Радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах (стр. 18 из 24)

Основным способом предотвращения негативного шумового воздействия является покрытие механического вакуумного насоса установки УВН-75-П1 и блока вакуумной откачки установки «Плазма-150 ПМ» звукоизолирующими кожухами. Кожухи могут быть съемными и разборными, с открывающимися дверцами, а также иметь проемы для ввода коммуникаций. Стенки кожуха выполняются из листовых несгораемых или трудносгораемых материалов (стали, дюралюминия, пластмасс). Внутренняя поверхность кожуха обязательно должна облицовываться звукопоглощающими материалами толщиной 30 - 50 мм для повышения его эффективности. Стенки кожуха не должны соприкасаться с изолируемым агрегатом.

Определим звукоизолирующую способность кожуха механического вакуумного насоса установки УВН-75-П1 и блока вакуумной откачки установки «Плазма-150 ПМ» на частоте f = 4000Гц при следующих заданных параметрах:

– размеры кожуха l х b х h=1500х600х1000 мм;

– материал и толщина кожуха – алюминиевый сплав, δ = 1 мм;

– внутренняя поверхность кожуха облицована звукопоглощающим материалом марки БЗМ толщиной δ = 50 мм;

– кожух имеет 4 отверстия диаметром D = 100,100,200,200 мм;

– уровень шума в точке, отстоящей от его поверхности на расстоянии r = 0,5 м составляет на частоте 4000 Гц 70 дБ.

Двигатель насоса и блок вакуумной откачки установлены в помещении производственного участка размером 15х10х3,5м. Определим уровень шума в этом помещении на том же расстоянии r после покрытия стен помещения звукопоглощающим материалом – плитой «Силакпор» [24].

Для частотыf = 4000 Гц находим постоянную распространения γ_m и волновое сопротивление ω:

γ_m = 37,0 + j 78,0 = β_m + j α_m, (4.1)

ω = 1,94 – j 0,86= ω_г + j ω_i. (4.2)

Определяем акустический импеданс звукопоглощающего материала, закрепленного непосредственно на стенках кожуха:

Z₀₀ =

ωth γδ = R_a + jX_сл (4.3)

sh γ_mδ= sh (β_m + jα_m )δ = sh β_mδ cos α_mδ + j ch β_mδ sin α_mδ =

= sh 1,85 cos 3,9 + j ch 1,85 sin 3,9 =

=3,101 · (-0,726) + j 3,259 · (-0,688) = -2,25 - j 2,24 = 3,17 e^j44°78´.

При этом учитываем следующие соотношения:

a + bi = r · e^iφ, (4.4)

r =

, (4.5)

cos φ = a/r. (4.6)

Рассчитываем:

β_mδ = 37,0 · 0,05 = 1,85,

α_mδ = 78,0 · 0,05 = 3,9,

chγ_mδ = ch β_mδ cos α_mδ + jshβ_mδ sin α_mδ = ch 1,85 cos 3,9 + jsh1,85sin 3,9=

3,259 · (-0,726) + j 3,101 (-0,688)= -2,37-j 2,13 = 3,19e^j42°01´.

Z₀₀ = 2,12e^{- j23°78´}×3,17 e^j44°78´/3,19e^j42°01´=2,11 e^j21°01´=2,11 cos 21°01´ - j2,11 sin 21°01´ =2,11 · 0,93 + j2,11 · 0,36 = 1,96 + j 0,76 = R_a+ jX_сл .

Определим коэффициент звукопоглощения α по:

.

Площадь всей внутренней поверхности кожуха:

S_кож = 1,5 · 0,6 · 2 + 1,5 · 1 · 2 + 0,6 · 1 · 2 = 1,8+3+1,2=6 м².

Площади отверстий:

S₀₁ = S₀₂ = π D²/4 = π · 0,1²/4 = 0,0078 м² .

S₀₃ = S₀₄ = πD²/4 = π · 0,2²/4 = 0,0314 м² .

Определим площадь поверхности кожуха, облицованного звукопоглощающим материалом:

S´_кож = K · (S_кож – S₀₁ – S₀₂– S₀₃– S₀₄) = 1 · (6– 2·0,0078 – 2·0,0314) = 6-0,0156-0,0628=5,92 м².

Звукоизолирующая способность кожуха для частоты звуковых колебаний f= 4000 Гц R_s≈31 дБ.

Определяем средний коэффициент звукопоголощения внутри кожуха:

α_{ср кож} = α S´_кож/S_кож = 0,84 · 5,92 / 6 = 0,83.

Рассчитаем величину, учитывающую влияние звукопоглощения внутри кожуха на его звукоизолирующую способность:

R_α=10lg(1/ α_{ср кож})=0.81 дБ.

Определим поправку ∆R₀, учитывающую влияние двух отверстий на звукоизолирующую способность кожуха:

∆R₀ = 10 lg (1 + φ₁ (S₀₁/S_кож) 10^0,1Rs+φ₂ (S₀₂/S_кож) 10^0,1Rs+φ₃ (S₀₃/S_кож) 10^0,1Rs+φ₄ (S₀₄/S_кож) 10^0,1Rs) = 10 lg (1+ 10 (0,0078/6) 10^{0,1 · 31} +10 (0,0078/6) 10^0,1·31+10 (0,0314/6) 10^{0,1 · 31}+10 (0,0314/6) 10^{0,1 · 31})= 22,2 дБ.

Коэффициенты φ₁, φ₂, φ₃, φ₄ выбираем равными 10.

Расчет звукоизолирующей способности кожуха на частоте f = 4000 Гц имеет вид:

R_кож = R_s- R_α - ∆R₀ = 31 – 0,81 – 22,2 ≈ 8 дБ.

Определим уровень шума агрегата на частоте f = 4000 Гц и на расстоянии 0,5 м при помещении его в кожухе:

L_кож = L – R_кож= 70 – 8 = 62 дБ.

Звукопоглощение помещения до использования звукопоглощающих материалов:

А₁ = Σα_i · S_i= 2 · 0,09 · 15 · 10 +2 · 0,09 · 15 · 3,5 +2 · 0,09 · 10 · 3,5= =27+9,45+6,3= 42,75 сэбин.

Звукопоглощение помещения после внесения звукопоглотителя (плита «Силакпор»):

A₂ = A₁ + Σα_i · S_i= 42,75+2·0.71·15·10+2·0.71·15·3.5+2·0.71·10·3.5= =42,75+213+74,55+49,7= 380 сэбин

Вычислим уменьшение уровня шума в помещении после его отделки звукопоглотителем:

∆L = 10 lg A₂/A₁ = 10 lg 380/42,75 = 9,49 дБ.

Определеним шум агрегата после отделки помещения звукопоглотителем:

L₂ = L₁ - ∆L = 62 – 9,49 = 52,51 дБ.

Таким образом, при использовании защитного кожуха и обработки помещения звукопоглощающими материалами, уровень шума снизится практически на 10 дБ.

При производстве радиочастотных идентификационных меток используется современное оборудование («Плазма-150 ПМ»), либо модернизированное (УВН-75-П1), позволяющее оператору осуществлять дистанционный контроль при выполнении операций с помощью ЭВМ. Поэтому на пути следования шума возможно применение акустических экранов, отгораживающих источник шума от соседнего рабочего места. Экраны изготавливают из стальных или алюминиевых листов толщиной 1,5¸2 мм. Листы облицовывают звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50 мм.

Акустическая обработка помещения– это облицовка стен и потолка звукопоглощающими материалами, а также размещение в помещении штучных поглотителей, представляющих собой свободно подвешиваемые объемные поглощающие тела различной формы.

Под звукопоглощением понимают свойство поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую.

Для акустической обработки могут быть применены однородные пористые материалы, критерием выбора которых является соответствие максимума в частотной эффективности материала максимуму в спектре снижаемого шума в помещении.

Акустически обработанные поверхности помещения уменьшают интенсивность отраженных звуковых волн, что приводит к снижению шума в зоне отраженного звука; в зоне прямого звука эффект акустической обработки значительно ниже.

Звукопоглощающая облицовка размещается в верхних частях стен таким образом, чтобы акустически обработанная поверхность составляла не менее 60% от общей площади ограничивающих помещение поверхностей. При производстве радиочастотных идентификационных меток целесообразно рассмотреть применение звукопоглощающего подвесного потолка.

Если площадь поверхностей, на которых возможно размещение звукопоглощающей облицовки мала, или конструктивно невозможно выполнить облицовку на ограждающих поверхностях, то применяются штучные звукопоглотители. Такие поглотители могут применяться на пути распространения шума вентиляционной системы.

Вибрация

Вибрацией называют колебательное движение, вызванное работающими электродвигателями, двигателями мощных насосов и др. Вибрация возникает вследствие несовершенства их конструкции технических устройств, неправильной эксплуатации, внешних условий. Как правило, шум является следствием вибрации, и оба фактора приводят к снижению производительности труда, виброболезни, ухудшению самочувствия.

Вибрацию от двигателя насоса УВН-75-П1,автомата дисковой резки ЭМ-2065, а также блока вакуумной откачки установки «Плазма-150 ПМ», можно снизить путем его установки на основания из твёрдокаменных пород. Также необходимо использовать демпфирующие прослойки из резины.

Электромагнитные поля и излучение

Электромагнитное поле (ЭМП) радиочастот, характеризуется способностью нагревать материалы; распространяться в пространстве и отражаться от границы раздела двух сред; взаимодействовать с веществом. Источниками ЭМП радиочастотного диапазона являются: высокочастотные генераторы и преобразователи для получения высокого напряжения; контрольно-измерительная аппаратура; шкафы автоматизации и управляющие ЭВМ.

Источниками электромагнитных полей (ЭП) промышленной частоты являются: всё производственное оборудование, измерительные приборы, работающие от сети 50 Гц.

Оператор находится в зоне воздействия электромагнитных полей во время работы с оборудованием, а так же при его настройке и ремонте.

При оценке условий труда учитываются время воздействия ЭМП и характер облучения работающих.

При воздействии ЭМП на биологический объект происходит преобразование электромагнитной энергии внешнего поля в тепловую, что сопровождается повышением температуры тела или локальным избирательным нагревом тканей, органов, клеток, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик, стекловидное тело, семенники и др.). Тепловой эффект зависит от интенсивности облучения.