噪声控制实验报告

课程设计说明书

课程设计名称：噪声污染控制工程设计

课程设计题目：南昌航空大学金工实习场地室内降噪设计

学院名称：环境与化学工程学院

专业：环境工程班级： 100221

学号： 10022118 姓名：薛山

评分：教师：

2013年11月 28日

南昌航空大学金工实习场地室内降噪设计

一概述 (3)

二设计原理、路线 (3)

三室内声场环境数据 (3)

四室内降噪设计与分析 (6)

(一)声源分析与降噪设计 (6)

(二)声场环境分析与降噪设计 (8)

五金工实习降噪设计与管理建议 (11)

六课程设计总结 (11)

附参考文献 (11)

一概述

中国教学能力的提高与教学环境的变化同步伴随着当代现代化进程。其中，教学场地的噪声控制能有效的提高教学效果。本课程设计以南昌航空大学金工实习场地室内降噪设计为教学内容，通过实际场地的设计，能有效的将理论知识与实践相结合，提高噪声污染控制设计能力。并将基础设计与工程中专项设计相结合，提出综合设计中的诸如：管理、运行等延伸性的有益建议。

本课程设计根据任务书要求，在参考南昌航空大学金工实习场所室内平面布置图及背景数据等资料基础上，以南昌航空大学金工实习场地的降噪设计作为设计标的对象，根据金工实习情况，选取机器、窗户特定局部区域进行噪声数据定点监测目标，并记录相关分析指标（时间、室内区域、噪声源——机械运转、声级等指标）。其次，以噪声控制最大化作为设计要求，进行主动声源的分析、隔声设置设计、吸声材料铺设设计，从而最大程度的降低金工实习时间段的噪声声压级。最后，给出有益的金工实习管理建议。

任务书给定设计条件要求为：充分考虑通风、采光、通道畅通的条件下，结合给定资料进行设计，给定资料内容有：室内机器原始测量数据：车床(21台套)运行噪声声压级87~90dB，钻床(2台套)运行噪声声压级78~84dB；室内无人、无金工实习时，背景噪声声压级45dB，金工实习准备间隙时间的背景噪声声压级54~60dB；单台车床地面投影2×0.7m；纳米吸声涂料A的吸声系数100~1000Hz平均吸声系数为0.11~0.23，1000~6000Hz，平均吸声系数不小于0.31。设计中其它参数则系通过资料检索与现场测量获取。

本课程设计同时参照“中华人民共和国噪声污染防治法”和国家GB3096—93《城市区域环境噪声标准》适用区划，课程设计区域属于以居住、文教机关为主的区域，即1类功能区。按GB/T14623-93《城市区域环境噪声测量方法》进行现场环境噪声测量。设计噪声限值按1类标准控制，即昼间和夜间的等效连续声级限值分别为55dB和45dB。并以《城市区域环境噪声测量方法》（GB/T14623-93）为依据进行室内噪声测量，另根据噪声污染控制工程要求的声场噪声声压级的变化量进行室内声场设计与建议依据。

二设计原理、路线

根据“南昌航空大学金工实习场地室内降噪设计”任务书，在南昌航空大学金工实习场地室内降噪最大化的设计要求下，对南昌航空大学金工实习室内操作声场环境进行噪声数据测量。

设计主要路线为：检索资料、现场声场环境分析→金工实习场地室内噪声数据测量→对南昌航空大学金工实习场地进行室内降噪设计→综合分析并确定有效噪声控制设计方案→噪声控制设计、有益建议与总结。

三室内声场环境数据

根据任务书的设计要求以及给定数据进行补充测量，测量天气条件为：室内外温度20℃，空气相对湿度72%，微风，多云，设计要求的数据全部记录如下：

1.室内声场背景环境数据：

说明：背景噪声指的是机器关闭时的金工实习场地室内噪声，测点为室内中心；窗台处、门处的声压级数据测量严格遵守GB3096-2008声环境质量标准。室内面域28.9×20m。

噪声污染控制工程设计

5

图1: 金工实习场地室内平面布置图

2.噪声源运行以及相关噪声测量数据：

3.定点测量数据：

测量定点1(两台车床中线位置，周边16m2仅有此两台车床运行，转速300~1000rpm)

测量定点2(室内空置场地，空置2米的半径圆范围区域，室内有不少于6台车床运行)

说明：主要在室内南向空间。

四室内降噪设计与分析

根据任务书与课程设计指导书进行室内降噪设计，主要涵括声源分析与降噪设计、声场环境分析与降噪设计，具体如下：

(一)声源分析与降噪设计

根据金工实习场地噪声来源，确定机床开动运行时产生噪声，是室内噪声的主要来源，其次，人员讲解、提问是次要噪声来源。根据任务书资料：车床(21台套)运行噪声声压级87~90dB，钻床(2台套)运行噪声声压级78~84dB；以及实地观测与分析，车床运行台套数均布运行6台套以上，室内声场稳定，单台车床常态运行噪声声压级实测值87~90dB，稳定值87dB，钻床同时运行时，对室内声场影响较低，设计中直接采用任务书提供数据资料：常态运行，单台噪声声压级84dB，掩蔽区(钻床台面下部)为78dB。

降噪设计认为：车床为主要噪声源，其设计主要位置为：水泥减振基础台、挡板、电机机罩。钻床水泥减振基础台可以参见车床的相同设计。

根据图2所示，具体设计与说明如下：

图2: 声源降噪设计——机床及设计方位示意图

①水泥减振基础台

车床等机床底座采用水泥减振基础台，有助于承接运行时的振动，把振动能直接消除于基础台，或向地面扩散，避免能量波的反向传导引发噪声的声能叠加，从而达到降噪目标。水泥减振基础台采用混泥土分层设计，用料主要是普通水泥以及砂石，普通水泥为P.O 42.5,砂石细度60目，即可。水泥：砂石=1:1.5进行减振层设计，其底层采用水泥：砂石=1:2.3~2.5进行底座层设计，上层采用水泥：砂石=1:1.2~1.5进行施工。根据经验数据以及一般车床的常规设计，三层结构厚度比按照2:1:3~5设计以便最大程度的降低机床运行振动的影响，水泥减振基础台台高采用常规设计10~12cm，经查验，现场机床主要为普通车床，故设计中其余设计参数均采用常规设计即可，为：与地面倾斜角度65~90°，水泥减振基础台面积为2×0.7m。

②挡板

车床等机床的挡板，主要设计依据为运行机床主要转轴的长度与机床的高度，机床的转轴是主要的噪声传导与辐射源，车床的主要转轴连接杆一般长度为30cm~50cm，见图2所示，挡板正对的主要转轴连接杆长度为50cm，故挡板长度为50cm以上，考虑到操作过程中的其

它因素，挡板长度可以加长为60cm 。挡板设置高度则依据操作人员的一般身高175cm 进行设置，及挡板设置时，高度为175cm 。

根据隔声构件临界频率公式：E

D

c B M c f c ρ

π

2

2

556.02==

分析计算，可知隔声构件密度

极限值：

()

3

9

2

2

2

2/246.11010340556.0003.02400556.0m kg E c D f c =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⋅⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⋅=ρ 式中，M 为构件的面密度,kg/m 2；B 为构件弯曲劲度，牛顿米；E 为构件的杨氏模量，采用结构钢常见参数上限均值1000Mpa ，即9

10N/m 2；D 为构件厚度，采用设计挡板常规厚度3mm ，即0.003m ； f c 为临界频率，采用金属材料，以结构钢材质下限值2400Hz 为设计值，进行分析计算。

计算结果表明隔声构件材料密度应该小于1.246kg/m 3

。

根据设计计算分析，挡板的材质不能采用金属，以区别与车床加工材质的固有频率，最大程度的起到隔声效果，从而降低噪声从一台机床到另一台机床的直达距离，降低不同机床操作者之间的噪声影响，达到降噪效果。设计材料采用聚乙烯塑料挡板，根据金属材质固有频率的声波激发辐射特性，挡板作用设计厚度3~5mm.

③ 电机机罩

电机机罩是电机噪声源噪声向周围辐射的主要媒介，由于开设有通气孔，故电机机罩的 降噪设计主要通过采用特殊降噪材料进行设计，设计认为金属噪声频率主要集中在2400Hz 以上，故相应噪声阻隔或吸声降噪涉及频率集中于2400~20000Hz ，相应声辐射阻隔材料可采用金属/非金属复合结构材料，且材料表面材料的微颗粒结构具有一定的量子吸、隔声效果和作用。限于技术水平与科研成果，电机机罩设计仅限于建议参考。

(二) 声场环境分析与降噪设计

根据声场环境资料与测量数据，声场降噪设计主要是吸声材料的铺设以及门、窗台等人员流动和通风口等墙壁结构部位设计。

根据测量知道：机床之间的过道声压级达85dB ，门窗附近为82dB 左右，降噪设计主要为室内的吸声降噪、隔声间降噪、利用消声器降噪。 1.吸声降噪设计：

纳米吸声涂料A 的吸声系数100~1000Hz ，平均吸声系数为0.11~0.23，1000~6000Hz ，平均吸声系数不小于0.31，室内面域S=28.9×20=578㎡。 其中a 表示声波在空气中每传播100m 衰减的分贝数， 可知在室内中隔声源所降低的分。而f=2400Hz 大于 1000Hz 。 ΔLp=Lp1-Lp2=10lg(A2/A1) 又因为

A=S α，ΔLp=10lg(0.54/0.1)=10*0.728=7.28dB 2.隔声降噪设计：

隔声降噪主要在墙壁和门窗，操作室平均吸声系数为0.02，对室内进行吸声处理后平均吸声系数增至0.4，

Rr2=S a2/(1-a2)=578*0.02/(1-0.02)=11.8m2

NR=R-10lg(0.25+Sw/Rr2)=20dB

Rr2’=30-10lg(0.25+20/66.7)=33.7dB

3．消声器降噪设计

通气管道上可设单腔共振消声器，气流通气管道管径为150mm，机床频率一般在500Hz 倍频带上。

则流通面积S=0.00843m2，由Lp=10lg（1+2K2），Lr=15dB，

求得K=4.0V=340*4*0.00843/（3.14*500）=0.124m，G=（2*3.14*500/340）

2*0.124=10.245m。所以共振腔长度为l=4*0.124/（3.14*0.06）=1.19m。

即共振腔与原管道同轴，内径为150mm，外径为400mm，可以选用2mm厚的钢板，孔径为0.5cm，开孔数为95个。这样可以达到消声15dB的要求。

噪声污染控制工程设计

10 图3: 室内设计——等声级线图

五金工实习降噪设计与管理建议

1、在降噪工程设计时，吸声材料与吸声结构的吸声性能应稳定，防火，耐久，无毒，价格要适中，施工应方便，无二次污染，美观实用。

2、在声源降噪方面，可采取以下几个措施：

①车床等机床底座采用水泥减振基础台，与地面倾斜角度65~90°，水泥减振基础台面积为2×0.7m；

②机床上边采用聚乙烯塑料挡板，根据金属材质固有频率的声波激发辐射特性，挡板作用设计厚度3~5mm；

③设立机罩，相应噪声阻隔或吸声降噪涉及频率集中于2400~20000Hz，相应声辐射阻隔材料可采用金属/非金属复合结构材料，且材料表面材料的微颗粒结构具有一定的量子吸、隔声效果和作用。

3、应针对声源的频谱特性选择吸声材料，吸声材料的频谱应与噪声源的频谱特性匹配。高频噪声大用高频吸声多的材料，低频噪声大用低频吸声多的材料。如使用穿孔共振吸声材料，最好使吸声频率峰值与噪声频率最大值相对应，若噪声在中高频存在峰值，这样处理的降噪效果就非常显著。

4、房间容积很大，人们的活动区域靠近声源，直达声占主导地位，此时吸声效果差。容积较小的房间，声音在天花和墙壁上反射多次后与直达声混合，反射声多，此时吸声处理效果就明显。

六课程设计总结

本次课程设计是理论与实际的结合，设计过程中要监测大量数据，为设计提供充分的依据，各方面的计算和说明都需要以数据为基础。设计过程中还要查阅大量文献和相关资料这种查阅收集资料的过程也很大程度上提高了我的能力。在设计的的过程中，了解到了更多的这方面的设计，各种没在书本中学过的结构，各种产品的选择方法，对于不懂的问题通过同学之间和老师的讨论，我更加深刻的明白了一些理论在实践中的运用，更好的吸收了理论的知识。

我们舒适的生活需要安静有序、干净整洁的环境。随着科技的发展与社会的进步，我们的生活方式发生了很大的改变。发展带给我们方便的同时，也带来了许多环境问题。

总的来说，通过这次课程设计，从中了解了工程设计的一些步骤要求，为下次的设计提供了经验，同时我也发现了自己的很多不足，主要存在于实际的各种因素的考虑，考虑了很多实际的需要，但是像安装我没有实际的经历，考虑的有些不到位。

参考文献：

[1]《环境噪声控制工程》，高等教育出版社，洪宗辉主编。

[2]《环境保护设备选用手册》，化学工业出版社，张统主编。

[3]《工业噪声控制》，化学工业出版社，1981，陈秀娟。

[4]《环境工程设计手册》，湖南科学技术出版社，1992.11，魏先勋等。

[5]《噪声控制工程》，中南工业大学出版社，1993.7，马菊元编著。

[6] 通用硅酸盐水泥标准（GB175-2007）。