Звукоизоляция, звукопоглощение, глушители аэродинамического шума и средства индивидуальной защиты органов слуха
Звукоизоляция R, дБ,как физическая величина, − свойствоконструкции (перегород-ки, стены, окна и т. п.) ослаблять интенсивности звука при прохождении через нее звуко-вых колебаний
R = 10 lg (IПАД / IПРОШ), (22)
где IПАД, IПРОШ −соответственно, интенсивность звука падающего и прошедшего через
конструкцию, дБ.
Звукоизоляция также представляет собой сумму мероприятий по снижению прохожде-ния звука через конструкцию. Различают звукоизоляцию от воздушного и структурного звука. В первом случае колебания конструкции возбуждаются звуковыми волнами распро-страняющимися воздушным путем. Во втором случае колебания возбуждаются механи-ческим путем (вибрацией конструкции от установленных на ней машин, оборудования). Проникновение воздушного шума обусловлено в основном изгибными волнами, которые возбуждаются переменным звуковым давлением в падающих волнах. Волны других типов (продольные, поперечные), как правило, в этом случае не имеют существенного значения. В процессе излучения шума в воздух главную роль играют изгибные волны.
Звукоизоляцию однослойной однородной перегородки в широком диапазоне частот состоит из четырех областей:
область I, где перегородка как масса, обладающая упругостью изгиба, имеет резонанс на собственной частоте, обычно лежащей в инфразвуковом диапазоне частот. При часто-тах ниже резонансной явление прохождения звука через перегородку управляется жестко-стью, и звукоизоляция повышается с понижением частоты до значения статической жест-кости конструкции;
область II, где частоты в 2÷3 раза выше резонансной главную роль играет поверхност-ная масса перегородки G, кг/м2. Изменение звукоизоляции можно достаточно точно рас-считать по так называемому закону «массы»
R = 20 lg (m f) − 47,5, (23)
где m −масса 1 м2 ограждения, кг/м2;
f −частота звука, Гц.
Зависимость показывает, что в таком частотном диапазоне звукоизоляция определяет-ся массой материала и частотой падающего звука. Здесь звукоизоляция возрастает на 6 дБ при каждом удвоении массы ограждения или частоты звука (т. е. 6 дБ на каждую октаву);
область III, где имеет место явление частичного пространственного резонанса ограж-дения, при котором звукоизоляция резко уменьшается. Начиная с некоторой частоты зву-ка f>0,5fКР (fКР −критическая частота, Гц), амплитуда колебаний ограждения резко возрас-тает. Это явление происходит вследствие совпадения частоты вынужденных колебаний (частоты падающей звуковой волны) с частотой колебаний ограждения −эффект волно-вого совпадения.
fКР = (200 / h) (ρ / E)1/2,(24)
где h −толщина ограждения, м;
ρ −плотность материала ограждения, кг/м3;
Е −динамический модуль упругости материала ограждения,МПа;
область IV, где частоты выше критической, существенное значение приобретает жест-кость ограждения и внутреннее трение в материале. Рост звукоизоляции при f>fКР прибли-женно составляет 7,5 дБ при каждом удвоении частоты звука.
Звукопоглощение −свойствоматериала, конструкции поглощать энергию звуковых колебаний. Поглощение звука связано с преобразованием энергии звуковых колебаний в теплоту вследствие потерь в структуре звукопоглощающего материала. Звукопоглощение материала характеризуется коэффициентом звукопоглощения α, равным отношению ин-тенсивности поглощенного звука IПОГЛ, дБ, к интенсивности падающего IПАД, дБ:
α = IПОГЛ / IПАД . (25)
Коэффициент звукопоглощения αзависит от вида материала, его толщины, пористо-сти, крупности зерен или диаметра волокон, наличия за слоем материала воздушного про-межутка и его ширины, размера звукопоглощающей конструкции, частоты и угла падения звуковой волны, и т. д. К звукопоглощающим материалам относятся материалы с α>0,2.
Звукопоглощение поверхности ограждения А, м2, на данной частоте представляет со-бой произведение площади огражденияS, м2, на коэффициент звукопоглощения α:
A = α S. (26)
Облицовка внутренних поверхностей помещений звукопоглощающими материалами обеспечивает снижение шума на 6÷8 дБ в зоне отраженного от стен звука и 2÷3 дБ в зоне прямого. В дополнение к облицовке помещения применяются штучные звукопоглотители, представляющие собой тела различной формы, свободно и равномерно подвешиваемые в объеме помещения. Максимального звукопоглощения можно добиться при облицовке не менее 60 % общей площади ограждающих поверхностей помещения, причем наибольшая эффективность достигается в помещениях высотой 4÷6 м. Звукопоглощение помещения складывается из суммы звукопоглощений ограждающих поверхностей и звукопоглоще-ний Aiштучных звукопоглотителей