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隔音罩设计制作时,提出以下4项要求:(1)隔音罩的罩壁应具有足够的隔声量,以隔断空气声的传播,同时又要减少罩内混响声和防止固体声的传递。(2)尽可能减少在罩壁上开孔;对于必需的开孔的,开口面积应尽量小;在罩壁的构件相接处的缝隙,要采取密封措施,以减少漏声。隔声罩的孔洞和缝隙对其降噪效果特别是高频噪声有明显影响,泄漏面积占10%、1%、0.1%的隔声罩的大降噪量分别为10、20、30dB(3)由于罩内声源机器设备的散热,可能导致罩内温度升高,对此应采取适当的通风散热措施。(4)要考虑声源机器设备操作、维修方便的要求。例如,设置进出门、观察窗、手孔、活动盖板或可移动、可组装式的罩壳,以便接近机器,观察机器运行情况并进行操作与维修。只有设计很好的全封闭隔音罩,并采用隔振支撑安装,没有孔洞或有孔洞安装消声器,采用适当密封的隔声门,才能获得理想的降噪值。
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。杭州汉克斯隔音隔声罩的基本构件,是在3mm厚的钢板上,牢固涂贴一层厚7mm的沥青石棉绒作阻尼层,内衬50mm厚的超细玻璃棉(容重25kg/m3)作吸声层,玻璃棉护面层由一层玻璃布和一层穿孔率为25%的穿孔钢板构成。这种构件的平均透射损失在34~45dB之间。
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0.01面积的孔洞,其隔声量就会减少20~25dB以下。若仍需在罩上开孔时应对孔洞进行处理:①传动轴穿过罩的开孔处加一套管,管内衬以吸声材料,吸声衬里的长度应大于传动轴与吸声衬里之间的缝隙15倍,这杨既避免了声桥,又通过吸声作用降低了缝隙漏声;②因吸排气或通风散热需要开设的孔洞,可设置消声箱来减声;③罩体拼接的接缝以及活动的门、窗、盖子等接缝处,要垫以软橡胶之类的材料,当盖子或门在关闭时,要用锁扣扣紧以保证接缝压实,防止漏声;④对于进出料口的孔一般应加双道橡皮刷,以便让料通过,而声音不易外逸。虽然隔声罩的隔声量主要是由罩壁的面密度与吸声材料的吸声系数、吸声量、噪声频率所确定,但上述设计要点如不注意,也会影响隔声效果。
结构特点:现场测量,工厂生产、模块化组件现场组装;可快速拆卸和安装; 外表面隔声、内表面吸声; 模块本身就是支撑部件,可不增加钢结构支撑; 可安装隔声门、隔声窗; 带通风消声器、风机箱、可实现温度自动控制; 可对温度、风速、火灾、气体、烟雾实时监测和控制; 可安装于室内或室外,防水、防潮、抗紫外线; 可由钢板、铝板、不锈钢板制成
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不透气的固体材料,对于空气中传播的声波都有隔声效果,隔声效果的好坏根本的一点是取决于材料单位面积的质量。一个面积非常大的隔层,其单位面积质量为ms,当声波从左面垂直入射时,激发隔层作整体振动,此振动再向右面空间辐射声波。以单位面积考虑,透射到右面空间的声能与入射到隔层上的声能之比称透射系数 τ 。定义无限大隔层材料的传递损失(也称透射损失)tl:tl=101g1/ г (7)上述简单情况下可计算得到传递损失近似为:tl=20lg ω ms/2 ρ oco (db) (8)式中 ω=2πf 为圆频率, ρ0 、c0为空气的密度和声波传播速度。tl的大小表示材料的隔声能力。(8)式的一个重要特点,即材料单位面积质量增加一倍,则传递损失增加6db。这一隔声的基本规律称 “ 质量定律 ” ,也就是说隔声靠重量。所以像砖墙、水泥墙或厚钢板、铅板等单位面积质量大的材料,隔声效果都比较好。(8)式也表明,单层隔声的高频隔声好,低频差。频率每提高一倍,传递损失就增加6db。
需要说明的是:传递损失tl是隔层面积为无限大时的理论 “ 隔声量 ” ,作为一垛墙或楼板,它都有边缘与其它建筑构件连接,这时的 “ 隔声量 ” 与(7)式所表示的传递损失有差别。既有因边缘接近于固定而增大隔声能力,也有作为边缘固定的板振动有一定的共振频率,使某些共振频率点上隔声效果降低的现象。而当作为两相邻房间之间的隔墙或楼板,因为两室之间有多条传声(或振动)通道,这两个房间之间的隔声量(只能称声级差)更不能以该隔层的传递损失来代表。
隔声材料在物理上有一定弹性,当声波入射时便激发振动在隔层内传播。当声波不是垂直入射,而是与隔层呈一角度 θ 入射时,声波波前依次到达隔层表面,而先到隔层的声波激发隔层内弯曲振动波沿隔层横向传播,若弯曲波传播速度与空气中声波渐次到达隔层表面的行进速度一致时,声波便加强弯曲波的振动,这一现象称吻合效应。这时弯曲波振动的辐度特别大,并向另一面空气中辐射声波的能量也特别大,从而降低隔声效果。产生吻合效应的频率fc为:fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 (9)式中 ρ 、 σ 、e分别为隔层材料的密度、泊松比和杨氏模量,h是隔层厚度。任意吻合频率fc与声波入射角 θ 有关。在大多数房间中的声场都接近于混响声场,到达隔层的入射角从0°到90°都有可能,因此吻合频率出现在从掠入射( θ=90°) 的fc0开始的一个频率范围,也就是说吻合效应使某一频率范围的隔声效果变差。一般这一频率范围发生在中高频。从质量定律知道,中高频隔声量较大,除了内阻尼很小的金属板外,因吻合效应使中高频隔声量降低的现象,不会引起很大的麻烦。
双层隔声结构:根据质量定律,频率降低一半,传递损失要降6db;而要提高隔声效果时,质量增加一倍,传递损失增加6db。在这一定律支配下,若要显著地提高隔声能力,单靠增加隔层的质量,例如增加墙的厚度,显然不能行之有效,有时甚至是不可能的,如航空器上的隔声结构。这时解决的途径主要是采用双层以至多层隔声结构。双层隔声结构,单位面积质量分别为m1、m2,中间空气层厚度为l。双层结构的传递损失可以进行理论计算,结果比较复杂,在不同频率范围可以得到不同的简化表示,这里只作定性介绍。两个隔层与中间空气层组成一个共振系统,共振频率为fr(m的单位为kg/m2,l的单位为m):fr=60/√m1m2l/(m1+m2) (10)
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