1. Ознакомиться с приведенной методикой, выделить исходные данные, промежуточные и итоговые результаты и составить алгоритм решения данной задачи.
2. В соответствии с разработанным алгоритмом обработки информации для автоматизации процесса вычисления составить программу на одном из языков программирования высокого уровня и осуществить ее отладку (возможно использование вместо языков программирования возможностей MS Excel).
3. Выполнить расчеты на исходных данных своего индивидуального варианта задания (выбрав из заданных уровней звукового давления для среднегеометрических частот 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 любые 2 уровня не расположенные рядом, например 1000 и 4000) и оформить практическую работу, описав все стадии решения задачи, вставив используемые формулы, рисунки, таблицы и скрин-шоты.

1. Задание к работе

В рабочем помещении длиной А м, шириной В м, и высотой Н м размещены источники шума – ИШ₁, ИШ₂, …, ИШ_n с уровнями звуковой мощности L₁, L₂,…, L_n (рис. 1). Источник шума ИШ₁ заключен в кожух. В конце цеха находится помещение вспомогательных служб, которое отделено от основного цеха перегородкой с дверью площадью S_дв=2,5 м². Расчетная точка находится на расстоянии r_i от источников шума.

Номера источников шума, уровни звуковой мощности оборудования и габаритные размеры участка цеха, кабины, источников шума ИШ_i, размещение оборудования и виды трудовой деятельности представлены в табл. 1-3.

Таблица 1

Варианты заданий (уровней звуковой мощности источников шума и вида трудовой деятельности)

Вариант	Номер источников шума из табл. 2	Вид трудовой деятельности табл. 7	Вариант	Номер источников шума из табл. 2	Вид трудовой деятельности табл. 7
1	21, 1, 2, 3, 4	1	6	25, 1, 6, 11, 16	1
2	22, 5, 6, 7, 8	2	7	24, 2, 7, 12, 17	2
3	23, 9, 10, 11, 12	3	8	23, 3, 8, 13, 18	3
4	24, 13, 14, 15, 16	4	9	24, 4, 9, 14, 19	4
5	25, 17, 18, 19, 20	5	10	25, 5, 10, 15, 20	5

 

Таблица 2

Уровни звуковой мощности оборудования L_Pi, дБ

№ по порядку	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25	89 96 94 91 93 81 85 98 88 86 87 87 94 93 89 89 87 89 91 89 103 100 102 107 103	90 94 96 90 92 84 86 96 91 85 91 85 95 89 96 94 84 86 87 92 114 110 105 103 114	87 95 96 95 90 92 92 94 93 92 94 91 97 92 100 99 95 82 87 95 108 115 103 113 115	92 98 97 95 90 93 97 99 97 96 97 94 92 90 99 97 94 82 84 98 117 100 118 104 120	91 90 92 96 86 92 94 96 98 85 87 86 96 94 95 91 86 84 88 91 118 112 112 107 114	87 89 89 97 82 87 83 94 89 82 82 79 87 92 91 88 87 86 88 90 121 123 109 106 112	82 87 89 98 78 79 92 86 85 80 78 78 89 87 86 87 78 89 90 89 112 102 103 102 103	80 85 87 91 76 75 96 84 86 84 75 74 92 85 82 84 76 90 92 85 114 97 100 96 94

 

Таблица 3

Габаритные размеры участка цеха, кабины, источника шума ИШ_i,размещение оборудования

№ Варианта	A, м	B, м	C, м	H, м	r1, м	r2, м	r3, м	r4, м	r5, м	lмах м	a, м	b, м	h, м	AK, м	BK, м	HK, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	30 30 30 32 32 35 35 28 26 28	20 15 12 16 18 20 18 15 15 16	7 6 5 7 6 8 7 6 7 6	8 8 7 7 7 9 8 8 6 7	6 6 6 6,5 7 7,5 8 6 5 6,5	9 8 7 9 10 11 10 8 7 7,5	6,5 6 5 7 7,5 8 9 7 6 7	8 7 6 8 9 9,5 9 8 7,5 8	13 12 10 14 13 14 13 12 10 11	1,5 1,2 1,2 1,5 1,4 1,5 1,5 1,1 1,0 1,2	1,5 1,6 1,4 1,3 1,2 1,7 1,3 1,6 1,5 1,6	1,5 1,8 1,7 1,9 1,0 1,4 1,2 1,3 1,8 1,4	2 1,5 1,2 1,1 1,3 1,4 1,5 1,5 1,2 1,5	4 3 4 3 4 3 3 4 3 4	3 5 4 6 5 4 5 4 6 5	2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 2,5 2,6 2,7 2,8

 

Характеристику помещения табл.5 выбрать самостоятельно, исходя из вида трудовой деятельности.

 

 

 

ТРЕБУЕТСЯ РАССЧИТАТЬ:

1. Уровни звукового давления в расчетной точке – РТ, сравнить с допустимыми по нормам, определить требуемое снижение шума на рабочих местах. Расчеты проводить в соответствии с п. 3.1.
2. Звукоизолирующую способность перегородки и двери в ней, подобрать материал для перегородки и двери. Расчеты производить с соответствии с п. 3.2.
3. Звукоизолирующую способность кожуха для источника ИШ₁. Источник шума установлен на полу, размеры его в плане – (a x b) м, высота – h м. Подобрать материал для кожуха. Расчеты проводить в соответствии с п. 3.3.
4. Снижение шума при установке на участке цеха звукопоглощающей облицовки. Расчеты проводить в соответствии с п. 3.4.

 

Акустические расчеты проводятся в восьми октавных полосах на среднегеометрических частотах 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Однако, в связи с повторяемостью и трудоемкостью, расчеты в практической работе студенты проводят не по всем частотам, а по указанию преподавателя (2 частоты).

1. Методика расчетов

3.1.  Расчет ожидаемых уровней звукового давления в расчетной точке и требуемого снижения  уровней шума.

Если в помещении находится несколько источников шума с разными уровнями излучаемой звуковой мощности, то уровни звукового давления для среднегеометрических частот 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц в расчетной точке следует определять по формуле

Здесь:

L – ожидаемые октавные уровни звукового давления в расчетной точке, дБ;

c — эмпирический поправочный коэффициент, принимаемый в зависимости от отношения расстояния r от расчетной точки до акустического центра к максимальному габаритному размеру источника l_макс, рис. 2. Акустическим центром источника шума, расположенного на полу, является проекция его геометрического центра на горизонтальную плоскость;

D_i – 10^0,1L_Pi – определяется по табл. 4;

L_Рi – октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ;

F –  фактор направленности; для источников с равномерным излучением принимается F=1;

S – площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник и проходящей через расчетную точку. В расчетах принять S=2pr², где r – расстояние от расчетной точки до источника шума;

Y – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, принимаемый по графику (рис. 3) в зависимости от отношения постоянной помещения B к площади ограждающих поверхностей помещения S_огр. (S_огр=S_пола+S_стен +S_{потолка});

B – постоянная помещения в октавных полосах частот, определяемая по формуле B=B₁₀₀₀ m, где B₁₀₀₀ – постоянная помещения на частоте 1000 Гц,  м², определяемая в зависимости от объема и типа помещения на частоте 1000 Гц (табл. 5); μ – частотный множитель, определяемый по табл. 6;

m- количество источников шума, ближайших к расчетной точке, для которых  r_i < 5r_мин , где r_мин – расстояние от расчетной точки до акустического центра ближайшего к ней источника шума, м;

n – общее количество источников шума в помещении с учетом коэффициента одновременности их работы.

Требуемое снижение уровней звукового давления в расчетной точке для восьми октавных полос следует определять по формуле

где:     DL_треб – требуемое снижение уровней звукового давления, дБ;

L_расч   – полученные расчетом октавные уровни звукового давления, дБ;

L_доп    – допустимые по нормам октавные уровни звукового давления, дБ.

Допустимые уровни шума на рабочих местах принимаются в соответствии с ГОСТ 12.1.003.-83. «Шум. Общие требования безопасности» (табл. 7).

 

Таблица 7

Допустимые уровни шума на рабочих местах

(ГОСТ 12.1.003-83)

Вид трудовой деятельности	Условия звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Предприятия, учреждения и организации
1. Творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, научная деятельность, конструирование и проектирование, программирование, преподавание и обучение, врачебная деятельность.	71	61	54	49	45	42	40	38
2. Высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории.	79	70	63	58	55	52	50	49
3. Работа, выполняемая с часто получаемыми указаниями и акустическими сигналами, требующая постоянного слухового контроля, операторская работа по точному графику с инструкцией, диспетчерская работа.	83	74	68	63	60	57	55	54
4. Работа, требующая сосредоточенности, работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами.	91	83	77	73	70	68	66	64
5. Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных и аналогичных им) на постоянных рабочих местах в производстве и на территории предприятия.	95	87	82	78	75	73	71	69

 

3.2. Расчет звукоизолирующих ограждений, перегородок.

Звукоизолирующие ограждения, перегородки применяются для отдаления «тихих» помещений от смежных «шумных» помещений; выполняются из плотных, прочих материалов. В них возможно устройство дверей, окон. Подбор материала конструкций производится по требуемой звукоизолирующей способности R_треб, дБ, величина которой определяется по формуле

где:

– суммарный октавный уровень звуковой мощности излучаемой всеми источниками и определяемый с помощью табл. 4;

L_доп – допустимый октавный уровень звукового давления в изолируемой от шума помещении, дБ, табл. 4;

B_и – постоянная изолируемого помещения, м²;

m – количество элементов в ограждении (сплошная перегородка – m=1, перегородка с окном или дверью – m=3).

Если звукоизолирующее ограждение включает окно, дверь, то требуемая звукоизолирующая способность R_треб рассчитывается для каждого элемента. Материал конструкций выбирается по табл. 8 и 9.

Таблица 8

Звукоизолирующая способность стен, перегородок, дБ

Материал конструкции	Толщина	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Кирпичная кладка с двух сторон	1 кирпич 2 кирпича	36 45	41 45	44 52	51 59	58 65	64 70	65 70	65 70
Железобетонная стена	50 мм 100 мм 200 мм	28 34 40	34 40 42	35 40 44	35 44 51	41 50 59	48 55 65	55 60 55	55 60 55
Гипсобетонная    плита	80 мм	—	28	33	37	36	44	44	42
Керамзитобетонная плита	80 мм	—	33	34	39	47	52	54	—
Шлакобетонная   панель	250 мм	—	30	45	52	56	64	64	—
Древ. стружечная плита	20 мм	—	23	26	26	26	26	26	23
Фанера	3 мм 5 мм 10 мм	7 9 13	11 13 17	14 17 21	19 21 25	23 25 28	26 28 25	27 26 29	26 29 23
Стеклопластик	3 мм 5 мм 10 мм	9 12 17	13 16 21	17 20 25	21 24 28	25 28 31	29 31 31	31 31 34	32 34 38
Стальн. панели с ребрами жесткости	1 мм 3 мм 5 мм 10 мм	13 19 22 26	17 23 26 30	21 27 30 34	25 31 34 36	28 35 37 32	32 37 32 36	35 30 36 42	35 39 42 46

 

Таблица 9

Звукоизолирующая способность окон и дверей, дБ

 

Элемент конструкции	Условия прилегания по периметру	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Окно с силикатным стеклом толщиной 3 мм 6 мм	Без уплотняющих прокладок	8 12	12 18	16 18	18 20	20 23	22 25	20 25	20 25
Оконный блок с двойным переплетом, толщина стекла 3 мм, воздушный зазор 170 мм	Без уплотняющих прокладок С уплотня-ющими прокладками из резины	22       27	27       33	26       33	28       36	30       38	28       38	27       38	27       38
Двойное остекленение со стеклами толщиной 4мм и 7мм и воздушным зазором: 200 мм 300 мм	То же	— —	27 32	36 39	42 43	47 47	49 51	55 55	55 55
Обыкновенная филенчатая дверь	Без уплотняющих прокладок С уплотня-ющими прокладками	7     12	12     18	14     19	16     23	22     30	22     33	20     32	20     32
Глухая щитовая дверь толщиной 40 мм, облицованная с двух сторон фанерой толщиной 4 мм	Без уплотняющих прокладок С уплотняю-щими прокладками	17     12	22     27	23     27	24     32	24     35	24     34	23     35	23     35

 

3.3. Звукоизолирующие кожухи

Применяются для снижения уровней звуковой мощности отдельных, наиболее шумных источников. Кожухи полностью закрывают источник шума, изготавливаются из листовых материалов (сталь, дюралюминий и др.). Внутренние поверхности стенок кожуха обычно облицовывают звукопоглощающим материалом. Требуемая звукоизолирующая способность стенок кожуха определяется по формулам:

для необлицованных кожухов

 

Таблица 10

Звукоизолирующая способность кожуха со стенками плоской формы, дБ

Конструкция	Толщина листа, мм	Размер листа, мм	Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц
			63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Стальной лист, покрытие из вибродемпфирующей мастики ВД – 17 – 58 толщиной 4 мм	0,7	2х2	20	24	28	33	37	39	42	45
Стальной лист, покрытие из минераловатных плит толщиной: 70 мм	1,5	1х1	—	20	26	35	39	40	46	48
Дюралюминиевый диск, покрытие из минераловатных плит толщиной 80 мм 70 мм	2 3	2х2 2х2	20 —	15 20	20 25	28 38	36 45	43 51	50 51	53 57
Стальной лист	1,2 – 2         3 – 4	2х2 1х1 0,5х0,5 4х2 2х1 3х3 2х2 3х1,5 2х1	26 21 18 27 22 23 28 27 23	23 29 25 25 30 28 25 33 32	28 25 31 30 28 33 30 31 29	33 30 29 35 33 27 35 36 35	38 35 33 40 37 42 41 41 41	44 41 37 46 42 45 44 44 43	48 44 40 48 44 33 33 34 34	30 30 30 31 31 42 42 43 43
Сплав	1,5х2	2х2 1х1 2х1	18 15 13	15 21 21	20 17 19	25 27 24	30 27 29	35 32 32	38 35 33	23 22 20

 

3.4. Звукопоглощающие облицовки.

Применяются для снижения интенсивности отраженных звуковых волн. Звукопоглощающие облицовки размещают на потолке и в верхних частях стен помещения. Для достижения максимально возможного поглощения звука рекомендуется облицовывать не менее 60% общей площади ограничивающих помещение поверхностей.

Выбор звукопоглощающей облицовки (материал, конструкция, коэффициент звукопоглощения и т.д.) следует производить по данным табл. 11 в зависимости от требуемого снижения шума DL_треб. При этом реверберационный коэффициент звукопоглощения облицовки a_обл должен иметь максимальные значения в тех октавных полосах частотного диапазона, где наблюдается наибольшее превышение ожидаемых уровней звукового давления над допустимыми значениями.

 

Таблица 11

Акустические характеристики звукопоглощающих материалов

Толщина звукопоглощающего материала, мм		Воздушный зазор, мм		Реверберационный коэффициент звукопоглощения на среднегеометрических частотах октавных полос, Гц
				63		125		250		500		1000		2000		4000		8000
Плиты ПА/О минераловатные акустические, размер 500х500 мм
20 20		0 50		0,02 0,02		0,03 0,03		0,17 0,42		0,68 0,93		0,98 0,90		0,86 0,79		0,45 0,45		0,20 0,20
Плиты «Акмигран» минераловатные размером 300х300 мм
20 20		0 50		0,01 0,03		0,04 0,25		0,30 0,66		0,59 0,91		1 0,93		0,93 1		0,81 0,90		0,70 0,80
Маты из супертонкого волокна
50		0		0,1		0,4		0,85		0,98		1		0,93		0,97		1
Супертонкое волокно с оболочкой из стеклоткани и покрытием из гипсовой плиты толщиной 7 мм с перфорацией
100		0		0,9		0,66		1		1		1		0,96		0,7		0,5
Отходы капронового волокна, сетка из стеклоткани марки СЭ, покрытие из перфорированного металлического листа
100		0		0,02		0,15		0,46		0,82		0,92		0,83		0,93		0,93
Плиты «Силакпор» размерами 450х450 мм
45		0		0,10		0,25		0,45		0,60		0,70		0,80		0,90		0,95
«Винипор» полужесткий
35		0		—		—		0,07		0,12		0,19		0,45		0,89		0,89
Теплоизоляционный материал
25		0 50		0,10 0,11		0,12 0,16		0,21 0,40		0,44 0,83		0,77 0,94		0,90 0,82		0,92 0,92		0,90 0,80
Плиты ПП – 80, ППМ, ПММ звукопоглощающие полужесткие
30   50	0 50 0 50		— — — —		0.08 0,21 0,14 0,20		0,30 0,40 0,52 0,61		0,64 0,72 0,92 0,90		0,89 0,98 0,99 0,94		0,95 0,79 0,42 0,92		0,83 0,75 0,82 0,78		0,73 0,75 0,78 0,76

 

Величина возможного максимального снижения уровней звукового давления в расчетной точке при применении выбранных звукопоглощающих конструкций определяется по формуле

где:     B – постоянная помещения до установки в нем звукопоглощающей облицовки, м²; определяется так же, как в формуле (1);

B₁ – постоянная помещения после установки в нем звукопоглощающих конструкций, м²; определение ее рассматривается ниже;

Y и Y₁ – коэффициенты, определяемые по графику на рис. 3, соответственно до и после установки звукопоглощающих конструкций.

 

Постоянную помещения B₁ следует определять по формуле

где:      – эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностей не занятых звукопоглощающей облицовкой, м²;

a – средний коэффициент звукопоглощения помещения до установки звукопоглощающей облицовки; определяется по формуле

;

где      S_огр – общая площадь ограждающих поверхностей помещения, м²;

S_обл – площадь звукопоглощающих облицовок, м²;

DA – величина добавочного звукопоглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки, м²; определяется по формуле

,

где      a_обл – реверберационный коэффициент звукопоглощения выбранной конструкции облицовки в октавной полосе частот; определяемый по табл. 8.

a₁ – средний коэффициент звукопоглощения помещения со звукопоглощающими конструкциями, определяемый по формуле

Выбранная звукопоглощающая облицовка будет обеспечивать необходимое снижение уровня шума в октавных полосах частот в том случае, если в результате расчетов получено

 

1. Порядок выполнения расчетов

Результаты расчета

Искомая величина	Ссылка на рис., табл., формулу	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
		500		2000
Расчет ожидаемых уровней звукового давления
1.      L 2.      Lдоп 3.      DLтреб	(1) табл. №7 (2)
Расчет звукоизолирующей перегородки с дверью
1.      Lсум 2.      Lдоп 3.      Rперег 4.      Rдвери и т. д.	(3) табл. №7 (3) (3)