Частотная характеристика шума. Влияние шума на организм человека. Допустимые уровни звукового давления. Построение шумового поля производственного участка цеха. Проектирование пульта управления с речевой связью по телефону при помощи программы NOISE 2.
Шум - это хаотическое сочетание различных по частоте и интенсивности звуковых колебаний, неблагоприятно воздействующих на человека; беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, возникающих при упругих колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Уровень звукового давления определяется по формуле: , где - пороговое звуковое давление, равное 2·10-5 Па, а уровень интенсивности звука по формуле: , где - пороговое значение интенсивности звука, равное 10-12 Вт/м2. Частота - одна из основных характеристик, по которой человек различает звуки. Расчет уровней звука: В свободном поле уровень звукового давления ищут по формуле: , где Ф - коэффициент направленности i-го источника, ? - пространственный угол, учитывает затухание, Если учитываем отраженную волну: где - постоянная помещения, здесь k - это эмпирический коэффициент, ? - частотный множитель, который зависит от размера помещения, V - объем помещения; Где , S - поверхность источника, n - общее число источников шума в помещении, m - число источников шума в помещении, m?n - учитывает отражение не от всех источников, ? - учитывает нарушение диффузности звукового поля и зависит от В/S, где S - площадь ограждающих конструкций. ? - коэффициент, учитывающий влияние ближайшего акустического поля, в зависимости от соотношения расстояния между расчетной точкой, i-ым источником шума и максимального размера источника.После выбора оптимальных вариантов конструкционных материалов (с учетом минимального уровня звукового давления), из которых будут выполнены окна, двери, стены и потолок кабины пульта управления, шум снижен до допустимых значений.
Введение
Шум - это хаотическое сочетание различных по частоте и интенсивности звуковых колебаний, неблагоприятно воздействующих на человека; беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, возникающих при упругих колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.
При звуковых колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление, называемое звуковым давлением Р (Па) (разность между этим давлением и средним давлением невозмущенной среды). Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука I (Вт/м2). Для оценки шума удобно измерять не абсолютные значения интенсивности и звукового давления, а относительные их уровни в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям.
За единицу измерения уровней звукового давления и интенсивности звука принят децибел - ДБ. Уровень звукового давления определяется по формуле: , где - пороговое звуковое давление, равное 2·10-5 Па, а уровень интенсивности звука по формуле: , где - пороговое значение интенсивности звука, равное 10-12 Вт/м2.
Частота - одна из основных характеристик, по которой человек различает звуки. Чем выше частота колебаний - тем выше тон звука. Увеличение частоты в 2 раза субъективно воспринимается человеком как возрастание тона в 2 раза. Эта особенность слуха обусловила возможность применения логарифмического масштаба частот - октавами.
Для частотной характеристики шума звуковой диапазон разбивают на октавные полосы частот, где верхняя граничная частота равна удвоенной нижней частоте , т.е. . Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой .
Звуковые волны в воздухе распространяются в виде расходящейся сферической волны. Воздушные звуковые волны представляют собой чередующиеся друг с другом разрежения и уплотнения воздушной среды. Колебания частиц, вызванные источником звука, передаются все большей массе воздуха, заполняют все больший объем и образуют звуковое поле.
Звуковые колебания с частотой ниже 20 Гц (инфразвуки) и с частотой выше 16 КГЦ (ультразвуки) ухом, как правило, не воспринимаются. Таким образом, частотный диапазон, воспринимаемый ухом человека, охватывает 9 полных октав со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; ....; 8000 Гц.
Уровень звука - измеренное значение шума с учетом коррекции, приближенно отражающей чувствительность человеческого уха (по шкале А шумомера), измеряемое в ДБА.
Порог болевого ощущения для f = 1 КГЦ; I = 1 Вт/м2, Р = 20 Па. Человеческое ухо воспринимает звуки, интенсивность которых отличается в 1012 раз, преобразуя интенсивность звука в слуховые восприятия по логарифмическому закону. Уровень интенсивности, ДБ, воспринимаемого звука I по отношению к пороговому значению I0 : Интенсивность постоянного шума на рабочих местах оценивается по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 (ГОСТ 12.1.003-83*) Так же устанавливает допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот и уровни звука для рабочих мест в производственных помещениях.
Снижение шума на пути его распространения от источника достигается строительно-акустическими (звукопоглощением, звукоизоляцией) и архитектурно-планировочными методами.
Цель работы
В производственном помещении спроектировать пульт управления (ПУ) с речевой связью по телефону, при этом должны быть выявлены меры с целью уменьшения шума на рабочем месте с помощью программы NOISE2.
1. Описание модели
Расчет уровней звука:
В свободном поле уровень звукового давления ищут по формуле: , где Ф - коэффициент направленности i-го источника, ? - пространственный угол, учитывает затухание, Если учитываем отраженную волну:
где - постоянная помещения, здесь k - это эмпирический коэффициент, ? - частотный множитель, который зависит от размера помещения, V - объем помещения;
Если несколько источников, то уровень звукового давления в данной точке помещения можно найти по формуле:
Это уравнение положено в основу расчета.
Где , S - поверхность источника, n - общее число источников шума в помещении, m - число источников шума в помещении, m?n - учитывает отражение не от всех источников, ? - учитывает нарушение диффузности звукового поля и зависит от В/S, где S - площадь ограждающих конструкций. ? - коэффициент, учитывающий влияние ближайшего акустического поля, в зависимости от соотношения расстояния между расчетной точкой, i-ым источником шума и максимального размера источника.
Если ri > 2Limax, то Ф=1; если ri < 2Limax, то Ф?1.
Входные параметры: При использовании программы NOISE2 для расчета шумового поля производственного участка входными параметрами являются: - размеры производственного участка;
- размеры оборудования;
- координаты центра оборудования;
- уровни звуковой мощности оборудования в октавных полосах частот;
- количество источников;
- назначение помещения;
- акустика помещения.
Ограничения модели: 1) m - число источников шума в помещении, для которых расстояние от точки расчета до источника меньше или равно 5 минимальным расстояниям от точки расчета до итого источника.
2) Если уровень звукового давления источников отличается больше, чем на 5 ДБ, то источник с меньшим уровнем звукового давления можно не учитывать
3) Если источник излучает плоскую волну, то площадь источника определяют масштабированием источника в геометрических размерах.
Выходные параметры: ? уровни звукового давления во всех точках помещения
Источники шума в доменном цехе
Источниками постоянных шумовых нагрузок в доменном цехе являются вибропитатели, пластинчатые конвейеры, коксовые грохоты, вентиляционные установки, мотор-генераторы машинных залов, утечки воздуха, различные звуковые сигналы, доменная печь и т.д
Шум на литейном дворе является следствием прохождения больших воздушных и газовых потоков по шахте доменной печи, фурмам, газо- и воздухопроводам. Как правило, уровень шума в доменном цехе не превышает санитарных норм.
Звукопоглощение. Под звукопоглощением понимают свойство поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими звуковых волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую. Коэффициент звукопоглощения характеризует потерю энергии при отражении звуковой волны от твердой поверхности. Коэффициент звукопоглощения зависит от свойств поверхности (в первую очередь пористости), частоты звука и угла падения звуковых волн. Для характеристики явлений на границе двух сред используют коэффициенты отражения и поглощения.
Звукоизоляция однослойного ограждения: а - схема, б - частотные диапазоны
Коэффициент отражения равен отношению звуковых давлений: b = Ротр / Рпад, а коэффициент поглощения определяется из соотношений интенсивности звука: a = (Іпад - Іотр) / Іпад = 1 - b2
На низких и средних частотах коэффициент поглощения большинства строительных материалов составляет 0,02-0,2. Увеличивать проникновение звуковой волны в толщу материала можно путем увеличения пористости материала, уменьшения его плотности. Максимальное поглощение звука поверхностью наблюдается при нормальном падении звуковой волны.
2.1 Входные параметры
Номер строки по прил. 7.1 пос. №2368 Уровни звукового давления, ДБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Вентилятор 06-900 83 95 97 94 98 95 83 82 85
ДСП (3т) 98 107 105 107 106 101 100 97 88
ДСП (5т) 107 118 119 112 116 111 103 97 65
ДСП (5т) 107 118 119 112 116 111 103 97 65
Акустическое поле помещения
2.2 Расчет звукоизолирующих устройств
Звукоизоляция. Звукоизоляцией называется ослабление звуковой энергии при передаче ее через преграду. Звукоизолирующая способность материала и конструкции оценивается в ДБ и определяется по формуле:
Характер и значение звукоизоляции ограждения в значительной степени зависит от частоты падающего звука, и рассматриваются для трех частотных диапазонов.
В первом частотном диапазоне на низких частотах (f < 100 Гц) вблизи частот собственных колебаний ограждения звукоизолирующие качества ограждения определяются его жесткостью и внутренним трением материала.
Во втором частотном диапазоне (100 < f < 3500 Гц) звукоизолирующая способность зависит от массы ограждения и частоты падающего звука, рассчитывается по формуле: , Где - плотность материала
- толщина ограждения, м
- частота, Гц
В третьем частотном диапазоне (f > 3500 Гц) звукоизоляция однослойного ограждения значительно снижается изза эффекта волнового совпадения, наступающего при равенстве длин волны падающего звука и изгибных колебаний ограждения. Область пониженной звукоизоляции занимает интервал примерно в одну октаву, снижение звукоизоляция ограждения на этих частотах - на 10…20 ДБ.
Звукоизоляция двухслойных ограждений с воздушным промежутком между стенками эффективнее однослойной преграды равной массы. Звукоизоляция двойных ограждений помимо факторов, определяющих ее для однослойных ограждений, также зависит от толщины воздушного промежутка и соотношения поверхностной плотности каждого из ограждений.
Таким образом, если при использовании звукопоглощающих конструкций акустическая энергия в основном поглощается этой конструкцией, то при звукоизоляции основная ее часть остается в помещении, где находится источник. Максимального эффекта защиты от шума можно достичь, применяя эти два метода одновременно.
Звукоизоляция источников шума достигается путем установки звукоизолирующих преград в виде стен, перегородок, кожухов, кабин, экранов и т.д.
Ограждения бывают одно- и многослойными. Звукоизоляция однослойного ограждения зависит от частоты, плотности, жесткости и размеров ограждения.
Проектирование пульта управления
СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочем месте, в помещении жилых, общественных зданий на территории жилой застройки» устанавливают предельно допустимые уровни постоянного шума, который при действии на работающего в течение 8-часового рабочего дня не приносит вреда здоровью.
Предельно допустимые уровни звукового давления и уровня звука для работы с пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону представлены в таблице: Уровень звукового давления, ДБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Уровень звука, ДБА
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
96 83 74 68 63 60 57 55 54 65
Параметры пульта управления. Размеры данного помещения A·B·C равны соответственно 24, 36, 16 м. Следовательно, объем помещения V=13824 м2. По полученным расчетам размеры кабины пульта управления составляют 6?4?3 м. Предусмотрены дверь, площадью 4 м2 и окна общей площадью 6 м2, крыша - 24 м2 и стены 50 м2.
Выбираем оптимальные варианты конструкционных материалов, из которых будут выполнены окна, двери, стены и потолок. Необходимо, чтобы их звукоизолирующая способность была достаточной и уровни звукового давления не выходили за рамки допустимых. Учитывается целевая функция данной работы - min стоимость ПУ.
Подбираем альтернативный вариант:
Программа может дать автоматические альтернативы:
Вывод
После выбора оптимальных вариантов конструкционных материалов (с учетом минимального уровня звукового давления), из которых будут выполнены окна, двери, стены и потолок кабины пульта управления, шум снижен до допустимых значений. Как следствие улучшились условия труда на рабочем месте, что обеспечивает повышение работоспособности, а также снижение производственного травматизма и профессиональных заболеваний.
Список литературы
1. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочем месте, в помещении жилых, общественных зданий на территории жилой застройки».
2. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие / В.Я. Бычков, А.Н. Варенков, А.В. Власюк и др.; Под ред. Б.С. Мастрюкова. - М.: МИСИС, 2003.-108.
4. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие / Е.А. Потоцкий, Н.В. Гриценко, Н.В. Мануев; Под редакцией Л.С. Стрижко. - М.: МИСИС, 1993.-85.
5. Безопасность жизнедеятельности в металлургии: Учебник для вузов / Л.С. Стрижко, Е.П. Потоцкий, И.В. Бабайцев и дрн.; Под ред. Л.С. Стрижко.- М.: Металлургия, 1996.-416.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
