隔声罩基本结构组成及设计概要

隔声罩基本结构组成及设计概要0、引言伴随我国社会经济不断地高速发展，人们的环保意识、健康意识不断加强，各种环境污染的社会关注度不断提高。其中，噪声污染已成为各级政府部门，企业单位，社会大众所重视的环境问题之一。噪音污染对人们身心健康造成的主要危害有以下几种：A、令人们无法正常进行生活起居及工作。例如：容易使人产生焦虑、不安等负面情绪以及疲劳、失眠、记忆力减退等症状；降低人们工作时注意力及准确性，降低工作效率，甚至容易引起意外事故的发生。B、造成听力损失。人们暴露在噪声环境中一段时间，会造成听觉疲劳即暂时性听力损失；若长期在噪声环境下工作，将会造成永久性听力损失。表0.1为ISO公布的连续性噪音dB(A)与噪音性听力损失之间的关系图。表0.1暴露噪音音量听力损失情况85分贝以下可能引起听力损失，但不会引起噪音性耳聋8590分贝会引起轻度的听力损失9095分贝会引起少数人噪音性耳聋95100分贝会造成一定数量的人噪音性耳聋100分贝以上会引起大多数人噪音性耳聋 C、引发多种疾病。长期在高分贝噪声环境下工作和生活，会引发人体神经系统、心血管系统、消化系统以及内分泌系统多种疾病。为了有效控制噪声污染，我国相关标准对噪声排放作出了具体规定，例如：表0.2厂区外声环境功能区类别时段昼间夜间05040155452605036555470550 类区：指康复疗养区等特别需要安静的区域。1类区：指以居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公为主要功能，需要保持安静的区域。2 类区：指以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域。3 类区：指以工业生产、仓储物流为主要功能，需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域。4 类区：指交通干线两侧一定距离之内，需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域，工业企业厂区内各类地点噪声标准：a、生产车间及作业场所,工人每天边疆接触噪声8h,噪声限制值（dB）85；b、生产车间及作业场所,工人每天边疆接触噪声4h,噪声限制值（dB）88；c、生产车间及作业场所,工人每天边疆接触噪声2h,噪声限制值（dB）91；d、生产车间及作业场所,工人每天边疆接触噪声1h,噪声限制值（dB）94。目前，因城市发展速度的加快、城市规模的不断扩大，许多大型重工业企业被大量居民区所包裹。这些企业产生的工业噪音，严重影响着本单位职工及附近居民的生产及生活。其中大、中型转动设备运行时产生的噪声，占有相当的比重。给这些设备加装隔声罩是经济实用的方法。1、隔声罩隔声罩是将噪声源置于其内，隔断其噪声向罩外传播的装置。它既可隔离设备的噪声，又可以作为高噪声车间的控制室。使用隔声罩是降低各类设备噪声干扰的有效措施，广泛应用于压缩机、鼓风机、电机、水泵等设备的噪声治理。1.1 基本结构组成：1.1.1 隔声罩罩壁 罩壁的隔声性能基本上遵循“ 质量定律”。常采用的材料有钢板、塑料板、木板或混凝土板等。塑料板、木板的密度较小, 如要求相当的单位面积重量, 则厚度往往很大, 此外木板拼接日久会产生缝隙漏声, 且牢固、防火性能也差。混凝土板的性能较好, 但重量大, 使用上不方便。从隔声效果好、易于加工、使用方便等方面考虑, 使用钢板材料最为普遍。钢板的隔声效果与其厚度成正比，厚度增加一倍，隔声量增加46dB。但随着钢板重量的增加，隔声量增加是很缓慢的。因此，选择时既要考虑使其有足够的面密度及刚性，确保隔声效果，也要考虑隔声罩的轻型化和经济性，故一般选用1mm3mm钢板。1.1.2 阻尼层 阻尼层与罩壁紧密粘合，由粘弹性材料构成。常用沥青阻尼胶浸透的纤维材料(用沥青浸麻袋布、玻璃布、毡类或石棉绒等)，而性能更完善的是由某些高分子材料做基料与其它一些配料所组成。涂层厚度不应小于罩壁厚度的34倍。阻尼层可起到限制钢板震动、减少声波辐射，避免发生罩壁的吻合效应和低频共振的作用。阻尼涂层与罩壁结合的作法一般有两种,一种是将阻尼材料涂在板的一面, 叫做自由阻尼涂层；另一种是采用两层板做罩壁, 把阻尼材料夹在两层板之间, 叫做有约束阻尼涂层。1.1.3 吸声层 当设备用隔声罩罩起来后，设备辐射的噪声被罩内壁来回反射,将使罩内噪声得到加强，于是隔声罩的实际隔声效果（以TL实表示，单位为分贝）有所下降, 根据经验,钢板罩的TL（平均隔声量）值与TL实有以下关系： TL实= TL+ 10lg 在1003150Hz频率范围内： TL=13.5lgm14（dB） m200kg/ TL=16lgm8（dB） m200kg/ 为隔声罩内表面的平均吸声系数；m为单层结构面密度（）。当采用厚度为3mm的钢板做隔声罩时, 根据实验,TL 值为32分贝, 若内表面不做任何吸声处理, 则=0.01（即钢板的平均吸声系数）,此时 TL实=12 分贝。 由此可以看出, 对隔声罩内壁进行吸声处理以减弱罩内声波的反射是十分重要的。 实际工程中，经常采用多孔吸声材料与共振吸声材料并留有空腔的组合结构的吸声层。多孔吸声材料对中高频噪声有很好的吸声特性，吸声系数随频率的升高而增大。在500Hz以上可达到0.50.9。一般而言，厚度增加，低频的吸声效果提高，高频影响不大；而在一定条件下，增大密度可以改善低中频的吸声性能，不同的材料存在不同的最佳密度值。同时，在材料后面设有一定空腔（空气层），其作用相当于加大材料的有效厚度。随着空气层厚度的增加，最大吸声系数峰值频率向低频移动。见下图：图1.2 多孔材料吸声特性随厚度变化曲线图1.3 多孔材料吸声特性随密度变化曲线图1.4 吸声特性随空气层厚度变化曲线 共振吸声材料多采用穿孔板及能产生薄膜共振的胶合板（10mm）、硬质纤维板、石膏板、金属板等薄板。 对于穿孔板，如图1.5所示，穿孔率越大，共振频率越高。但应当注意，当穿孔板的穿孔率大于20%时，不论穿孔以何种几何形状排列，其声质量都很小，已不起共振吸声作用，而主要起到护面作用，这时其所保护的吸声材料层是整个吸声结构的主体。穿孔板后面的材料的吸声系数一般随穿孔率的提高而上升，但是当穿孔率大于20%时，穿孔板的吸声性能将下降。图1.5 穿孔板共振频率和穿孔率的关系当各种穿孔的薄板与其背后的空气层组成穿孔板吸声结构时，可看成由多个亥母霍兹共振腔所组成，一般吸收中频噪声。与多孔材料结合使用吸收中高频噪声。若背后留大空腔还能吸收低频噪声。若在穿孔板后填多孔材料，则共振频率向低频方向移动，吸声频带拓宽，吸声系数提高。利用薄膜共振原理的薄板吸声结构，其共振峰则在低频范围内，对低频有较好的吸声特性。见下图： 穿孔板：厚4mm，孔径5mm，孔距12mm。底层材料：没有；岩棉，厚度25mm图1.6 穿孔板吸声结构的吸声特性 底层材料：玻璃棉板，厚度25mm。 穿孔板厚度5mm，空气层厚度：500mm 孔径7.5mm，孔距15mm；孔径5mm，孔距15mm图1.7 大空腔的穿孔板结构的吸声特性 (1) 无底层材料 (2) 底层材料：玻璃丝绵或岩棉，厚度：2550m图1.8 有无底层材料的的穿孔板结构的吸声特性对比图1.9穿孔板吸声结构空腔内配置多孔材料时的吸声特性1.1.4 玻璃丝布防护面 多孔吸声材料的两个表面都要用护面材料进行保护，以防止吸声材料脱落。同时在穿孔板和吸声材料后面紧贴一层玻璃布，可以展宽吸声频带的宽度。1.2 典型结构类型: (a)开 式 （b）半开式 （c）带消音器的半开式 （d）全封闭式 （e）带隔声屏的半开式图1.10 典型隔声罩构造类型1.3 隔声罩的设计要点:隔声罩的设计应考虑如下要点： （1）选择适当的形状。为减少隔声罩的体积和噪声的辐射面积，隔声罩的形状应与声源装置的轮廓相似，并尽可能接近声源外壳；但也要考虑满足检修监测方便、通风良好、进排气及自带消声器正常工作的要求。应具有足够的刚度，有利于隔声。尽量少用方形平行罩壁，以防止驻波效应，使隔声量出现低谷。 （2）隔声罩的壁材应具有足够的透射损失。罩壁可采用铅板、钢板或铝板等壁薄、密度大的板材，多采用13mm钢板。（3）使用刚性轻薄材料制作罩壁时，应在壁面上加筋并涂贴阻尼层。这样可以抑制和避免钢板之类的轻型罩壁发生共振和吻合效应。阻尼层的厚度应不小于罩壁厚度的34倍，一定要粘贴紧密牢固。 （4）隔声罩内表面应当具有良好的吸声性能。罩内通常用50mm厚的多孔吸声材料进行处理，吸声系数一般不应低于0.5，表面敷设护面层。 护面层一定要紧紧贴敷于穿孔板及吸声材料上。（5）隔振处理。隔声罩与机器之间不能有刚性联接，否则会将机器的振动直接传递给罩体，使罩体成为噪声辐射面，从而降低隔声效果。机器与基础之间、隔声罩与机器基础之间、隔音罩内部结构件联接处均需要隔振处理。（6）罩壳上孔洞的处理。隔声罩内声能密度很大，隔声罩上很小的开孔或缝隙都能传出很大的噪声。研究表明，只要在隔声罩总面积上开1%面积的孔洞，其隔声量就会减少至2025dB以下。若仍需在罩上开孔时应对孔洞进行处理： 传动轴