Расчет звукоизоляционного кожуха

Расчет звукоизолирующего  кожуха промышленного оборудования и уровня шума производственного  помещения

Одним из самых рациональных методов  снижения уровней шума промышленного  оборудования является его уменьшение в самом источнике.

Однако осуществить мероприятия, способствующие уменьшению шума в самом источнике, бывает очень трудно, а иногда совсем невозможно. Поэтому приходится заниматься вопросами глушения шума вне его источника, на пути распространения, применяя для этого всевозможные шумоглушащие устройства. Следует отметить, что конструкция шумоглушащих устройств может обеспечить требуемый эффект снижения шумности промышленного оборудования.

Для того чтобы та или иная конструкция  щумоглушащих устройств обеспечила необходимую величину уменьшения шума, ее нужно правильно спроектировать, а следовательно, необходимо иметь методику расчета конструкции шумоглущащих устройств. Одним из наиболее распространенных видов шумоглушащих устройств являются звукоизолирующие кожухи.

Кожухи должны быть выполнены таким  образом, чтобы они могли обеспечивать свободный доступ к агрегату, были простыми и удобными в монтаже и демонтаже. Особое внимание должно быть обращено на недопущение неплотностей, щелей и отверстий, которые резко снижают звукоизолирующую способность кожуха.

Звукопоглощающий материал для предохранения его от выдувания воздушным потоком и для удержания его на стенках должен быть закреплен тонкой металлической перфорированной зашивкой.

 

Вариант № 1

а) Определить звукоизолирующую способность  кожуха (т. е. уменьшение кожухом уровня шума излучаемого в окружающее пространство агрегатом) на частоте f==250 Гц при следующих заданных параметрах:

— размеры кожуха 1ХbХh= 800Х600Х1200 (см. табл.1);

— материал и толщина кожуха—сталь, d ==1 мм (см. табл. 2);

— внутренняя поверхность кожуха облицована звукопоглощающим материалом марки БЗМ толщиной d =30 мм (см. табл. 3);

— кожух имеет два отверстия  диаметром D=300 мм (см. табл.1);

— уровень шума в точке, отстоящей  от его поверхности на расстоянии r=0,5 м составляет на частоте 250 Гц 85 дБ (см. табл. 1).

б) В помещении машинного зала размером 10Х10Х2,5 м (см. табл. 4) установлен агрегат закрытый звукоизолирующим кожухом, уровень шума которого на расстоянии r=0,5 м составляет L, дБ (расчетное  значение, которое берется из пункта а). Данный уровень шума соответствует частоте 250 Гц (из данных пункта а, см. табл. 3).

Определить уровень шума в помещении  на том же расстоянии после покрытия стен помещения звукопоглощающим материалом—плита “Силакпор” (см. табл. 5). Значение коэффициента поглощения a для соответствующей частоты 250 Гц приведены в таблице 5.

 

Пример расчета, вариант  № 1

1. Расчет всей внутренней поверхности  кожуха:

Sкож = 4.32 м²

2. Расчет площади отверстий

S₀₁=S₀₂=0.07 м²

3. Определение поверхности кожуха, облицованного звукопоглощающим материалом

S’кож=K× (Sкож—S_о1 - S₀₂) = 1× (4,32-0,07 - 0,07) = 4,17 м².

Коэффициент К=0,94, если каркас (уголки) кожуха звукопоглощающим материалом не облицованы.

4. Звукоизолирующая способность  кожуха для частоты звуковых  колебаний f=250 Гц определяется по табл. 2 Rs» 18 дБ.

5. Определяем по формуле средний  коэффициент звукопоглощения внутри  кожуха

 

a _тр =  

где S₁, ..., Sn — площади поверхностей; a ₁..., a _п — коэффициенты звукопоглощения отдельных поверхностей; S — полная площадь поверхностей

 

 

 a _ср.кож =  

 

 

 a _ср.кож =

 

6.Расчет величины учитывающей  влияние звукопоглощения внутри  кожуха на его звукоизолирующую  способность 

 

 

 Ra = 10 lg

 

Ra = 10 lg(1/a _ср.кож) = 2 дБ

 

7.  Определение поправки D Rо, учитывающей влияние двух отверстий на звукоизолирующую способность кожуха

 

Коэффициенты j ₁ и j ₂ выбираем равными—7 —10

Если звукоизолирующая пластина имеет несколько отверстий, то выражение принимает вид

D R₀ = 10lg

где S_o1, .. . Son—площади акустических отверстий; j ₁….j _n — безразмерные коэффициенты.

Rs» 18 дБ.

D Rо = 13.34 дБ.

 

8.  Звукоизолирующая способность  кожуха К_кож определяется по следующему выражению [8—11]: 

R_кож = R_s - Ra - D R₀

где Rs — звукоизолирующая способность материала, из которого выполнен кожух; Ra — величина, учитывающая влияние звукопоглощения внутри кожуха на его звукоизолирующую способность; D Ro — поправка, учитывающая влияние отверстий на звукоизолирующую способность кожуха.

Значение R, для некоторых материалов приведены в табл. 2.

 

 

 R_кож =18-2-13.34 =2,7

 

9. Определение уровня шума агрегата  на частоте f=250 Гц и расстоянии 0,5 м при помещении его в  кожухе

L_koж=L—R_koж= 85—2,7=82,3 дБ.

 

10. Определение звукопоглощения  помещения до использования звукопоглощающих материалов

Единица звукопоглощения (сэбин) равняется  произведению площади звукопоглощающих материалов на коэффициент a

A₁=a × S, сэбин,

 

где S—площадь данного материала, м²; А₁—полное поглощение материала.

 

A₁=300*0.08=24 сэбин.

 

11. Определение звукопоглощения помещения после внесения звукопоглотителя (плита «Силакпор»)

Общее суммарное звукопоглощение  помещения определяется суммой полных поглощений отдельных поверхностей помещения 

A_общ = a ₁S₁+a ₂S₂+….+a _n S_n

Aз= 300*0.39+24=141 сэбин.

 

12. Определение уменьшения уровня шума в помещении после его отделки звукопоглотителем

D L = 10 lg (A₃/A₁) дБ

 

D L = 10 lg (141/24) = 7.69 дБ

 

13. Определение шума агрегата  после отделки помещения звукопоглотителем.

L₂ = L_koж - D L дБ

 

L₂ = 82,3 -7.69 =74,6 дБ.

 

 

Приложение 1

Сведения об основных звукопоглощающих материалах

 

Согласно  ГОСТ 23499—79 звукопоглощающие материалы  классифицируются по форме, жесткости, возгораемости и структуре. Звукопоглощающие материалы делятся по форме на штучные (балки и плиты), рулонные (маты, холсты и прокладки), рыхлые и сыпучие (вата и сыпучие наполнители). По жесткости звукопоглощающие материалы и изделия подразделяются на мягкие, полужесткие и твердые. По возгораемости — на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. По структуре — на пористоволокнистые (из минеральных, стеклянных, базальтовых и других волокон), пористо-ячеистые (из ячеистого бетона и перлита), пористо-губчатые (пенопласта, пористые резины).

 

Изделия звукопоглощающие марки БЗМ представляют собой маты из базальтовой ваты с волокнами 1—3 мкм в оболочке из стеклоткани или из кремнеземной ткани, прошитые соответствующими нитками. Толщина матов 30, 50, 100 и 200 мм; размеры 500Х500 и 500Х1000 мм; объемная масса материала 17—25 кг/м³. Температурный диапазон применения: от —40 до +450°С с оболочкой из стеклоткани и от —40 до +700°С с оболочкой из кремнеземной ткани. Маты негорючие, влагостойкие, биостойкие, не выделяют токсичных веществ.

Холсты из микро-ультра-супертонких, стекломикрокристаллических штапельных волокон из горных пород обладают свойствами, аналогичными свойствами звукопоглощающих изделий марки БЗМ. Толщина холстов 300 мм. Размеры: длина 1100—2100 мм, ширина 500—1200 мм. Объемная масса 1,9—10 кг/м³, с поджатием до 20 кг/м³.

Материал теплозвукоизоляционнои марки АТМ-1 представляет собой мат, состоящий из рыхлого слоя супертонких штапельных стеклянных волокон, связанных фенолформальдегидной смолой и оклеенный алюминиевой фольгой или полиэтилентерефталатной пленкой или стеклотканью или неоклеенный. Материал, неоклеенный и оклеенный фольгой, эксплуатируется при температурах от — 60 до +150°С, оклеенный полиэтилентерефталатной пленкой — от —60 до +80°С. Материал изготовляют из супертонкого волокна со средним диаметром волокон не более 2,5 мкм из стекла малоборного состава. Маты выпускаются толщинами 20, 25, 30, 35 и 40 мм. Размеры: длина 5750 мм, ширина 500, 575 и 1000 мм. Объемная масса 10 кг/м³, в поджатом состоянии — порядка 15 кг/м³. Маты негорючие, влагостойкие, биостойкие, не выделяют токсичных веществ.

Маты из супер- и ультратонкого стеклянного волокна СТВ представляют собой многослойные холсты перекрученных штапельных волокон диаметром не более 3 мкм, получаемые из стекла щелочного состава способом раздува горячими газами и удерживаемые между собой силами естественного сцепления. Объемная масса 8—10 кг/м³. Размеры мата 1100Х600 мм, толщина 40, 50 и 60 мм. Температурный диапазон применения до 450°С. Материал негорючий, разрушается .под действием влаги (после обработки водоотталкивающей добавкой ГКЖ-94 может применяться в условиях повышенной влажности), биостойкий, не выделяет токсичных веществ.

Маты теплозвукоизоляционные марки  АТМ-10 изготовляются из холстов ультра-супертонкого и стекломикрокристал-лического стеклянного штапельного волокна из горных пород и используются в интервале температур от —200 до +900°С. Маты АТМ-10 в зависимости от облицовочного материала применяются трех типов:

—АТМ-10к—облицованные с обеих сторон кремнеземной тканью;

—АТМ-10т—обл-ицованные  с обеих сторон термостойкой кремнеземной тканью (термостойкие);

—ATM-10c и ТМ-10—облицованные с двух сторон стеклянной тканью.

В промышленной звукоизоляции чаще всего применяют  маты марки ATM-l0c и ТМ-10. Эти маты выпускаются  толщинами 5, 16, 15, 20, 30, 50 и 60 мм. Размеры  матов ATM-l0c и ТМ-10: длина 1100 мм, ширина 600 мм. Объемная масса 20—50 кг/м³. Маты негорючие, влагостойкие, биостойкие не выделяют токсичных веществ.

Поропласт полиуретановый эластичный марки ППУ-ЭТ представляет собой газонаполненную пластмассу пористой структуры. Объемная масса 40 кг/м³. Выпускается в виде пластин длиной 2000 мм, шириной 400, 850 и 1000 мм и толщиной от 5 до 300 мм. Температурный диапазон применения в необитаемых помещениях от 15 до 100°С, в обитаемых— от 15 до 60°С. Материал влагостойкий и биостойкий, трудно-сгораемый (с использованием в качестве огнегасителя поливинилхлорида и трехокиси сурьмы). В процессе горения возможно выделение токсичных веществ, поэтому применение этого материала должно быть согласовано с органами пожарной охраны и Госсанинспекцией.

Все эти материалы являются лучшими  звукопоглощающими материалами, одновременно они выполняют функции теплоизоляционных. Однако, стоимость их достаточно высока, поэтому на практике получили широкое  применение также дешевые звукопоглощающие материалы.

Звукопоглощающие плиты “Силакпор” изготовляются из ячеистых бетонов автоклавного твердения, имеют пористую структуру и лицевой слой различной фактуры с неглубокой перфорацией, окрашенный в различные цвета. Толщина плиты 40 и 45 мм. Размеры 400Х400 и 450Х450 мм. Средняя объемная масса 345 кг/м³. Плиты негорючие, влагостойкие, биостойкие, не выделяют токсичных веществ.

Акустические гипсовые плиты марки АГП состоят из наружной перфорированной гипсовой панели, укрепленной ребрами жесткости, между которыми находится звукопоглотитель из минеральной или стеклянной ваты, оклеенный с тыльной стороны плиты фольгой. Коэффициент перфорации панели 12—15%. Толщина плит 30, 40 и 55 мм; размеры 600Х600 и 810Х810 мм. Плиты марки АГП широко используются для снижения шума и улучшения акустики помещений. Очень технологичны в изготовлении. Плиты трудносгораемые, биостойкие, не выделяют токсичных веществ. Применяются в помещениях с относительной влажностью не выше 70%.

Минераловатные плиты  акустические марки ПА на синтетическом связующем изготовляются из минеральной ваты марки ВФ-75 и синтетического связующего в виде композиции поливинилацетатной эмульсии и фенолоспиртов. Синтетическое связующее фиксирует пористость структуры — полужесткий или жесткий скелет—при плотности плит 120— 200 кг/м³. Изготовляют плиты двух типов: ПА/С — стандартные и ПА/О — особые. Лицевая поверхность выполняется с несквозной перфорацией (ПА/О) или с отделкой “набрызгом” (ПА/С). Размер плиты 20Х500Х500 мм. Плиты трудносгораемые, биостойкие, не выделяют токсичных веществ. Применяют в помещениях с относительной влажностью не выше 70%.

В качестве звукопоглощающих материалов могут применяться также плиты  теплоизоляционные из минеральной  ваты (ГОСТ 9573—82), минеральные прошивочные  маты на металлической сетке марки  МП/С, войлок из поливинилхлоридных волокон, плиты из поливинилхлоридного поропласта марки “Винипор”, войлок грубошерстный технический (ГОСТ 6418—81), войлок полугрубошерстный технический (ГОСТ 6308—71) и другие материалы, используемые в качестве теплоизоляционных.

Среди применяющихся непосредственно  в качестве звукопоглощающих материалов в настоящее время наилучшими являются маты и холсты из базальтового волокна с объемной массой около 20 кг/м³ и толщиной волокон около 2 мкм. В промышленной звукоизоляции они часто используются в виде звукопоглощающих облицовок толщиной 20—100 мм— звукоизолирующей преграды как со стороны источника звука, так и со стороны рабочего места. Перспективным звукопоглотителем является также легкий, эластичный, трудносгораемый пенополиуритан с заткнутыми порами. Он хорошо держит форму при эксплуатации, технологичен в изготовлении и обладает высокими звукопоглощающими свойствами. Наиболее часто его применяют в кожухах машин.

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.

Уровень шума агрегата и размер кожуха

 

№ варианта	Уровень шума, дБ	Размер кожуха lxbxh, мм	Кол-во отверстий в  кожухе	Размеры (диаметр) отверстий, мм
	90	500х500х600	4	100,100,200,200
	95	650х500х800	4	100,100,200,200
	100	1000х800х1100	2	100,100
	70	1500х600х1000	4	100,100,200,200
	65	2000х1000х1000	4	20,20,50,50
	50	2500х1500х800	2	40,40
	90	3000х2000х1500	4	40,40,20,20
	80	3500х3000х2000	2	40,40
	100	600х300х200	2	40,40
	110	700х400х300	2	50,50
	90	800х500х400	2	50,50
	85	1100х600х500	4	35,35,35,35
	70	1200х800х600	4	50,50,50,50
	65	1100х900х700	2	150,150
	90	1200х1000х800	2	300,300
	93	1300х800х600	2	300,300
	90	1400х900х700	4	50,50,50,50
	87	1500х900х800	6	20,20,20,20,20,20
	78	1100х600х1100	4	25,25,50,50
	63	2200х600х600	4	25,25,50,50
	57	1100х600х600	2	70,70
	66	2200х1200х800	2	60,60
	71	2000х400х400	4	65,65,65,65
	93	2000х400х400	2	75,75
	95	1000х850х1000	4	40,40,20,20
	97	1000х850х1000	4	50,50,50,50
	99	2000х400х400	2	120,120
	100	2000х400х800	2	140,140
	110	1000х850х1000	2	150,150