Выбор расчётных точек.

Расчётные точки при акустических расчётах выбираются на рабочих местах внутри производственных помещений и на площадках предприятий, в помещениях жилых и общественных зданий на высоте 1,2 – 1,5м. от уровня пола.

6.3 Определение допустимых уровней в расчётных точках.

 

Допустимые уровни звукового давления, дБ в октавных полосах частот и эквивалентные уровни звука, дБА определяются в соответствии с ГОСТ 12.1.003 – 83 или СН 2.2.4/2.1.8.562 – 96 с помощью таблицы 6.2.

Таблица 6.2.

Допустимые уровни звукового давления и эквивалентные уровни звука для основных наиболее типичных видов трудовой деятельности и рабочих мест.

№ n/n	Вид трудовой деятельности, рабочее место	Уровни звукового давления, дБ  в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1	Творческая деятельность, конструирование и проекти-рование, программирование. Рабочие места  в проектно-конструкторских бюро, расчётчиков, программистов вычислительных машин.	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50
2	Административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитичес-кие работы. Помещения цехового управления, лаборатории.	93	79	70	68	58	55	52	52	49	60
3	Рабочие места на участках точной сборки, в помещениях мастеров, в залах обработки информации на вычислительных машинах.	96	83	74	68	63	60	57	55	54	65
4	Рабочие места за пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону, в помещениях лабораторий с шумным оборудованием.	103	91	83	77	73	70	68	66	64	75
5	На постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на  территории предприятий.	107	95	87	82	78	75	73	71	69	80
6	Жилые комнаты квартир, домов отдыха, пансионатов с 7 до 23 часов с 23 до 7 часов	79 72	63 55	52 44	45 35	39 29	35 25	32 22	30 20	28 18	40/55 30/45
7	Территории, прилегающие к жилым  домам, зданиям поликлиник, домов отдыха, пансионатов, дошкольных учреждений с 7 до 23 часов с 23 до 7 часов	90 83	75 67	66 57	59 49	54 44	50 40	47 37	45 35	44 33	55/70 45/60

<


  под чертой указаны значения максимального уровня звука, дБА.

6.4.  Определение ожидаемых уровней звукового давления в расчётных       точках.

Октавные уровни звукового давления L (дБ) определяются в зависимости от взаимного расположения расчётных точек и источников шума для каждой из восьми октавных полос со среднеметрическими значениями 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Ниже рассматриваются типичные случаи для машиностроительных предприятий [19].

6.4.1. Расчётная точка находится в помещении с одним источником шума.

Составляется план помещения и схема расположения источника шума и расчётной точки (рис. 6.1). Октавные уровни звукового давления определяются по формуле

,

где - октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ, определяемый из паспортных характеристик оборудования или принимаемый по табл. 6.1;  - коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля и принимаемый по графику на рис.6.2 в зависимости от отношения расстояния  r, м

S

                                                                        a    

		r

РТ

           a                                                     l

РТ

   h

                                  r

a

                               ИШ                                                 a

	АЦ

Рис. 6.1  План помещения и схема  расположения источника шума и расчётной точки.

между акустическим центром (АЦ) источника шума и расчётной точкой к максимальному габаритному размеру , м, источника (при  r  > 2    );   Ф – фактор направленности источника шума, определяемый по опытным данным; при равномерном излучении звука Ф = 1; S – площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник шума при равном удалении от его поверхности и проходящей через расчётную точку, м;если r < 2, то для прямоугольного параллелепипеда



; если r > 2, то , где  - пространственный угол излучения, величина которого зависит от местоположения источника шума;  - в пространстве (на колонне в цехе);  - на поверхности пола, перекрытия, стены;  - в двухгранном угле, образованном  ограждающими конструкциями;  - в трёхгранном угле; B – постоянная помещения, м;

,

где  - общая площадь ограждающих поверхностей, м;  - средний коэффициент звукопоглощения в помещении (для механических и металлообрабатывающих цехов ).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.2   График для определения коэффициента .

6.4.2. Расчётная точка находится в помещении с несколькими источниками шума.

Составляется план помещения и схема расположения источников шума и расчётной точки (рис. 6.3).

 

 

 

 

 

Рис. 6.3   Схема расположения источников шума и расчётной точки.

Октавные уровни определяются по формуле

,

где ; m – количество источников шума, ближайших к расчётной точке, т. е. источников, находящихся на расстоянии , где  - расстояние от РТ до АЦ ближайшего к ней ИШ, м; n – общее число источников шума;  - уровень звуковой мощности, создаваемой i-ым источником шума.

Если в помещении находится несколько одинаковых источников шума, то ожидаемые уровни звукового давления от всех источников шума определяется по формуле

,

где  - октавный уровень звуковой мощности, излучаемой одним источником шума, дБ; n – общее число источников шума.

4.5. Определение требуемого снижения уровня звукового давления в расчётных точках.

Требуемое снижение уровня звукового давления в расчётной точке от одного источника шума определяется как разность между ожидаемым уровнем звукового давления в расчётной точке и допускаемым уровнем : .

Если в расчётную точку попадает шум от нескольких источников, то рассчитываются уровни звукового давления каждого источника.

Для одинаковых источников, отличающихся по уровням менее чем на 10дБ, требуемое снижение уровней звукового давления  в расчётной точке для каждого источника определяется по формуле



,

где  - ожидаемый октавный уровень звукового давления, создаваемый рассматриваемым источником шума в расчётной точке, дБ; n – общее число источников шума.

Если источники шума отличаются друг от друга по октавным уровням более чем на 10дБ, требуемое снижение уровней звукового давления в расчётной точке определяется по формулам:

а)  для каждого из источников с более высокими уровнями

,

где  - общее число таких источников.

б)  для каждого из остальных источников

,

где n – общее число источников шума.

6.6.   Выбор мероприятий по снижению шума.

Выбор мероприятий для обеспечения требуемого снижения шума определяется особенностями производства и оборудования, величиной превышения допустимых уровней звукового давления, характером шума и другими факторами [20]. Наибольший эффект по снижению шума на пути распространения звуковой волны с помощью звукоизоляции, экранирования, звукопоглощения, расстояния наблюдается для высокочастотных звуков. Звукоизоляция обеспечивает снижение шума на 25 – 30дБ, звукопоглощение – на 6 – 10дБ, а удвоение расстояния от источника шума до рабочего места уменьшает уровень шума примерно на 6дБ.

 

 

 

 

 

 

7. Расчет виброизоляции.

Целью виброизоляции механизмов является создание таких условий на пути распространения колебаний, которые увеличили бы необходимые потери и тем самым уменьшили передаваемую от источника колебательную энергию. Наибольшее распространение в настоящее время получили пружинные и резиновые амортизаторы.

7.1.Пружинные амортизаторы целесообразно использовать для виброизоляции при сравнительно низкой частоте менее 33Гц и значительной амплитуде колебаний системы, а также при наличии высоких температур, масел, паров щелочей и кислот. В качестве пружинных амортизаторов чаще всего применяются стальные витые пружины, изготовляемые из прутка круглого сечения.

7.1.1. Последовательность расчета пружинных амортизаторов

Для расчета пружины предназначенной для виброизоляции необходимы следующие исходные данные:



а) статическая нагрузка Рст1

приходящаяся на один амортизатор, Н;

б) амплитуда колебательного смещения верхнего торца пружины при рабочем режиме машины xz1, м;

в) упругость пружины в вертикальном направлении kz1, Н/м;

г) допускаемое напряжение на кручение материала пружины [t], Н/м; (Табл. 7.1);

д) модуль упругости на сдвиг G,  Н/м; (Табл. 7.1);

7.1.1.1. Расчетная нагрузка P1 на одну пружину;

                                                    (7.1)

где Рст1- статическая нагрузка, приходящаяся на одну пружину;

,                                                              (7.2)

где P- вес машины, H;

n- число пружин;

Pдин1- динамическая нагрузка, приходящаяся на одну пружину, Н;

,                                                           (7.3)

где xz амплитуда вертикальных колебаний объекта на рабочей частоте, м;

kz1- жесткость одного амортизатора в вертикальном направлении, Н/м;

                              (7.4)

где g- ускорение свободного падения, Н/м;

- угловая частота колебаний системы, рад/с; (f- частота в Гц)

kz- общая жесткость всех амортизаторов в вертикальном направлении:

,                                                   (7.5)

где m- масса механизма, подлежащего виброизоляции (включая массу основания), ;

f0z- частота собственных колебаний системы, Гц:

,                                                        (7.6)

где fв– частота возмущающей силы, Гц;

Yz- коэффициент отношения частоты возмущающей силы к частоте собственных колебаний (рекомендуется Yz =3¸4).

                                                         (7.7)

Множитель 1.5 на который умножается Pдин (формула 7.1), обеспечивает требуемый запас усталостной прочности пружины.

7.1.1.2. Диаметр стального прутка пружины

Определяется по формуле:

                                                        (7.8)

где k- коэффициент, учитывающий добавочное напряжение среза (рис.7.1),возникающее в точках сечения прутка, расположенных ближе всего к оси пружины;

Рис. 7.1

e- индекс пружины:

                                                             (7.9)

где D- средний диаметр пружины, м;

d- диаметр проволоки, м;

[t]- допускаемое напряжение сдвига при кручении, Н/м

(табл. 7.1).

7.1.1.3. Число рабочих витков пружины:

,                                                                   (7.10)

где G- модуль сдвига материала пружины, Н/м2

(табл. 7.1)

7.1.1.4. Общее количество витков пружины:

,                                                                          (7.11)

где i2- число нерабочих витков пружины (при i1>7 ® i2 = 2.5, при i1<7 ® i2 = 1.5).

7.1.1.5. Высота ненагруженной пружины:

                                                                            (7.12)

7.1.1.6. Эффективность виброизоляции:

,,                                                           (7.13)

7.1.2. Выбор готовой пружины, выпускаемой промышленностью.

     Проверочный расчет выбранной пружины осуществляется по следующей

схеме:

7.1.2.1. Определяется максимально допустимая статическая нагрузка:

                                                   (7.14)

7.1.2.2. Определяется жесткость пружины в вертикальном направлении:

                                                            (7.15)

7.1.2.3. Находится число пружин из условия:

,                                                        (7.16)

где Q- вес машины,H;

kz- жесткость всех амортизаторов.

Установка машин на пружинные амортизаторы более эффективна, чем на резиновые, так как обеспечивает более низкие собственные частоты колебаний вибрирующего механизма.

Следует располагать центр жесткости виброизоляторов на одной вертикали с центром тяжести массы машины, установленной на специальное основание.

Таблица 7.1:

Допускаемые напряжения для пружинных сталей

Сталь	Модуль сдвига Н/м2.1010	Допускаемые напряжения	Назначение
Группа	Марка	Режим работы	Н.м2.108
Углеродистая	70	7.83	Легкий	4.11	Для пружин с относительно низкими напряжениями при диаметре проволоки менее 8 мм
Средний	3.73
Тяжелый	2.47
Хромованадиевая закаленная в масле	50ХФА	7.7	Легкий	5.49	Для пружин, воспринимающих динамическую нагрузку, при диаметре прутка не менее 12.5 мм
Средний	4.90
Тяжелый	3.92
Кремнистая	55 С 2 60 С 2 60 С 2 А 63 С 2 А	7.45	Легкий	5.49	Для пружин, воспринимающих динамическую нагрузку, при диаметре прутка более 10 мм, а также для рес сор
Средний	4.41
Тяжелый	3.43

<


7.2. Резиновые амортизаторы

Недостатком резиновых амортизаторов является их недолговечность, так как они со временем становятся жестче и через 5…7 лет их необходимо заменять. Кроме того, с их помощью нельзя получить очень низкие собственные частоты колебаний системы, которые необходимы для тихоходных агрегатов, из-за неизбежной в этом случае перегрузки прокладок, значительно сокращающих срок их службы.

7.2.1. Выбирается резина с динамическим модулем упругости Eдин

(табл.7.2).

7.2.2. Исходя из конструктивных особенностей машины, задаются числом амортизаторов n.

7.2.3. Находится поперечный размер A

виброизолятора квадратного сечения:

,                                                             (7.17)

где Q- вес машины, H;

[s]сж- расчетное напряжение сжатия в резине, H/м2 (табл.7.2)

7.2.4. Полная высота резинового амортизатора определяется из условия:

                                                                           (7.18)

Следует помнить, что широкие амортизаторы с малой высотой H нежелательны, так как они имеют чрезмерную жесткость. Поэтому часто подстилаемые под вибрирующие механизмы резиновые коврики практически неэффективны. Если же по конструктивным соображениям все же придется выбирать широкие листы амортизаторов, последние необходимо делать перфорированными или рифлеными.

7.2.5. Определяется рабочая высота амортизатора:

                                                                                                      (7.19)

7.2.6. Рассчитывается жесткость одного резинового амортизатора в вертикальном направлении:

,                                                         (7.20)

где Eдин- динамический модуль сдвига, H/м2;

S1- площадь  поперечного сечения одного виброизолятора, м2.

7.2.7. Определяется частота собственных вертикальных колебаний виброизолируемой машины:

,                                                     (7.21)

где - отношение поперечного сечения амортизатора к полной ее высоте;

g- ускорение свободного падения, м/c2



Полученную величину f0z сравнивают с ее требуемым значением:

,                                                                    (7.22)

где fв- частота возмущающей силы, Гц;

Yz- коэффициент отношения частоты возмущающей силы к частоте собственных  колебаний (рекомендуемая величина Yz ³ 3).

Если эти значения не сходятся, то в расчет резиновых амортизаторов вносят соответствующие изменения:

а) выбирают тип резины с меньшим динамическим модулем упругости;

б) в допустимых пределах увеличивают статическое напряжение в резине;

в) увеличивают вес машины присоединением к ней бетонного основания;

г) переходят на другие виды амортизаторов, например, стальные или комбинированные.

Данная методика применима не только к резиновым, но и другим упругим материалам, у которых так же, как и у резины, коэффициент Пуассона близок к 0.5. Для материалов, у которых m < 0.5, в расчете необходимо принимать вместо рабочей высоты Н1 полную высоту амортизатора Н.

7.2.8. Определяется граничная частота:

                                               (7.23)

На резонансной частоте понижается виброизолирующая способность амортизаторов. Чем выше частота по сравнению с fгр, тем эффективнее влияние прокладок.

7.2.9. Определяется эффективность прокладок или снижение уровня вибрации:

На частотах выше граничной эффективность DL

определяется:

,                                                 (7.24)

где fп- текущая частота, Гц.

Таблица 7.2:

Характеристики виброизолирующих материалов

Марка резины	Динамический модуль упругости E´105, H/м2	Допустимое напряжение на сжатие [s]сж ´105, H/м2
56	36	4.2
112А	43	1.71
93	59.5	2.4
КР-107	41	2.94
ИРП-1347	39.3	4.4
2566	24.5	0.98

 

8. Расчёт защитного заземления.

Расчёт защитного заземления может выполнятся по допустимому сопротивлению заземляющего устройства  или по допустимым напряжениям прикосновения и шага  и .



Допустимые значения сопротивления заземляющих устройств согласно “Правил устройства электроустановок” следующие:

-   Для установок до 1000 В

 - если суммарная мощность источников тока, питающих сеть более 100 кВт.

 - во всех остальных случаях.

-   Для установок выше 1000 В

 - в сетях с номинальным напряжением 6, 35 кВ с изолированной нейтралью при малых токах заземления (менее 500 А) при условии использовании заземляющих устройств только для электроустановок напряжением выше 1000 В.

 - тоже в сетях с номинальным напряжением 6, 35 кВ с изолированной нейтралью и малыми токами заземления, но с использованием заземляющих устройств одновременно и для электроустановок напряжением до 1000 В.

 - в сетях напряжением 110 кВ и выше с эффективно заземлённой нейтралью при больших токах замыкания (более 500 А).

Ток замыкания на землю  в установках напряжением более 1000 В без компенсации ёмкостных токов определяется из выражения

                      

где U – линейное напряжение сети, кВ.

 - длина кабельных линий, км.

 - длина воздушных линий, км.

В установках напряжением более 1000 В без компенсации ёмкостных составляющих ток замыкания на землю принимается равным

- номинальный ток потребителей сети.

Порядок расчёта одиночных искусственных заземлений.

1.     Определить допустимое сопротивление заземляющего устройства -  (см. выше).

2.     Принять тип заземлителя, который может быть выполнен из стальных стержней диаметром  и длиной , из стальных труб  и , из стальной полосы шириной  и длиной 15, 25, 50 м. Расстояние между одиночными вертикальными заземлителями принимается , глубина заложения заземлителей принимается .

3.     Определить величину удельного сопротивления грунта  по таблице 8.1.

4.     Определить общее сопротивления одиночных заземлителей.

-   для вертикальных заглублённых в грунте по формуле:

          

где  l, d и H

– длина, диаметр и глубина заложения середины электрода от поверхности грунта, м, определяемая по формуле .



-   для горизонтальных полос, заглубленных в грунте, по формуле

                

где l, b и  - длина, ширина и глубина заложения полосы в грунте, м, показанные на рисунке 8.1.

           H                                b

  l

Рис. 8.1   Схема расположения электродов защитного заземления в грунте.

 

Если общее сопротивление  меньше или равно допустимому сопротивлению R , то принимаем один заземлитель.

Если общее сопротивление  больше допустимого сопротивления R , то необходимо принять несколько заземлителей.

5.   Определить количество заземлителей по формуле

- для вертикальных заземлителей, заглубленных в грунте



где  - коэффициент использования вертикальных заземлителей, определяемый из таблицы 8.2.

- для горизонтальных полосовых заземлителей, заглубленных в грунте



где  - коэффициент использования уложенных полос, определяемый из таблицы 8.3.

6. Определить сопротивление соединительной полосы заземлителей в грунте по формуле

                                          

                                     

Здесь , b  и  - см. формулу (8.11) и рис. 8.1.

 - при расположении заземлителей в ряд

а – расстояние между заземлителями, принимаемое по таблицам 8.2 и 8.3

n – количество заземлителей, принимаемое из расчёта.

7. Определить полное сопротивление заземляющего устройства (заземлителей и соеденительных полос) по формуле



где  - коэффициент использования соединительной полосы, определяется по таблице 4.

 - коэффициент использования заземлителей. При вертикальных заземлителях принимается из таблицы 8.2, при горизонтальных полосовых заземлителях – из таблицы 8.4.

Если полученное значение полного сопротивления защитного заземления значительно меньше (в два и более раз) допустимого сопротивления  необходимо уменьшить количество заземлителей, или изменить их размеры, или выбрать грунт с большим удельным сопротивлением.



 

Таблица 8.1.

  Приближённые значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов и воды.

Грунт, вода	Возможные пределы колебаний, Ом.м
Глина	8 – 70
Суглинок	40 - 150
Песок	400 – 700
Супесок	150 – 400
Торф	10 – 20
Чернозём	9 – 63
Садовая земля	30 – 60
Каменистый	500 – 800
Скалистый
Вода:          морская          речная	0,2 – 1 10 - 100

---

---