---

3.11 коэффициент несплошности (leak ratio) : Отношение площади акустически незащищенных отверстий кожуха (щелей, открытых люков и смотровых окон и т.п.) к площади внутренней поверхности кожуха, включая площадь отверстий.

4 Общие положения

4.1 Источник шума

Объект, для защиты от шума которого предназначен кожух, должен быть идентифицирован. Его шум измеряют соответствующими методами по ГОСТ 31252 или ГОСТ 31171.

Установка кожуха может привести к повышению температуры под ним. Вентиляторы и кондиционеры, установленные в кожухе, рассматривают как дополнительные источники шума.

4.2 Пути распространения шума

Распространение шума машины под кожухом в окружающее пространство могут быть представлены четырьмя путями (рисунок 1):

а) путь 1 - воздушный шум, проникающий через неплотности (щели, отверстия) кожуха. Он требует наибольшего внимания. На очень низких частотах, когда размеры кожуха малы по сравнению с длиной волны звука и когда звукопоглощение внутренней обшивки кожуха мало или отсутствует, внутренний объем кожуха и кромки отверстий образуют резонатор Гельмгольца, что может быть причиной усиления шума (вносимые потери кожуха имеют отрицательный знак). На высоких частотах, когда кожух обеспечивает значительное звукопоглощение, коэффициент несплошности и звукопоглощение внутренней обшивки вблизи отверстий определяют передачу звука по пути 1. На высоких частотах при акустически незащищенных (неизолированных) отверстиях звукоизоляцию по пути 1 рассчитывают по формуле

, (2)

где - коэффициент несплошности.

Рисунок 1 - Пути распространения шума из-под кожуха в окружающее пространство

b) путь 2 - шум, проникающий через стенки кожуха. Его обычно контролируют при лабораторных испытаниях. При этом кожух хорошо герметизируют и обеспечивают отсутствие побочного шума, возникающего в силу вибрации. На очень низких частотах отношение податливости воздуха внутри кожуха к объемной податливости его стенок обусловливают вносимые потери кожуха, рассчитываемые по формуле (3). На низких частотах воздушный объем между машиной и ближайшей стенкой кожуха может резонировать на частоте колебаний стенки, что сводит вносимые потери к минимуму.

На средних и высоких частотах потери на панели значительны. Они зависят от импеданса герметичной стенки кожуха и потерь на внутренней обшивке. У конструкций с одинарными стенками звукоизоляция для панелей с поверхностной массой до 15 кг/м и до частот около 2000 Гц зависит от массы. Конструкции с двойными стенками применяют для повышения показателя снижения шума на средних частотах, превышающих резонансную частоту двойной стенки. Минимальная звукоизоляция имеет место при совпадении частоты падающей звуковой волны с частотой собственных изгибных колебаний панели, чего обычно следует избегать акустическим демпфированием внутренней обшивки на частотах свыше 2000 Гц. На низких частотах, если периметр кожуха меньше длины звуковой волны, коэффициент излучения при вынужденных изгибных колебаниях равен 1.

Примечание - Коэффициент излучения определен в [4];

c) путь 3 - излучение при собственных изгибных колебаниях стенок кожуха. Обычно панели кожуха нежесткие. Поэтому их коэффициент излучения мал и преимущественно обусловлен колебаниями защемленных кромок или участками, прилегающими к точкам крепления. Собственные изгибные колебания главным образом возбуждаются передаваемой на стенки вибрацией и воздушным шумом. Демпфирование панелей обеспечивает поглощение этих колебаний. На частотах свыше 1000 Гц необходимо учитывать собственные изгибные колебания каркаса кожуха;

d) путь 4 - побочный шум с эффективностью , вызванный вибрацией и воздушным шумом источников, не зависящих от кожуха. Примерами побочного шума являются: шум пола, незакрытых частей машины, обрабатываемого машиной материала, присоединенных к машине трубопроводов. Излучение по пути 4 ухудшает акустические характеристики даже хорошо спроектированного кожуха.

В ответственных случаях следует рассматривать передачу звука по всем путям. Шум по каждому пути может быть определен измерениями или расчетом. Наиболее трудным является определение шума по путям 2 и 3. Кроме того, если возможно, следует определить уровень звукового давления фонового шума при выключенной машине под кожухом.

4.3 Эффективные меры по снижению шума

4.3.1 Выбирают кожух или кабину с подходящими параметрами (достаточность размеров, обеспечение требований безопасности, возможность транспортирования сырья и т.д.).

4.3.2 В общем случае при использовании обычных материалов для описания акустических свойств панелей, закрепляемых на механически устойчивом каркасе, звукопоглощение и звукоизоляция являются достаточными. Типичными элементами кожуха или кабины (рисунок 2) являются:

- наружная обшивка из стального листа толщиной 1,5 мм. Если обшивку изготавляют из другого материала, то толщина ее должна быть такой, чтобы поверхностная масса по меньшей мере была в пределах от 10 кг/м до 15 кг/м ;

- звукопоглощающее покрытие внутренней обшивки, изготовленное из минеральной ваты толщиной 50 мм;

- перфорированная облицовка звукопоглощающего покрытия с площадью перфорации не менее 30%;

- окно со стеклом толщиной 6 мм.

1 - внешняя обшивка; 2 - звукопоглощающее покрытие; 3 - перфорированная облицовка;

4 - место для установки машины или рабочая зона; 5 - окно

Рисунок 2 - Схема звукоизолирующего кожуха или кабины

Типичный спектр уровней звукового давления излучения вблизи машины до и после установки описанного выше кожуха приведен на рисунке 3.

Без кожуха

С кожухом

Рисунок 3 - Типичный пример корректированных по октавных уровней звукового давления

излучения до и после установки кожуха

Корректированный по октавный уровень звукового давления излучения имеет максимум вблизи частоты 500 Гц. Он определяющим образом влияет на звукоизоляцию по уровню звука.

Если установлены специальные требования по увеличению вносимых потерь на низких частотах, то необходимы детальные исследования по защитным покрытиям на основе минеральной ваты, применяемым формам и материалам герметичной обшивки, звукопоглощающих материалов и т.д.

4.3.3 Основное внимание уделяют устранению неплотностей. Щели между панелями устраняют, применяя в зависимости от акустических требований одинарное или двойное уплотнение (герметизацию стыков). Если в процессе эксплуатации панели часто демонтируют, то убеждаются, что герметизация не нарушается при повторной установке панели. Если щели неизбежны, как в случае сдвижных дверей, то применяют звукопоглощающие покрытия или щелевые глушители. Сводят до минимума все отверстия для вентиляции, кабелей, труб, транспортирования сырья и т.д. и устанавливают на них глушители или туннельные входы со звукопоглощающим покрытием. Люки для обслуживания машины во время ее работы тщательно закрывают.

4.3.4 Во избежание побочной передачи шума (по полу, опорным конструкциям и т.п.) машину устанавливают на упругих опорах. Панели кожуха не должны соприкасаться с машиной. Если это невозможно, то число точек крепления или контакта должно быть минимальным, и в них устанавливают упругие прокладки.

4.3.5 Во избежание побочной передачи воздушного шума из-под кожуха, не имеющего собственного пола, через пол помещения при необходимости обеспечения особенно высоких акустических характеристик применяют кожухи с собственным полом.

4.3.6 В особых случаях панели покрывают вибродемпфирующим материалом, чтобы увеличить зависящую от массы звукоизоляцию и ослабить собственные изгибные колебания.

Примечание - Дополнительная информация об эффективных мерах снижения шума кожухами и кабинами приведена в [5]-[8].

5 Типы кожухов и кабин и частные требования

Примеры типовых конструкций элементов кожухов и кабин приведены в приложении А, примеры применения кожухов - в приложении В.

5.1 Кожухи

5.1.1 Малые кожухи (капоты)

Для низкочастотного звука кожух может рассматриваться как малый, если его наибольший размер менее одной четверти длины звуковой волны. Легкие и прозрачные стенки удобны для эксплуатации и долговечны.

Вносимые потери , дБ, герметичного кожуха на низких частотах рассчитывают по формуле

, (3)

где - податливость объема газа внутри кожуха, м /Н, рассчитываемая по формуле

, (4)

где - внутренний объем кожуха, м ;

- отношение теплоемкостей газа под кожухом при постоянном давлении и при постоянном объеме (для воздуха 1,4);

- статическое давление внутри кожуха, Па (для воздуха при нормальных атмосферных условиях 10 Па);

- объемная податливость -й панели кожуха под воздействием звукового давления внутри кожуха, м /Н, рассчитываемая по формуле

, (5)

где - изменение объема кожуха вследствие прогиба его -й панели под действием звукового давления внутри кожуха, м ;

- среднее звуковое давление внутри кожуха, Па;

- число панелей кожуха.

В случае кубического кожуха с плоскими защемленными по кромкам панелями вносимые потери , дБ, рассчитывают по формуле

, (6)

где - толщина панелей кожуха, м;

- длина ребра кожуха, м;

- модуль Юнга материала панели, Па.

При свободно опертых панелях (без защемления кромок) вносимые потери обычно ниже на 10 дБ. Из формулы (6) следует, что при одинаковой массе кожух из алюминия и стекла имеет вносимые потери на 10 дБ выше, чем стальной кожух, тогда как свинцовый кожух совершенно неэффективен при низкочастотном шуме (см. [5]).

За исключением специальных конструкций, вероятно, все малые кожухи негерметичны и не могут обеспечивать положительные вносимые потери на частотах ниже 1,4 . Для кубического кожуха с круглым отверстием , Гц, рассчитывают по формуле

, (7)

где - скорость звука в воздухе внутри кожуха, м/с;

- коэффициент несплошности;

- поправка, учитывающая влияние обоих концов отверстия кожуха, м, приблизительно равная ,

где - радиус отверстия в кожухе, м.

На частотах свыше , вносимые потери негерметичного кожуха близки к звукоизоляции герметичного кожуха. Щели между кожухом и каркасом должны быть герметизированы с помощью упругих прокладок многократного применения. Отверстия следует делать как можно меньше, поскольку из-за недостатка свободного пространства на них невозможно установить эффективные глушители. Побочный шум (передающийся, например, через бумагу механического принтера) следует уменьшать предпочтительно вибродемпфированием.

5.1.2 Кожухи для одиночных стационарных машин

5.1.2.1 Кожухи, устанавливаемые в производственных помещениях

Размер кожуха часто зависит от требуемого для доступа к машине пространства вокруг нее. В некоторых случаях предпочтительнее устанавливать частичное ограждение, закрывающее наиболее мощные источники шума.

Размеры и конструкцию кожуха выбирают, принимая во внимание обеспечение доступа персонала, проведение обслуживания, настройки, смены/перестановки инструмента и т.п. В некоторых случаях размеры и масса отдельных панелей требуют придания им повышенной жесткости и установки зацепов для подъема.

Дополнительно может потребоваться защита кожуха от воздействия внешней среды, например, от воздействия масла и воды. Кожухи также должны быть приспособлены для чистки. Внутренняя поверхность обшивки и все отверстия должны иметь звукопоглощающие покрытия. Пример отверстия приведен на рисунке А.14 (приложение А). Покрытия защищают от попадания масла и воды с помощью полимерной пленки или металлической фольги. Следует иметь в виду, что эти защитные меры могут ухудшить акустические характеристики покрытий, особенно на высоких частотах.

Примечание - У пленки или фольги с поверхностной массой более 50 г/м или полимерной пленки толщиной более 50 мкм звукопоглощение снижается на частотах свыше 2000 Гц.

Для защиты звукопоглощающего покрытия от механического повреждения применяют акустически прозрачную облицовку.

Примечание - Подходящие акустически прозрачные облицовочные панели обычно изготовляют из алюминиевой сетки или перфорированного стального листа с перфорацией площадью 30% и диаметром отверстий от 3 до 5 мм.

При использовании пленок или фольги следует избегать снижения звукопоглощения из-за возможного прилипания этих материалов к перфорированной облицовочной панели. Это может быть достигнуто созданием зазора между перфорированной панелью и пленкой. Следует убедиться, что неровности (заусенцы, острые кромки) перфорированной панели не будут прокалывать пленку.

У кожухов, проектируемых для обеспечения корректированной звукоизоляции по звуковой мощности, по меньшей мере, 20 (30) дБ, при коэффициенте несплошности более 0,01 (0,001) все неплотности должны быть герметизированы с помощью, например, резиновых полос и втулок. Примеры герметизации неплотностей приведены на рисунках А.3-А.6 и А.17-А.21 (приложение А). Особого внимания требуют двери. Примеры акустической защиты дверных проемов приведены на рисунках А.11-А.13 (приложение А). Излучение, обусловленное резонансом воздушного объема в протяженном отверстии (канале), может привести к снижению звукоизоляции в узкой полосе частот.