книги из ГПНТБ / Богатырев Б.П. Борьба с шумом на зерноперерабатывающих предприятиях

Б.П. БОГАТЫРЕВ, А. М. ДЗЯДЗИО,

М.Я. СИМОНОВИЧ

БОРЬБА С ШУМОМ НА ЗЕРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ

ПРЕДПРИЯТИЯХ

Москва «Колос» 1973

6П8.1 Б 73

УДК 664.7:628.517.2

Р е ц е н з е н т ы :

кандидат технических наук доцент А. С. Терехин;

инженер Л. А. Теслер.

Богатырев Бронислав Петрович и др.

Б 73 Борьба с шумом на зерноперерабатывающих предприятиях. М., «Колос», 1973.

152 с. с ил.

и строительной акустики. Приведены результаты акустического обсле­

Издательство «Колос», 1973

Г л а в а I. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЩЕЙ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКУСТИКИ

1. Понятия и определения

Шумом называют всякий нежелательный звук. В ка­ честве звука мы воспринимаем упругие колебания, рас­ пространяющиеся в виде волн в газообразных, жидких или твердых средах, с частотой от 16 до 20 000 Гц. Зву­ ковые колебания, передающиеся по воздуху, обычно называют воздушным шумом, а распространяющиеся в твердых телах — структурным или корпусным.

Примером простейшей механической колебательной системы могут служить груз иа пружине или маятник. За­ висимость смещения маятника А от'времени при сво­ бодных колебаниях следующая:

след на бумаге, перемещающейся равномерно в направ­ лении, перпендикулярном плоскости его качания.

Буквой Т обозначен период колебаний, т. е. время, в течение которого совершается одно полное колебание (время перехода колеблющегося тела из одного край­ него положения в другое и обратно). Число полных ко­ лебаний за 1 с называют частотой колебаний f. За еди­ ницу частоты принят «Герц», равный одному колебанию в секунду. Период и частота для любого процесса коле­ баний взаимосвязаны соотношением fT=l.

Нарушение стационарности состояния упругой среды в какой-либо точке пространства приводит к появлению возмущений, распространяющихся от этой точки. Про­ цесс последовательной передачи колебательного состоя­ ния от одной частицы среды другой называют волной. Волну называют бегущей, если обратной волны нет. Стоячая волна образуется наложением двух одинаковых

3

Рис. 1. Графическое изображение гармони­ ческого колебания.

волнами,*а только колеблются около своих положений равновесия. При этом частицы среды совершают коле­

тельность таких периодичных колебаний образует волно­

друг от друга). Эти упругие волны сжатия и разрежения, возникающие в воздухе при колебаниях тел, и есть зву­ ковые волны или звук. Расстояние между центрами двух

.сгущений или двух разрежений, проходимое звуковой волной за период Т, называют длиной X волны.

Из-за инерции частиц колебания передаются не мгновенно, а со скоростью, зависящей от инерционных свойств среды. Эту скорость называют скоростью звука. Скорость же колебаний частиц среды относительно по­ ложения своего равновесия называют колебательной скоростью. Длина волны, скорость звука, период коле­

Человеческое ухо воспринимает звуки с длиной вол­ ны в пределах 0,17-4-21 м. В зависимости от свойств среды (плотность, упругие постоянные) скорость звука изменяется в больших пределах. Например, при темпе-

4

ратуре 20°С она составляет в резине 40ч-150 м/с, в воз­ духе— 344 м/с, в воде — 1450 м/с, в бетоне — 4000 м/с, в стали и стекле — 5000 м/с. С достаточной для практиче­ ских расчетов точностью зависимость скорости звука в воздухе от температуры в пределах от —30 до +40°С может быть выражена формулой

Пространство, в котором действуют звуковые волны, называют акустическим или волновым полем. Геометри­ ческое место точек, совершающих одинаковые, совпа­ дающие по времени движения, называют волновой по­ верхностью или фронтом волны.

Направление распространения звуковых волн при­ нято определять звуковым лучом, представляющим со­ бой прямую линию, направленную от источника звука нормально к поверхности волн.

Пространство, в котором звуковые волны распро­ страняются, не встречая отражающих поверхностей, называют свободным звуковым полем.

Звуковое поле (волновая зона) сформировывается на некотором расстоянии от излучателя. В ближней зо­ не около излучателя колебательная скорость может не

ственно уравнениями гидродинамики несжимаемой жид­ кости, а не акустики [13]. Протяженность ближнего звукового поля зависит от частоты, размеров источни­ ка и фаз излучения отдельных частей его поверхности. В результате экспериментальных исследований было установлено, что оно простирается примерно на расстоя­ ние, равное удвоенному наибольшему размеру источника.

На расстояниях, превышающих отношение / 2 т ахД от источников шума, находится дальнее звуковое поле,

или диффузного поля). Отраженное поле характеризу­ ется тем, что уровни звукового давления здесь не изме­ няются с изменением расстояния от источника. Область

5

тивления) среды. Импеданс 2 равен отношению звуково­ го давления р к колебательной скорости vn в продоль­ ной плоской звуковой волне

сред при прохождении звука предопределяет его отра­ жение или поглощение. Если акустические сопротивле­

кое из этих сопротивлений больше. Поэтому звук, рас­ пространяющийся в какой-либо массивной толстой сте­ не, претерпевает такое же отражение от грани раздела

^стены с воздухом, как и звук, распространяющийся в воздухе, от этой стены.

Отражение звука происходит по закону оптики, сог­ ласно которому угол падения и угол отражения звуко­ вого луча равны, если неровности раздела поверхности двух сред намного меньше его длины волн. В этом слу­ чае выпуклые поверхности рассеивают звук, а вогну­ тые концентрируют его. Когда неровности сравнимы с длиной волны, отражение носит рассеянный характер.

С точки зрения распространения звука газы и жид­ кости характеризуются отсутствием условий возникно­ вения касательных напряжений. В этих средах звук может появляться только в виде волн сжатия с про­ дольным колебанием частиц (продольные волны). Изо­ тропные твердые тела характеризуются двумя упругими постоянными: модулем упругости (Юнга) .и (модулем сдвига. Вторая упругая постоянная обусловливает по­ явление в безграничных твердых средам, помимо дефор­ маций сжатия, также деформации сдвига и как следствие этого существование двух видов волн •— продольных и поперечных. Поперечные волны отличаются от продоль­ ных тем, что колебания в них происходят в направлении, перпендикулярном направлению распространения волн.

7

В ограниченных твердых телах и на границах сред воз­ можны также другие виды 'волн (сдвига, крутильные, из- •гибные и пр.).

Продольные звуковые волны определяют все ос­

идеальных жидкостей [53, 77].

2. Основные характеристики звука

Давление. Звуковые колебания вызывают в воздуш­ ной среде чередующиеся повышения и понижения дав­ ления относительно атмосферного в неозвученной среде. Разность между этими давлениями и атмосферным на­ зывают звуковым давлением.

Давление р и плотность р в звуковой волне связаны соотношением

Это соотношение характеризует упругость среды, в которой происходит распространение волн.

Звуковое давление оценивают не мгновенной макси­ мальной величиной, а среднеквадратичным давлением за период одного колебания или замера и выражают ,в Па.

В практике изучения шумов приходится работать с большим диапазоном звуковых давлений (от шелеста листвы до рева реактивного двигателя, что соответству­ ет изменению звукового давления в 107 раз). Ввиду трудности оперирования величинами такого порядка в измерительной технике пользуются логарифмической величиной — уровнем звукового давления, т. е. отноше­ нием создаваемого давления к давлению, принятому за единицу сравнения.

За единицу сравнения принято давление р0=2- •10~5 Па—порог слышимости звука на частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления L измеряют в децибелах

* Децибелами называют десятикратный десятичный логарифм отношения двух любых величин, из которых одна принята за едини­ цу сравнения.

8

По величине создаваемого звукового давления мож­ но судить об интенсивности звука. Интенсивностью или силой звука называют количество энергии, проходящей через единицу поверхности в нормальном направлении распространения за единицу времени. В свободном поле интенсивность определяется выражением

рс

Уровнем интенсивности по аналогии с уровнем зву­ кового давления называют величину Lj в дБ

Мощность. В свободном пространстве звуковые вол­ ны распространяются от источника звука с одинаковой скоростью во все стороны. Одна из причин ослабления

убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника звука.

Излучаемую источником звуковую мощность W в Вт можно определить умножением интенсивности звука на площадь сечения, в котором распространяется звуковая энергия

9