воздействия, x – амплитуда вибрационного смещения объекта),

Численные значения рассматриваемого параметра Е могут быть определены из равенства:

Средняя величина энергии, передаваемой от виброисточника виброобъекту:

где Т- время накопления дозы вибрации

Или, с учетом (согласно ГОСТ 12.1.012-78) дозы вибрации

Поскольку среднее значение кинетической энергии

(9)

То с учетом (1) и (3) уравнение (2) запишется в виде

Следовательно, для оценки величины дозы вибрации необходимо знать суммарное количество кинетической энергии, переданной вибросистемой единице массы виброобъекта.

В свою очередь, суммарное количество кинетической энергии, переданной единице массы виброобъекта, определяется по методике, применяемой в виброметрии, и сводится к определению средней величины квадрата виброскорости процесса.

В этой связи, используя рассматриваемую методику, необходимо учитывать гигиенические нормы вибрации при вибрационном воздействии 8ч в сутки (по ГОСТ 12.1.812-78, СН 3044-84)

Гигиеническими нормами вибрации при 8-часовом рабочем дне предусмотрены допустимые значения нормируемого параметра- виброскорости для работы в производственных помещениях или при транспортно-технических условиях. Согласно этим санитарным нормам, условия работы виброобъекта должны быть таковы, чтобы виброскорость при транспортно-технических работах не превышала 0,56 ∙ 10-2 м/с, а на рабочих местах в производственных помещениях – 0,2∙10-2 м/с

Что касается локальной вибрации, то для безопасной работы в этих условиях виброскорость, согласно требованиям ГОСТ 12.1.012-78, не должна превышать 4∙10-2м/с

Приведенные нормативные значения виброскорости должны учитываться при расчетах дозы вибрации для виброобъекта, работающего на конкретном виброисточнике.

Наряду с рассмотренными используют и другие методы оценки вибрационного воздействия на человека.

Одним из таких методов является метод оценки вибрационного воздействия по величине логарифмических уровней виброскорости или виброускорения.

где v – реальная скорость вибрации или виброускорения

где a - реальное ускорение вибрации.

Допустимые (опорные) значения виброскорости и виброускорения соответственно:

И

Если принять, что общая или локальная вибрация действует на виброобъект по одной из осей координат x, y или z ортогональной системы, то средняя мощность вибрации запишется в виде:

(13)

Где Rez - действительная часть детерминированной дробно-рациональной функции z(ω), называемой входным импедансом в точке приложения силы. Для удобства практических расчетов средней величины мощности вибрации эту формулу удобно записать, преобразовав интеграл в сумму интегралов для каждого из которых определен интервал интегрирования в октавных или третьоктавных полосах частот.

Используя теорему о среднем, запишем ее в виде:

(14)

- средняя величина мощности вибрации;

- среднегеометрическая частота;

- среднеквадратическое значение виброскорости в i - той полосе частот;

- действительная часть входного импеданса, рассчитанная для среднегеометрической частоты i - той полосы частот

Записав эту формулу в логарифмическом масштабе, получим удобную для

расчета уровней мощности вибрации формулу:

(15)

- октавный или третьоктавный уровень мощности вибрации в i-той полосе частот.

Величина определяется из равенства, где

- уровень взвешивающего значения импеданса, в котором z – взвешивающее значение импеданса.

Уровни мощности вибрации могут быть определены также при наличии данных о виброускорении процесса вибрации.

Для этих условий формула (13) запишется в виде:

(16)

Где - взвешивающее значение инерцианса;

- уровень виброскорости для i-той

полосы частот;

- среднеквадратичное ускорение в i-той

полосе частот.

Последующая оценка уровней мощности вибрации проводится при, где:

- уровень взвешивающего инерцианса

I0=2,54∙10-5кгс – пороговое(опорное) значение инерцианса;

Le=10lg(a2-a02) – уровень виброускорения, в котором a0=3,15∙10-4 м/с2

При расчетах средней мощности вибрации и

уровня мощности вибрации следует

ориентироваться на нормативные значения этих

параметров.

Изложенные методы определения

вибрационного воздействия на оператора машин

позволяют оценить параметры вибрационного

воздействия и определить их критериальные

значения, обеспечивающие оптимальные

условия вибрационного воздействия на человека

при эксплуатации вибросистем

Вопрос 81: Вибродемпфирующие конструкционные материалы и их применение в виброизоляторах.

При проведении исследовательских и технологических работ широко применяются автоматизированные устройства, вакуумные механические насосы, вибросмесители и другое оборудование, работа которого реализуется в динамическом режиме и сопровождается вибрацией.

Локальная или общая вибрация, действующая на человека, отрицательно влияет на его работоспособность. Поэтому при длительной работе человека с вибросистемами необходимы соответствующие меры его защиты от вибрации.

Для защиты от вибрации широкое применение

находят виброизоляторы - устройства из

конструкционных материалов (или

высокомодульных резин): пружинные элементы,

расположенные между источником вибрации и

защищаемым от вибрации объектом.

Возможно также применение пластинчатых

виброизоляторов, которые используются в качестве

демпфирующих прокладок между фундаментом и

вибросистемой.

В целях обеспечения надежной работы виброизоляторов для их изготовления применяют высокопрочные пружинные стали, а также другие конструкционные материалы, характеризующиеся определенной демпфирующей способностью. Следует заметить, что конструкционные материалы для изготовления виброизоляторов должны сохранять в процессе их эксплуатации требуемый уровень физико-механических характеристик, исключающий воз­можность их изменения в результате деформационного старения, повышения склонности к хрупкому разрушению, снижения модуля упругости и предела упругой деформации и выносливости (усталости).

В наибольшей степени удовлетворяют рассмотренным требованиям пружинные сплавы и стали. К пружинным общего назначения относят легированные стали перлитного класса. Химический состав некоторых пружинных сталей общего назначения приведен в приложении.

Эффективность применения углеродистых и легированных сталей для пружинных элементов вибросистем обусловлена повышенным содержанием в них углерода, что обеспечивает требуемый уровень их прочности в результате выделения при термообработке дисперсной фазы, блокирующей дислокации.

Наиболее широкое применение при изготовлении пружинных виброизоляторов получили кремнистые пружинные стали. Их эффективное применение объясняется тем, что наличие кремния

(1-3 %) способствует сопротивлению сталей значительным пласти­ческим деформациям. Это особенно важно для безопасной работы пружинных элементов в условиях перегрузки виброизоляторов.

Пружины из кремнистых сталей успешно эксплуатируются в условиях динамической нагрузки, поскольку такие стали характеризуются сочетанием высокой прочности и повышенной пластичности, а также вязкости. В качестве примера можно привести химический состав и свойства кремнистых пружинных сталей, применяемых для изготовления пружин, эксплуатируемых в условиях вибрационных нагрузок.

Содержание кремния в таких сталях 1,5-1,8 % при 0,48-0,55 % углерода, 0,50-0,80 % марганца. Прочность при растяжении дос­тигает 980-1470 МН/м2.

Для изготовления виброизоляторов могут быть рекомендованы также кремниемарганцевые, кремниехромистые, кремниеникелевые и кремниевольфрамовые пружинные стали. Применительно к условиям работы виброизоляторов в динамическом режиме целесооб­разно их изготовление из стали 55СГ2, содержащей 0,54 % С, 1,23 % Si, 1,66 % Мп.

Указанная марка стали после закалки и отпуска при 310 ͦ С имеет σ=1100 МН/м2, = 803 МН/м2, а после отпуска максимальный уровень предела упругости, пластичности, вязкости этой стали не хуже, чем у кремнистых сталей.