ACOUSTIC COMPRESSOR CHARACTERISTICS AND DEVELOPMENT OF NOISE REDUCTION ACTIVITIES

Full Text

В настоящее время применение любого звукоизолирующей конструкции компрессор вида техники в тех или иных организациях и необходимо определение среднего УЗД, пере- учреждениях достаточно жёстко ограничива- счёт его в уровень звуковой мощности (УЗМ) в ется рядом требований. Так, например, в меди- октавных полосах частот, а также расчет и под- цинских учреждениях недопустимо использо- бор звукоизолирующего материала. В работе вать технику, имеющую уровень звукового дав- стоит цель обеспечения снижения шума ком- ления (УЗД) выше нормированного, так как это прессора до нормированных значений путём пагубно влияет на работников и пациентов. Раз- расчёта и подбора его изоляции. Звукоизлуче- работка вибростимуляторов для лечения атро- ние компрессора выше нормированных значе- фии мышц и контрактуры связана в том числе с ний ограничивает его внедрение в учреждения, достижением норм по шуму в помещениях при что и обусловливает актуальность данного ис- использовании шумного оборудования [1]. Та- следования. ким образом, для применения оборудования в учреждениях, как правило, требуется разра- Источник шума ботка звукоизолирующих конструкций. Звуко- Предметом исследования и также источ- изолирующие конструкции, а также материал, ником шума является компрессор мембранного из которого они изготовлены зависят от акусти- типа (рис. 1) как часть вибропневмостимуля- ческих свойств компрессора, а также от утвер- тора, предназначенного для лечения атрофии ждённых требований учреждения, где установ- мышц и контрактуры. Характеристики ком- лен компрессор. Следовательно, для разработки прессора представлены в табл. 1. © Вдовин В. С., Галушко И. Д., Ляшенко Е. С., Рекадзе П. Д., 2019. Вдовин Владислав Сергеевич (vdowin.vladik@yandex.ru), студент III курса института двигателей и энергетических; Галушко Илья Дмитриевич (neeva2804@gmail.com), магистрант института двигателей и энергетических установок Ляшенко Евгений Сергеевич (32569101100@mail.ru), магистрант института двигателей и энергетических установок Рекадзе Павел Дмитриевич (rekadze.pd@ssau.ru), аспирант кафедры автоматических систем и энергетических установок Самарского университета, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34. 56 Машиностроение и машиноведение Таблица 1 Характеристики компрессора вибропневмостимулятора Производительность, л/мин 15-50 Давление, мБар до 200 Частота работы, Гц 50 Эквивалентный уровень шума, дБ 44 Потребляемая мощность, Вт 18 Габаритные размеры, мм 160×125×115 Вес, кг 2,5 Рис. 1. Габаритные размеры компрессора вибропневмостимулятора Условия и методы определения шумовых Настройка микрофона осуществлялась характеристик посредством его установки в точке измерения и Исследования проводились по ГОСТ ориентировании в направлении испытывае- 12.1.024-81 «Шум. Определение шумовых ха- мого предмета исследования, далее не менее рактеристик источниковшума в заглушенной 40 с в одной точке измеряется звуковое давле- камере» [2]. ние, после чего его значение обнуляется [1]. Для экспериментального исследования Точки измерения расположены на УЗД давления необходимо следующее обору- условной поверхности сферы, при этом центр дование: шумомер, источник шума (компрес- сферической поверхности совпадает с гео- сор), заглушенная камера. метрическим центром источника шума. Ра- Измерения производились в заглушен- диус поверхностей в каждой точке больше ной камере на кафедре «Автоматические си- или приблизительно равен удвоенному мак- стемы энергетических установок» Самар- симальному размеру источника шума. ского университета. При измерениях на сферической изме- В качестве шумомера используется рительной поверхности следует использовать измеритель акустический многофу нкцио- 20 точек, расположенных симметрично на нальный «Экофизика», объединяющий в двух полусферах (рис. 3). себе функции шумомера, многоканаль- В результате измерений УЗД в октав- ного виброметра и анализатора спектра ных полосах частот получен массив данных [3]. по 20-ти точкам, в таблицу 2 сведены мини- Схема установки для эксперименталь- мальные и максимальные значения. ного исследования УЗД от компрессора пред- Средний уровень звукового давления в ставлена на рис. 2. октавных полосах частот при равномер- Заглушенная камера имеет следующие ном распределении точек измерения на изме- размеры: Д×Ш×В (3×2,1×1,9 м). На момент рительной поверхности вычисляется по фор- измерения температура воздуха в помещении муле: составляла 20 °С, а относительная влажность , = 10 ∑ 10 . (1) 35 %. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 57 Рис. 2. Внешний вид экспериментальной установки (1-20) - точки измерения, ИШ - источник шума Рис. 3. Точки измерения шума компрессора вибропневмостимулятора Таблица 2 Минимальные и максимальные значения УЗД компрессора вибропневмостимулятора по 20-ти точкам в зависимости от частоты Частота, Гц УЗД 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 min, дБ 42,4 42,5 72,7 71,5 80,0 73,7 60,6 57,8 52,3 max, дБ 53,7 62,8 78,2 79,5 85,8 78,2 66,3 67,2 62,5 Таблица 3 Средние УЗД компрессора вибропневмостимулятора в зависимости от частоты Частота, Гц УЗД 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 , дБ 47,0 59,5 75,5 75,5 82,5 76,4 64,7 62,9 59,1 58 Машиностроение и машиноведение Таблица 4 Нормированные значения УЗД в палатах больниц в зависимости от частоты и времени Частота, Гц Время 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 с 7:00 до 23:00 76,0 59,0 48,0 40,0 34,0 30,0 27,0 25,0 23,0 с 23:00 до 7:00 69,0 51,0 39,0 31,0 24,0 20,0 17,0 14,0 13,0 90 L, дБ 80 70 60 50 40 30 20 Средние уровни звукового давления компрессора 10 Норма в палатах больниц с 7.00 - 23.00 Норма в палатах больниц с 23.00 - 7.00 0 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 f, Гц 8000 Рис. 4. Средний УЗД компрессора вибропневмостимулятора и нормированных значений в палатах больниц Результаты вычисления среднего уров- выше. Поэтому с целью снижения кривой ня звукового давления при различных часто- ниже норм необходимо подобрать звукоизо- тах представлены в таблице 3. ляцию воздушного шума ограждающей кон- струкции . Обработка экспериментальных данных Полученные значения среднего уровня Определение материала звукоизолирую- звукового давления приведены в сравнении с щей конструкции нормами допустимого шума. Первоначально вычислен УЗМ, кото- Так как компрессор будет использо- рый в октавных полосах частот вычисля- ваться в больничных палатах стационарных ется по формуле: медицинских учреждений, то в качестве нор- мированных значений принимают УЗД в па- = + 10 / , (2) латах больниц и санаториев, взятых из СНиП - средний уровень звукового давления где 23-03-2003 «Защита от шума» [1]. Зависи- в октавных полосах частот, дБ; мость нормированных значений УЗД в пала- 2 - площадь измерительной поверхности, м ; тах больниц представлена в таблице 4. 2 = 1 м . Зависимость среднего уровня звукового Результаты вычисления УЗМ в ок - давления от компрессора, а также нормиро- тавных полосах частот представлены в ванные значения в палатах больниц от ча- табл. 5. Затем вычислен октавный уро - стоты представлена на рис. 4. вень звукового давления в расчётных Из рисунка 5 следует, что средний уро- точках в изолируемом помещении по фор - вень звукового давления от компрессора муле: находится за пределами нормы от 63 Гц и Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 59 = - + 10 - 10 - 10 , (3) - коэффициент, учитывающий нарушение и где - УЗМ, дБ; диффузности звукового поля в помещении. Путём подбора величины R достигнуты - изоляция воздушного шума ограждающей октавные уровни звукового давления, находя- конструкцией, через которую проникает шум, щиеся в пределах нормы в палатах больниц с дБ; 2 7:00 до 23:00 (см. табл. 4). Результаты вычис- - площадь ограждающей конструкции, м ; ления УЗД в октавных полосах частот пред- - акустическая постоянная изолируемого и 2 ставлены в таблице 6. помещения, м ; Таблица 5 УЗМ компрессора вибропневмостимулятора в зависимости от частоты Частота, Гц УЗМ 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 , дБ 51,9 64,4 80,5 80,4 87,5 81,4 69,7 67,9 64,1 Таблица 6 УЗД компрессора вибропневмостимулятора в зависимости от частоты Частота, Гц УЗД 1000 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 , дБ 59,8 57,2 47,4 38,7 33,1 29,4 26,2 23,9 22,2 Таблица 7 Значения изоляции воздушного шума, дБ Частота, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 5,0 20,0 45,0 53,0 65,0 62,0 53,0 53,0 51,0 80 L, дБ Норма в палатах больниц с 7.00 - 23.00 Октавный уровень звукового давления 70 60 50 40 30 20 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 f, Гц 8000 Рис. 5. Зависимость среднего уровня звукового давления от компрессора, нормированных значений в палатах больниц и октавного уровня звукового давления в полосах частот 60 Машиностроение и машиноведение Таблица 8 Характеристики звукоизолирующей пластины из алюминия и свинца Показатели Свинец Алюминий Толщина, мм 25 120 3 Плотность, кг/м 14300 2700 Модуль Юнга, ГПа 17 66 Коэффициент 0,44 0,32 Пуассона Коэффициент потерь 0,05 0,05 90 R, дБ 80 70 60 50 40 30 20 Расчетная изоляция воздушного шума R 10 Изоляция воздушного шума свинцом (толщина 25 мм) 0 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 f, Гц Рис. 6. Индекс звукоизоляции воздушного шума Зависимость нормированных УЗД в па- звукоизоляции компрессора для приведения к латах больниц (с 7:00 до 23:00) и октавных нормам по шуму. Из сравнения материалов УЗД компрессора представлены на рис. 5. для изоляции компрессора выбран свинец Результаты вычисления изоляции воз- толщиной 25 мм. Так как масса свинцовой душного шума в октавных полосах частот в звукоизолирующей конструкции будет специализированном программном обеспече- больше алюминиевой, то использование кор- нии представлены в таблице 7. пуса из свинца толщиной 25 мм сильно удо- Расчёт звукоизоляции также прово- рожит компрессор. В связи с чем в дальней- дился через специализированную программу, ших исследованиях актуально снижать уро- позволяющую определить толщину и ориен- вень виброакустической активности исполь- тировочный тип материала для бесконечной зуемого компрессора, что позволит умень- пластины. Таким образом, определены мате- шить толщину корпуса. риалы звукоизоляции - свинец и алюминий (см. табл. 8), являющиеся типичными матери- Благодарности алами звукоизолирующих конструкций [4]. Коллектив авторов благодарит за кон- Зависимость расчётной и подобранной сультацию руководителей, профессора ка- при различных материалах изоляций воздуш- федры автоматических систем и энергетиче- ного шума в полосах частот представлена на ских установок А. А. Иголкина, профессора рис. 6. Как видно из рис. 6, пластина из той же кафедры Г. М. Макарьянца и доцента свинца обладает достаточной звукоизоляцией той же кафедры А. И. Сафина. при минимальной толщине (h = 25 мм). Литература Заключение 1. СНиП 23-03-2003 Защита от шума // В результате проведённых исследова- М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004. ний определён ряд материалов и толщина С. 1-36. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 61 2. ГОСТ 12.1.024-81 (СТ СЭВ 3076-81) 3. ЭКОФИЗИКА. URL: http://www.oc- Система стандартов безопасности труда tava.info/ecophysica (дата обращения: 28.05. (ССБТ). Шум. Определение шумовых харак- 2019). теристик источников шума в заглушенной ка- 4. Звукоизоляция и звукопоглощение / мере. Точный метод. М.: ИПК Издательство Л. Г. Осипов, В. Н. Бобылев, Л. А. Борисов [и М.: 2004. 328-343. стандартов, 1996. С. 1-9. др.]. Издательство Астрель, С.

About the authors

Vladislav Sergeevich Vdovin

Samara University

Email: vdowin.vladik@yandex.ru
Russia, Samara

Ilya Dmitrievich Galushko

Samara University

Email: neeva2804@gmail.com
Russia, Samara

Evgeniy Sergeevich Lyashenko

Samara University

Email: 32569101100@mail.ru
Russia, Samara

Pavel Dmitrievich Rekadze

Samara University

Email: rekadze.pd@ssau.ru
Russia, Samara

References

Supplementary files