Wyznaczanie mocy akustycznej maszyn i urządzeń

Podobne dokumenty
Temat ćwiczenia. Wyznaczanie mocy akustycznej

5(m) PWSZ -Leszno LABORATORIUM POMIARY I BADANIA WIBROAKUSTYCZNE WYZNACZANIE POZIOMU MOCY AKUSTYCZNEJ MASZYN I URZĄDZEŃ 1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA

Metoda pomiarowo-obliczeniowa skuteczności ochrony akustycznej obudów dźwiękoizolacyjnych źródeł w zakresie częstotliwości khz

Procedura orientacyjna wyznaczania poziomu mocy akustycznej źródeł ultradźwiękowych

NIEPEWNOŚĆ POMIARÓW POZIOMU MOCY AKUSTYCZNEJ WEDŁUG ZNOWELIZOWANEJ SERII NORM PN-EN ISO 3740

LABORATORIUM. Pomiar poziomu mocy akustycznej w komorze pogłosowej. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Procedura techniczna wyznaczania poziomu mocy akustycznej źródeł ultradźwiękowych

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

OCENA EMISJI HAŁASU MASZYN wyznaczenie poziomu ciśnienia akustycznego emisji maszyny w warunkach in situ według serii norm PN-EN ISO 11200

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

p p p zmierzona wartość ciśnienia akustycznego w Pa, p 0 ciśnienie odniesienia równe Pa.

KSZTAŁTOWANIE KLIMATU AKUSTYCZNEGO PROJEKTOWANYCH STANOWISK PRACY Z WYKORZYSTANIEM NARZĘDZI WSPOMAGAJĄCYCH

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Przepisy prawne i normy UE oraz krajowe dotycz¹ce ochrony przed ha³asem w œrodowisku pracy

Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń. Przedmowa 15. Wprowadzenie Ruch falowy w ośrodku płynnym Pola akustyczne źródeł rzeczywistych

PCA Zakres akredytacji Nr AB 023

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Określenie właściwości paneli akustycznych ekranów drogowych produkcji S. i A. Pietrucha Sp z o. o.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1241

Predykcja ha³asu w halach przemys³owych

STAN NORMALIZACJI ZWIĄZANEJ Z AKUSTYKĄ BUDOWLANĄ

LABORATORIUM. Pomiar poziomu mocy akustycznej w komorze bezechowej z odbijającą podłogą. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Instrukcja do laboratorium z Fizyki Budowli. Temat laboratorium: CZĘSTOTLIWOŚĆ

S P R A W O Z D A N I E

NORMALIZACJA W ZAKRESIE AKUSTYKI BUDOWLANEJ - POSTĘP WE WDRAŻANIU NORM EN ISO JAKO NORM KRAJOWYCH

Autor: dr inż. Witold Mikulski 2017 r.

TYTUŁ: Zasięg oddziaływania hałasu emitowanego w czasie eksploatacji kurników/chlewni obliczenia na potrzeby mpzp gminy Żuromin

Symulacje akustyczne

Technika nagłaśniania

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1241

ANALIZA ŹRÓDEŁ HAŁASU ŚRODOWISKOWEGO W PRZEMYŚLE POLIGRAFICZNYM THE SOURCES OF ENVIRONMENTAL NOISE ANALYSIS FOR PRINTING INDUSTRY

Hałas maszyn i środowisko pracy

SPIS TREŚCI. Przedmowa WSTĘP 13

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2017/2018

CO NOWEGO W NORMALIZACJI EUROPEJSKIEJ ZWIĄZANEJ Z AKUSTYKĄ BUDOWLANĄ

Badania oddziaływania akustycznego stacji elektroenergetycznej na środowisko

ANALIZA AKUSTYCZNA. Akademia Sztuki w Szczecinie. Akustyka wnętrz. Projekt wykonawczy

SPRAWOZDANIE Z REALIZACJI XXXVIII BADAŃ BIEGŁOŚCI I BADAŃ PORÓWNAWCZYCH (PT/ILC) HAŁASU W ŚRODOWISKU Warszawa kwietnia 2014

Emisje hałasu w górnictwie nafty i gazu kopalnie

SPRAWOZDANIE Z REALIZACJI XXXIX BADAŃ BIEGŁOŚCI I BADAŃ PORÓWNAWCZYCH (PT/ILC) HAŁASU W ŚRODOWISKU Warszawa 9-10 października 2014r.

NOWE STANOWISKA POMIAROWE W AKREDYTOWANYM LABORATORIUM AKUSTYCZNYM ZESPOŁU LABORATORIÓW BADAWCZYCH ITB

1. Określenie hałasu wentylatora

Pomiar poziomu hałasu emitowanego przez zespół napędowy

GRUPA ROBOCZA ds.hałasu

ANALIZA ODDZIAŁYWANIA NA KLIMAT AKUSTYCZNY

NOWE WSKAŹNIKI OCENY WŁAŚCIWOŚCI AKUSTYCZNYCH MATERIAŁÓW, WYROBÓW I ELEMENTÓW BUDOWLANYCH

BADANIA SYMULACYJNE ROZKŁADU CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO W OBIEKTACH O RÓŻNEJ SKALI

4/4/2012. CATT-Acoustic v8.0

Badania symulacyjne propagacji dźwięku farm wiatrowych przykład analiz

8. PN-EN ISO :2000

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 818

Sposoby oceny dźwiękochłonności materiałów izolacyjnych

Zalecenia adaptacji akustycznej

SPRAWOZDANIE Z XXV BADAŃ BIEGŁOŚCI I BADAŃ PORÓWNAWCZYCH HAŁASU W ŚRODOWISKU październik 2009

Autor: dr inż. Witold Mikulski 2017 r. Autor dziękuje Panu Jerzemu Kozłowskiemu za pomoc w wykonaniu badań

SPRAWOZDANIE Z REALIZACJI XXXIV BADAŃ BIEGŁOŚCI I BADAŃ PORÓWNAWCZYCH (PT/ILC) HAŁASU W ŚRODOWISKU Zaborek 8-12 październik 2012r.

EKSPERTYZA AKUSTYCZNA

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Fale akustyczne. Jako lokalne zaburzenie gęstości lub ciśnienia w ośrodkach posiadających gęstość i sprężystość. ciśnienie atmosferyczne

ZAKŁAD AKUSTYKI ŚRODOWISKA ENVIRONMENTAL ACOUSTICS DIVISION

Raport o oddziaływaniu na środowisko projektowanej kopalni kruszywa naturalnego ZBIROŻA III. w zakresie oddziaływania akustycznego

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

HAŁAS W ŚRODOWISKU PRACY

Nr H1. Dane wejściowe do obliczeń akustycznych dla pory dnia.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

MODEL AKUSTYCZNY SALI WIDOWISKOWEJ TEATRU POLSKIEGO IM. ARNOLDA SZYFMANA W WARSZAWIE

ANALIZA ODDZIAŁYWANIA NA KLIMAT AKUSTYCZNY

I. Pomiary charakterystyk głośników

BARAŃSKA Marta 1 DEJA Agnieszka 2 BUBKA Jolanta 3

Jednostkowe tłumienie dźwięku (na odcinku 1m przewodu): a d. db m. Tłumienie dźwięku na odcinku przewodu o długości L:

Modelowanie pola akustycznego. Opracowała: prof. dr hab. inż. Bożena Kostek

APPLICATION OF ACOUSTIC MAPS IN THE ANALYSIS OF ACOUSTIC SCREENS EFFICIENCY ON THE SECTION OF NATIONAL ROAD NO.94 IN DĄBROWA GÓRNICZA

SPRAWOZDANIE Z REALIZACJI XXXVII BADAŃ BIEGŁOŚCI I BADAŃ PORÓWNAWCZYCH (PT/ILC) HAŁASU W ŚRODOWISKU Warszawa września 2013r.

PROBLEMY AKUSTYCZNE ZWIĄZANE Z INSTALACJAMI WENTYLACJI MECHANICZNEJ

Akademia Górniczo- Hutnicza Im. Stanisława Staszica w Krakowie

Innowacyjne metody redukcji hałasu Dariusz Pleban

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 269

l a b o r a t o r i u m a k u s t y k i

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 269

Ponieważ zakres zmian ciśnień fal akustycznych odbieranych przez ucho ludzkie mieści się w przedziale od 2*10-5 Pa do 10 2 Pa,

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1100

Oświetlenie. Modelowanie oświetlenia sceny 3D. Algorytmy cieniowania.

REDUKCJA HAŁASU NA PRZYKŁADZIE ZESPOŁU PODAJNIKÓW I DRUKAREK

Spis treści. Wstęp 13. Część I. UKŁADY REDUKCJI DRGAŃ Wykaz oznaczeń 18. Literatura Wprowadzenie do części I 22

7. Monitoring natężenia hałasu. Mapa akustyczna Miasta Gdańska

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 269

Układ aktywnej redukcji hałasu przenikającego przez przegrodę w postaci płyty mosiężnej

ANALIZA PORÓWNAWCZA WŁASNOŚCI AKUSTYCZNYCH SALI KONFERENCYJNEJ NA PODSTAWIE POMIARÓW RZECZYWISTYCH I SYMULACJI KOMPUTEROWEJ W PROGRAMIE EASE 3.

WŁASNOŚCI DŹWIĘKOCHŁONNE STRUKTUR WARSTWOWYCH Z MATERIAŁEM TYPU PLASTER MIODU

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 861

NIEPEWNOŚĆ POMIARU WSPÓŁCZYNNIKA POCHŁANIANIA DŹWIĘKU W KOMORZE POGŁOSOWEJ

Modele propagacyjne w sieciach bezprzewodowych.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1100

BADANIA BIEGŁOŚCI Z ZAKRESU HAŁASU W ŚRODOWISKU ZGODNIE Z NORMĄ PN-EN ISO/IEC 17043:2011

BADANIA PORÓWNAWCZE PAROPRZEPUSZCZALNOŚCI POWŁOK POLIMEROWYCH W RAMACH DOSTOSOWANIA METOD BADAŃ DO WYMAGAŃ NORM EN

STAN NORMALIZACJI POLSKIEJ W DZIEDZINIE AKUSTYKI BUDOWLANEJ NA TLE NORMALIZACJI EUROPEJSKIEJ I ŚWIATOWEJ

dr hab. inż. Jacek Dziurdź, prof. PW Warszawa, r. Instytut Podstaw Budowy Maszyn Politechnika Warszawska

AKUSTYKA BUDOWLANA CO NOWEGO W NORMALIZACJI?

4. EKSPLOATACJA UKŁADU NAPĘD ZWROTNICOWY ROZJAZD. DEFINICJA SIŁ W UKŁADZIE Siła nastawcza Siła trzymania

Transkrypt:

GĄGOROWSKI Andrzej 1 Wyznaczanie mocy akustycznej maszyn i urządzeń WSTĘP Moc akustyczna jest jednym z parametrów określających bezpieczeństwo maszyn i urządzeń[2] [10]. Charakteryzuje w sposób obiektywny hałas emitowany przez maszynę bądź urządzenie. Tym samym je wartość jest niezmiernie ważna zarówno dla konstruktora maszyny jak i dla jednostki certyfikującej przeprowadzającej jej ocenę obiektywną. Przyszłym nabywców natomiast dostarcza cennych informacji w zakresie emisji akustycznej przy wyborze(zakupie) danego urządzenia. Z kolei pracodawcy, którzy mają obowiązek zapewnienia niskiej emisji hałasu na stanowiskach pracy na jej podstawie mogą ocenić bezpieczeństwo pracy. W artykule na przykładzie wybranej obrabiarki przedstawiono sposób wyznaczania mocy akustycznej zgodnie z wymogami głównej dyrektywy unijnej definiującej bezpieczeństwo maszyn[2]. W tym celu konieczne było przeprowadzenie analizy częstotliwościowej oraz oceny w zakresie emisji hałasu. Badania eksperymentalne i analizę przeprowadzono z uwzględnieniem różnych warunków pomiarowych mających wpływ na dokładność ocenianych wielkości akustycznych. Metodę obliczeniową oparto na wymaganiach norm zharmonizowanych( z dyrektywą unijną) określających zasady i algorytm wyznaczania poziomu mocy akustycznej maszyn i urządzeń emitujących hałas do środowiska. 1. METODA BADAWCZA A WPŁYW WARUNKÓW POMIAROWYCH Dyrektywa nowego podejścia 2006/42/WE (zastępująca dyrektywę 98/37/EC) określa podstawowe wymagania bezpieczeństwa i ochrony zdrowia w zakresie projektowania i konstruowania maszyn oraz stosowanych przy nich urządzeń ochronnych, a także procedury oceny zgodności tych wyrobów z podstawowymi wymaganiami przed ich wprowadzeniem do obrotu handlowego na terenie Unii. W zakresie hałasu dyrektywa ta formułuje wymóg zredukowania hałasu na etapie projektowania maszyny. Określa wielkości fizyczne emisji hałasu maszyn, które należy mierzyć i których wartość należy dostarczyć nabywcom. Są to: poziom ciśnienia akustycznego emisji i poziom mocy akustycznej. Metody wyznaczania tych wielkości określają odpowiednie normy zharmonizowane[12][13][15-18]. Porównując znormalizowane metody wyznaczania poziomu mocy akustycznej możemy dostrzec szereg różnic miedzy nimi. Różnice te dotyczą m.in.: kształtu powierzchni pomiarowej, jej wymiarów oraz zagęszczenia, algorytmu obliczeniowego, warunków pomiarowych. Poziom mocy akustycznej wyznaczany jest najczęściej na podstawie pomiarów ciśnienia akustycznego oraz pomiarów natężenia dźwięku. Powszechnie wiadomo, że w technice pomiarowej uwzględnienie określonych warunków determinuje dokładność uzyskiwanych wyników. Jednakże w warunkach rzeczywistych, w których eksploatowany jest dany obiekt techniczny (np. urządzenie, maszyna, pojazd) nie zawsze możliwe jest uwzględnienie wszystkich wymagań. Z drugiej strony w zależności od dziedziny inżynieryjnej możemy mieć do czynienia z parametrami bardziej lub mniej czułymi na oddziaływanie określonych czynników. W technice akustycznej mamy do czynienia z tym pierwszym przypadkiem. Pole akustyczne (powstałe w wyniku emisji hałasu przez obiekt techniczny) jest bowiem bardzo wrażliwe na zmiany czynników wewnętrznych i oddziaływania zewnętrzne. Dodatkowo należy uwzględnić fakt, że często oceniamy parametry akustyczne w celu określenia 1 Politechnika Warszawska, Wydział Transportu, 00-662, Warszawa ul. Koszykowa 75, Tel: + 48 22 234-73-37, Fax: + 48 22 629-25-86 agag@wt.pw.edu.pl 489

narażenie człowieka na hałas. Z kolei czułość narządu słuchu ma określona charakterystykę (często też zależną od predyspozycji indywidualnych człowieka). Skala i rozpiętość wartości parametrów dźwiękowych odbieranych przez człowieka jest bardzo duża. Z tego powodu zachodzi konieczność przeliczania każdej wielkości akustycznej na skalę logarytmiczną decybelową). Tak więc aby uzyskać miarodajną i obiektywną wartość do oceny konieczne jest dostosowanie badań do rzeczywistych warunków, w których dany obiekt pracuje. Często z powodu znacznie utrudnionej oceny w różnych warunkach eksploatacyjnych obiektu wskazane jest uzyskanie kompromisu pomiędzy dokładnością a złożonością i pracochłonnością metody badawczej. W przypadku wyznaczania mocy akustycznej głównymi czynnikami wpływającymi na zmiany rozchodzącej się w przestrzeni energii akustycznej są hałas źródła (badanego obiektu), hałas pochodzący od innych źródeł( co w warunkach przemysłowych, produkcyjnych jest bardzo częstym zjawiskiem) oraz własności środowiska badawczego determinującego zachowanie się fal akustycznych i powstawanie takich zjawisk jak np. dyfrakcja, tłumienie czy też odbicia. Powyższy podział przedstawiono na rysunku 1. Poziom Mocy akustycznej Hałas emitowany przez badaną maszynę Hałas tła Hałas środowiska Hałas emitowany przez inne źródła Fale akustyczne odbite od płaszczyzn ograniczających pomieszczenie i przeszkody Rys. 1. Składniki determinujące warunki przy określaniu poziomu mocy akustycznej. Przez środowisko badawcze rozumie się: środowisko, którego struktura (otwarta przestrzeń nad płaszczyzną odbijającą dźwięk lub nie, pomieszczenie zamknięte różnego kształtu i wielkości, mniej lub bardziej zapełnione, którego ściany są mniej lub bardziej pochłaniające itp.) i właściwości akustyczne wpływają na wyznaczanie mocy akustycznej. W celu uwzględnienia właściwości akustycznych środowiska badawczego należy przyjąć poprawki środowiskowe. hałas tła, to znaczy hałas pochodzący od wszystkich innych źródeł niż źródło badane. Może on zakłócać pole akustyczne wytwarzane przez badane urządzenie i przez to utrudniać lub uniemożliwiać wyznaczanie mocy akustycznej. Dlatego wpływ parametrów związanych z innymi źródłami hałasu powinien być również zminimalizowany lub skorygowany. Wyszczególnione czynniki wpływają na rozkład pola akustycznego w określonym punkcie przestrzeni badawczej. Z powyższych względów wynika konieczność budowy przestrzeni badawczej wokół badanego źródła hałasu oraz siatki pomiarowej złożonej z n-punktów oddalonych od źródła hałasu o określoną odległość. Liczba punktów oraz ich odległości określają więc powierzchnię pomiarową wokół badanego źródła hałasu. Można więc wnioskować, że im więcej zastosuje się punktów pomiarowych, tym bardziej dokładny będzie uzyskiwany wynik. Należy bowiem zauważyć, że zgodnie z definicją mocy akustycznej[11-20] jest to wielkość energetyczna, która globalizuje emisję dźwiękową źródła we wszystkich kierunkach przestrzeni. Różne normy zharmonizowane [12][13][15-18] definiujące sposoby wyznaczania mocy akustycznej maszyn i urządzeń zalecają 490

określoną ilość punktów i różne odległości pomiarowe. Przykładowo w metodzie technicznej[15] zalecana ilość punktów to 9, natomiast w metodzie orientacyjnej 5[16]. Powyższe normy uogólniają warunki pomiarowe w procesie wyznaczania poziomu mocy akustycznej. Nie uwzględniając wszystkich rzeczywistych przypadków eksploatacji maszyn. Uwzględniając powyższą analizę, aby uzyskać miarodajne i obiektywne wyniki, należy więc dostosować metodę badawczą do aktualnych rzeczywistych warunków eksploatacyjnych. W rozdziale 3 poświęconym badaniom eksperymentalnym przedstawiono analizę i porównanie wpływu powyżej opisanych czynników na poziom mocy akustycznej na przykładzie wybranej maszyny, mianowicie tokarki uniwersalnej kłowej. 2. METODA OBLICZENIOWA POZIOMU MOCY AKUSTYCZNEJ Jak wspomniano w rozdziale poprzednim norm zharmonizowanych opisujących różne sposoby wyznaczania mocy akustycznej maszyn i urządzeń jest wiele. Metoda obliczeniowa wykorzystana w badaniach przedstawionych w rozdziale 3 do wyznaczenia wynikowych wartości poziomu mocy akustycznej została oparta na zaleceniach i wymaganiach norm międzynarodowych ISO definiujących metodę techniczną i orientacyjna[12][15][16]. Ogólnie moc można zdefiniować jako ilość energii jaką wysyła źródło w jednostce czasu[9]. Moc akustyczna określona jest następującym wzorem: 2 P t N ( ) a F Z (1) f p (t) ciśnienie akustyczne, Z f oporność falowa ośrodka, F pole powierzchni przekroju, przez który przepływa energia akustyczna. Ze względu na duża rozpiętość wartości spotykanych mocy akustycznych praktyczne jest posługiwanie się poziomem mocy akustycznej wyrażonej wzorem: N L a w 10log N (2) 0 N 0 moc akustyczna odniesienia równa 10-12 [W]. Pomiar poziomu mocy akustycznej z uwzględnieniem zaleceń nom zharmonizowanych można podzielić na siedem głównych etapów. Pierwszym krokiem jest wykonanie pomiarów poziomu ciśnienia akustycznego w pasmach oktawowych oraz poziomu dźwięku A w punktach pomiarowych usytuowanych wokół źródła dźwięku (tworzących powierzchnie pomiarową). Drugim etapem jest obliczenie średnich wartości poziomów ciśnienia akustycznego zmierzonych w pasmach oktawowych i w poszczególnych punktach powierzchni pomiarowej oraz średniej wartości poziomu dźwięku A zgodnie ze wzorem: ' n Lpi ' 1 10 Lp 10 log 10 (3) n i1 L`pi odpowiednio poziom dźwięku akustycznego w określonym paśmie oktawowym w i-tym punkcie pomiarowym (lub poziom dźwięku A, w i-tym punkcie pomiarowym), n liczba punktów pomiarowych. Następnym etapem jest obliczenie pola powierzchni pomiarowej. Wymiary charakterystyczne dla prostopadłościennej powierzchni pomiarowej określają wzory (4)-(6): a 0,5l 1 d (4) b 0,5l 2 d (5) c l 3 d (6) 491

l 1, l 2 są wymiarami podstawy prostopadłościanu ograniczającego badane źródło dźwięku, l 3 jest wysokością prostopadłościanu odniesienia otaczającego źródło, d jest przyjętą odległością pomiarową. Przy tak dobranym kształcie powierzchni pomiarowej jej pole możemy obliczyć wg poniższego wzoru: F 4( ab ac bc) (7) Kolejny etap to uwzględnienie wpływu parametrów związanych z innymi źródłami hałasu. Poprawkę uwzględniającą hałas tła należy określić z zależności: 0,1L K1 10log(1 10 ) (8) ' '' L L p L p (9) n pi '' 1 10 L p 10log[ 10 ] (10) n i1 L pi to poziom ciśnienia akustycznego hałasu tła w pasmach oktawowych lub poziom dźwięku A hałasu tła zmierzony w i-tej pozycji mikrofonu. Własności środowiska badawczego opisane w rozdziale 1 można scharakteryzować poprzez wyznaczenie chłonności akustycznej pomieszczenia, w którym eksploatowana jest badana maszyna. Wyznaczenie chłonności akustycznej pomieszczenia można dokonać różnymi metodami[4][21-27]: na przykład na podstawie pomiaru czasu pogłosu czy też danych tabelarycznych średniego współczynnika pochłaniania dźwięku α śr. W celu uwzględnienia wpływu dźwięków odbitych w przestrzeni pomiarowej na wartość zmierzonego poziomu ciśnienia akustycznego oblicza się poprawkę K 2 zgodnie z zależnością: K 2 L '' F A 10 log[1 4( )(1 ( ))] (11) A F pole powierzchni pomiarowej, F p pole powierzchni ograniczających pomieszczenie łącznie z podłogą. Całkowite pole powierzchni F p pomieszczenia jest równe sumie pól powierzchni poszczególnych elementów pomieszczenia wykonanych z określonych materiałów: F F p F F... p 1 2 F n (12) Chłonność akustyczna A pomieszczenia określona na podstawie czasu pogłosu T wyrażone jest wzorem empirycznym Sabine a[15]: V A 0, 161 (13) T V objętość badanego pomieszczenia. T czas pogłosu. Czas pogłosu- jest to czas, po którym energia pola akustycznego w pomieszczeniu zmaleje ze stanu ustalonego- po wyłączeniu źródła dźwięku- o 60 db. Uwzględniając współczynnik pochłaniania dźwięku określonej powierzchni S możemy napisać: A S (14) Powierzchnia absorpcji pomieszczenia F p jest sumą każdej powierzchni F i pomnożoną przez jej współczynnik absorpcji α i. Średni współczynnik pochłaniania dźwięku można więc obliczyć ze wzoru: 492

A 1F1 2F2... nfn śr (15) Fp F1 F2... Fn α 1, α 2,, α n współczynniki pochłaniania dźwięku poszczególnych powierzchni pomieszczenia. Aby wyznaczyć powierzchniowe poziomy ciśnienia akustycznego w poszczególnych pasmach częstotliwościowych należy od wartości średniego poziomu ciśnienia akustycznego odjąć wartości wcześniej zdefiniowanych poprawek: ' L L p K K (16) pf Wyznaczanie poziomu mocy akustycznej źródła L W w pasmach oktawowych, oraz skorygowanego częstotliwościowo, L WA, w obecności powierzchni odbijających, według procedury normowej[15] odbywa się zgodnie ze wzorem: F Lw Lpf 10log (17) F0 L pf powierzchniowy poziom ciśnienia akustycznego w paśmie częstotliwościowym, uśredniony na powierzchni pomiarowej( z uwzględnieniem wszystkich punktów pomiarowych) lub uśredniony równoważny poziom dźwięku A. F 0 poziom powierzchni odniesienia równej 1 m 2.. 3. BADANIA EKSPERYMENTALNE PARAMETRÓW AKUSTYCZNYCH Z UWZGLĘDNIENIEM RÓŻNYCH WARUNKÓW POMIAROWYCH W rozdziale 1 przedstawiono analizę teoretyczną wpływu warunków pomiarowych na dokładność wyznaczania poziomu mocy akustycznej. Przedstawione poniżej badania pozwoliły doświadczalnie ocenić wpływ liczby punktów pomiarowych i ich odległości na dokładność uzyskiwanych wyników dla wielkości opisujących energię akustyczną emitowaną przez eksploatowaną maszynę (wykorzystywanych do wyznaczenia wynikowego poziomu mocy akustycznej). Badania miały na celu analizę warunków pomiarowych i ich wpływ na końcowy wynik poziomu mocy akustycznej z wykorzystaniem przykładowej maszyny generującej hałas o dużej wartości. Do powyższych celów wybrano tokarkę uniwersalną kłową, która generuje duży poziom hałasu zarówno w stanie pod obciążeniem jaki w stanie jałowym. Układ kinematyczny tokarki uniwersalnej kłowej tworzy wiele zespołów mechanicznych, w tym układ przekładni zębatych, których praca generuje sygnał wibroakustyczny o dużym poziomie. 1 2 Rys. 2. Powierzchnia pomiarowa do badania poziomu mocy akustycznej tokarki uniwersalnej kłowej W pierwszym etapie zbudowano prostopadłościenną powierzchnię pomiarową podzieloną na trzy tory pomiarowe(rysunek 2). Następnie dokonano pomiarów poziomów ciśnienia akustycznego 493

w wybranych pasmach częstotliwościowych oraz skorygowane wartości dźwięku A z uwzględnieniem zbudowanej siatki pomiarowej. W tych samych punktach pomiarowych wyznaczono poziomu hałasu tła. Następnie wykorzystując uzyskane wartości pomiarowe poziomów ciśnienia akustycznego i poziomów tła oraz zależności (3) (17) opisane w rozdziale 2 wyznaczono poziomy mocy akustycznej obrabiarki w paśmie słyszalnym. Określono również skorygowany poziom mocy akustycznej A uwzględniając różne warunki pomiarowe. Powyższy algorytm zastosowano uwzględniając: 1. różną liczbę punktów pomiarowych: 4 9, 2. różne odległości pomiarowe: 0,5 2m. W tabeli 1 przedstawiono wybrane parametry dla trzech przypadków warunków pomiarowych. Tab. 1. Wybrane parametry powierzchni pomiarowej dla trzech wariantów pomiarowych Wariant l pomiarowy 1 [m] l 2 [m] l 3 [m] d[m] 1 1,2 0,6 1,45 0,25 2 1,2 0,6 1,45 1,5 3 1,2 0,6 1,45 1,95 Przykładowe poziomy ciśnienia akustycznego w wybranych pasmach częstotliwościowych dla wybranych punktów pomiarowych przedstawiono na rysunku 3. Różnice w wartościach w zależności od pasma częstotliwościowego sięgają od 0,5 do 6 db. Tak duże różnice mają poważny wpływ na wynikowy poziom mocy akustycznej, co potwierdza fakt, że wybór poszczególnych punktów do wyznaczania mocy akustycznej nie jest bez znaczenia w określonych warunkach eksploatacyjnych badanej maszyny. Rys. 3. Przykładowy rozkład poziomów ciśnienia akustycznego(l`pi) w wybranych pasmach częstotliwościowych dla 9 punktowej powierzchni pomiarowej. 494

L W [db] L W [db] Na rysunkach 4 i 5 przedstawiono wynikowe wartości poziomów mocy akustycznej dla różnych warunków pomiarowych. Duże różnice w wynikowych poziomach mocy akustycznej(l w ) w poszczególnych pasmach częstotliwościowych dla różnych odległości pomiarowych d(rysunek 4) świadczą o istotnym wpływie warunków pomiarowych na uzyskiwane wartości. Badania przeprowadzono w warunkach rzeczywistych pracy obrabiarki umieszczonej w pomieszczeniu wypełnionym wieloma przeszkodami o różnych własnościach akustycznych oraz innymi urządzeniami. Również odpowiedni wybór ilości punktów opisujących powierzchnię pomiarową, a tym samym pole akustyczne wokół badanej maszyny nie jest bez znaczenia(rysunek 5). Duże różnice(rzędu kilku decybeli) uzyskano także w poziomach mocy akustycznej skorygowanej częstotliwościowo, L WA. dla analizowanych warunków pomiarowych. Poziom mocy akustycznej 90 85 d1=0,25 d2=1,5 d3=1,95 80 75 70 65 60 250 1250 2250 3250 Rys. 4. Wynikowy poziom mocy akustycznej(l w ) w wybranych pasmach częstotliwościowych dla różnych odległości pomiarowych d. f[hz] Poziom mocy akustycznej 80 78 n1 =4pkt n2 =9pkt n3 =7pkt 76 74 72 70 68 66 64 62 60 250 1250 2250 3250 Rys. 5. Wynikowy poziom mocy akustycznej(l w ) w wybranych pasmach częstotliwościowych dla 4-, 7- i 9- punktowej powierzchni pomiarowej. Dokładne oszacowanie punktów pomiarowych na powierzchni pomiarowej, (ilości, odległości), jak wynika z uzyskanych wyników ma podstawowe znaczenie. Wynika stąd konieczność indywidualnego f[hz] 495

podejścia do określonego przypadku i dostosowania metody pomiarowej do rzeczywistych warunków eksploatacyjnych. WNIOSKI Główna dyrektywa maszynowa nowego podejścia 2006/42/WE wprowadza dla producentów zalecenia bądź obowiązek określania(deklarowania) poziomu mocy akustycznej maszyn i urządzeń sprzedawanych na obszarze Unii Europejskiej[2]. Zharmonizowane z dyrektywą różne normy wprowadzają pewną dowolność w określaniu parametrów akustycznych maszyn. Jak opisano wcześniej, metod wyznaczania poziomu mocy akustycznej jest wiele i powstaje więc problem wyboru właściwej, adekwatnej do rzeczywistych warunków eksploatacyjnych. Dlatego w artykule przedstawiono badania, które pozwoliły porównać różne warunki pomiarowe i których wybór determinuje dokładność metody wyznaczania poziomu mocy akustycznej. Dalszym celem autora są badania mocy akustycznej pojazdów samochodowych o różnej konstrukcji oraz analiza wpływu parametrów konstrukcyjnych, eksploatacyjnych i ruchowych na jej wynikowy poziom. W poprzednich pracach autora analizowano emisję hałasu do środowiska od pojazdów drogowych[5-8]. W pracy [8] zaproponowano m.in. model obliczeniowy do prognozowania hałasu drogowego opartego na wyznaczaniu poziomów mocy akustycznej każdego ze źródeł punktowych. Całościowy poziom mocy akustycznej jest określany na każdy metr wzdłuż pasa drogi przypisanego do określonego źródła liniowego. W celu rozwoju modelu istnieje potrzeba prowadzenia badań eksperymentalnych w zakresie mocy akustycznej. Streszczenie Poziom mocy akustycznej jest jednym z parametrów określających bezpieczeństwo maszyn i urządzeń. W artykule na przykładzie wybranej obrabiarki przedstawiono w sposób praktyczny metodykę wyznaczania poziomu mocy akustycznej oraz dokonano jej oceny. Badania eksperymentalne i analizę przeprowadzono z uwzględnieniem różnych warunków pomiarowych mających wpływ na dokładność ocenianych wielkości akustycznych. Metodę obliczeniową oparto na wymaganiach norm zharmonizowanych określających zasady i algorytm wyznaczania poziomu mocy akustycznej maszyn i urządzeń emitujących hałas do środowiska. M.in. wykorzystano metody techniczną i orientacyjną do budowy siatki pomiarowej i określenia pola akustycznego wokół badanego źródła hałasu. Uzyskane wyniki pozwoliły porównać różne warunki pomiarowe, których wybór determinuje dokładność metody wyznaczania poziomu mocy akustycznej. Przeprowadzone badania mogą pomóc producentom maszyn i urządzeń, ich użytkownikom oraz pracodawcom w wyborze określonego wariantu pomiarowego, aby określić warunki pracy z punktu widzenia bezpieczeństwa czyli oceny narażenia pracownika na hałas. Determination of sound power levels of machinery and equipment Abstract The sound power level is one of the parameters determining the safety of machines and equipment. Article on the example of the chosen machine tool shows a practical methodology for determining the sound power level and method evaluation. Experimental research and analysis was carried out taking into account different measurement conditions having an impact on accuracy of evaluated acoustic quantities. The method of calculation is based on the requirements of the harmonized standards defining the principles and algorithm for determining the sound power level of machines and devices that emit noise to the environment. Among others, technical and orientation methods have been used to build the measurement grid defining the acoustic field around the noise source under test. The obtained results allowed compare different measuring conditions, which the choice determines the accuracy of the method for calculating the sound power level. The study may help manufacturers of machines and devices, their users and employers in the selection of a measurement variant to determine the working conditions from the point of view of safety or assessment of worker exposure to noise. 496

BIBLIOGRAFIA 1. Dyrektywa 98/37/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 czerwca 1998 r. w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do maszyn. 2. Dyrektywa 2006/42/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 17 maja 2006 r. w sprawie maszyn, zmieniająca dyrektywę 95/16/WE (przekształcenie). 3. Dyrektywa 2000/14/EC Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 8 maja 2000 r. o zbliżeniu przepisów Państw Członkowskich dotyczących emisji hałasu do otoczenia przez urządzenia używane na zewnątrz pomieszczeń. 4. Engel Z., Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem, Warszawa, PWN, 2001. 5. Gągorowski A., Komputerowa analiza hałasu drogowego z uwzględnieniem rożnych metod obliczeniowych. Logistyka 4/2012, s. 153-160 6. Gągorowski A., Badania hałasu drogowego z uwzględnieniem rożnych metod obliczeniowych. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Transport., vol. 89, Warszawa 2013, s. 19-33. 7. Gągorowski A., Badania symulacyjne wpływu wybranych parametrów ruchu drogowego na hałas samochodow., Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, s. Transport. vol. 98, Warszawa, 2013, s. 155-164 8. Gągorowski A., Model prognozowania hałasu drogowego dla rożnego dobowego ruchu. Logistyka 4/2014, s. 1723-32 9. Lara Saenz A., Stephens R. W. B. (editors), Noise Pollution: Effects and Contro,l John Wiley & Sons, Chichester, New York, Brisbane, Toronto, Singapore 1986. 10. Piasecki B., Walczak M.: Wymagania bezpieczeństwa dla maszyn umieszczanych na rynkach Unii Europejskiej i na rynku Polski - wyd. Ministerstwo Gospodarki 2000 r. 11. PN 85/ N-01333 Hałas. Dokładne metody określania poziomu mocy akustycznej hałasu maszyn w komorze bezechowej i w otwartej przestrzeni. 12. PN-EN ISO 3743-1 :1998 Akustyka. Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu. Metody techniczne dotyczące małych, przenośnych źródeł w polach pogłosowych. Metoda porównawcza w pomieszczeniach pomiarowych o ścianach odbijających dźwięk. 13. PN-EN ISO 3743-2:1998 Akustyka - Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu na podstawie ciśnienia akustycznego - Metody techniczne dotyczące małych, przenośnych źródeł w polach pogłosowych - Metody w specjalnych pomieszczeniach pogłosowych. 14. PN-EN 12736:2004 Pojazdy drogowe o napędzie elektrycznym -- Hałas wytwarzany przez pojazdy podczas ładowania za pomocą pokładowych urządzeń do ładowania -- wyznaczanie poziomu mocy akustycznej. 15. EN ISO 3744:1999 Akustyka Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu na podstawie pomiarów ciśnienia akustycznego Metoda techniczna stosowana w warunkach zbliżonych do pola swobodnego nad płaszczyzna odbijającą dźwięk. 16. PN-EN ISO 3746:1999 Akustyka - Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu na podstawie pomiarów ciśnienia akustycznego -Metoda orientacyjna z zastosowaniem otaczającej powierzchni pomiarowej nad płaszczyzną odbijającą dźwięk. 17. PN-EN ISO 9614-1:1999 Akustyka. Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu na podstawie pomiarów natężenia dźwięku. Metoda stałych punktów pomiarowych. 18. PN-EN ISO 9614-2:2000 Akustyka - Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu na podstawie pomiarów natężenia dźwięku - Metoda omiatania 19. PN-EN 25136:1997 Określanie mocy akustycznej emitowanej do kanału przez wentylatory. Metoda kanałowa 20. PN-85/N-01333 Hałas. Dokładne metody określania poziomu mocy akustycznej hałasu maszyn w komorze bezechowej i w otwartej przestrzeni. 21. PN-EN ISO 10534-1:2004 Akustyka. Określenie współczynnika pochłaniania dźwiękui impedancji akustycznej w rurach impedancyjnych, Część 1: Metoda wykorzystująca współczynnik fal stojących. 497

22. PN-EN ISO 10534-2: 2003 Akustyka. Określenie współczynnika pochłaniania dźwięku i impedancji akustycznej w rurach impedancyjnych, Część 2: Metoda funkcji przejścia. 23. PN-EN ISO 354: 2005 Akustyka, Pomiar pochłaniania dźwięku w komorze pogłosowej. 24. PN-EN ISO 11654: 1999 Akustyka, Wyroby używane w budownictwie, Wskaźnik pochłaniania dźwięku. 25. PN-EN 1793-1: 2001 Drogowe urządzenia przeciwhałasowe, Metoda badania w celu wyznaczenia właściwości akustycznych, Część 1: Właściwa charakterystyka pochłaniania dźwięku. 26. Sadowski J., Podstawy akustyki urbanistycznej, wyd. Arkady, Warszawa 1982. 27. Sikora J., Katalog materiałów dźwiękochłonnych przydatnych w projektowaniu zabezpieczeń wibroakustycznych, Wydawnictwa AGH, Kraków 2013 498