Защита от повышенного шума. Способы защиты от шума. Средства индивидуальной защиты от шума

Классификация методов и средств защиты от шума. По отношению к защищенному объекту существуют методы и средства коллективной и средства индивидуальной защиты.

Средства защиты по отношению к источнику шума подразделяются на средства, снижающие шум на пути его распространения, и средства, снижающие шум в источнике возникновения. Средства, снижающие шум в источнике его возникновения в зависимости от характера шумообразования, подразделяются на средства, снижающие шум механического, аэро-, гидродинамического и электрического происхождения.

Снижение шума на пути его распространения возможно следующими способами:

Удаление приемника от источника на большие расстояния;

Изменение направленности источника шума;

Уменьшение ревербирующего звукового поля при помощи звукопоглощащего материала.

Средства и методы коллективной защиты от шума в зависимости от способа реализации подразделяются на акустические, архитектурно-планировочные, организационно-технические.

Акустические средства защиты. Защита от шума акустическими средствами предполагает: звукоизоляцию (устройство звукоизолирующих кабин, кожухов, ограждений, установку акустических экранов); звукопоглощение (применение звукопоглощающих облицовок, штучных поглотителей); глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные).

Звукоизоляция. Звуковая волна, обладая определенной энергией, наталкивается на преграду (ограждение). При столкновении часть звуковой энергии поглощается в материале преграды, часть отражается, часть проходит через преграду. Уравнение баланса звуковой энергии можно записать в виде

где I ПАД – интенсивность падающего звука, Вт/м 2 ;

I ПОГЛ – интенсивность поглощенного звука, Вт/м 2 ;

I ОХР – интенсивность отраженного звука, Вт/м 2 ;

I ПРОШ – интенсивность прошедшего звука, Вт/м 2 .

Прошедшая энергия вызывает образование нового звукового поля с другой стороны преграды путем преобразования звуковой энергии в механическую энергию колебаний преграды.

Амплитуда колебаний преграды обратно пропорциональна ее массе. Следовательно, амплитуда колебаний звуковых волн в приемном помещении обратно пропорциональна массе преграды.

Поглощаемая энергия преобразуется в другой вид энергии (обычно в тепловую). Средства звукоизоляции приведены на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Типичные методы борьбы с шумом: 1 – наушники; 2 – звукоизолирующее ограждение;

3 – экран; 4 – увеличение расстояния; 5 – звукопоглощающий потолок; 6 – звукоизолирующая перегородка; 7 – виброизолирующая опора

Звукоизоляция ограждения при падении на него звуковой волны определяется из выражения

Звукоизолирующие качества плоских ограждений без отверстий определяются массой единицы площади ограждения. В качестве расчетной модели принимается плита, состоящая из системы не связанных одна с другой бесконечных масс. Тогда звукоизоляция подчинена закону масс

(6.16)

где m – масса одного квадратного метра ограждения, кг (плотность, кг/м 2);

f – частота колебаний, Гц.

Выбранное ограждение отвечает требованиям норм, если во всех октавных полосах частот значение звукоизоляции R A не менее требуемых значений R TPi Звукоизоляцию определяют следующие показатели: масса, однородность, жесткость, воздушная прослойка, побочная передача шума, частота.

Звукоизоляция ограждением при дополнительной косвенной передаче шума (через отверстия, трещины, трубопроводы и т. д.) называется фактической звукоизоляцией ограждением R ф, дБ. Она определяется как

(6.17)

где S ОГР – площадь ограждения, м 2 ;

S O – площадь отверстий в ограждении, м 2 ;

Акустические экраны применяются, когда в расчетной точке УЗД прямого звука значительно выше, чем УЗД отраженного звука и когда УЗД в расчетной точке превышает УЗД доп не менее чем на 10 дБ и не более чем на 20 дБ (рис. 6.2).

Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Экраны следует применять для источников, имеющих преимущественно средне- и высокочастотный спектр шума, так как степень проникновения звуковых волн в область акустической тени за экраном зависит от соотношения размеров экрана и длины волны падающего звука. Чем больше отношение длины волны к размеру экрана, тем меньше область звуковой тени за ним.

Рис. 6.2. Акустическое экранирование:

1 – источник шума; 2 – высокочастотная область; 3 – среднечастотная область; 4 – низкочастотная область; 5 – акустическая тень

Экраны эффективно использовать в акустически обработанном помещении или в открытом пространстве.

Экраны изготавливают из стальных или дюралюминиевых листов толщиной 1,5-2,0 мм или щитов, облицованных звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50-60 мм. Линейные размеры экрана должны быть не менее чем в три раза больше линейных размеров источника шума.

Эффективность экрана ΔL определяется по формуле

(6.20)

где Р эк – звуковое давление в точке при наличии экрана, Па; Р БЭ –звуковое давление в точке без применения экрана, Па. Звукопоглощение. Под звукопоглощением понимают свойство акустически обработанных поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую в результате вязкого трения в капиллярах пор и необратимых потерь при деформации упругого скелета конструкции. Облицовка помещения звукопоглотителями, приведенными на рис. 6.3, обеспечит поглощение приблизительно 70% энергии низкочастотного и 95%-высоко-частотного шума.

Звукопоглощающие облицовки по виду используемого звукопоглощающего материала имеют следующие конструкции: облицовки из жестких однородных пористых материалов; облицовки с перфорированным покрытием в защитных оболочках из ткани и пленки. В качестве пористых материалов применяют плиты минераловатные, холсты из супертонкого стекловолокна, маты из супертонкого базальтового волокна, вспененные полимерные материалы и комбинированные. Эти материалы одновременно могут использоваться и для теплоизоляции.

Звукопоглощающие облицовки применяют тогда, когда требуемое снижение УЗД (ΔL TР) в расчетной точке превышает 1-3 дБ не менее чем в трех октавных полосах или превышает 5 дБ хотя бы в одной из октавных полос.

Из практики известно, что для достижения эффекта в снижении шума площадь акустической отделки поверхности помещения должна составлять не менее 60%. Облицовки размещают на стенах в верхней четверти площади. Облицовки следует располагать ближе к источникам шума, а также в местах концентрации звуковой энергии при ее отражении. Размещение облицовочных плит в шахматном порядке дает увеличение их акустической эффективности на 25-30% в широком диапазоне частот по сравнению с расположением сплошным массивом..

Глушители шума . Для снижения воздушного шума, создаваемого системами вентиляции и кондиционирования воздуха, применяют глушители шума.

В зависимости от принципа действия глушители делят на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

Снижение шума в абсорбционные глушителях происходит за счет поглощения звуковой энергии применяемыми в них звукопоглощающими материалами. Они эффективно работают в широком диапазоне частот, когда коэффициент звукопоглощения применяемого материала близок к единице.

К абсорбционным глушителям относят трубчатые (круглого и прямоугольного сечений), пластинчатые, треугольно-призматические, цилиндрические.

Трубчатые глушители применяют в каналах с поперечным сечением до 500-600 мм. Длина глушителя составляет не более 1-2 м. Трубчатые глушители изготавливаются из перфорированного листового материала, облицованного слоем звукопоглощающего материала типа супертонкого стеклянного волокна. Диаметр перфорации d = 4...8 мм, а шаг t = 2d.

Для сокращения габаритов глушителей и увеличения затухания шума на единицу длины широкого канала применяют пластинчатые глушители, представляющие собой набор параллельно установленных звукопоглощающих пластин. Пластины обычно выполняют в виде щитов с наружными перфорированными стенками, внутри которых находится слой мягкого звукопоглощающего материала с защитной оболочкой из стеклоткани, а также в виде пластин-перегородок, выполненных из твердых звукопоглощающих материалов. Уровень снижения шума пластинчатыми глушителями зависит от толщины пластин и расстояния между ними.

Реактивные глушители. К ним относят камерные, резонансные и экранные глушители. Камерные глушители состоят из одной или нескольких камер, представляющих собой полости в виде расширения участка воздуховода. В камерном глушителе звуковые волны отражаются от противоположной стенки и, возвращаясь к началу в противофазе по отношению к прямой волне, уменьшают ее интенсивность. Если внутреннюю часть расширения воздуховода облицевать звукопоглощающим материалом, то получится комбинированный глушитель. Резонансный глушитель представляет собой полость объемом V, соединенную с воздуховодом отверстием, называемым горлом резонансной камеры. Полость и отверстие образуют систему, обеспечивающую практически полное отражение звуковой энергии обратно к источнику на частотах, близких к его собственной частоте. Экранные глушители устанавливают на выходе из канала в атмосферу или на входе в канал. Они эффективны на высоких частотах и снижают шум на 10-25 дБ.

Комбинированные глушители – экранные, камерные со звукопоглощающим покрытием.

Для снижения шума в системах вентиляции и кондиционирования, образующегося в результате вибрации стенок воздуховодов, последние покрывают вибропоглощающими покрытиями (мастиками). Толщина слоя вибропоглощающего материала должна в шесть раз превышать толщину стенки воздуховода. При этом эффективность его применения составляет 5-7 дБ, амплитуда резонансных колебаний уменьшается примерно на 15 дБ.

Архитектурно-планировочные методы коллективной защиты от шума предполагают: рациональное размещение в зданиях технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест; планирование зон движения транспорта; создание шумозащищенных зон в местах нахождения человека.

Согласно ГОСТ 12.1.003-83 при разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека, до значений, не превышающих допустимые.

Защита от шума должна обеспечиваться разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, в том числе строительно-акустических, применением средств индивидуальной защиты.

В первую очередь следует использовать средства коллективной защиты. По отношению к источнику возбуждения шума коллективные средства защиты подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.

Снижение шума в источнике осуществляется за счет улучшения конструкции машины или изменения технологического процесса. Средства, снижающие шум в источнике его возникновения в зависимости от характера шумообразования подразделяются на средства, снижающие шум механического происхождения, аэродинамического и гидродинамического происхождения, электромагнитного происхождения.

Методы и средства коллективной защиты в зависимости от способа реализации подразделяются на строительно-акустические, архитектурно-планировочные и организационно - технические и включают в себя:

- изменение направленности излучения шума;
- рациональную планировку предприятий и производственных помещений;
- акустическую обработку помещений;
- применение звукоизоляции.

К архитектурно-планировочным решениям также относится создание санитарно-защитных зон вокруг предприятий. По мере увеличения расстояния от источника уровень шума уменьшается. Поэтому создание санитарно-защитной зоны необходимой ширины является наиболее простым способом обеспечения санитарно-гигиенических норм вокруг предприятий.

Выбор ширины санитарно-защитной зоны зависит от установленного оборудования, например, ширина санитарно-защитной зоны вокруг крупных ТЭС может составлять несколько километров. Для объектов, находящихся в черте города, создание такой санитарно-защитной зоны порой становится неразрешимой задачей. Сократить ширину санитарно-защитной зоны можно уменьшением шума на путях его распространения.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяются в том случае, если другими способами обеспечить допустимый уровень шума на рабочем месте не удается.

Принцип действия СИЗ - защитить наиболее чувствительный канал воздействия шума на организм человека - ухо. Применение СИЗ позволяет предупредить расстройство не только органов слуха, но и нервной системы от действия чрезмерного раздражителя.

Наиболее эффективны СИЗ, как правило, в области высоких частот.

СИЗ включают в себя противошумные вкладыши (беруши), наушники, шлемы и каски, специальные костюмы.

Средства защиты от шума подразделяются на:

Средства индивидуальной защиты (СИЗ);

Средства коллективной защиты.

В качестве СИЗ применяются: наушники, вкладыши из ультратонкого волокна, противошумные каски и противошумная одежда (при уровне шума > 120 дБ).

Архитектурно-планировочные мероприятия заключается в рациональной выборе схемы предприятия когда шумные цехи располагают в одном месте на периферийной территории предприятия с подветренной стороны. В цехах, участки с наиболее интенсивным шумом отделяются от других звукоизолирующими перегородками. Двери и окна шумных участков выполняются в виде многослойных конструкций с минимальной звукопроводностью.

Организационно-технические мероприятия – предусматривают:

Уменьшение шума в источнике возникновения за счет совершенствования технологических процессов и машин;

Ограничение числа работников подвергаемых воздействием шумов;

Проведение периодических медицинских осмотров, для выявления работников которые по состоянию здоровья не могут работать в шумных цехах, а также для своевременного выявления признаков шумовой болезни.

Акустическое направление:

Звукоизоляция - специальные устройства или преграды в виде звукоизолирующих стен, перегородок, акустических экранов, звукоизолирующих кожухов, для ограждения защищаемого объекта (человека, оператора). В шумных цехах может быть использована шумоизолирующая кабина. Физическая сущность звукоизоляции состоит в том, что наибольшая часть падающей звуковой энергии отражается от звуковой конструкции и только незначительная часть проникает через ограждение.

Количество отраженной энергии характеризуется коэффициентом звукоотражения λ:

где А отр – отраженная энергия,

А пад – падающая энергия.

Шумоизолирующая способность преград зависит от ряда факторов:

Числа слоев и массы одного квадратного метра;

Коэффициентом внутреннего трения и упругости материалов;

Частотной характеристики шума.

Шумоизоляция возрастает с увеличением числа слоев и поэтому многослойные конструкции состоящие из разных материалов обладают более высокой звукоизоляцией чем однослойные конструкции такой же массы. Воздушная прослойка между слоями увеличивает звукоизолирующую способность преграды. Шумоизолирующая способность преграды возрастает с увеличением массы и частоты звука, но резко уменьшается при совпадения частоты звука с частотой собственных колебаний ограждающей конструкции.

Звукопоглощение - свойство строительных материалов и конструкций поглощать энергию звуковых колебаний. Поглощение звука связанно с преобразованием энергии звуковых волн в теплоту вследствие потери их на трение в каналах или порах звукопоглощающего материала. Звукопоглощение материала характеризуется коэффициентом звукопоглощения α (альфа):

где А погл – поглощенная звуковая волна,

А пад – падающая звуковая волна.

К звукопоглощающим относятся материалы имеющие коэффициент звукопоглощения α>0,2.

Звукопоглощающие преграды представляют собой облицовки (гибкие панели), штучные звукопоглотители, волокнисто-пористые материалы (стекловолокно, минеральная вода, пористый поливинилхлорид, капроновое волокно, пористая штукатурка и т.д.).

Глушители - специальные акустические устройства, которые применяют для снижения шума аэродинамического происхождения на пути его распространения воздухом и газопроводов, а также на путях всасывания и выхлопов с большой скоростью газообразных сред. Глушители бывают трех видов:

- абсорбционные. В них ослабление шума достигается за счет поглощения звуковой энергии в порах волокнистых материалов, которыми облицованы внутренние поверхности, контактирующие с потоком воздуха или газа.

- реактивные глушители. Ослабление шума достигается на определенных частотах путем отражения звуковой энергии к её источнику или искусственным повышением внутреннего трения в воздухе в каналах глушителя.

- комбинированные. Обладают свойствами, как отражать, так и поглощать.

Все мероприятия по снижению шума предусмотренные проектной документацией должны подтверждаться соответственными акустическими расчетами.

Электробезопасность

Электробезопасность - система организационно технических мероприятий и средств обеспечивающих защиту работников от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Опасность поражения усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных приборов и средств обнаружить напряжение дистанционно, опасность обнаруживается, когда человек будет поражен действием электрического тока.

Электрические травмоопасные факторы:

1) высокое напряжение в электрической сети;

2) высокий электростатический потенциал на поверхности объекта;

3) высокая яркость электрической дуги.

Классификация методов и средств защиты от шума определена ГОСТ 12.1.029-80 “Система средств безопасности труда. Средства и методы защиты от шума. Классификация”. Средства и методы защиты от шума подразделяются на средства и методы коллективной защиты, средства индивидуальной защиты. Причем последние применяются лишь тогда, когда мерами и средствами коллективной защиты не удается снизить уровни шума на рабочих местах до допустимых значений. Назначение средств индивидуальной защиты - перекрыть наиболее чувствительные каналы проникновения звука в организм - уши.

Средства коллективной защиты от шума делятся по следующим направлениям:

- уменьшение шума в самом источнике;
- уменьшение шума на пути его распространения;
- организационно-технические мероприятия;
- лечебно-профилактические мероприятия.

Рисунок 1 Типичные методы борьбы с шумом

1 - наушники; 2 - звукоизолирующее ограждение; 3 - экран; 4 - увеличение расстояния; 5 - звукопоглощающий потолок; 6 - звукоизолирующая перегородка; 7 - виброизолирующая опора

Уменьшение шума в самом источнике - наиболее радикальное средство в борьбе с шумом, создаваемым оборудованием. Опыт показывает, что эффективность мероприятий по снижению шума уже работающего оборудования достаточна невысока, поэтому необходимо стремиться к максимальному снижению шума в источники еще на стадии проектирования оборудования. Это достигается с помощью следующих мероприятий и средств: совершенствования кинематической их схем и конструкций оборудования, проведение статического и динамического уравновешивания и балансировки, изготовление корпусных деталей из неметаллических материалов (пластмасса, текстолита, резина), чередование металлических и неметаллических деталей, повышение точности изготовления деталей и качества сборки узлов и оборудования, уменьшение зазоров в соединениях, уменьшение припусков, применение смазки трущихся деталей. В таблице 1 приведены показатели эффективности некоторых мероприятий по уменьшению шума в самом источнике.

Таблица 2

Показатели эффективности некоторых мероприятий по уменьшению шума в самом источнике

шум самочувствие защита

Организационно-технические средства защиты от шума включают: применение малошумных технологических процессов и оборудования, оснащения шумного оборудования средствами дистанционного управления, соблюдения правил технической эксплуатации, проведение плано-предупредительных осмотров и ремонт.

К мероприятиям лечебно-профилактического характера относятся предварительный и периодический медосмотры использование рациональных режимов труда и отдыха для работников шумных участков и цехов, допуск к шумным работам с 18 лет.

Средства и меры коллективной защиты, уменьшающие шум на пути его распространения, делятся на архитектурно-планировочные и акустические.

Акустические средства защиты. Защита от шума акустическими средствами предполагает: звукоизоляцию (устройство звукоизолирующих кабин, кожухов, ограждений, установку акустических экранов); звукопоглощение (применение звукопоглощающих облицовок, штучных поглотителей); глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные).

Звукоизоляция является эффективным средством уменьшения уровня шума в направлении его распространения, реализуется путем установления звукоизоляционных препятствий (перегородок, кабин, кожухов, экранов), принцип звукоизоляции базируется на том, что большая часть звуковой энергии, которая попадает на препятствие, отражается и лишь незначительная ее часть проходит насквозь.

Звуковая волна, обладая определенной энергией, наталкивается на преграду (ограждение). При столкновении часть звуковой энергии поглощается в материале преграды, часть отражается, часть проходит через преграду. Уравнение баланса звуковой энергии можно записать в виде.

где - интенсивность падающего звука, Вт/м2;

Интенсивность поглощенного звука, Вт/м2;

Интенсивность отраженного звука, Вт/м2;

Интенсивность прошедшего звука, Вт/м2.

Для звукоизоляции отдельных шумных участков в помещении или оборудования применяют легкие многослойные звукоизоляционные перегородки с воздушными прослойками. Для звукоизоляции наиболее шумных узлов и агрегатов (цепные передачи, двигатели, компрессоры, вентиляторы) используются звукоизоляционные кожухи, которые являются средствами, которые устанавливаются в непосредственной близости от источника шума. В тех случаях, когда невозможно изолировать шумное оборудование или его узлы, защиту работника от воздействия шума осуществляют путем обустройства звукоизолированные кабины с пультом управления и смотровыми окнами.

При устройстве ограждений, состоящих из различных элементов, например, перегородки с дверьми, смотровыми окнами и т. п., особенно при изоляции мощных источников шума, необходимо стремиться к тому, чтобы звукоизолирующие способности этих элементов и перегородки по своей величине не очень отличались друг от друга.

Звукоизолирующие ограждения делают для помещений, например, где работают ленточные и дисковые пилы.

Использование звукоизолирующих кабин позволяет изолировать работающих от воздействия шума из шумного помещения. Принцип снижения шума аналогичный. Изготавливаются кабины из кирпича, бетона, шлакобетона, гипсовых плит, металлических гофрированных листов с воздушной прослойкой или прослойкой из минеральной ваты либо стекловаты. Звукоизолирующие кабины устраивают, например, в компрессорных цехах холодильных установок.

Звукоизолирующие кожухи снижают шум в непосредственной близости к источнику. Кожухи могут быть съемные, иметь смотровые окна, двери. Изготавливаются из дерева, металла или пластмассы. Звукоизолирующие кожухи, как правило, изготавливаются из волокнистых материалов, а каркасом служат тонкие перфорированные металлические панели. Если величина звукоизоляции воздушного шума не превышает 10 дБ на средних и высоких частотах, то кожух может быть выполнен из эластичных материалов (винила, резины и др. ), если превышает - кожух следует выполнять из листовых конструкционных материалов. С внутренней стороны на кожухе должен помещаться слой звукопоглощающего материала толщиной 40 - 50 мм. Для его защиты от механических воздействий, пыли и других загрязнений следует использовать металлическую сетку со стеклотканью или тонкой пленкой толщиной 20 - 30 мкм. Кожух не должен иметь непосредственный контакт с агрегатом и трубопроводами. Технологические и вентиляционные отверстия должны быть снабжены глушителями и уплотнителями. Установка звукоизолирующих кожухов является одним из основных мероприятий для снижения шума вентиляционного оборудования в зданиях и помещениях. Они устанавливаются на приточные, некоторые вытяжные установки и кондиционеры. Звукоизолирующие кожухи представляют собой два металлических листа со звукопоглощающим материалом между ними. Акустическая эффективность таких кожухов может составлять до 10 - 15 дБ на низких и до 30 - 40 дБ - на высоких частотах.

Эффективность звукоизоляции шума кожухом определяется из выражения

где - звукоизолирующая способность стен кожуха, дБ, определяется графически или по формуле; - площадь поверхности кожуха, м2; - площадь поверхности источника шума, м2.

При покрытии внутренней поверхности кожуха звукопоглощающим материалом эффективность звукоизоляции можно определить как

где - коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха.

Звукопоглощающие облицовки по виду используемого звукопоглощающего материала имеют следующие конструкции: облицовки из жестких однородных пористых материалов; облицовки с перфорированным покрытием в защитных оболочках из ткани и пленки. В качестве пористых материалов применяют плиты минераловатные, холсты из супертонкого стекловолокна, маты из супертонкого базальтового волокна, вспененные полимерные материалы и комбинированные. Эти материалы одновременно могут использоваться и для теплоизоляции.

Разновидностью облицовок являются резонансные конструкции, представляющие собой перфорированные экраны, оклеенные с обратной стороны тканью. Величина снижения шума составляет 6-8 дБ. Снижение шума происходит за счет взаимного погашения падающих и отраженных волн.

Рисунок 2 Виды звукопоглощающего облицовки

1 - защитный перфорированный слой 2 - звукопоглощающий материал, С - защитная стеклоткань 4 - стена или потолок, 5 - воздушный промежуток, 6 - плита с шумопоглощающего материал

Звукопоглощающие покрытия делают в венткамерах, в помещениях, где работают дисковые и ленточные пилы. Внутреннюю поверхность ограждающих кожухов дисковых пил покрывают звукопоглощающими материалами.

Объемные элементы (штучные звукопоглотители) представляют собой объемные тела, оклеенные или заполненные звукопоглощающим пористым материалом. Формы объемных элементов разнообразны: шар, куб, пирамида, призма, панель (рисунок 2). Такие конструкции подвешиваются к потолку в непосредственной близости от источника шума или стены. Формы размещения - по квадрату или в шахматном порядке. Это, как показывает практика, увеличивает эффективность звукопоглощения.

Звукопоглощающие облицовки и объемные элементы применяют в цехах с оптимальными микроклиматическими условиями.

Рисунок 3 Штучные звукопоглотители различных форм

Метод акустического экранирования применяется в тех случаях, когда другие методы малоэффективны или нецелесообразны с технико-экономической точки зрения. Акустический экран устанавливается между источником шума и рабочим местом и представляет собой определенное препятствие на пути распространения прямого шума, за которой возникает так называемая звуковая тень. Наиболее распространенными для изготовления экранов являются стальные или алюминиевые листы толщ иною 1-3 мм, которые покрываются со стороны источника шума звукопоглощающим материалом.

Рисунок 4 Акустическое экранирование

1 - источник шума; 2 - высокочастотная область; 3 - среднечастотная область; 4 - низкочастотная область; 5 - акустическая тень

Экраны эффективно использовать в акустически обработанном помещении или в открытом пространстве.

Эффективность экрана ДL определяется по формуле

где - звуковое давление в точке при наличии экрана, Па; -звуковое давление в точке без применения экрана, Па. Звукопоглощение.

Рисунок 5 Типы акустических экранов: а - плоский, б - объемный, и - источник шума 2 - рабочее место, 3 - смотровое окно

Глушители шума. Для снижения воздушного шума, создаваемого системами вентиляции и кондиционирования воздуха, применяют глушители шума. В зависимости от принципа действия глушители делят на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

К абсорбционным глушителям относят трубчатые (круглого и прямоугольного сечений), пластинчатые, треугольно-призматические, цилиндрические.

Трубчатые глушители применяют в каналах с поперечным сечением до 500-600 мм. Длина глушителя составляет не более 1-2 м. Трубчатые глушители изготавливаются из перфорированного листового материала, облицованного слоем звукопоглощающего материала типа супертонкого стеклянного волокна.

Рисунок 6 Глушители абсорбционные

а - трубчатый; б - пластинчатый

Реактивные глушители. К ним относят камерные, резонансные и экранные глушители. Камерные глушители состоят из одной или нескольких камер, представляющих собой полости в виде расширения участка воздуховода. В камерном глушителе звуковые волны отражаются от противоположной стенки и, возвращаясь к началу в противофазе по отношению к прямой волне, уменьшают ее интенсивность. Если внутреннюю часть расширения воздуховода облицевать звукопоглощающим материалом, то получится комбинированный глушитель. Резонансный глушитель представляет собой полость объемом V, соединенную с воздуховодом отверстием, называемым горлом резонансной камеры. Полость и отверстие образуют систему, обеспечивающую практически полное отражение звуковой энергии обратно к источнику на частотах, близких к его собственной частоте. Экранные глушители устанавливают на выходе из канала в атмосферу или на входе в канал (рисунок 6). Они эффективны на высоких частотах и снижают шум на 10-25 дБ.

Рисунок 7 Типовые конструкции экранных глушителей

Комбинированные глушители - экранные, камерные со звукопоглощающим покрытием.

Если невозможно уменьшить шум, действующий на работников, до допустимых уровней, необходимо использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ):

Противошумные вкладыши из ультратонкого волокна, иногда пропитанные смесью воска и парафина, и жесткие вкладыши(эбонитовые, резиновые, из пенопласта) в форме конуса, грибка, лепестка. Они эффективны для снижения шума на средних и высоких частотах на 10-15 дБ.

Наушники, плотно облегающие ушную раковину, которые удерживаются дугообразной пружиной. Эффективность наушников определяется качеством уплотнений по краю уплотнительного ободка наушников. Используется наполнители уплотнителей пенные и жидкостные. Важной характеристикой наушников является их масса. Чем они тяжелее, тем лучше характеристика ослабления шума.

Шлемофоны и противошумные костюмы, закрывающую голову и тело человека. Защищают от вредного воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше.

С точки зрения эффективности снижения шума в низкочастотной области целесообразно использовать наушники, в которых установлен микрофон. Шум регистрируется микрофоном и обрабатывается микропроцессором, управляющим работой миниатюрного динамика, вмонтированного в наушник. При этом динамик излучает звук, находящийся в противофазе с шумом основного источника. В результате интерференции происходит гашение шума внешнего источника шумом внутри наушника.

Классификация средств и методов защиты от шума определена ГОСТ 12.1.029-80. По отношению к защищаемому объекту средства и методы защиты подразделяются на:

Средства и методы коллективной защиты;

Средства индивидуальной защиты.

Коллективные средства в зависимости от способа реализации подразделяются на 3 группы: архитектурно-планировочные; организационно-технические; акустические.

Архитектурно-планировочные методы защиты включают:

рациональные акустические решения планировок зданий и генеральных планов объектов;

рациональное размещение технологического оборудования, машин и механизмов;

рациональное размещение рабочих мест;

рациональное акустическое планирование зон и режима движения транспортных средств и транспортных потоков;

создание шумозащищенных зон в различных местах нахождения человека.

Технические подразделяются на 2 группы:

1) Снижение в источнике возникновения

2) Снижение на пути распространения

Организационные: ограничение транспортных потоков, рациональное расположение предприятий, рациональное расположение рабочих мест.

К организационно-техническим методам защиты относят:

применение малошумных технологических процессов (изменение технологии производства, способа обработки и транспортирования материала и др.);

оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля;

применение малошумных машин, изменение конструктивных элементов машин, их сборочных единиц;

совершенствование технологии и обслуживания машин;

использование рациональных режимов труда и отдыха работников на шумных предприятиях.

Акустические средства защиты от шума в зависимости от принципа действия классифицируются на:

средства звукоизоляции;

средства звукопоглощения;

средства виброизоляции;

средства демпфирования;

глушители шума.

Средства индивидуальной защиты человека от шума в зависимости от конструктивного исполнения подразделяются на:

противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи;

противошумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход или прилегающие к нему;

противошумные шлемы и каски.

Средства и методы коллективной защиты

Наиболее эффективный метод уменьшения шума – снижение шума в источнике его возникновения. В зависимости от характера образования шума различают:

средства, снижающие шум механического (вибрационного) происхождения;

средства, снижающие шум аэродинамического происхождения;

средства, снижающие шум электромагнитного происхождения;

средства, снижающие шум гидродинамического происхождения.

Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные возвратно-поступательные перемещения деталей на вращательные, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей, применять балансировку вращающихся частей. Значительное снижение шума достигается при замене подшипников качения на подшипники скольжения, зубчатых и цепных передач – клиноременными и гидравлическими, металлических деталей – деталями из пластмасс.

Снижения аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости обтекания воздушными потоками препятствий; улучшением аэродинамики конструкций, работающих в контакте с потоками; снижением скорости истечения газовой струи и уменьшением диаметра отверстия, из которого эта струя истекает. Однако уменьшить аэродинамические шумы в источнике их возникновения зачастую не удается и приходиться использовать другие средства борьбы с ними (применение звукоизоляции источника, установка глушителей).

Гидродинамические шумы снижают за счет выбора оптимальных режимов работы насосов для перекачивания жидкостей, правильного проектирования и эксплуатации гидросистем и ряда других мероприятий.

Для борьбы с шумами электромагнитного происхождения рекомендуется тщательно уравновешивать вращающиеся детали электромашин (ротор, подшипники), осуществлять тщательную притирку щеток электродвигателей, применять плотную прессовку пакетов трансформаторов, использовать демпфирующие материалы и т.д.

Широкое применение получили акустические средства защиты от шума на пути его распространения:

средства звукоизоляции;

средства звукопоглощения;

глушители шума.

1. Звукоизоляция

Метод основан на снижении шума за счёт отражения звуковой волны от преграды. Звукоизоляция применяется в виде ограждений, перегородок, экранов, кожухов, кабин и глушителей шума. Для звукоизоляции применяют материалы с большим удельным весом. Звукоизолирующие свойства ограждения определяются коэффициентом звукопроницаемости τ, который представляет собой отношение: прошедшей через перегородку энергии к падающей энергии. Величина обратная коэффициенту проницаемости называется звукоизоляцией и обозначается R .

Эффект снижения шума за счет применения однослойной звукоизолирующей перегородки может быть определен по формуле

где ρ – плотность материала перегородки, кг/м 3 ; h – толщина перегородки, м; f – частота звука, Гц; А и С – эмпирические коэффициенты.

Из формулы следует, что звукоизоляция перегородки тем выше, чем она массивнее и чем выше частота звука. Поэтому перегородки выполняются из плотных твердых материалов (металла, бетона, железобетона, кирпича, керамических блоков, стекла и др.).

Наиболее шумные механизмы и машины закрывают звукоизоизолирующими кожухами, изготовленными из конструкционных материалов (стали, сплавов алюминия, пластмасс, ДСП и др.). Внутренняя поверхность кожуха обязательно должна облицовываться звукопоглощающими материалами толщиной 3050 мм для повышения его эффективности. Стенки кожуха не должны соприкасаться с изолируемой машиной.

Звукоизолирующие кабины представляют собой локальные средства шумозащиты, устанавливаемые на автоматизированных линиях у постов управления и рабочих местах в шумных цехах для изоляции человека от источника шума. Их изготовляют из кирпича, бетона, стали, ДСП и других материалов. Окна и двери кабины должны иметь специальное конструктивное исполнение. Окна с двойными стеклами по всему периметру заделываются резиновой прокладкой, двери выполняются двойными с резиновыми прокладками по периметру.

Если нет возможности полностью изолировать либо источник шума, либо самого человека с помощью ограждений, кожухов и кабин, то частично уменьшить влияние шума можно путем создания на пути его распространения акустических экранов. Они представляют собой конструкцию, изготовленную из сплошных твердых листов (из металла, фанеры, оргстекла и т.п.) толщиной не менее 1,5…2 мм 11, с покрытой звукопоглощающим материалом поверхностью. Акустический эффект экрана (снижение уровня шума) основан на:

образовании за экраном области звуковой тени  зона относительной тишины, возникающей за экраном или экранирующим сооружением куда звуковые волны проникают лишь частично (рис.1)

Рис. 1. Схема образования звуковой тени

Эффективность экрана зависит от длины звуковой волны по отношению к размерам препятствия, то есть от частоты колебаний (чем больше длина волны, тем меньше при данных размерах область тени за экраном, а следовательно, тем меньше снижение шума). Поэтому экраны применяют в основном для защиты от средне- и высокочастотного шума, а при низких частотах они 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. В акустически необработанных помещениях снижение уровня шума экраном составляет обычно не более 23 дБ. Эффективность экрана повышается при облицовке звукопоглощающими материалами, прежде всего, потолка помещения;

отражении звука от конструкции экрана;

поглощении звука звукопоглощающим материалом, покрывающим поверхность экрана. Плоские экраны эффективны в зоне действия прямого звука, начиная с частоты 500 Гц; вогнутые экраны различной формы (П-образные, С-образные и т.д.) эффективны также в зоне отраженного звука, начиная с частоты 250 Гц.

2. Звукопоглощение

Метод основан на снижении шума за счёт перехода звуковой энергии в тепловую в порах звукопоглощающего материала. Большая удельная поверхность звукопоглощающих материалов, которая создается стенками открытых пор, способствует активному преобразованию энергии звуковых колебаний в тепловую. Это происходит из-за потерь на трение. То есть звуковая волна должна без проблем заходить в поры материала, вызывать колебание находящихся там молекул воздуха и за счет трения, возникающего как непосредственно между этими молекулами, так и между молекулами и материалом вокруг поры, и угасать, переходя в тепло.

Использование звукопоглощения для снижения шума в помещении называется акустической обработкой помещения, которая сводится к нанесению на потолок и стены звукопоглощающих материалов.

Эффективность поглощения звука оценивают при помощи коэффициента звукопоглощения  , который равен отношению количества поглощенной энергии к общему количеству падающей на материал энергии звуковых волн.

Звукопоглощающие материалы отличаются волокнистым, зернистым или ячеистым строением и делятся на группы по степени жесткости: твердые, полужесткие, мягкие.

У твердых материалов объемная масса составляет 300-400 кг/ м3 и коэффициент звукопоглощения порядка 0,5. Производят на основе гранулированной либо суспензированной минеральной ваты. Сюда же относятся материалы, в состав которых входят пористые заполнители - вермикулит, пемза, вспученный перлит.

Группа полужестких материалов включает в себя минераловатные или стекловолокнистые плиты с объемной массой от 80-130 кг/м 3 и коэффициентом звукопоглощения в пределах 0,5-0,75. Сюда же входят звукопоглощающие материалы с ячеистым строением - пенополистирол, пенополиуретан и т. п.

Мягкие звукопоглощающие материалы производят на основе минеральной ваты или стекловолокна. В эту группу входят маты или рулоны с объемной массой до 70 кг/м3 и коэффициентом звукопоглощения 0,7-0,95. Сюда же относятся такие всем известные звукопоглотители, как вата, войлок и т. д.

Для защиты материала от механических повреждений и высыпаний используют ткани, сетки, пленки, а также перфорированные экраны.

Кроме того звукопоглощение может производится путем внесения в изолированный объем штучного звукопоглотителя, изготовленного например в виде куба, подвешенного к потолку (рис.2).

Рис.2. Звукопоглотитель

3. Глушители шума применяют для снижения аэродинамического шума, создаваемого вентиляторами, дросселями, диафрагмами и т. д. и распространяющегося по воздуховодам систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Основной источник шума в вентиляционных установках - вентилятор, причём преобладающим является аэродинамический шум, который имеет широкополосный спектр.

Установка в систему вентиляции (кондиционирования) шумоглушителей является одной из эффективных мер по снижению аэродинамического шума в воздушном потоке.

По принципу действия глушители шума делятся на глушители:

активного (абсорбционного) типа;

реактивного (отражающего) типа;

комбинированные.

В глушителях активного типа снижение шума происходит за счет превращения звуковой энергии в тепловую в звукопоглощающем материале (т.е. за счет потерь звуковой энергии на трение в звукопоглощающем материале), размещенном во внутренних полостях воздуховодов. Глушители этого типа эффективны в широком диапазоне частот. К наиболее распространенным глушителям абсорбционного типа относится облицованный звукопоглощающим материалом аэродинамический тракт, так называемый трубчатый глушитель. Трубчатый шумоглушитель выполняется в виде двух круглых или прямоугольных труб, вставленных одна в другую. Пространство между наружной (гладкой) и внутренней (перфорированной) трубой заполнено звукопоглощающим материалом, например, стекловолокном, покрытым тонким слоем пластика. Размеры внутренней трубы совпадают с размерами воздуховода, на котором устанавливается шумоглушитель.

На рис. 3 показан трубчатый шумоглушитель, состоящий из кожуха 1 , диафрагмы 2 и каркаса 3. Пространство между кожухом и каркасом равномерно заполнено по длине и сечению звукопоглощающим материалом 4 . Каркас защищает звукопоглощающий материала от выдувания потоком воздуха. Каркас выполнен из перфорированного оцинкованного стального листа и обтянут стеклотканью. Перфорированные листы для каркаса изготовляются с двумя видами перфорации: диаметр отверстий 3 мм, шаг 5 мм и отверстий 12мм, шаг 20 мм. Перфорированные листы с отв. 3 мм, шаг 5 мм, стеклотканью не обтягиваются.

Трубчатые шумоглушители применяют на воздуховодах диаметром до 500 мм. Величина понижения шума в шумоглушителе, при равных показателях скорости воздуха, зависит, главным образом, от толщины и местоположения звукопоглощающих слоев, а также длины самого шумоглушителя, имеющего, как правило, стандартную длину 600,900 и 1200 мм.

Рис. 3. Трубчатый шумоглушитель

В реактивных глушителях (рис.4) 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 диапазонах происходит ослабление звука, в других – усиление. Глушители этого типа представляют по сути акустические фильтры и характеризуются чередующимися полосами заглушения и пропускания звука, а поэтому применяются для снижения шума с резко выраженными дискретными составляющими спектра.

Рис.4. Схемы глушителей реактивного типа

Реактивные глушители подразделяются на:

камерные (см. рис.4а ), выполненные в виде расширительных камер, (часто конструируются в виде серии расширительных камер, соединенных короткими трубками). Звуковые волны отражаются от противоположной стенки камеры и, возвращаясь к началу в противофазе по отношению к прямой волне, уменьшают ее интенсивность;

резонансные, в которых снижение шума достигается за счет потерь звуковой энергии на колебательный процесс в резонаторе (рассчитаны на определенную длину звуковой волны). Резонансные глушители - это объемы с жесткими стенками, сообщающиеся с трубопроводом через отверстия, причем эти объемы могут быть выполнены ответвленными (см. рис. 4б ) или концентричными (см. рис. 4в ).Они наиболее эффективны в случае присутствия в спектре шума дискретных составляющих высокого уровня.

На практике глушитель выполняют в виде комбинаций камер и резонаторов, каждый из которых рассчитан на глушение шума определенного диапазона. Реактивные глушители широко используются для снижения шума выпуска выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

В комбинированных глушителях, содержащих активные и реактивные элементы, снижение шума достигается за счет сочетания поглощения и отражения звука. Так, камеры реактивного глушителя могут быть облицованы внутри звукопоглощающим материалом, тогда в низкочастотной области они работают как отражатели, а в высокочастотной – как поглотители звука.

Тип и размеры глушителей подбирают в зависимости от величины требуемого снижения шума с учетом его частоты из табличных данных акустической эффективности.

Защита от повышенного шума. Способы защиты от шума. Средства индивидуальной защиты от шума

Средства и методы коллективной защиты

Статьи по теме