Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом

Н.И. Иванов
ИНЖЕНЕРНАЯ АКУСТИКА
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 
БОРЬБЫ С ШУМОМ
Издание 5-е, переработанное и дополненное
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебника 
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 280100 «Безопасность жизнедеятельности», специальности 
280102 «Безопасность технологических процессов и производств»
Москва
Логос
2020

УДК 62
ББК 22.32
И20
Серия основана в 2003 году
Р е ц е н з е н т ы
кафедра «Экология и промышленная безопасность»  
Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана
В.Ю. Кирпичников, доктор технических наук, профессор 
И.Е. Цукерников, доктор технических наук, профессор 
Ю.П. Щевьев, доктор технических наук, профессор
И20
Иванов Н.И.
Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: учеб- 
ник / Н.И. Иванов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Логос, 2020. – 432 с.  
(Новая университетская библиотека)
ISBN 978-5-98704-659-3
Изложены основные положения физической и физиологической акустики, 
дана классификация источников шума, приведены правила и методики акустических измерений в помещениях и в открытом пространстве, новые формулы 
для расчета эффективности шумозащитных средств. Описаны основные методы 
(звукоизоляция, звукопоглощение, виброизоляция, вибропоглощение) и средства (звукоизолирующие кабины и капоты, акустические экраны, глушители шума 
и др.) защиты от шума и вибрации и оценена эффективность их применения. 
Приведены практические решения для снижения шума и вибрации автомобилей, тракторов и строительно-дорожных машин. Подробно описаны способы 
борьбы с шумом на производстве и в городах, средства защиты от авиационного и железнодорожного шума.
Для студентов высших учебных заведений, получающих образование по 
направлению «Безопасность жизнедеятельности», специальности «Безопасность технологических процессов и производств». Может использоваться в 
учебном процессе по широкому кругу инженерно-технических специальностей 
и направлений. Представляет интерес для ученых и специалистов, занимающихся вопросами защиты от шума и вибрации.
УДК 62
ББК 22.32
ISBN 978-5-98704-659-3
‹ Иванов Н.И., 2020 
‹ Логос, 2020
2

ОГЛАВЛЕНИЕ
Термины, определения, обозначения……………………………………
9
Предисловие…………………………………………………………….... 13
Введение в инженерную акустику……………………………………… 15
Часть I. Основы физической и физиологической акустики………
25
Глава 1. Основные понятия физической акустики………………… 27
1.1. Определения…………………………………………………………. 27
1.2. Излучение и распространение звука……………………………….. 29
1.3. Распространение звука в помещении……………………………… 33
1.4. Поглощение, отражение и прохождение звука…………………...…36
1.5. Интерференция звука……….……………………………………..... 37
1.6. Дифракция звука………………………………………………………38
Глава 2. Основные понятия о шуме и вибрации…………………… 39
2.1. Общие характеристики шума………………………………………. 39
2.2. Спектральные и временные характеристики шума…………………41
2.3. Операции с децибелами. Примеры расчетов……………………… 46
2.3.1. Сложение шума двух и более источников…………………… 46
2.3.2. Перевод уровней звукового давления в уровень звука…….… 47
2.3.3. Вычитание уровня звука (уровня звукового давления)……. 47
2.3.4. Расчет эквивалентного уровня звука…..……………….…… 48
2.4. Характеристики вибрации………………………………………….. 49
Глава 3. Нормирование шума, вибрации, ультра- и инфразвука… 53
3.1. Воздействие шума на человека…………………………………….. 53
3.2. Основные принципы нормирования шума………………………… 54
3.3. Нормы шума на рабочих местах…………………………………… 56
3.4. Нормы шума в зданиях и на территории жилой застройки………. 59
3.5. Технические нормы шума машин…………………………………… 61
3.6. Ультра- и инфразвук: влияние на человека, нормирование……… 63
3.7. Влияние вибрации на человека, нормирование…………………… 65
Глава 4. Источники шума……………………………………………… 67
4.1. Классификация………………………………………………………. 67
4.2. Механический шум деталей машин………………………………… 70
4.2.1. Зубчатые передачи……………………………….…………….. 70
4.2.2. Подшипники………………..……………………………….……72
4.2.3. Роторы………………..……………………………………….… 74
4.2.4. Кулачковые механизмы……………..……………………….… 75
4.3. Аэродинамический шум…………………………………………….. 76
4.3.1. Шум струи………………………………………………………76
3

4.3.2. Шум вентиляторов……………………………………………… 80
4.4. Гидродинамический шум…………………………………………… 82
4.4.1. Источники шума…………………………….………………… 82
4.4.2. Шум гидронасосов………………………………..……….…… 83
4.5. Электромагнитный шум………………………………………………84
4.5.1. Электрические машины……………………………………… 84
4.5.2. Трансформаторы……………………………………………… 86
Глава 5. Акустические измерения……………………………………. 87
5.1. Шум на рабочих местах……………………………………..….……… 87
5.2. Шум на селитебной территории, в помещениях жилых
и общественных зданий…………………………………………..… 88
5.3. Шум транспортных потоков………………………………………… 89
5.4. Определение шумовых характеристик 
ориентировочным методом………………………………………...… 91
5.5. Измерение коэффициента звукопоглощения……………………… 94
5.6. Определение звукоизоляции ограждающих конструкций………… 97
5.7. Измерения эффективности акустических экранов………………… 99
5.8. Оценка погрешности акустических измерений……………...…….... 101
Глава 6. Расчеты шума в открытом пространстве 
и в помещениях………………………………………………………
102
6.1. Основные положения акустических расчетов…………………….. 102
6.1.1. Главные допущения…………………………..………….…….. 102
6.1.2. Основной принцип и правило расчетов…………………...... 103
6.1.3. Границы акустических расчетов……………………………..104
6.1.4. Аппроксимация источников………………………………….105
6.1.5. Поправочные коэффициенты…………………………...…… 106
6.2. Расчеты шума в открытом пространстве………...…………………107
6.2.1. Распространение звука в свободном пространстве…………107
6.2.2. Распространение звука за препятствие…..………..…….…. 109
6.2.3. Распространение звука от транспортного 
потока, расположенного в выемке………...………………..…. 110
6.3. Расчеты шума в помещениях………………………………………..112
6.3.1. Шум в изолированном помещении…………………………..112
6.3.2. Прохождение звука в соседнее помещение……………….... 114
6.3.3. Проникновение звука из помещения наружу………………. 115
6.3.4. Проникновение звука из помещения в кабину…….…….….116
6.3.5. Расчет звука, проникающего в помещение 
от наружного источника………………………..………………... 118
6.4. Расчет акустической эффективности 
шумозащитных конструкций……………………….……………..... 119
6.4.1. Акустическая эффективность………………………………...119
6.4.2. Расчет эффективности звукоизолирующего капота……..…..119
6.4.3. Расчет эффективности транспортных акустических 
экранов-барьеров………………………………………………121
4

Часть II. Основные методы и средства защиты 
от шума и вибрации……………………………………………….. 125
Глава 7. Общие сведения о методах и средствах 
защиты от шума и вибрации………………………..……...……... 127
7.1. Классификация……………………………………………………… 127
7.2. Средства индивидуальной защиты от шума………………………. 131
7.3. Активная шумовиброзащита………………………………..……… 134
7.3.1. Принцип действия……………………………………………..134
7.3.2. Примеры применения……………………………………...… 135
7.4. Организационно-технические меры защиты от шума……….…… 137
Глава 8. Звукоизоляция и звукопоглощение……………………….. 138
8.1. Звукоизолирующие и звукопоглощающие средства………………138
8.2. Классификация звукоизолирующих ограждений………………….140
8.3.Упрощенный расчет звукоизоляции 
одностенного (однослойного) ограждения………………...……………142
8.4. Графоаналитический расчет звукоизоляции 
однослойного ограждения………………………………………………. 144
8.5.Расчет звукоизоляции многослойного 
и двухстенного ограждений……...………………………………………149
8.6. Влияние на звукоизоляцию проемов, отверстий и щелей…...…… 151
8.7. Классификация звукопоглощающих покрытий……………...…….152
8.8. Расчет звукопоглощения……………………………..…….………..154
Глава 9. Звукоизолирующие кабины………………………............... 156
9.1. Применение……...………………………………………………...… 156
9.2. Классификация……………………………………………..…….…..157
9.3. Влияние внешних и внутренних источников на шум в кабине...... 157
9.4. Процессы шумообразования в кабинах транспортных машин…... 159
9.5. Акустические свойства кабин………………………………...…..... 162
9.6. Вклад звуковой вибрации в процессы 
шумообразования в кабине……………………………………….…166
9.7. Проектирование звукоизолирующих кабин…………….……….…167
Глава 10. Звукоизолирующие капоты……………………………….. 169
10.1. Применение………………...………………………………………. 169
10.2. Классификация..………………………………………………….…170
10.3. Связь акустической эффективности с тепловым режимом .....…..…174
10.4. Связь акустической эффективности 
с конструктивным исполнением…………………………………… 176
10.5. Проектирование звукоизолирующих капотов…………………… 179
Глава 11. Акустические экраны и экранирующие сооружения….. 181
11.1. Классификация………………………………………………….…..181
11.2. Физические принципы работы акустических экранов…….……..184
5

11.3. Основные конструктивные факторы, влияющие 
на акустическую эффективность акустических экранов….……… 187
11.4. Материалы для изготовления экранов…………………………….193
11.5. Надстройки на свободном ребре………………….……...…………. 196
11.6. Расположение и монтаж акустических экранов.………………… 198
11.7. Конструирование транспортных экранов…………………….….. 201
11.8. Применение акустических экранов для снижения шума……….. 203
Глава 12. Глушители шума…………………………………….……… 207
12.1. Физические принципы работы……………………………….…… 207
12.2. Характеристики………………………………………………..……211
12.3. Классификация и применение……………………………..……… 213
12.4. Расчет эффективности некоторых глушителей………………….. 217
12.5. Глушители воздуховодов…………………………………….…….219
12.6. Глушители шума выпуска двигателей внутреннего сгорания….. 225
12.6.1. Механизм снижения шума………………………………..... 225
12.6.2. Связь конструкции глушителя с противодавлением………226
12.6.3. Связь эффективности глушителей 
с конструктивным исполнением……………………………228
12.6.4. Проектирование глушителей шума 
выпуска двигателей внутреннего сгорания…………..….... 232
Глава 13. Виброизоляция и вибродемпфирование………...………… 236
13.1. Применение………………………………………………………… 236
13.2. Физическая сущность………………………………………………238
13.3. Расчет эффективности виброизоляции……………………………241
13.4. Типы виброизоляторов……………………………………………..245
13.5. Классификация и расчет вибродемпфирующих покрытий.…….. 248
13.6. Применение и эффективность 
вибродемпфирующих покрытий и конструкций…………………. 252
Часть III. Практика борьбы с шумом и вибрацией……….……..… 255
Глава 14. Снижение шума автомобилей………………………..…… 257
14.1. Характеристики шума…………………………………………..…. 257
14.2. Источники шума………………………………………………..….. 259
14.3. Снижение внешнего шума……………………………………..….. 264
14.4. Пути снижения внутреннего шума……………………………….. 266
14.5. Применяемые акустические материалы………………………….. 270
Глава 15. Проектирование шумовиброзащиты
транспортных машин…………………………………..…………272
15.1. Способы и порядок проектирования шумозащиты………………272
15.2. Расчеты ожидаемой шумности 
(на примере строительных машин)……………………...………… 275
15.2.1. Расчет воздушного шума в кабине экскаватора………...… 275
6

15.2.2. Расчет внешнего шума……………………………………..… 284
15.2.3. Расчет структурного звука…………………………………..289
15.3. Шумовиброзащита: выбор и требования………………...……
294
15.3.1. Выбор методов и средств защиты
от шума и вибрации на транспортных машинах..…………294
15.3.2. Требования к шумовиброзащитным конструкциям…..…… 295
15.4. Оптимизация шумовиброзащитного комплекса………………….301
Глава 16. Снижение шума строительно-дорожных
машин и тракторов……………………………...………………………. 307
16.1. Шум строительно-дорожных машин……………...……………… 307
16.1.1. Источники шума………………………….……..…………... 307
16.1.2. Характеристики шума в кабинах………………………….308
16.1.3. Характеристики внешнего шума…………………….…… 310
16.2. Снижение шума в кабинах…………………………………………311
16.2.1. Методы и средства…………………………………………311
16.2.2. Сравнительная эффективность средств снижения 
шума в кабинах и на открытых рабочих местах……………
312
16.2.3. Шумовиброзащитные конструкции и средства…………. 316
16.3. Снижение внешнего шума………………………………… 322
16.3.1. Классификация методов и средств………………………..322
16.3.2. Сравнительная эффективность средств 
снижения внешнего шума……………………………………
323
16.3.3. Шумозащитные средства………………………...…………. 327
Глава 17. Борьба с шумом на производстве……………………...…. 330
17.1. Общая оценка производственного шума………………………….330
17.2. Металлорежущие станки………………………………………..… 331
17.3. Деревообрабатывающие станки…………………….…………….. 335
17.4. Стационарные компрессорные установки……………………….. 337
17.5. Борьба с шумом вентиляционных систем……….……………….. 341
17.6. Оборудование для переработки пластмасс………………………. 345
17.7. Пневмосистемы………………………………………………….….349
Глава 18. Борьба с шумом в городах………………………………….351
18.1. Влияние повышенного шума на население городов…………..… 351
18.2. Источники шума в городах и населенных пунктах………………353
18.3. Шум автотранспорта……………………………………...……….. 355
18.4. Шум строительства…………………………………………………358
18.5. Распространение и расчеты шума в городской застройке...……..361
18.5.1. Распространение звука………………………………….… 361
18.5.2. Расчеты ожидаемого шума………………………………...366
18.6. Снижение шума в городах……………………………………...…. 369
18.6.1. Градостроительные меры защиты от шума………………369
18.6.2. Снижение шума строительства……………………..….….373
18.7. Карты шума городов………………………………………………..374
7

Глава 19. Защита от авиационного шума…………………………… 377
19.1. Методы оценки, нормирования и контроля 
авмационного шума на местности…………………………………
377
19.2. Шум реактивных самолетов…………………………………...….. 382
19.2.1. Основные источники шума…………………………….….382
19.2.2. Реактивная струя…………………………………………... 383
19.2.3. Вентиляторы и компрессоры………………………….….. 386
19.3. Шум винтовых самолетов и вертолетов…………………………..386
19.3.1. Винтовые самолеты……………………………………….. 386
19.3.2. Вертолеты………………………………………………….. 387
19.4. Снижение шума вблизи аэропортов…………………………...…. 388
19.5. Снижение шума в салонах пассажирских самолетов…………… 391
19.5.1. Основные источники внутреннего шума…………………391
19.5.2. Общие меры по снижению шума в салонах…………...… 393
19.5.3. Звукоизоляция и звукопоглощение……………………….396
19.5.4. Вибропоглощение и виброизоляция……………………... 397
Глава 20. Шум и вибрация железнодорожного транспорта…………399
20.1. Источники шума …………………………………………………... 399
20.2. Образование и распространение внешнего шума, 
излучаемого железнодорожным транспортом…………………... 403
20.2.1. Общая характеристика процессов шумообразования…... 403
20.2.2. Шум качения………………………………………………. 404
20.2.3. Шум торможения и скрежет…………………………..….. 406
20.2.4. Распространение звука в пространстве…………………...406
20.3. Вибрация и структурный звук, возбуждаемые 
движением поездов……………………………………………...… 409
20.4. Расчет внешнего шума железнодорожного транспорта……….…412
20.4.1. Общие положения………………………………………..... 412
20.4.2. Расчет эквивалентного уровня звука………………………
413
20.4.3. Расчет максимального уровня звука……………………... 415
20.4.4. Расчет эквивалентных уровней звукового давления
в октавных полосах частот…………………………………. 415
20.5. Снижение шума и вибрации………………………………………. 416
20.5.1. Основные методы и средства 
снижения шума поездов………………………………..…... 416
20.5.2. Снижение шума в источнике образования………………. 419
20.5.3. Снижение шума на пути распространения…………….…425
20.5.4. Снижение вибрации………………………………………..427
Список литературы…………………………………………………….. 429
Об авторе………………………………………………………………… 431
8

                                                          Термины, определения, обозначения
ТЕРМИНЫ,
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ
Акустическая постоянная помещения (ȼпом, м2): ȼпом = Ⱥпом/(1 – Įпом), где 
Ⱥпом – эквивалентная площадь звукопоглощения, Įпом – средний коэффициент звукопоглощения в помещении.
Бегущая звуковая волна – звуковая волна, распространяющаяся в открытом пространстве без отражений в отсутствие препятствий.
Биения – изменения амплитуды колебания, образующегося при сложении двух колебаний с близкими частотами.
Виброизоляция – метод снижения вибрации, основанный на ее отражении в устройствах – виброизоляторах.
Виброизоляторы – устройства для снижения вибрации в опорных связях 
виброизолируемой установки, имеющие статический прогиб под действием ее массы.
Вибропоглощение (вибродемпфирование) – метод снижения звуковой 
вибрации за счет перехода вибрационной энергии в тепловую в вибродемпфирующих покрытиях.
Виброскорость (v, м/с) – первая производная по времени от вибросмещения.
Виброускорение (a, м/с2) – вторая производная от вибросмещения.
Время реверберации – время, в течение которого уровень звукового 
давления (звука) в помещении падает на 60 дБ (дБА) после отключения источника.
Глушитель – шумозащитное устройство, применяемое для снижения 
аэродинамического и гидродинамического шума в установках, использующих воздух или жидкость в качестве рабочего тела.
Динамический режим – режим, при котором машина выполняет рабочие 
операции с включенными исполнительными органами.
Дифракция звука – огибание звуковыми волнами края препятствия.
Диффузное звуковое поле – звуковое поле в замкнутом объеме, образованное отражениями от поверхностей и характеризуемое равномерным 
распределением уровня звука и уровня звукового давления по всему 
объему (однородность) и равновероятностью направлений прихода 
звуковых волн в любую точку объема (изотропность).
Звуковая вибрация – вибрация ограждающих конструкций в звуковом 
диапазоне частот, вызывающая структурный звук.
Звуковая мощность (W, Вт) – количество звуковой энергии, излучаемой 
источником звука в единицу времени.
Звуковая тень – зона относительной тишины, возникающая за экраном 
или экранирующим сооружением.
9