Pomiar poziomu hałasu emitowanego przez zespół napędowy

Transkrypt

1 POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu: EKSPLOATACJA MASZYN Pomiar poziomu hałasu emitowanego przez zespół napędowy Numer ćwiczenia: L6 Kod: Białystok 2011

2 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z pomiarem hałasu emitowanego przez zespół napędowy Wiadomości wstępne Hałas są to dźwięki uciążliwe lub szkodliwe dla zdrowia człowieka, które nie spełniają określonych wymogami sanitarnymi kryteriów. Dopuszczalne poziomy dźwięku w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej podaje norma PN-87/B-02151/02, a w pomieszczeniach produkcyjnych i na stanowiskach pracy, Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia r. (Dz. U. Nr 157, poz i 1318). Do oceny hałasu niezbędne są dane dotyczące charakterystyki częstotliwościowej hałasu i jego przebiegu czasowego. Charakterystyka częstotliwościowa hałasu (widmo) dotyczy rozkładu poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji środkowych częstotliwości pasm oktawowych. Rys.1. Charakterystyka częstotliwościowa hałasu (widmo hałasu) Częściej stosuje się pojęcie równoważnego (ekwiwalentnego) poziomu dźwięku A będącego wypadkową skorygowanych poziomów ciśnień akustycznych danego sygnału w poszczególnych pasmach oktawowych częstotliwości. Korekcja ma na celu przybliżenie wyniku pomiaru do wrażenia słuchowego odbieranego przez ucho. Ekwiwalentny poziom dźwięku A można ocenić przez pomiar miernikiem z oktawowym filtrem akustycznym i układem ważenia lub obliczyć na podstawie przebiegu poziomu ciśnień akustycznych:

3 n 0,1( L K ) L 10lg 10 i Ai [db(a)] A i 1 gdzie:l Aeq poziom dźwięku A [db(a)], L i poziom ciśnienia akustycznego, w i-tym paśmie częstotliwości, [db], K Ai poprawka wg charakterystyki A, dla i-tego pasma częstotliwości, [db], n liczba pasm oktawowych. Hałas, którego poziom dźwięku A w określonym miejscu zmienia się nie więcej niż o 5 db, jest hałasem ustalonym, w przeciwnym przypadku występuje hałas o poziomie nieustalonym. Natomiast hałas składający się z jednego lub kilku impulsów dźwiękowych o czasie trwania każdego z nich mniejszym niż 0,2s nazywa się hałasem impulsowym. Wskazanie przyrządu pomiarowego w punkcie pomiarowym, nie wywołane mierzonym hałasem, nosi nazwę poziomu tła. Na stanowisku pracy, ze względu na ochronę słuchu, 480 L Aeg 85 10lg t dopuszczalny równoważny poziom dźwięku L Aeq = 85 db(a) dla czasu ekspozycji w czasie jednej zmiany trwającej 8 godzin. Dla ekspozycji t krótszej niż 8 godzin dopuszczalne wartości równoważnego poziomu dźwięku L Aeq oblicza się z zależności: Charakterystyka hałasu w zależności od jego oddziaływania: - nieszkodliwy ale denerwujący 35 db(a), - ujemny (męczy układ nerwowy) db(a), - zmniejszający wydajność pracy i szkodliwie wpływający na zdrowie db(a), - uszkadzający słuch i zaburzający układ krążenia i nerwowy db(a), - pobudzający do drgań organy wewnętrzne, ewentualne ich zniszczenie 140 db(a), - dopuszczalny poziom hałasu na stanowiskach pracy 85 db(a), - wartość progowa hałasu (odniesiona do 8 godzin dobowego wymiaru pracy) 80 db(a). 2. Opis źródła hałasu Źródłem hałasu jest zespół napędowy służący do przenoszenia energii mechanicznej z miejsca jej wytwarzania do miejsca odbioru (np. napęd maszyny technologicznej). W zespole tym znajduje się: silnik napędowy (elektryczny lub spalinowy), sprzęgło, hamulec i łożyska. Schemat im widok badanego układu napędowego przedstawiono na poniższych rysunkach. Rys. 2. Schemat układu napędowego: 1 silnik elektryczny, 2 sprzęgło cierne, 3 hamulec, 4 koło zamachowe, 5 czujniki prędkości obrotowej, 6 rama, 7 hamulec taśmowy

4 Rys. 3. Widok zespołu napędowego jako obiekt emitujący dźwięk (hałas) 3. Opis miernika dźwięku Miernik posiada dwa niezależne tory pomiarowe: wartości skutecznej (L eq, L mx, L mn ), oraz wartości szczytowej L pk. Umożliwia to m.in. pomiar wartości skutecznej według krzywej ważenia A", a wartości szczytowej według krzywej ważenia C". Całkujący miernik poziomu dźwięku SON-50 (lub DSA-50) klasy dokładności 1, zgodny z normami IEC 651 i IEC 804, umożliwia pomiar wielkości określających narażenie pracownika na hałas na stanowisku pracy zgodnie z normą PN-94 N Mierzy także poziom ekspozycji na hałas odniesiony do 8 - godzinnego (lub innego ustawianego) czasu pracy. Pamięć miernika, pozwala zachować wyniki z 40-tu pomiarów oraz umożliwia monitorowanie hałasu, tzn. zapis L eq, L mx, L pk do pamięci co określony czas (1s, 5s, 10s, 15s, 30s, 60 s). Za pomocą miernika SON-50 można mierzyć sygnały akustyczne, ustalone, nieustalone i impulsowe. Możliwy jest równoczesny pomiar następujących wielkości: L eq - równoważny poziom dźwięku (zgodnie z IEC 804), L s - chwilowy poziom dźwięku (SLOW) - max wartość skuteczna za okres 1 s, L f - chwilowy poziom dźwięku (FAST) - max wartość skuteczna za okres 1 s, L mx - maksymalny poziom dźwięku L od początku pomiaru, L mn - minimalny poziom dźwięku L od początku pomiaru,

5 L pk - maksymalny szczytowy poziom dźwięku za okres 1 s, L mpk - maksymalny szczytowy poziom dźwięku od początku pomiaru, L ae - (SEL) ekspozycyjny poziom dźwięku, L ex,t - poziom ekspozycji na hałas odniesiony do 8 godzinnego dnia pracy przy dowolnym (ustawianym) czasie ekspozycji, czas pomiaru. Dane techniczne Korekcyjne charakterystyki częstotliwościowe A, C, Lin lub filtry zewnętrzne detektora wartości skutecznej A, C, LIN - zgodne z IEC651 typ 1 Korekcyjne charakterystyki częstotliwościowe C, Lin lub filtry zewnętrzne detektora wartości szczytowej (Peak) Stałe czasowe detektora wartości skutecznej SLOW, FAST (zgodnie z (IEC651) Mikrofon elektrostatyczny typ WK-21 (SONOPAN) Zakres pomiarowy L Aeq i L Ceq db L Leq db w czterech podzakresach db db db db Zakres pomiarowy L pk db w czterech podzakresach : db db db db L AE (SEL) db L EX,T db Czas pomiaru ustawiany z rozdzielczością 1 s 99 godz. 59min. 59s Liczba pomiarów możliwych do zapisania 40 Historia pomiaru - zapis do pamięci L eq, L mx, L wpk co określony czas: 1 s, 5s, 10s, 15s, 30s, 1min, (zapis co 1s przez 6 godz., pamięć 128 kb). Interfejs szeregowy zgodny z EIA/TIA 232-E Wyświetlacz graficzny 128 x 64 punkty Poziom odniesienia ciśnienia akustycznego 94 db Częstotliwość odniesienia Zakres odniesienia 1000 Hz db Błąd podstawowy < 0,7 db Zakres temperatury pracy C Zakres temperatury przechowywania C Zakres wilgotności względnej % Czas nagrzewania ok. 1 min. Wymiary bez mikrofonu 237 x 84 x 50 mm Zasilanie bateria 9V alkaliczna Czas ciągłej pracy z nową baterią nie mniej niż 8 godz. Masa 450g

6 Rys. 2. Widok miernika poziomu dźwięku SON-50 i filtra oktawowego OF PRZEBIEG REALIZACJI EKSPERYMENTU 1) Włączyć zespół napędowy 2) Przygotować do pracy miernik poziomu dźwięku. 3) Zmierzyć poziom ciśnienia akustycznego hałasu emitowanego przez zespół w określonych punktach pomiarowych (co najmniej 4) w odległości 1 m w pasmach oktawowych w zakresie częstotliwości 31, Hz. Powtórzyć pomiar w odległości 2, 3 i 4 m i przy różnych prędkościach obrotowych 4) Zmierzyć równoważny poziom dźwięki A dla ustalonego czasu odniesienia. 5) Obliczyć spadek poziomu dźwięku w odległości r 1, r 2 i r 3 od źródła lub za przegrodą akustyczną 6) Wyniki zestawić w tabelach lub na wydrukach z pamięci miernika. 7) Uzyskane wyniki pomiarów i obliczeń porównać z wartościami dopuszczalnymi.

7 4.1. Poziom ciśnienia akustycznego Poziom ciśnienia akustycznego w [db] odległość 1m w funkcji częstotliwości 31, Częstotliwość [Hz] Nr pkt. pom Poziom ciśnienia akustycznego[db], w innych odległościach i przy różnych prędkościach obrotowych w funkcji częstotliwości 31, Częstotliwość [Hz] Nr pkt. pom Zmniejszenie poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji odległości od źródła dźwięku obliczyć ze wzoru: r2 Lp2 Lp 1 20lg [db] r1 gdzie:l p1 poziom ciśnienia akustycznego w odległości r 1 od źródła dźwięku [db], L p2 poziom ciśnienia akustycznego w odległości r 2 od źródła dźwięku [db].

8 4.2. Równoważny poziom dźwięku A Poziom hałasu zmierzony Poziom hałasu obliczony Poziom dla odległości 1 m Poziom dla odległości 2 m 5. PRZEPISY BHP 1. Prowadzący ćwiczenia laboratoryjne, przed przystąpieniem do ćwiczenia, zapoznaje studentów z obsługą stanowiska. 2. Studenci obsługują stanowisko pod ciągłym nadzorem prowadzącego. 3. Studenci odbywający ćwiczenia zobowiązani są do zachowania ostrożności i uwagi przy obsłudze stanowiska i stosowania się do zaleceń prowadzącego. 4. Przy stanowisku laboratoryjnym zabrania się studentom wykonywania jakichkolwiek czynności, które nie są związane z wykorzystywanym ćwiczeniem. 6. PLAN ĆWICZENIA 1. Zapoznać się z metodą pomiaru 2. Zapoznać się ze stanowiskiem pomiarowym 3. Dokonać pomiaru parametrów mierzonych 4. Wykonać sprawozdanie z ćwiczenia Sprawozdanie powinno zawierać: 1. Imiona, nazwiska i rok studiów członków zespołu. 2. Temat ćwiczenia 3. Datę wykonania ćwiczenia 4. Krótki opis stosowanej metody badawczej 5. Schemat stanowiska 6. Wyniki wykonanych pomiarów 7. Wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia LITERATURA [1] Ickiewicz I., Ickiewicz J., Sarosiek W.: Fizyka budowli, wybrane zagadnienia. Wyd. PB, Białystok [2] Engel Z.: Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. PWN, Warszawa [6] Polska Norma PN-85/M Hałas. Metody określania. [7] Polska Norma PN-85/M Hałas. Dokładne metody określania poziomu mocy akustycznej hałasu maszyn w komorze bezechowej i w otwartej przestrzeni. [8] Instrukcja obsługi całkującego miernika poziomu dźwięku SON-50 lub DSA -50