Техническая акустика и защита от шума. Лекция №8 Глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные).

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Техническая акустика и защита от шума
  Лекция №8
  Глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные).
  Меры и средства защиты от инфразвуковых колебаний.
  Вибрация. Единицы измерения вибрации.
  Методы измерения вибрационных параметров.
  Октавные полосы со среднегеометрическими значениями.
  Допустимые уровни вибраций.
  Методы и средства защиты от вибрации (виброгашение, виброизоляция, вибродемпфирование).
  
  ГУСЕВ К. П.
  

• 

  2 слайд

  Наиболее частой причиной возникновения аэродинамического шума является выпуск сжатых газов, паров или воздуха в атмосферу от вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, турбин и нагнетателей, ДВС
  40 Глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные).
  

• 

  3 слайд

  Классификация глушителей
  Глушители
  Диссипативные
  (абсорбционные)
  Реактивные
  Комбинированные
  

• 

  4 слайд

  Диссипативные глушители
  В диссипативных глушителях снижение шума достигается за счет потерь акустической энергии на трение в звукопоглощающих материалах (волокнистых или пористых поглотителях, сетках, перфорированных листах и т.п.), расположенных на пути распространения звука.
  

• 

  5 слайд

  а) цилиндрический; б) прямоугольного сечения
  1 – арматурная стенка, 2 – дроссельный материал
  а - трубчатый; б - пластинчатый
  

• 

  6 слайд

• 

  7 слайд

  Реактивные глушители
  В реактивных глушителях 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 областях происходит ослабление звука, в других - усиление.
  

• 

  8 слайд

  Конструирование глушителей
  При конструировании преследуются следующие цели:
  1 - высокой степени заглушения (акустической эффективности) L (дБ) в широком диапазоне частот;
  
  2 - малых потерь давления (гидросопротивления) Р (Па) при прохождении газов по аэродинамическому тракту, снабженному глушителем;
  
  3 - конструктивной и, следовательно, технологической простоты.
  

• 

  9 слайд

  Условия работы диссипативных глушителей
  Диссипативные глушители эффективно работают в широком диапазоне частот, когда коэффициент звукопоглощения применяемого материала близок к единице (α=0,8-1,0).
  Их целесообразно использовать для снижения шума характеризуемого непрерывным спектром или дискретным спектром с большим числом гармонических составляющих.
  При этом в каналах с большой скоростью потока, высокой температурой или агрессивной средой применение таких глушителей предъявляет особые требования к содержащимся в них звукопоглощающим материалам.
  

• 

  10 слайд

  Наиболее распространены диссипативные трубчатые (цилиндрические) глушители.
  Волокнистый или пористый звукопоглощающий материал заполняет полость между наружной оболочкой глушителя и внутренним перфорированным каналом.
  
  Коэффициент перфорации, определяемый как отношение общей площади отверстий к площади боковой поверхности перфорированного канала, при этом должен быть больше 0,2 для того, чтобы звуковые волны, распространяющиеся по тракту, беспрепятственно проникали в полость со звукопоглощающим материалом и гасились в нем.
  

• 

  11 слайд

  Чем толще слой звукопоглощающего материала h в диссипативном глушителе, тем эффективнее снижается шум на низких частотах. С увеличением длины глушителя / его эффективность повышается во всем рабочем диапазоне частот. В целом заглушение в трубчатом диссипативном глушителе приближенно можно оценить по формуле, дБ :
  где P – периметр сечения трубы;
  S – площадь поперечного сечения трубы;
   - коэффициент поглощения звука облицовкой.
  

• 

  12 слайд

  С целью увеличения заглушения используются пластинчатые глушители в которых аэродинамический тракт разделен продольными перегородками, облицованными звукопоглощающим материалом. Заглушение в пластинчатом глушителе длиной l при условии, что расстояние между перегородками a много меньше их ширины, оценивается по следующей формуле:
  где ' – коэффициент, характеризующий поглоще-ние звука перегородками.
  

• 

  13 слайд

  Глушители реактивного типа, представляющие по сути акустические фильтры, характеризуются чередующимися полосами заглушения и пропускания звука, а поэтому применяются для снижения шума с резко выраженными дискретными составляющими спектра. Реактивные глушители подразделяются на камерные и резонансные.
  Условия работы реактивных глушителей
  

• 

  14 слайд

  Камерные глушители состоят из одной или нескольких камер, представляющих собой полости в виде расширения трубопровода по его сечению (рис. 2а). В камерном глушителе звуковые волны отражаются от противоположной стенки и, возвращаясь к началу в противофазе по отношению к прямой волне, уменьшают ее интенсивность.
  
  

• 

  15 слайд

• 

  16 слайд

  Резонансные глушители
  Резонансные глушители бывают двух типов: резонаторы Гельмгольца и четвертьволновые резонаторы.
  Резонатор Гельмгольца представляет собой полость объемом V, соединенную с трубопроводом отверстиями, называемыми горлом резонанатора (рис. 2б).
  Полость и отверстия в таком резонаторе образуют систему, обеспечивающую практически полное отражение звуковой энергии обратно к источнику на частотах, близких к его собственной (резонансной) частоте.
  

• 

  17 слайд

  Комбинации глушителей
  Для создания более совершенной системы глушения используют несколько глушителей различной длины или комбинацию глушителей, для поглощения звуковых волн всех частот и гармоник (рис. 2г).
  

• 

  18 слайд

  Инфразвук – звуковые колебания, лежащие в частотном диапазоне от долей герц до 20Гц, распространяющиеся в воздухе. Вследствие большой длины волны инфразвук свободно огибает препятствия, распространяясь на большие расстояния с незначительной потерей энергии, так как поглощение инфразвуковых волн в атмосфере незначительно. Поэтому инфразвук является весьма вредным фактором загрязнения окружающей среды.
  
  41 Инфразвук, влияние и нормирование. Меры и средства защиты от инфразвуковых колебаний
  

• 

  19 слайд

  По временным характеристикам инфразвук подразделяется на:
  постоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем в два раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера “линейная” на временной характеристике “медленно”;
  непостоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не менее чем в два раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера “линейная” на временной характеристике “медленно”.
  
  

• 

  20 слайд

  Источниками инфразвука могут быть:
  средства наземного, воздушного и водного транспорта;
  компрессоры, мощные вентиляционные системы и системы кондиционирования, создающие уровни звукового давления 106 дБ на частоте 20 Гц, 98 дБ на частоте 4 Гц, 85 дБ на частоте 2-8 ГЦ;
  пульсация давления в газовоздушных смесях;
  здания и сооружения;
  движение человека и животных;
  землетрясения, извержения вулканов и т.д.
  

• 

  21 слайд

  Инфразвук на рабочих местах может достигать 120 дБ и выше. Чаще, работающие подвергаются воздействию инфразвука уровнем 90-100 дБА.
  

• 

  22 слайд

  Так, при частотах 2-5 Гц и уровне звукового давления 100-125 дБ наблюдается осязаемое движение барабанных перепонок, затрудненное глотание, головная боль. Повышение уровня до 137 дБ может вызвать вибрацию грудной клетки, чувство “падения”, летаргию. Инфразвуковые частоты от долей до 4 Гц при достаточной интенсивности действуют на вестибулярный аппарат, вызывая ощущение усталости, раздражение и тошноту, потерю пространственной ориентации.
  
  

• 

  23 слайд

  Нормируемыми характеристиками непостоянного инфразвука являются эквивалентные по энергии уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2; 4; 8; 16 и эквивалентный общий уровень звукового давления.
  Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах дифференцированы для различных видов работ. Для колеблющегося во времени и прерывистого инфразвука уровни звукового давления, измеренные по шкале шумомера “линейная”, не должны превышать 120 дБ.
  
  

• 

  24 слайд

  Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах
  

• 

  25 слайд

  Для защиты от низких инфразвуковых частот звукоизоляция крайне неэффективна – требуются очень толстые и массивные звукоизолирующие перегородки. Также неэффективными являются звукопоглощение и акустическая обработка помещений. Поэтому основным способом борьбы с инфразвуком является снижение шума: в источнике, по пути распространения, в ограниченном пространстве.
  
  

• 

  26 слайд

  Снижение инфразвука в источнике предполагает уменьшение колебаний вибрирующего объекта, возмущающих сил.
  Снижение инфразвука по пути распространения достигается применением реактивных глушителей.
  Снижение инфразвука в ограниченном пространстве осуществляется увеличением жесткости ограждений.
  
  

• 

  27 слайд

  Вибрация (лат. Vibratio — колебание, дрожание) — механические колебания. Вибрация — колебание твердых тел.
  42 Вибрация. Единицы измерения вибрации
  

• 

  28 слайд

  По способу передачи различают следующие виды вибрации
  общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
  локальную вибрацию, передающуюся через руки или ноги человека, а также через предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями.
  

• 

  29 слайд

  Источник возникновения
  В зависимости от источника возникновения различают следующие виды вибраций:
  локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного (с двигателями) инструмента;
  локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента;
  общая вибрация 1 категории — транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по местности, дорогам и пр.'Пример: тракторы, грузовые автомобили, скутеры, мотоциклы, мопеды;
  общая вибрация 2 категории — транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и т. п. Пример: краны, напольный производственный транспорт;
  общая вибрация 3 категории — технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющих источников вибрации. Пример: станки, литейные машины.
  общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников. Пример: вибрация от проходящего трамвая.
  общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников. Пример: лифты, холодильники.
  
  
  

• 

  30 слайд

  Для измерения вибрации и дополнительной оценки уровня шума применяются специализированные виброметры, виброскопы и универсальные шумовиброметры.
  Виброскорость - производная по времени от виброперемещения. Характеризует мощность колебательного (вибрационного) процесса P=m*v, где P, m, v - мощность, масса объекта, скорость механического колебания, соответственно.
  
  

• 

  31 слайд

  Виброускорение - в свою очередь, производная по времени от виброскорости. Характеризует инерционную силу, которая воздействует на объект при вибрации
  F=m*a,
  где F, a - инерционная сила и виброускорение, соответственно.
  
  

• 

  32 слайд

  В практике измерения вибрации применяют единицы: мкм, мм/с, м/с2(иногда - g, 1g=9,8м/с2) для виброперемещения, виброскорости и виброускорения, соответственно.
  

• 

  33 слайд

  Виброперемещение измеряется при низкочастотной вибрации, верхняя граница частотного спектра не более 200 Гц. Виброускорение измеряется при наличии вибрации в широкой полосе частот , от 100 до 10000 Гц и более.
  Виброскорость, самый "измеряемый" параметр вибрации. Причина в том, что он характеризует колебательную энергию. Амплитуда составляющих частотный спектр виброскорости в достаточно широкой полосе частот (10-1000 Гц) равномерна, что упрощает измерение и повышает достоверность. По уровню виброскорости определяют техническое состояние машин, их узлов и деталей. Кроме того, виброскорость  измеряется в промышленной санитарии.
  
  

• 

  34 слайд

  Весь диапазон частот вибраций разбивают на октавные диапазоны. В октавном диапазоне верхняя граничная частота вдвое больше нижней f1=2f2 . Анализ и построение спектров параметров вибрации могут производиться также в третьоктавных полосах частот 𝑓 2 𝑓 1 = 3 2 .
  Если   𝑓 1  - нижняя граничная частота, а  𝑓 2   - верхняя, то в качестве частоты, характеризующей полосу в целом,  берется среднегеометрическая частота 𝑓 сг = 𝑓 1 ∙ 𝑓 2   .
  Среднегеометрические частоты октавных полос частот вибрации стандартизованы и составляют: 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц.
  
  43 Октавные полосы со среднегеометрическими значениями
  

• 

  35 слайд

  Допустимые уровни вибрации устанавливаются для определенных видов машин и механизмов, условий проживания и работы людей.
  44 Допустимые уровни вибраций
  

• 

  36 слайд

  Предельно допустимые значения производственной локальной вибрации
  
  
  

• 

  37 слайд

  Допустимые значения вибрации в жилых помещениях,
  палатах больниц, санаториев
  
  
  

• 

  38 слайд

  Для защиты от вибрации применяют следующие методы: снижение виброактивности машин; вибродемпфирование; виброизоляция; виброгашение, а также индивидуальные средства защиты.
  45 Методы и средства защиты от вибрации (виброактивность, виброгашение, виброизоляция, вибродемпфирование)
  

• 

  39 слайд

  Снижение виброактивности машин достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, ускорениями и т. п. были бы исключены или предельно снижены, например, заменой клепки сваркой; хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаимодействующих поверхностей; применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности и т.д.
  

• 

  40 слайд

  Виброгашение (увеличение массы системы) осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент. Виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.).
  
  

• 

  41 слайд

  Вибродемпфирование - это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, мягких покрытий и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия); применением поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор); установкой специальных демпферов.
  

• 

  42 слайд

  Вибродемпфирующая подкладка
  

• 

  43 слайд

  Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника к защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи КП, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта, или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации. Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция.