5.1. Общие положения

Производственный шум – это совокупность нежелательных звуков, различных по интенсивности и частоте колебаний, возникающих при работе машин, устройств и оборудования на производстве, вызывающие неприятные ощущения.

Исходя из свойств и характеристик колебательных процессов и среды, в которой распространяются колебания, в инженерной практике определилось несколько направлений по средствам защиты от шума:

– обеспечение благоприятных условий по излучению звуковых колебаний (акустика помещений, залов, эстрадных площадок и др.);

– уменьшение производственного и транспортного шумов от источников (борьба с производственным шумом);

– уменьшение колебаний в жидкой среде (гидроакустика);

– уменьшение колебаний в твердой среде (борьба с вибрацией).

Все эти направления имеют еще и особенности отдельных отраслей промышленности и транспорта.

Источниками шума и вибрации в промышленности являются различные колеблющиеся, твердые, жидкие и газообразные тела, создающие беспорядочное сочетание звуков, различного спектрального состава.

По физическому представлению звук и шум близки друг к другу, так как имеют общие параметра и характеристики, к которым относятся:

Звуковое давление. Определяется амплитудой колебаний, чем больше амплитуда, тем громче ощущается звук. Слуховой орган человека способен воспринимать довольно большой диапазон звуковых давлений от 10^-5 до 10² Па. Поэтому для удобства вычисления и оценки звуковое давление определяется в относительных единицах – децибелах.

, (5.1)

где р – измеренное звуковое давление, Па;

р₀ – пороговое значение, ровно 2·10^-5 Па.

Интенсивность шума определяется количеством звуковой энергии, проходящей через единицу площади в Вт/м². Уровень интенсивности шума равен:

, (5.2)

где I – интенсивность звука, Вт/м²;

I₀ – условный нулевой уровень интенсивности равен 10^-12 Вт/м².

Акустическая мощность определяется количеством звуковой энергии, излучаемой источником в единицу времени, оценивается аналогично интенсивности:

, (5.3)

где W – акустическая мощность источника, Вт;

W₀ – условный порог акустической мощности, равный 10^-12 Вт.

Звуковое давление, интенсивность и мощность являются энергетическими характеристиками шума.

Частота колебаний шума представляет собой одну из основных характеристик, определяющих количество колебаний в единицу времени (секунду), измеряется в Герцах (одно колебание в секунду – Герц) – Гц.

Орган слуха человека воспринимает звуковые колебания в диапазоне частот от 16 до 20000 Гц.

По частоте колебания определяют период звукового колебания:

, (5.4)

Период определяется временем между одновременными амплитудами колебаний.

Спектр шума. Устанавливает зависимость уровней шума от частоты. Для акустических расчетов, а также для удобства нормирования весь частотный диапазон звуковых колебаний от 20 до 10000 Гц разбит на девять октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000. Средняя частота в октавном диапазоне определяется по формуле:

, (5.5)

где f_н, f_В – нижняя и верхняя частота октавной полосы, Гц.

Октавная частота полос характеризуется тем, что верхняя предельная частота в два раза превышает нижнюю.

Скорость распространения звуковых колебаний характеризует процесс колебаний твердой, жидкой и газообразной среды, при котором происходит передача от одних частиц среды к другим. На пути распространения скорость звуковых колебаний зависит от упругих свойств среды, ее плотности и температуры (в воздухе при t = 20С скорость равна – 340 м/с; а при t = 250С – 450; для воды – 1500 м/с; для льда – 3200 м/с; для бетона – 4000 м/с; для стали – 5200 м/с).

Длина звуковой волны представляет собой расстояние между соседними волнами и зависит от скорости распространения С и частоты колебаний f:

. (5.6)

Чем выше частота колебаний, тем короче длина волны и наоборот, чем ниже частота, тем она длиннее.

Суммарный уровень шума нескольких источников. Определяется на основе энергетического суммарного излучения каждого источника.

Для одинаковых по уровню шума источников

, (5.7)

где L₁ – уровень шума одного источника, дБ;

n – количество источников.

При наличии двух и более источников шума с разными уровнями суммарный уровень определяется поочередным энергетическим суммированием уровней, начиная с максимального.

, (5.8)

где L_М – максимальный уровень из суммируемых нескольких источников, дБ;

L₁, L₂…L_i – добавки к максимальному L_М или последующему суммарному уровню шума , определяется по разности уровней L₁-L₂ из табл. 5.1.

Таблица 5.1