Ülkemizde ve tüm dünyada Endüstriyel gelişmenin bir yan ürünü olan endüstriyel gürültü, endüstriyel gelişmemize paralel olarak önemli bir sorun durumuna gelmektedir. Ancak, gürültünün insanlar üzerindeki olumsuz etkilerinin, işitme kaybından iş veriminin önemli ölçüde azalmasına ve fizyolojik rahatsızlıklardan psikolojik bozukluklara dek uzandığı gerçeği ülkemizde daha tam olarak değerlendirilememektedir. Bu nedenle, birçok endüstri kolunda, çalışanların yüksek düzeyde gürültü etkisinde kalmasına rağmen ciddi önlemler alınmamaktadır. Akustik konusunda çalışmaların çok eski bir tarihi olmamakla birlikte, gelişmiş ülkelerin birçoğunda bile endüstriyel gürültü kontrolünün ciddi olarak gündeme gelmesi son 10-15 yılın ürünüdür. Ancak, bu ülkelerde kısa sürede önemli ilerlemeler kaydedilmiş, endüstriyel makinelerin tasarımı aşamasından fabrika yerleşim ve yönetimine dek her aşamada “ endüstriyel sorunu” gözönünde bulundurulmuştur. Ülkemizde ise bu konudaki çalışmalar daha başlangıç evresindedir. Sanayi kuruluşlarının gürültü sorununa bir çözüm arama girişiminde bulunmayışlarının temel iki nedeninden biri gerekli zorlama ve denetimin olmaması, öteki ise bu konulardaki bilgi birikiminin yetersizliğidir.

Gürültünün İnsanlar Üzerindeki Etkileri

Gürültünün insanlar üzerindeki olumsuz etkilerini iki grupta inceleyebiliriz:

1. İşitme duyusuna yaptığı olumsuz etkiler.

2. Bunun dışındaki fizyolojik ve psikolojik etkiler.

Gürültünün işitme duyusunda oluşturduğu olumsuz etkiler, ya ani etkiler şeklindedir, ya da zamanla görülür. Ani ve yüksek bir sesin kulak zarını parçalaması ya da hassas korti organının fizyolojik yapısını düzelmeyecek şekilde bozması ani oluşan etkilerdir. Bununla birlikte, ani zarar oluşturmayacak düzeydeki gürültüde uzun süre kalan kişilerde sürekli işitme kayıpları görülebilir. Yüksek ses, tüy hücrelerini zedeleyerek işitme duyusuna zarar verir. İşitme duyusu zedelenen bir kişide, işitme kaybı ya da işitme eşiğinin kayması adı verilen, işitme duyusunda azalma görülür. İşitme eşiğinin kayması geçici olabileceği gibi sürekli de olabilir. Örneğin, normal bir yetişkin 1000 Hz frekansında, ses basıncı düzeyi 0 dB olan bir sesi duyabilirken, uzun süre yüksek bir sesin etkisi altında kaldıktan hemen sonra sözgelimi 20 dB’in altındaki 1000 Hz ‘lik sesi duyamıyorsa, bu kişideki işitme kaybı, 1000 Hz için 20 dB’dir

Gürültü kontrolünde , ses yalıtımında gürültü ölçümleri önemli bir yer tutar. Gürültü ölçümlerinde amaç, gürültü kaynağını bulmak veya belli bir noktadaki gürültü düzeyini saptamaktan, gürültünün frekans dağılımını bulmaya ya da darbe gürültüsünü saptamaya kadar çok çeşitli olabilir. En çok kullanılan ölçüm, istenilen bir yerdeki gürültü düzeyinin saptanmasıdır. Bu tür ölçümler, genellikle, çevre gürültüsünün standartlara uygunluğu ya da bir iş yerindeki gürültü düzeyinin istenilen sınırlar içinde olup olmadığını kontrol etmek için yapılır. Gürültü ölçümleri, ya kaynağın bulunduğu ortamda ya da özel olarak hazırlanmış test ortamlarında yapılır. Test odalarında yapılan ölçümlerde amaç genellikle, ses kaynağının ses yayma özelliklerinin bulunması örneğin, ses gücü düzeyinin 3 bulunmasıdır. Endüstriyel gürültü kontrolü için, daha çok, kaynağın bulunduğu ortamda ölçüm yapmak gerekmektedir. En çok yapılan ölçüm ses düzeyinin saptanmasıdır. Ses düzeyinin ölçümü için her banttaki ses basıncı düzeyini bulup, istenilen bir noktadaki ses düzeyi doğrudan ölçülebilir. Ses düzeyi ölçerlerin basit ve gelişmiş tipleri vardır. Basit tipleri, genel amaçlı olarak pratikte çok fazla kullanılırlar. Amaç, istenilen noktalardaki ses düzeyini 1 dB ya da 0,5 dB hassasiyetle ölçmektir. Kullanımları basittir ve süratli ölçüm için kullanılabilirler. Bu ölçümlerin bir kısmında A,B,C, ve D ağırlıklı ses düzeyleri bulmak için kullanılabilir. Bu ölçümlerin bir kısmında A,B,C ve D ağırlıklı ses düzeyleri bulmak için ayrı elektronik devreler bulunur. Böylece ses düzeyi; dBA, dBB, dBC ya da dBD olarak ölçülebilir. Hassas türlerde ölçüm hassasiyeti 0.1 dB’ dir. Gelişmiş tiplerin, darbe tipi gürültüleri ölçmekten, sesi çeşitli frekans bantlarında filtre etmeye kadar birçok değişik özellikleri olabilmektedir. Örneğin, preslerin veya şahmerdanların çıkardığı kısa süren darbe tipi gürültüler ancak gelişmiş tiplerle ölçülebilir. Ayrıca daha önceki bölümlerde incelenen eşdeğer sürekli gürültü düzeyini ve ses etkilenim düzeyini de doğrudan ölçülebilen ses düzeyi ölçerler bulunmaktadır.

cihazın günlük kontrol ölçümlerinde kullanılmasının gereksizliği de kullanılmalıdır. Ses düzeyi ölçerlerin ölçümlerden önce ve sonra kalibre edilmeleri gereklidir. Çok değişik çeşitleri olan bu cihazların hangi türlerinin, nerede, nasıl kullanılacağı deneyim ve kimi zaman uzmanlık isteyen bir konudur. Bazı yapımcı firmaların bu konularda ayrıntılı bilgi veren birçok yayınları vardır. Genelde sorun, yalnız uygun cihazın seçimi değildir. Uygun mikrofonun nasıl seçileceğinin, ne tür gürültüde “hızlı” ayarının kullanılması gerektiğinin ve benzeri noktaların iyi bilinmesi gerekir. Bununla birlikte, endüstri tipi basit ses düzeyi ölçerlerle gürültü düzeyi ölçümlerinde; cihazı gürültü kaynağına doğrultmak, kendimizden elverdiğince uzakta tutmak, cihazın mikrofonu yakınında normalde orada olmayan sesi yansıtıcı ya da tutucu yüzeylerin bulunmamasına özen göstermek gibi birkaç kuralı uygulamak yeterli olabilir. Güvenilir, hassas ölçümler için aşağıdaki kuralları 4 uygulamak yeterli olabilir. Güvenilir, hassas ölçümler için aşağıdaki kuralları uygulamak gereklidir: 1. Her şey den önce elimizdeki cihazın pillerinin yeterli güçte olup olmadığını kontrol etmelidir. 2. Ölçümlerden önce ve sonra cihaz kalibre edilmelidir. 3. Kullanılan cihazın tipi, numarası vb. özellikleri bir yere not edilmelidir (özellikle elimizde değişik ölçüm cihazları bulunuyorsa, daha sonra, ölçümde hangi cihazı kullandığımızı bilmek isteyebiliriz.). 4. Ölçüm yapılan ortamın atmosferik özellikleri saptanmalıdır (Sıcaklık,nem oranı, dışarıda ölçüm yapılıyorsa rüzgar hızı ve yönü). Çizelge 2.1. Gürültünün zamanla değişme şekline göre yapılması gereken ölçümler Gürültü Türü Ölçüm Tipi Gürültü Örneği Kararlı Gürültü Gürültü Düzeyi Havalandırma Sis. Sabit Kesikli G. Gürültü Düzeyi Hava kompresörü Ya da Leq Dalgalı gürültü Gürültü düzeyi Yüzey taşlama ( periyodik) Ve ya Leq ya da Gürültü dozu Dalgalı gürültü Leq ya da Yüzey fabrika içi (periyodik değil) Gürültü dozu gürültü Tekrarlanan darbe Darbe ayarlarıyla Otomatik pres gürültüsü gürültü düzeyi perçinleme,delme,.. Tek darbe Leq ve“en yüksek” Pres,delme vb.bir Gürültü düzeyi operasyonun tek olarak yapılması Kısa sürede Sel Uçak havalanması yükselip gürültü daha sonra kaybolan gürültü (geçiş gürültüsü) 5 5. Ölçümün yapıldığı yerin bir planının çıkarılması, ölçüm noktalarının ve çevredeki yansıtıcı ve yutucu yüzeylerin plan üzerinde işaretlenmesi son derece yararlıdır. Yapılan ölçümlerin çevredeki yüzeylerden ne denli etkilenmiş olabileceğine karar verebilmek için böyle bir planın elimizde olması gereklidir. 6. Bir gürültü kaynağının gürültü düzeyi ölçülecekse, önce söz konusu kaynak çalışmadan, ölçüm noktasındaki arka plan gürültüsünün ölçülmesi gerekir. Böylece, asıl ölçüm noktasındaki arka plan gürültüsünden ne denli etkilendiği görülür. Eğer arka plan gürültüsüyle asıl ölçüm değeri arasında 10 dB ya da daha fazla fark varsa, yapılan ölçüm 0,5 dB hassasiyetle geçerlidir. Aradaki fark 10’den daha azsa, söz konusu kaynağın gürültüsünü saptayabilmek için, asıl ölçümden arka plan gürültüsünün çıkarılması gereklidir. 7. Kullanılan cihazın özelliklerine göre ve ölçülecek gürültünün türüne göre doğru ayarlar seçilmelidir. Çizelge 2.1. de gürültünün zamanla değişme şekline göre ne tür bir ölçüm yapılması gerektiğini göstermektedir (Özgüven, 1986). Basit ses düzeyi ölçerlerle yapılacak ölçümlerle yalnız ses düzeyi ve bunu değişik şekilleri saptanabilir. Ölçülen sesi oluşturan harmoniklerin frekans dağılımları konusunda hiçbir bilgi elde edinilemez. Şekil 2.1. a) Harmonik, periyodik ve karmaşık seslerin yaratacağı ses basınç değişimleri, b). Bu Fonksiyonların frekans dağılımı 6 Amaç gürültü düzeyinin saptanması, standartlarla karşılaştırılması ya da sağlığa zararlı olup olmadığının araştırılmasıyla, yalnız ses düzeyinin ölçülmesi yeterlidir. Ölçüm sonucunda gürültünün fazla olduğuna ve azaltılması gerektiğine karar verilirse, o zaman yalnız ses düzeyini bilmek yeterli olmaz. Aynı gürültü düzeyindeki iki ayrı ses çok farklı frekans dağılımı gösterebilir. Gürültü kontrolünde kullanılan yöntemler çoğu kez frekans bağlı olduğundan, uygulanacak gürültü kontrolü yöntemine karar vermeden önce gürültünün frekans dağılımını bilmek gerekir. Bu defa frekans analizi (spektrum analizi) ile sağlanabilir. En basit spektrum analizi, mikrofonla elektrik sinyallerine çevrilen ses basıncı değişiminin filtre devreleriyle frekans bantlarındaki harmoniklerine ayrılmasıyla yapılır. Yapılan analiz türüne göre, filtre edilecek bandın bant genişliği alt ve üst sınırları otomatik olarak ayarlanır ve incelenen sinyali oluşturan harmoniklerden yalnız istenen bant sınırları içinde kalanların geçmesine izin verilir. Böylece yalnız bu harmoniklerin düzeyi ölçülür. Aynı işlem değişik frekans bantları için yenilirse, her banttaki ses basıncı düzeyi (bant basıncı düzeyi) ölçülmüş olur. Daha önce de görüldüğü gibi genellikle oktav, 1/3 oktav ve 1/10 oktav bantları kullanılır. Bu tür analizler sabit yüzdeli bant genişliğine sahip analizlerdir. Yani, yüksek frekanslı bantların bant genişliği, düşük frekanslı bantların bant genişliğine göre daha fazladır. Sabit kalan, bant genişliğinin merkez frekansına oranıdır. Bir de sabit bant genişliği alınarak yapılan frekans analizleri vardır. Bu analizlerde bant genişliği, merkez frekansının değerine bağlı olmaksızın her bant için aynıdır. Frekans analizinde kullanılan bant genişliği azaldıkça analiz daha hassaslaşmakta, buna karşılık analizin yapılacağı bant sayısı çoğaldığı için analiz süresi artmaktadır. Son olarak gürültü dozu ölçerlerden (düzimetre) ve odyometrelerden söz etmek gerekir. Gürültülü bir ortamda çalışan bir kişi, kararsız gürültülü etkisi altındaysa ya da değişik sürelerde değişik gürültü düzeylerindeki ortamlarda bulunuyorsa, kişinin gürültüden etkilenme durumunu belirlemek için etkisinde kaldığı gürültü dozunu hesaplamak gerekir. Belli süreler sabit gürültü düzeylerinin etkisi altında kalan bir kişi için gürültü dozu, daha öncede görüldüğü gibi, çeşitli şekillerde hesaplanabilir. Bununla birlikte, periyodik olmayan kararsız gürültünün etkisindeki bir kişi için gürültü dozu aynı yöntemlerle bulunamaz. Böyle durumlarda kullanmak için 7 geliştirilen gürültü dozu ölçerler, kulağa en yakın noktada taşınır ve etkisi altında kaldığı gürültü dozu saptanacak kişiyle birlikte gün boyunca dolaşır. Gürültü dozu ölçerler, yüzde olarak gürültü dozunu verdiği gibi, söz konusu zaman aralığında kişinin etkisi altında kaldığı en yüksek gürültü düzeyini de saptar. Taşıdığı gürültü dozu ölçeri % 100’ü gösteren bir işçinin o gün sonuna kadar gürültüsüz (gürültü düzeyi 80,85 dBA’nın altında olan) bir yerde çalıştırılması gerekir. ISO ve OSHA standartlarında göre gürültü dozu hesaplama şekilleri biraz farklı olduğundan her iki standart için farklı gürültü dozu ölçerler kullanmak gerekmektedir. Odyometre ise işitme duyusundaki bozukluğu saptamada kullanılan bir cihazdır. Belli aralarla odyometrik ölçüm yaptıran kişinin, her frekans bandındaki olası duyma eşiği kayması kolaylıkla saptanabilir. Odyometre değişik yüzeylerde ve frekanslarda arı ses üretebilmektedir. Normal bir yetişkinin her frekanstaki sesi hangi düzeyde duyabileceği bilindiğinden, duyma eşiğinde kayma olan bir kişi odyometrik ölçüm ile kolaylıkla belirlenebilir. Şekil 2.2. Bir atölyede dört ara tezgahın aralarındaki üç koridor olacak şekilde yerleştirilmesi a) Gürültü bakımından uygun olmayan yerleştirme, b) Gürültü bakımından uygun olan yerleştirme. 8 3. MATERYAL VE METOD 3.1. Materyal Bu çakışmada materyal olarak gürültü ve kontrolü seçilmiş olup; gürültünün kaynakta kontrolü, yayılmada kontrolü ve algılandığı ortamda kontrolü üzerinde durulmuştur. Gürültü ve kontrolü üzerinde durulurken, insan saglığı üzerindeki etkilerinden ve malzemelerin ses iletim katsayılarından ve titreşimlerinden de bahsedilmiştrir. 3.1.1. Gürültü Kontrolü Gürültü, “istenmeyen, rahatsız edici ses” olarak tanımlandığı için sağlığa zarar verecek düzeyde olmasa bile rahatsız edici özelliğinden dolayı yok edilmeli ya da azaltılmalıdır. Bir gürültünün rahatsız ediciliği, gürültünün ; i) Yüksekliğinden ii) Cinsinden iii) Değişkenliğinden kaynaklanabilir. Endüstriyel gürültünün azaltılma gereği, genellikle, rahatsız etmesinin ötesinde sağlığa zararlı olmasından kaynaklanmaktadır. Gürültünün çevresindekilere verdiği zararı engellemek amacıyla; gürültünün yaratıldığı ortamın özelliğine, çevredeki kişilerin gürültülü ortamda bulunma sürelerine ve koşullarına bağlı olarak, değişik gürültü düzeyleri sınır değer olarak belirlenmiştir. Belirlenen değerler çeşitli standartlarda belirtilmiş, bazı ülkelerde bu değerler kanun ya da tüzüklere girmişlerdir. Endüstride, çalışanların bulunduğu ortamlarda gürültü bu düzeylere indirilmelidir. Gürültüyü yok etmek ya da azaltmak olanaksızsa, gürültüden etkilenen kişileri herhangi bir şekilde gürültüden korumak gerekir. Kişileri gürültüden korumak için alınabilecek önlemlerin tümüne gürültü kontrolü adı verilir. Gürültü kontrolü genel olarak üç şekilde sağlanabilir; i) Gürültüyü kaynağında azaltmak, ii)Gürültüyü yayılma anında (kaynakla alıcı arasındaki yolda) azaltmak, iii)Gürültünün algılandığı noktada(alıcıda) önlemler almak, 9 Temel kural, olanak varsa gürültünün kaynakta azaltılmasıdır. Böylece, kaynağın gürültüsünden tüm çevre korunmuş olur. İkinci olarak gürültünün yayılma alanında azaltılması gelir. Bunun birçok yolu olmakla birlikte ilk önlem kadar etkili olmayabilir. Her iki yolun da yarar sağlamadığı ya da yeterince etkili olmadığı (veya ekonomik olmadığı) durumlarda, kişisel koruyucular kullanılarak, gürültü algılandığı noktada (alıcı da) azaltılır. Birçok durumda, bu yollardan birkaçına birden başvurmak gerekebilir. Görüldüğü gibi gürültü kontrolü, her zaman, gürültünün herkes için azaltılması yok edilmesi değildir. Kişisel koruyucular kullanılarak, yalnız gürültüden etkilenecek kişileri korumak da gürültü kontrolü kapsamı içerisindedir. Sesin serbest alanda ve yankılanım alanında yayılma şekli, gürültüyü azaltacak birçok yöntemi kolaylıkla görmemizi sağlar. Örneğin, bir odanın ortalama ses yutma katsayısını artırmanın, o odadaki bir kaynağın yaratacağı gürültü düzeyini kaynaktan uzakta olmak koşuluyla azaltılacağını biliyoruz. Bu kapalı yerlerde kaynaktan uzaklaşmanın gürültüyü azaltmak açısından bir çözüm olduğunu kolaylıkla göstermektedir. Bu bölümde ise, gürültü kontrolü yöntemleri toplu ve sıralı bir şekilde incelenmektedir. Önce; kaynakta yayılma alanında ve gürültünün algılandığı yerde gürültü kontrollerinin ne gibi yöntemlerle sağlanabileceğini kısaca inceleyelim: 3.1.2. Kaynakta Gürültü Kontrolünü Sağlamanın Yolları a). Kaynağın yayıldığı ses enerjisini azaltmak. b). Kaynak ile sesi yayan yüzey arasında yalıtım sağlamak. c). Yüzeyin ses yaymasını azaltmak. Bunları sağlayabilmek için uygulanan yöntemleri ise aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz: i) Anlama ve bakım ile gürültünün kontrol edilmesi, ii) Susturucuların kullanılması, iii) Kaynağın ses yalıtıcı ve yutucu malzemeyle kaplanması, iv) Titreşim yalıtımı, v) Titreşen yüzeylerin, titreşim sönümleyici malzemeyle kaplanması, 10 vi) Gürültü kaynağının kapalı hücreler içerisine alınması ( Bu yöntem, yayılma alanında gürültünün kontrolü başlığı altında da düşünülebilir), vii) Kaynakta, malzeme ve tasarım değişiklikleri yapılması, 3.1.3. Yayılma Alanında Gürültüyü Kontrol Etmenin Başlıca Yöntemleri i) Gürültü kaynağının bulunduğu bölgenin ses yalıtıcı malzemeyle ayrılması, ii) Ses bariyerlerinin kullanılması, iii) Gürültü yayılma alanının kontrolü ( duvar, tavan vb. yüzeylerin ses yutucu malzemeyle kaplanması, askılı ses yutucu yüzeylerin kullanılması vb. yöntemler), 3.1.4. Gürültünün Algılandığı Yerde Kontrolü Gürültüden etkilenen kişi veya kişileri, ya ses yalıtımı sağlanmış bölgelere alarak ya da kulak koruyucuları kullanarak gürültüden korumayı içerir. Bu yöntemlerle gürültü azaltılmamakta, fakat kişiler gürültüden korunmaktadır. Gürültü kontrol mühendisliği, gürültü düzeyini istenilen düzeye en ekonomik bir şekilde indirme yöntemini saptamayı ve bu yöntemi uygulamayı içerir. Kurallara bağlı olarak, uygulayabileceğimiz yöntemler, yukarıda sayıldığı kadar çok olmayabilir ve yine koşullara bağlı olarak her yöntemin sağlayacağı gürültü azalması değişebilir. Şimdi bir örnekle yukarıda sıralanan yöntemlerin ne şekilde uygulanabileceklerini gösterelim: 3.1.Örnek : Hız testeresiyle profil kesme işleminin yapıldığı bir tezgahta çalışan işçinin ve kesme işleminin yapıldığı atölyede bulunan bir ustabaşının, yaratılan gürültüden korunmaları için alınabilecek gürültü kontrol yöntemlerini sıralayınız. Çözüm : Şekil 3.1.’de gürültünün kaynaktan alıcılara gidişi şematik olarak gösterilmiştir. Öncelikle gürültü kaynaklarının, iletim yollarının ve etkilenen kişilerin doğru olarak saptanması gerekir. Kaynak olarak, her ne kadar yalnız hız testeresi görülüyorsa da; kesme işlemi sırasında metal iş parçası da titreşecek ve bir gürültü kaynağı oluşturacaktır. 11 Benzer şekilde, kesme sırasında doğan titreşimler, testerenin bağlı olduğu testere tablasını (gövde ve ayaklarıyla birlikte) titreştirecek ve kısaca testere tablası olarak adlandırabileceğimiz metal yapının da bir gürültü kaynağı olmasına neden olacaktır. Gürültünün iletimi ise doğrudan doğruya olabileceği gibi, duvardan yansıyarak da olabilecektir. Ayrıca, testere tablasının titreşimlerini iletmesinden dolayı beton zemini de gürültü iletiminde rolü olacağı açıktır. Etkilenen kişiler ise, işçi ve ustabaşıdır. Bu durumda şekil.3.1.’deki gruplamayı yapabiliriz. Şekil 3.1. Gürültü kontrol yöntemlerinin uygulanması Gürültü kaynakları : Testere, testere tablası, iş parçası İletim yolları : Doğrudan, yansımayla, zemin titreşimiyle Etkilenenler : İşçi, ustabaşı Şimdi de; kaynakta, iletim yolunda ve etkilenen kişilerde gürültünün kontrolü için, daha önce saydığımız yöntemlerden hangilerinin ve ne şekilde uygulanabileceklerini görelim: 3.1.5. Kaynakta Kontrol i) Kesme işlemi için hız testeresi yerine başka bir tezgah kullanılması, ii) Testerenin, kesme sırasındaki titreşimlerinin azaltılması, iii) Testere tablasının kesme sırasındaki titreşimlerinin, benzer şekilde, azaltılması, 12 iv) İş parçasının kesme sırasındaki titreşimlerinin azaltılması için,kesilecek parçaya sonradan çıkarılabilecek şekilde titreşim sönümleyici malzemenin (lastik plakası gibi) tutturulması, v) İş parçasıyla, testere tablası arsına titreşim yalıtıcı malzeme konması, vi) İş saatlerinin düzenlenmesiyle, işçinin ve ustabaşının birlikte çalıştığı saatlerin en aza indirilmesi, 3.1.6. İletim Yolunda Kontrol i) Testere tablasıyla zemin arasında titreşim yalıtıcı malzeme koyarak, beton zemin ile iletilen titreşimlerin azaltılması, ii) Zemin betonun kesikli dökülerek, zemin titreşimlerinin ustabaşının bulunduğu kısma iletilmesinin önlenmesi, iii) Ustabaşının çalışma masasının testereden el verdiğince uzağa konulması, iv) Tavanın ve duvarın ses yutucu malzemeyle kaplanılması, v) Zemini, tahta halı vb. malzemeyle kaplayıp, zeminin ses yutmasının artırılması ve titreşimlerin sönümlenmesi, vi) Testerenin bulunduğu kısmın, ustabaşının çalıştığı kısımdan duvarla ayrılması vii) Ses bariyerlerinin kullanılması, viii) Testerenin tam ya da yarı hücreyle örtülmesi, ix) Tezgahın yönünün ya da duvara uzaklığının değiştirilmesi, 3.1.7. Algılandığı Yerde Kontrol i) Ustabaşının çalıştığı kısmın camlı bölmeyle ayrılması, ii) İşçinin ve ustabaşının kulak koruyucuları kullanması, 13 Şekil 3.2. Algılandığı yerde kontrol Bu önlemlerin tümünün birden uygulanmasının gereksizliği açıktır. Örneğin testerenin bulunduğu kısmın ustabaşının çalıştığı kısımdan istenilen yalıtımı sağlayacak bir duvarla ayırdıktan sonra, bir de ustabaşının çalıştığı kısmı camlı bölmeyle ayırmayla ya da ustabaşına kulak koruyucuları kullandırmaya gerek yoktur. Yukarıdaki örnek, basit bir gürültü kontrolü mühendisinin ilk görevi, bu yöntemlerin her birinin sağlayabileceği gürültü azalmasını saptamaktır. Odanın ve gürültü kaynağının özelliklerine göre, yukarıda sayılan yöntemlerden bir kısmı, algılanabilir bir azalma bile sağlamayabilir; ya da istenilen gürültü azalmasını sağlasa bile uygulanabilir ve ekonomik olmayabilir. Gürültü kontrolünde alınabilecek önlemlerin bir kısmının yönetsel, bir kısmının ise mühendislik uygulaması olduğuna dikkat etmek gerekir. Verilen örnekte, iş saatlerinin düzenlenmesiyle işçinin ve ustabaşının aynı anda çalıştığı saatleri en aza indirmek yönetsel bir uygulamadır. Yönetim şekli bu uygulamaya izin vermeyebilir. Bu örnekte alınabilecek diğer bir yönetsel önlem de testerenin başında sağır bir işçi çalıştırmaktır (Sağır işçi çalıştırmakta gürültü düzeyinin çok yüksek olduğu ve azaltılamadığı durumlarda uygulanan geçerli bir yöntemdir). Ancak, her durumda uygulanabilir bir seçenek değildir. Tümüyle yönetimle ilgili bir sorundur. Bunun yanında, bariyer kullanmak ya da duvarı ve tavanı ses yutucu malzemeyle kaplanmak bir mühendislik uygulamasıdır. Birkaç seçenekten hangisini uygulayacağımıza ise genellikle “ekonomik olma” durumuna göre karar veririz. 14 3.1.8. Planlama ve Bakım ile Gürültü Kontrolü Planlama ile gürültü kontrolü, gürültü kontrolünün, genellikle, en az önem verilen şeklidir. Oysa, gürültüyü doğduktan sonra azaltmaya çalışmak yerine, baştan önlemek çok daha kolay ve etkilidir. Planlama ile gürültü kontrolü, fabrika, atölye ve benzeri üretim alanlarında, işlemlerin ve tezgahların saptanması ve makinelerin yerleşimi aşamasında, ileride doğabilecek gürültüyü en aza indirecek şekilde alınabilecek önlemlerin tümünü içerir. Planlama ile gürültü kontrolü üç bölümde incelenebilir: 1. İşlem ve tezgah seçimi: İşlem ve tezgah seçiminde gürültü, doğal olarak, belirleyici etken değildir. Bununla birlikte, işlem ve tezgah ileride önemli bir gürültü kaynağı olacaksa, doğacak gürültünün azaltılması için yapılacak harcamaların da göz önünde bulundurulması gerekir. Ayrıca işletme ve çalışma koşulları da doğacak gürültü düzeyini etkileyeceğinden, işletme ve çalışma koşulları da doğacak gürültü düzeyini etkileyeceğinden, işletme ve çalışma koşullarının saptanması aşamasında da gürültüyü azaltıcı önlemler alınabilir. 2. Fabrika içi yerleşimi: Fabrika içi yerleşimi, planlamayla gürültü kontrolünün en önemli kısmıdır. Bu şekilde, hem fabrika içi hem de fabrika dışı gürültü azaltılabilir. Gürültü kontrolü açısından, fabrika içi yerleşiminde göz önünde bulundurulması gereken noktalar şunlardır: i) Fabrika dışına verilen çıkışlar (fan çıkışı, bacalar, egzoz boruları vb.). Bu çıkışları yer ve yönlerinin ayarlanmasıyla, fabrika dışı gürültü düzeyinde 10dBA’ya varan düşüşler sağlanabilir. ii) Gürültü işlemlerin bir araya toplanması. Böylece gürültü kontrolünün yapılacağı bölge küçültülmüş, gürültüden etkilenen kişi sayısı azaltılmış olur. iii) Depo gibi fazla sayıda kişinin çalışmadığı alanlar, gürültü bölge ile diğer kısımlar arasında seçilerek, bu tür alanların tampon görevi görmesi sağlanabilir. iv) Ofisler, atölye gürültüsünden korunmak için cam bölmelerle gürültü kısmından ayrılabilirlerse de, bu tür odaların, olanaklar ölçüsünde, gürültülü bölgelerden uzakta seçilmesine özen göstermek gerekir. v) İleriye dönük önlemler almak: Gürültülü bir sorun olmadan önce, yani daha planlama aşamasındayken, gerekli önlemlerin alınmasıyla ya da bu tür önlemler 15 almaya elverişli yerleşimin yapılmasıyla,gürültü sorunu çok daha kolay ve ekonomik bir şekilde çözümlenebilir. Planlama aşamasında buna dikkat edilmezse, ileride çıkacak gürültü sorununu çözebilmek için çok daha fazla çaba ve para harcamak gerekebilir. Planlamayla gürültü kontrolü kadar olmamakla birlikte,yeterli önemin verilmediği diğer bir gürültü kontrolü yöntemi de bakım ile gürültü kontrolüdür. Bakım ile, birçok durumda 10-20 dB’e varan ses basıncı düzeyi düşüşleri sağlanabilir. Kullanılan makinelerin normal koşullardaki gürültü düzeyi bilinirse, gürültünün artması durumunda bakımı yapılabilir. Böylece hem gürültü azalmış olur. Birçok makine elemanı için artan gürültü ve titreşimin düzeyi, aşınmanın ve bir bozukluğun göstergesi olmaktadır. Yatakların dişli kutularının, dizel motorlarının, vb. makinelerin ve makine elemanlarının, titreşim ölçümleriyle bakım zamanlarının saptanması, aşınmış parçalarının bulunması, yaygınlaşan yeni bir tekniktir. 3.1.9. Gürültüyü Azaltmaya Yönelik Bakımda Dikkat Edilecek Bazı Noktalar i) Dönen parçaların dengelenmiş olup olmadıkları sürekli kontrol edilmelidir. ii) Gerekli yağlama sağlanmalıdır. iii)Yataklarda ve dişli kutularında aşınan parçalar hemen değiştirilmelidir. iv) Gevşeyen parçalar sıkıştırılmalıdır. 3.2. Örnek : Bir kağıt fabrikasında geniş bir şerit şeklinde ilerleyen mukavvalar, ilerleme yönüne dik yönde tabakalar şeklinde kesilecektir. Çok kısa aralarla yapılacak kesme işlemi için her üretim hattına bir giyotin konulması planlanmaktadır. Ancak kesmenin çok kısa sürede sağlanabilmesi için giyotinin ani düşüşle kesme yapması gerekecektir. Bu da yüksek düzeyde gürültüye neden olacaktır. Bu aşamada alınabilecek bir önlem var mıdır? Çözüm : Fabrikanın tezgahlarının seçimi aşamasında gürültünün bir sorun olabileceği görülüyorsa, sorun ortaya çıkmadan çok daha kolay ve ekonomik bir çözüm düşünülebilir. İlk düşünülmesi gereken konu ise işlem ya da tezgah seçiminde gürültü konusunu da gündeme getirmektedir. Bu durumda kesme işlemi başka bir şekilde sağlanabilir. Örneğin mukavvanın düşük hızla ilerleyen bir bıçakla kesilmesi sağlanabilirse, kesmenin uzun sürede ve düşük kuvvetle olmasından ötürü gürültü 16 düzeyi giyotinle kesmeye göre çok daha az olacaktır. Mukavvanın ilerleme yönüyle, mukavvanın ve bıçağın ilerleme hızlarına bağlı bir açı yaparak ilerleyen bir bıçak mukavvanın ilerleme yönüne dik kesilmesini sağlayabilir. 3.3. Örnek: Bir atölyeye dört sıra tezgah yerleştirilecektir. Malzeme akışı açısından tezgahlar arasında her tezgaha ulaşmayı sağlayacak üç koridorun bulunması gerekli olduğundan, şekil 2.2. de gösterilen yerleştirme planının uygulanması düşünülmektedir. Ayrıca tezgahların çok gürültülü oldukları ve atölyedeki gürültü düzeyinin izin verilen sınır değerlerini geçebileceği de bilinmektedir. Planlama aşamasında alınabilecek bir önlem var mıdır? Çözüm: Eldeki verilere bakılarak, bu aşamada iki önlem düşünülebilir. Birincisi, tezgahların daha az gürültülü olan benzer işlemi yapan tezgahlarla değiştirilmesidir. Ancak bu her zaman uygulanabilir bir yöntem değildir. İkinci olarak ise, tezgahların yerleştirilme düzenini değiştirmek düşünülebilir. Örneğin, Şekil’2.2 deki düzen, yine dört sıra tezgah ve üç koridor koşulunu sağlamaktadır. İki tezgah yan yana koymanın sakıncası yoksa, bu değişiklik kolayca uygulanabilir ve gürültü düzeyinde azalma sağlanabilir. Bu uygulamanın gürültüyü azaltması, gürültü kaynaklarının ses yansıtıcı yüzeylerden uzaklaştırılmasından dolayıdır. Böylelikle tezgahın konumundan kaynaklanan yönelme katsayısının değeri ve dolayısıyla yaratılan gürültü düzeyi azalır. Yukarıda, planlama aşamasında alınabilecek önlemlere birer örnek verilmiştir. Birçok uygulamada, eldeki verilere göre birden çok önlem önerilebilir. Çoğu kez basit görünen değişikler önemli ölçüde gürültü azalması sağlayabilir. Örneğin, çelik konstrüksiyon montajından perçin yerine cıvata kullanılması, tahta işlerinde çivi yerine vida kullanılması inşaat sahasındaki gürültüyü önemli ölçüde azaltır. Şunu önemle vurgulamak gerekir ki; çivi yerine vida, perçin yerine cıvata kullanımı v.b. öneriler ancak bu değişikler diğer açılardan bir sakınca oluşturmuyorlarsa geçerlidir. 3.2. Metod Gürültü kontrolü incelenirken; öncelikle kontrol yöntemleri metot olarak ön plana çıkmıştır. Metot olarak kaynakta kontrol, yayıldığı ortamda kontrol, iletim alanında kontrol, algılandığı ortamda kontrol, planlama ve bakım ile gürültü kontrolü, gürültü 17 kaynağının örtülmesiyle gürültü kontrolü, bariyerlerle gürültü kontrolü, bariyer ve kısmi örtme ile gürültü kontrolü, susturucularla gürültü kontrolü ve bireysel gürültüden korunmak için kulak tıkaçları ve manşonlarla gürültü kontrolü üzerinde durulmuştur. 3.2.1. Malzemelerin Ses İletim Kaybı Gürültü kontrolünde; hücre (odacık) içine alma, ses bariyerleri kullanma, duvarla ayırma gibi yöntemleri görmeden önce malzemelerin ses iletme kaybının ne olduğunu bilmek gerekir. Ses iletim kaybı (ses yalıtma indeksi), TL., TL = 10 log wo/wı (4.13.a) Olarak tanımlanır. Burada wo malzemenin üzerine gelen toplam ses enerjisi, wı ise iletilen ses enerjisidir. Ses iletim kaybı, bir malzemenin ses yalıtma kapasitesine dB olarak veren bir özelliğidir. Ses iletim katsayısı (ses geçirme katsayısı). T = wı/wo (4.13.b) Şeklinde tanımlanacak olursa; ses iletim kaybı, ses iletim katsayısı cinsinden TL = 10 log 1/T (4.13.c) Şeklinde yazılabilir. Şekil 3.3. Bariyerlerle akustik gölge elde edilmesi 18 Şekil.3.4. Homojen bir malzeme için ses iletim kaybının frekansla değişimi Ses yalıtımı açısından, bir malzemenin ses iletim katsayısının küçük olması istenir. Bir malzemenin ses iletim kaybı frekans ve malzemenin yüzey yoğunluğuna (birim alanın kütlesine) bağlı olarak değişir. TL2nin frekansla tipik değişimi gösterilmiştir. Yüzey yoğunluğu belli bir malzemenin rezonans bölgesi ve şekil 3.4 de gösterilen plato yüksekliği malzemenin direngenliğine bağlıdır. Rezonanstan sonraki plato yüksekliğine erişilene kadar olan bölgeye kütle kontrollü bölge denir. Ve bu bölgede kütle kanunu adı verilen; TL = 20log + 20 log w –47dB (4.1.d) yaklaşık bağıntısı geçerlidir. Burada f: frekans (Hz) w: malzemenin yüzey yoğunluğu (kg/m^2) ’dir. (2) Çizelge 3.1. Bazı malzemelerin yüzey yoğunlukları ve platı yükseklikleri Malzeme Yüzey yoğunluğu (kg/m^2) Plato yüksekliği (dB) Alüminyum levha 27 29 Beton 23 38 Cam 29 27 Çelik levha 78 40 Kurşun levha 125 56 Sıva 17 30 Tahta 4-B 19 Tuğla 19-23 37 19 3.2.2. Gürültü Kaynağının Örtülmesiyle Gürültü Kontrolü Örtme ile gürültü kontrolü, gürültü kaynağının, tamamen ya da kısmen örtülerek, yarattığı gürültünün azaltılmasıdır. İki genel uygulama şekli vardır: 1) Hücre (odacık) içine alma 2) Kısmi hücre içine alma Hücre (odacık) içine alma, gürültü kaynağının üzerinin tümüyle örtülmesi olup, en etkili gürültü kontrolü yöntemlerinden biridir. Ya tüm makine hücre içine alınır (büyük hücreler) ya da makinenin ana gürültü kaynağı hücre içine alınır (küçük hücreler). Küçük hücre uygulamasında hücre duvarıyla kaynak arasında kalan ve bir bakıma yay etkisi gösteren havanın rezonansa gelerek gürültüyü artırmamasına dikkat etmek gerekir. Kısmi hücre uygulamasında ise, makineye ulaşabilmek için sürekli açık olan bir giriş bölmesi bulunur. Kısmi hücreler çok daha az etkilidirler ve fazla yarar sağlamayacaklarından zorunlu olmadıkça kullanılmazlar. Başka bir deyişle en son uygulanması düşünülecek önlemler arasındadır. Kısmi hücre uygulamasında; gürültünün azalması, bariyerlerde olduğu gibi ses dalgalarının yollarının uzaması ve hücre içi yüzeylerinde yansıma anında yutulmaları nedenleriyle olmaktadır. Kısmi hücrelerin gürültüyü azaltma miktarları ise bariyerlerle gürültü kontrolü ilkeleri kullanılarak bulunabilir. 3.2.3. Bariyerlerle Gürültü Kontrolü Bariyerler (ses engelleyiciler), gürültü kaynağıyla alıcı arasında konulan setlerdir. Serbest ses alanlarının bulunduğu alanlarda etkilidirler. Dağınık ses alanlarında hiçbir yarar sağlamazlar. Bariyerlerin ses enerjisinin bir kısmının iletilmesini engellemesi ve akustik gölge adı verilen bir bölge yaratışı gösterilmiştir. Görüldüğü gibi bariyerlerle yüksek frekanslar daha kolay engellenebilmektedir. 3.2.4. Bariyer ve Kısmi Örtme ile Gürültü Kontrolü i) Bariyerin boyutları, kaynağın boyutlarına ve azaltılacak en önemli frekansın dalga boyutuna göre çok daha büyük olmalıdır. 20 ii) Bariyer, kaynağa ya da alıcıya koşullar elverdiğince yakın olmalıdır. iii) Yankılanım süresi küçüldükçe, yanı oda sabiti büyüdükçe bariyer daha etkili olur. iv) Bariyer üzerinde delik ya da benzeri açık bölge olmalıdır. v) Bariyer, çevredeki yansıtıcı yüzeylerden uzağa, konulmalı ya da kaynağa bakan yüzü ses yutucu malzemeyle kaplanmalıdır. vi) Olanak varsa, bariyerler ses kaynağını ya da alıcıyı çevreleyecek şekilde (kısmi hücre yaratacak şekilde) yerleştirilmelidir. vii) Yüksek frekanslı seslerin azaltılmasında daha çok etkili olduklarından, bariyerler özellikle, yüksek frekansların baskın olduğu seslerin azaltılmasında kullanılmalıdırlar. 3.2.5. Hava Kanalarında Ses Yalıtıcı ve Yutucu Malzemeyle Gürültü Kontrolü Borulardan ve hava kanallarından yayılan gürültü kimi zaman çok büyük boyutlara ulaşır. Çapları (ya da eşdeğer çapları) 200 mm’ yi geçen boru ve akışkan kanallarında, kanal içinden geçen akışkanın yarattığı ve boru ya da kanal yüzeylerinin titreşimiyle etrafa yayılan gürültü önemlidir. Daha küçük kesitli boru ve kanallardan bu şekilde yayılan gürültü önemlidir. Daha küçük kesitli boru ve kanallardan bu şekilde yayılan gürültü ancak çok sessiz bölgelerde sorun yaratabilir. Bununla birlikte akışkan kanallarının neden olduğu gürültü yalnız kanal yüzeylerinin titreşimiyle etrafa yayılan gürültü değildir. Kanal titreşimlerinin askı elemanlarıyla bağlı bulunduğu yapıya iletilmesiyle yayılan gürültüye, her boyuttaki kanal ve boru neden olabilir. Boru ve kanallar ayrıca pompa ya da fan gürültüsünün yayılmasında da önemli rol oynarlar. Hava kanallarının ilettiği ya da neden olduğu gürültüyü azaltmak amacıyla uygulanacak yöntemler çok çeşitlidir. Özellikle ısıtma havalandırma sistemleri için önemli olan hava kanallarında gürültü kontrolü için kullanılan bazı yöntemleri şöyle sıralayabiliriz: i) Susturucu kullanılması, 21 ii) Fan çıkışında ya da iki kanal arasına içi ses yutucu malzemeyle kaplanmış ses azaltma odası adı verilen geniş hacimli odacıkların konulması, iii) Kanalları birleştiren dirseklerin iç yüzeylerinin ses yutucu malzemeyle kaplanması, iv) Kanalların iç yüzeylerinin ses yutucu malzemeyle kaplanması, En genelde bir boru ya da kanalın iç ve ya dış yüzeylerinin kaplanmasıyla kaplama malzemesinin özelliklerine bağlı olarak şu üç mekanizmayla gürültü azalması sağlanabilir: i) Kanal içerisinde ilerleyen sesin yutulmasıyla, ii) Kanal içerisindeki sesin, ses yalıtımıyla, dışarıya iletilmesinin engellemesiyle, iii) Kanal yüzeylerinin titreşimlerinin sönümlenmesiyle, Her uygulamada bu üç mekanizmadan da yararlanılmayabilir. Gözenekli ve hafif malzemeler ses yutma özelliğine sahip olduğundan, bir kanal yüzeyi böyle bir malzemeyle kaplanırsa, ses dalgaları kanal içerisinde ilerlerken bu malzeme tarafından yutulur. Kalın ve ağır malzemeyle kaplama ise, çeperlerin ses iletim kaybını artıracağından gürültü yalıtımı sağlar. Her iki tip malzeme de malzemenin diğer özelliklerine bağlı olarak değişik ölçülerde titreşim sönümü sağlayabilir. Titreşim sönümü, titreşen yüzeyin titreşim genliğinin düşmesine, böylece yüzeyin yaydığı sesin azalmasına yol açar. Hava kanallarının iç yüzeylerinin ses yutucu malzemeyle kaplanmasıyla sağlanacak gürültü kaybı; gürültünün frekans dağılımına, kanalın uzunluğuna, ses yutucu malzemenin cinsine, kalınlığına ve kanalın kesit alanına bağlı olarak değişir. Bu tür uygulamalarda en önemli sorun, akışkanın ses yutucu malzemeyi aşındırmasıdır. 22 Şekil.3.5. İç yüzeyleri ses yutucu malzemeyle kaplanmış hava kanallarına örnekler 1) Kalın malzeme, genel kesit alanı ( yüksek frekansların yutumu için uygun) 2) İnce malzeme, dar kesit alanı (yüksek frekansların yutumu için uygun) 3) Kalın malzeme, dar kesit alanı ( hem yüksek hem de düşük frekansların yutumu için uygun). Bunu engellemek için kaplama malzemesinin akışkanla temasının bulunduğu yüzey, kimyasal ya da fiziksel işlemle dayanıklılaştırılabilir; ya da koruyucu malzemeyle (varak, vb.) kaplanabilir. Genellikle geniş bir frekans bandında etkili olan ses yutucu malzemeyle kaplamada, kanal kesiti büyüyüp kaplama malzemesi kalınlaştıkça daha düşük frekanslı sesler yutulur. Yüksek frekanslı seslerin yutulması için, havanın geçtiği kesit alanının dar, ses yutucu malzemenin ise ince olması gerekir. Bunu sağlamak için kanal içerisine, kanal boyunca uzanan ince ses yutucu tabakalar yerleştirilir. Böylece hem toplam kesit alanı sabit tutularak havanın geçtiği her bir kesit alanı sabit tutularak havanın geçtiği her bir kesit alanı daraltılmış hem de ince ses yutucu malzemeler kullanılmış olur. 23 Kanal boyunca kalınlığı fazla ses yutucu malzemeden oluşan tabakaların yerleştirilerek havanın geçtiği her kesit alanının daraltılmasıyla da hem düşük hem de yüksek frekanslı seslerin yutulması sağlanabilir. Boru ya da kanalların dış yüzeylerini; hafif gözenekli ve ses yutma katsayısı yüksek bir malzemeyle kaplayarak da gürültü kaybı sağlanabilir. Bu cins bir malzeme aynı zamanda titreşimin sönümlenmesine de katkıda bulunur. Fakat hafif ve gözenekli bir malzemenin ses iletim kaybı çok düşük olacağından, ses yalıtımıyla sağlayacağı gürültü azalması önemsiz olacaktır. Bu nedenle böyle bir ses yutucu malzemenin üzeri, ses iletme kaybı yüksek olan ikinci bir malzemeyle kaplanırsa, gürültü azalması hem ses yutumundan hem de ses yalıtımından olacağından, daha iyi sonuçlar elde edilir. Çok katlı uygulamalar endüstride sık kullanılan yöntemler arasındadır. Firmalar bu amaçla ürettikleri tek ve çok katlı özel malzemelerin her frekans bandında sağlayabilecekleri gürültü kayıplarını genellikle tablolar halinde vermektedirler. 3.2.6. Susturucularla Gürültü Kontrolü Akışkan ileten boru ve kanallarda ses dalgalarının boru ya da kanal içerisinde ilerlerken, kanal dışında da genellikle rahatsız edici bir gürültüye neden olurlar. Özellikle boru ve kanalların dışarıya ilettikleri sesin azaltılmasında ya da dışarıya açılan boru ve kanalların neden oldukları gürültünün kontrol edilmesinde, filtre elemanı olarak susturucular önemli rol oynarlar. Bu bölümde özellikle atmosfere açılan boru ya da kanal ağızlarında yaygın olarak kullanılan susturucular incelenecek, susturucuların tasarım ilkeleri konusunda bazı temel bilgiler verilecektir. Benzer susturucular, boru ya da kanal boyunca, araya bir yere de konulabilir. Susturucuların çok değişik çeşitleri vardır. Bunların tümünün burada ayrıntılı olarak incelenmesi olanaksız olduğundan, bu bölümde yalnız en basit susturucu tipi olan tek genleşme odalı susturucular incelenmiştir. 24 Şekil 3.6. Tek genleşme odalı basit bir susturucu Şekil.3.7. Değişik susturucu tipleri 3.2.7. Susturucuların Kullanıldığı Başlıca Yerler: i ) Fabrika dışına gaz atan boru çıkışlarında ii) Isıtma, havalandırma sistemlerindeki hava kanallarında iii) Motor, gaz türbini kompresör, fan ve bazı pistonlu makinelerin hava giriş kısımlarında iv) Pistonlu makinelerin ve vakumlu pompaların gaz çıkışlarında 3.2.8. Kulak Koruyucularıyla Gürültü Kontrolü Kulak koruyucuları kullanmak, aslında tam bir gürültü kontrolü yöntemi olmayıp, genellikle başka bir önlem alınmayan durumlarda kişilerin işitme mekanizmalarını gürültüden korunmak için kullanabilecekleri bir koruma yöntemidir. Bununla birlikte 25 kulak koruyucuları, yalnız mühendislik uygulamalarıyla gürültü düzeyini sınır değerlerin altına indirmesinin olanaksız olduğu durumlarda değil mühendislik ya da idari uygulamalarla gürültü kontrolünün pratik veya ekonomik olmadığı durumlarda da kullanılmaktadırlar. Bu nedenle, yeğlenen bir yöntem olmamakla birlikte gürültü kontrolü yöntemi olarak kabul edilmektedirler. Kulak koruyucularının diğer bir kullanım alanı da, yüksek düzeyde gürültünün bulunduğu yerlerde, kalıcı çözüm bulunana kadar geçici olarak kullanılmalarıdır. Özetle kulak koruyucularının; öteki gürültü kontrolü yöntemlerinin uygulanamadığı pratik ya da ekonomik olmadığı durumlarda veya başka bir gürültü kontrolü yönteminin uygulanmasına kadar geçen süre içinde geçici çözüm olarak kullanıldıklarını söyleyebiliriz. 3.2.9. Kulak Koruyucu Tipleri 1) Kulak tıkaçları 2) Manşonlar Kulak tıkaçları dış kulak kanalının içine giren ya da kanalın girişini tıkayan tıkaçlardır. Plastik kauçuk, cam pamuğu ve benzeri yumuşak malzemeden yapılırlar. Manşonlar, kulak kepçelerini içine alan ve baş üzerinden geçen bir bantla birbirine tutturulmuş iki kısımdan oluşmaktadır. Bu kısımların dışları sert ve yalıtkan malzemeden kulağa değen iç kısımları ise yumuşak ve ses yutucu malzemeden yapılmıştır. Kulağı kapsayan bu kısımlar, baş üzerinden geçen bant üzerinde ayarlanabilirler. Manşon kullanımındaki en önemli sorun ise kulak rahatının kolaylıkla sağlanamamasıdır. Manşonlar, genellikle en az 20 dBA’lık bir gürültü azalması sağlamaktadırlar. 3.2.10. Kulak Koruyucusu Seçimindeki Ölçütler i) İstenilen ses azalmasının sağlanması ii) Kullanım rahatlığının sağlanması ( Bu ölçüt en az birincisi kadar önemlidir çünkü, koruyucunun kulağı rahatsız etmesi durumunda hiç kullanılmama olasılığı oldukça yüksektir ). 26 4. BULGULAR Endüstriyel gürültü kontrolü; için oluşturulan metotlar sonucunda bireysel gürültü kontrolününde kullanılan; manşonlar ve kulak koruyucularının avantaj ve dezavantajları ve titreşim yalıtımı ve titreşim sönümlemesiyle gürültü kontrolü ve yöntemleri, titreşen bir sistemin en basit modeli, modellemeler ve titreşim yalıtımında kullanılan malzemeler, metal yaylar, elastomerler, esnek yastık ve takozlar, hava ve turbo kompresörleri ve sönümlemeyle titreşim kontrolü ve bunların avantaj ve dezavantajları irdelenmiştir. 4.1. Kulak Tıkaçlarının Avantajları i) Küçük olmaları taşıma ve saklama kolaylığı sağlar ii) Başka amaçlı koruyucularla birlikte kullanımları kolaydır ( Örneğin; gözlük ve başlıkla birlikte kolayca kullanılırlar). iii) Sıcak ortamlarda kullanımları manşonlara göre daha rahattır. iv) İlk yatırım masrafı manşonlara göre çok daha azdır. ( Ancak, bir kez kullanılan tipleri uzun sürede manşonlar kadar hatta daha masraflı olabilmektedir). 4.2. Kulak Tıkaçlarının Dezavantajları i) Sesi azaltmaları, manşonlara göre genellikle daha azdır. ii) Kulağa uygun şekilde yerleştirilmeleri daha uzun süre ve daha çok uğraşma gerektirir. iii) Ses azalmalarının kullanıcının tıkacı kulağa yerleştirme şekline bağlı olarak değişimi manşonlara göre daha fazladır. iv) Kulağa yerleştirme sırasında kulak kanalına kir kaçması, kulak kanalının tahriş edilerek enfekte olması olasılığı vardır. v) Bir kişinin kulak tıkacı takıp takmadığı uzaktan rahatlıkla görülmeyeceği için, koruyucu kullanması gereken kişilerin uzaktan denetimi güç olur. 27 4.3. Manşonların Avantajları i) Kulak tıkaçlarına göre daha etkilidirler ii) Manşonların uzaktan rahatça görülmeleri kulak koruyucusu denetimini kolaylaştırır. iii) Kullanıcıların manşon takmaya alışmaları daha kolaydır. iv) Kulak tıkaçları kadar kolay kaybolmazlar. v) Kulak kanalındaki rahatsızlıklar manşon kullanımını engellemez. 4.4. Manşonların Dezavantajları i) Sıcak ortamda kullanıcıyı rahatsız ederler. ii) Taşınmaları ve saklanmaları, kulak tıkaçlarına göre daha zordur. iii) Gözlük, başlık vb. koruyucularla birlikte kullanımları güçtür. iv) Kulak tıkaçlarına göre daha pahalıdırlar. v) Çalışma alanının dar olduğu yerlerde, kafanın hareketini sınırlayabileceklerinden kullanımı güçtür. 4.5. Titreşim Yalıtımı ve Titreşim Sönümlemesiyle Gürültü Kontrolü Ses, yani kulak tarafından algılanabilen havadaki basınç değişimi, ilk kaynağı bakımından iki grupta incelenebilir: 1. Doğrudan havadan kaynaklanan ses (örneğin, bir borudan yüksek hızla çıkan gazın havada yarattığı türbülans sonucu doğan ses). Önceki bölümlerde incelediğimiz yöntemlerin çoğu, gürültüyü oluştuktan sonra azaltmaya yönelik yöntemlerdir. Bu arada önerilen bazı yöntemler, akışkan kaynaklı gürültünün doğmasını engellemek için alınabilecek önlemleri içermektedir. Bu bölümde ise, mekanik yapıların titreşiminden kaynaklanan gürültünün titreşimin azaltılmasıyla doğmadan kontrolü için uygulanabilecek yöntemler incelenecektir. Titreşen bir yüzeyin ses olarak harcadığı güç o yüzeyin ortalama yüzey titreşim hızının karesiyle orantılıdır. Yani titreşen yüzeyin ve ortamın özellikleri değişmezken, titreşim hızının yarıya düşürülmesiyle 6 dB’lik bir ses gücü düzeyi 28 azalması sağlanır. Bu da, titreşen bir yüzeyden kaynaklanan gürültünün azaltılmasında, titreşimi azaltmanın ne denli etkili olabileceğini göstermektedir. Mekanik titreşim kaynaklı gürültünün kontrolünde, kaynakta kontrol,genellikle titreşimlerin azaltılmasıyla sağlanır. Bir mekanik sistemin titreşimlerinin azaltılmasına yönelik çalışmaların tümüne kısaca, titreşim kontrolü adı verilir. Gürültü kontrolü titreşim kontrolünün amaçlarından yalnız biridir. Diğer bir deyişle titreşim kontrolünün, gürültü kontrolü dışında başka amaçları da vardır ve çoğu kez bu amaçlar daha önemlidir. Bu amaçlardan bazılarını söyle sıralayabiliriz: i) Makinelerin bozulmasını, kırılmasını ya da aşınmasını önlemek ii) Makinenin, işlevini daha iyi yerine getirmesini sağlamak (örneğin, bir takım tezgahının titreşimleri azaltılarak, tezgahın daha hassas parça işlemesi sağlanabilir). iii) Titreşimin çevreye vereceği rahatsızlığı azaltmak iv) Bakım gereksinimini ve harcamalarını azaltmak v) Titreşimden dolayı makine temeline iletilen dinamik kuvvetleri azaltmak Bu bölümde titreşim kontrolünün genel yöntemleri incelenmekle birlikte temel amacın gürültü kontrolü olduğu göz önünde tutularak bazı konularda tartışmalar “gürültü kontrolü için titreşim kontrolü” ile sınırlandırılacaktır. Gürültü kontrolü açısından titreşim kontrolü titreşerek ses yayan yüzeylerin titreşim genliklerinin azaltılmasıyla sağlanır. Bunun için de titreşimin sönümlenmesi titreşim yaratan kaynağın ses yayan yüzeylerden yalıtılması gibi yöntemler uygulanabilir. Mekanik sistemlerin titreşimleri için yüksek sayılan frekanslar akustik bakımdan düşük frekanslardır. Bu nedenle mekanik titreşimlerden doğan ses, genellikle düşük frekanslıdır. Yine de bazı yapılarda ses açısından da düşük sayılmayacak frekanslarda titreşimler gözlenebilir. Ancak, böyle durumlarda gürültünün ana frekanslı olacağından, düşük frekansların baskın olduğu gürültü ölçümleri, gürültü nedeninin mekanik titreşimler olma olasılığını kuvvetlendirmelidir. Mekanik titreşimlerden kaynaklanan gürültüye endüstride azımsanmayacak ölçüde çok rastlanır. Kimi durumlarda da mekanik titreşimler ana kaynak olmamakla birlikte, gürültü yayılmasında aracı olurlar. Böyle durumlarda da titreşimlerin azalmasıyla gürültü kontrolü sağlanabilir. Örneğin; havalandırma kanallarında türbülanstan doğan ses çevreye yayılırken, öte yandan kanal yüzeylerini titreştirerek ek bir gürültü yayılmasına neden olur. Kendi titreşimleriyle önemli bir gürültü yaratmayan bir 29 makinenin titreşim yalıtımının iyi olmaması nedeniyle bağlandığı yapıyı titreştirerek gürültü yaratması da mekanik titreşim kaynaklı gürültü türüne başka bir örnektir. 4.6. Titreşim Kontrol Yöntemleri i) Titreşim kaynağında kontrol ii) Titreşim yalıtımı iii) Sönümlemeyle titreşim genliğinin azaltılması i) Titreşim kaynağında kontrol : Titreşim kontrolünde en etkili yöntem titreşimi yaratan nedenlerin ortadan kaldırılması ya da azaltılmasıdır. Titreşen yüzeyler, gürültü açısından kaynak olmakla birlikte titreşim açısından kaynak genellikle dönen dengesiz kütleler ya da hareketli parçalardır. Bu nedenle; dengeleme (balanslama), aşınan parçaların değiştirilmesi, tasarım değişikliği yaparak sarsma kuvveti yaratan parçalar yerine değişik bir sistem kullanılması, boşlukların azaltılması, bu amaca yönelik olarak yapılabileceklerin başlıcalarıdır. ii) Titreşim yalıtımı: Titreşim kaynakta yok edilemez ya da istenilen ölçüde azaltılmaz; kaynağın, gürültü yaymaya uygun geniş yüzeyli parçalardan yalıtılması ve böylece parçaların titreşimlerinin azaltılması düşünülebilir. Titreşen bir sistemin ya da parçanın bağlandığı (monte edildiği) zemin ya da sistemden yalıtılmasına titreşim yalıtımı adı verilir. Titreşim yalıtımıyla, bağlantının yapıldığı sistemin titreşimleri önemli ölçüde azaltılabilir. iii) Sönümlemeyle titreşim genliğinin azaltılması : Gürültü yayan yüzeylerin titreşimlerinin titreşim kaynağında ya da kaynaktan bu yüzeye iletimleri sırasında azaltılmaması durumunda bu titreşimlerin sönümlemeyle yutulması ve böylece titreşim genliğinin azaltılması düşünülebilir. Bu yönteme sönümlemeyle titreşim kontrolü düşünülen bir yöntem olmakla birlikte bazı durumlarda işin ekonomik yönü ya da uygulama kolaylığı göz önüne alınarak bu sıra değiştirilebilir. 30 Bu bölümde önce kısa bir temel titreşim bilgisi verilecek daha sonra da titreşim kontrolü yöntemlerinden titreşim yalıtımında kullanılan malzemeler de ayrı bir bölüm olarak ele alınacaktır. Daha önceki bölümlerde olduğu gibi bu bölümde de, uygulamada kullanabileceğimiz formüller doğrudan verilmiş, bunların çıkarılışı üzerinde durulmamıştır. Teoriye de yalnız kavramların yerleşmesini sağlayacak ölçüde girilmiş, titreşim kontrolünü endüstriyel uygulamalarda kullanabilmek için gerekli temel bilgiler verilmiştir. 4.7.Temel Titreşim Bilgisi Titreşim bir sistemin denge konumu etrafında yaptığı salınımlardır. Titreşen en basit sistem bir yayın ucuna bağlanmış bir kütledir. Böyle bir sistem denge konumunda uzaklaştırıldıktan sonra serbest bırakılırsa, denge konumu etrafında salınımlar gözlenir. Bu salınımlara serbest titreşimler adı verilir. Serbest titreşimler bir sistem üzerinde hiçbir dış kuvvet yokken yalnız başlangıç koşulları nedeniyle yaptığı titreşimlerdir. Şekil.4.1. Titreşen bir sistemin en basit modeli 4.8. Titreşen Bir Sistemin En Basit Modeli Şekil.4.1’deki titreşim yapan bir sistemin en basit modeli görülmektedir. Burada k; sistemin direngenliğini gösteren yay katsayısı, m; sisteminin toplam kütlesi c; ise sistemin enerji kaybını gösteren viskoz sönüm katsayısı, x; sistemin belli bir başlangıç (referans) konumuna göre yer değiştirmesini göstermektedir. Şekil.4.1. de 31 gösterilen model, yalnız tek bir doğrultudaki hareketi verdiği için tek serbestlik dereceli bir modeldir. Gerçek bir mekanik sistemin şekil.4.1. deki gibi ideal elemanlardan (k,m,c) oluşan modeline matematik model adı verilir. Herhangi bir sistemin titreşim analizinin yapılabilmesi için amaca uygun bir matematik modelinin elde edilmesi gerekir. Şekil.4.1.’deki model, basit bir kütle-yay sistemini gösterebileceği gibi, çok daha karmaşık bir sistemin sözgelimi bir takım tezgahının da modeli olabilir. Takım tezgahını modellememizdeki amaç, tezgahın tek bir doğrultudaki titreşimlerini incelemek ise şekil.4.1. deki model yeterli olabilir. Amaç, tezgahın düşey titreşimleri yanında yanal titreşimlerini ya da yalpa hareketini de incelemekse şekil.4.1. de gösterilenden daha karmaşık bir modele gereksinim duyulur. Amacımızı tezgah gövdesinin yapısal titreşimlerini incelemek şeklinde genişletecek olursak, sistemin sonlu elemanlar yöntemiyle ya da benzeri bir yöntemle elde edilen serbestlik dereceli bir modelin yeterli oluşu ve yüksek dereceli sistemlerin titreşim analizinin karmaşıklığı nedenleriyle, burada yalnız tek serbestlik dereceli sistemlerin titreşim analizi üzerinde durulmuştur. 4.9. Modelleme Bir mekanik sistemin amaca uygun şekilde modellenerek, geçerli bir matematik modelin elde edilmesi her zaman kolay olmayabilir. Mekanik bir sistemin tek serbestlik dereceli bir modelinin elde edilebilmesi ise çoğunlukla kolaydır. Temel ilke; kütle direngenlik ve sönüm özelliği bulunan elemanların bu özelliklerinin sırasıyla, birer kütle katsayısı ve viskoz sönüm katsayısı olarak gösterebilmesidir. Aynı özelliği taşıyan birden çok eleman içeren sistemlerde; ya bu özellikler uygun bir şekilde bir araya toplanabilir ve birer eşdeğer kütle eşdeğer yay katsayısı ve eşdeğer viskoz sönüm katsayısı bulunabilir, ya da söz gelişimi bir elemanın kütlesi yanında diğer elemanların kütleleri sıfır alınabilir ve böylece her özellik yalnız bir elemandan gelecek şekilde eşdeğer özellikler bulunabilir. Her iki yaklaşımında olanaksız olması durumunda tek dereceli bir model elde edilemez. Örnek olarak basit bir yay kütlesi sistemini düşünürsek; yayın ucuna asılan kütlenin, yay kütlesine göre çok büyük olması durumunda, sistemin kütlesi olarak yayın ucundaki kütle alınabilir. Benzer şekildeki yayın elastikiyeti, kütlenin elastikiyetine göre çok daha fazla 32 olacağından kütle rijit kabul edilerek sistem direngenliği yayın yay katsayısıyla gösterilebilir. Böyle bir sistemde viskoz sönüm katsayısı sıfır alınabileceği gibi amaca ve koşullara bağlı olarak ileride göreceğimiz şekilde; yay katsayısının yayın özelliğine ve malzemesine bağlı belli bir oranı olarak alınabilir. Elastik elemanların yay katsayıları, yay katsayısının tanımı olan; K = F / & (5.1.1) Eşitliğinden yararlanarak bulunabilir. Burada; F elastik eleman üzerindeki kuvveti, & ise F kuvveti nedeniyle elde edilen yer değiştirmeyi göstermektedir. F ve & modellenecek elemanda, kütlenin bağlandığı noktalar değerleri göstermelidir. Örneğin ankastre bir kirişte, kiriş ucuna yerleştirilen bir kütlenin titreşimini incelemek için kullanılacak modelin yay katsayısını; ankastre kirişin uç noktasına uygulanan F kuvvetinin aynı noktada oluşturacağı statik çökmeyi verir. FL3 / 3EI (5.1.2) İlişkisinden, eşitlik yardımıyla k= F / & = 3E I / L ^3 olarak bulunabilir. Burada L kirişin boyunu, E kiriş malzemesinin elastisite modülünü, I ise kiriş kesit alanının eylemsizlik momentini göstermektedir. Çizelge 4.1 de bazı elastik elemanların, değişik yükleme durumlarındaki eşdeğer yay katsayıları (eşdeğer direngenlikleri) verilmiştir. Burulmaya çalışan sistemlerde, kütle yerine, kütle eylemsizlik momenti; yay katsayısı yerine de burulma yay katsayısı (burulma direngenliği) kullanıldığına dikkat ediniz. Uluslar arası birimler sisteminde, k için N/mrad kullanılmaktadır. Elastik bir elemanın burulma yay katsayısı; elemanın etki eden bir T momentiyle, bu momentin yarattığı burulma Q arasındaki ilişkiden yararlanılarak ve eşitlik benzer şekilde yazılan Kb = T / Q ( 5.1.3) Kb = T / q.t ( 5.1.4) tanım olarak bulunabilir. 33 Elastik bir elemanın kütlesi o elemana bağlanan kütleye göre ihmal edilmeyecek büyüklükteyse sistemin eşdeğer kütlesini bulmak için elastik elemanın kütlesinin belli bir kısmının elemana bağlanan kütleye eklenmesi gerekir. Çeşitli elastik elemanlar için yükleme durumuna bağlı olarak eşdeğer kütlelerin ne olacağı da çizelge 4.1.de gösterilmiştir. İki ya da daha çok elastik elemanı bir sistemde bu elemanların bağlanma şekillerine göre bir eşdeğer yay katsayısı bulunabilir. Çizelge 4.1.’de paralel ve seri bağlanmış yayların eşdeğer yay katsayılarının nasıl bulunacağı gösterilmiştir. Çizelge.4.1. Bazı elastik elemanların değişik yükleme durumlarındaki eşdeğer yay katsayıları ve eşdeğer kütleleri Eşdeğer Yay Katsayısı (Ke) ve Eleman Yükselme Şekli Eşdeğer Kütle (Me) 1. Yuvarlak Kesitli helisel yay 2. Düz çubuk 3. Burulmaya Çalışan mil 4. Basit destekli kiriş 5. Ankastre kiriş 6. İki ucu Ankastre kiriş 34 Buradaki semboller ise d: tel çapı, d: ortalama sargı çapı, G: kayma modülü, N: aktif sayısı, E: elastisite modülü, L: eleman boyu, I: kiriş kesitinin alan momenti, J:mil kesitinin kutupsal alan momenti, m: çubuk, yay ya da kiriş kütlesi, M: elastik elemana bağlı cismin kütlesi, Im: milin kütle eylemsizlik momenti, Id: mil ucundaki diskin kütle eylemsizlik momenti. Örnek: Kütlesi m=15 kg olan bir motor her birinin direngenliği k=2,4 kN/m olan dört destek üzerine yerleştiriliyor. Motorun mil eksenine göre kütle eylemsizlik momenti Id=0,15 kg.m^2 ve motorun dönme hızı 1800 devir/dakika olduğuna göre, motorun düşey burulma titreşimlerindeki iletim oranlarını bulunuz. Çözüm: Sistemin düşey titreşimleri düşünülecek olursa; eşdeğer yay katsayısı; ke= 4k* 2,4 * 2,4*1000= 9600 N/m, doğal frekans ise, (Xn) = V . ke / m = v.9600/15 = 25,3 rad/s (5.1.4) bulunur. Sistemde sönüm olmadığından (s=0), sistemin dönme hızına karşı gelen W = 1800 * 3,14 / 30 = 188,5 rad/s (5.1.5) Frekansındaki iletim oranı, Tr = 1 /11 – (188,5) * 2 / (25,3) * 2 = 0,018 (5.1.6) bulunur. Dört yay üzerinde yerleştirilen bir motorun titreşimleri iki modelle incelenir; a) Motorun düşey titreşimlerini incelemek için kullanılan model b) Motor sisteminin burulma titreşimlerini incelemek için kullanılan model Sistemin burulma titreşimlerindeki iletim oranını bulmak için, sistemin burulma titreşimlerindeki doğal frekansının bulunması gerekir. Bunun için de önce, sistemin burulma yay katsayısının hesaplanması gerekir. Sistemin Q kadar dönmesi için, sisteme uygulanması gereken eksenel momentin değeri ( Q radyan cinsinden verildiğinde), T = (4k).(Q).(0,25/2).(0,25 /2) = 15 Q.M.N.m (5.1.7) 35 Olduğundan, burulma yay katsayısı Kb = T / Q = 150 N.m / rad (5.1.8) Bulunur. Sistemin burulma titreşimlerindeki doğal frekansı da eşitlik 5.1.8‘in burulma titreşimleri için yazılan eşitlikten bulunabilir. Wn = 2.V kb / Id = V . 150 / 0,15 = 31.6 rad / s (5.1.9) Burulma titreşimleri için de uyarı frekansı olarak dönme hızına karşı gelen w= 183,3 rad/s alınarak eşitlik Tr = 1 /I – (188,5 )^2 / 1000 = 0,029 (5.1.10) Bulunur. Elde edilen sonuçlar; motorun dönmesi sırasında, parçaların dengesizliğinden kaynaklanacak dönme hızına karşı gelen 188,5 rad/s frekansındaki harmonik kuvvetin ancak % 1,8’nin aynı frekansındaki harmonik momentin de ancak %2,9 ’nun bağlandığı zemine iletileceğini göstermektedir. 4.10. Titreşim Yalıtımında Kullanılan Malzemeler Titreşim yalıtımında kullanılan destek malzemelerini üç grupta inceleyebiliriz: i) Metal yaylar ii) Elastomerler iii) Esnek yastık ve takozlar 4.11. Metal Yaylar Metal yayların kullanımı çok yaygındır. Çok hafif ve hassas makinelerin yalıtımından, çok ağır endüstriyel makinelerin yalıtımına kadar birçok yerde kullanılırlar. Bu kadar yaygın kullanımları, aşağıda sıralanan üstünlüklerinden kaynaklanmaktadır. 36 1. Çevre koşullarından (sıcaklık, asit, yağ, v.b.) 2. Sünme (krip) olmaz. 3. Yüksek statik çökme elde etmek için uygundurlar. Bu nedenle de düşük frekanslı titreşimlerin yalıtımında kullanılabilirler. 4. Tel çapının uygun seçimiyle yüksek yük altında çalışacak şekilde tasarlanabilirler. 5. Ekonomiktirler. 6. İstenilen yay katsayısını verecek şekilde tasarımları yapılabilir. İmalat sonunda elde edilen değerler, teorik değerlere genellikle çok yakın olacağından, beklenen titreşim yalıtımı hassas olarak sağlanabilir. Metal yayların sorun yaratabilecekleri durumlar ise şunlardır: 1. Sönümleme özellikleri çok az olduğundan rezonansa yakın bir frekansta çalışmak zorunda olan ya da çalışma frekansına ulaşırken rezonans frekansından yavaş geçen sistemlerin yalıtımında sorun yaratabilirler. 2. Sönümün çok az olmasının başka bir sonucu da, doğal frekansın çok üzerinde bir frekansta titreşen bir sistemde iletim oranının sıfıra yaklaşmasıdır. Bu da, sistemin zeminle ilişkisi kaybolmuş şekilde davranmasına neden olacağından, istenmeyen bir durumdur. 3. Düşey yönde kullanılan bir yay, yatay yönde de belli bir esneklik göstereceğinden, yalpa hareketine ya da yanal titreşimlere neden olabilir. Belli bir sistemin yalıtımında kullanılan tüm yayların aynı çökmeyi vermeleri yalpa hareketini engelleme açısından önemlidir. 4. Paslanmaya neden olacak ortamlarda çalışan metal yayların paslanmaya karşı korunmaları gerekir. Paslanmaz çelik malzeme kullanmanın ekonomik olmadığı koşullarda metal yayı; kadminyum ya da Neoprenle kaplamak veya çok iyi boyamak gerekir. Titreşim yalıtımında, genel olarak aşağıda verilen türdeki metal yaylar kullanılır : i) Helezon çekme yayı ii) Helezon baskı yayı iii) Konik baskı yayı iv) Çok katlı yaprak yay Çok büyük statik çökme gerektiren durumlarda, ön baskıyla sıkıştırılmış yaylarda kullanılabilir. Böylece, hem gereken statik çökmeyi veren yay kullanıldığında 37 istenilen titreşim yalıtımı sağlanmış olur hem de yük altındaki çökme küçük bir değerde tutulabilir. Bu tür bir yaya örnek şekil. 4.2.’de gösterilmiştir. Şekil. 4.2. Ön baskıyla sıkıştırılmış helezon bir baskı yayı 4.12. Elastomerler Bu grupta doğal ve yapay kauçuklar bulunur. Doğal kauçuk, en uygun ve en ekonomik yalıtım malzemelerinden biridir. Ancak, çevre koşullarından çok etkilenir. Güneş ışığı, ozon ve oksijen, yüzey çatlaklığı oluşturur. –50 C ile + 100 C arasında kullanılabilirler. –20 C’ in altındaki sıcaklıklara doğal kauçuk kristalize olmaya başlar ve –60 C’ ta cam gibi sertleşir. Makine yağı, doğal kauçuk tarafından emilir ve kauçuğun direncini düşürür. Yapay kauçuğun birçok değişik türleri vardır. En yaygın kullanımı olan neoprendir. Yapay kauçuk, yağ, ozon, güneş ışığı, sıcaklık gibi çevre koşullarına, doğal kauçuğun tersine dayanıklıdır. Silikon lastiği, çok düşük ve çok yüksek sıcaklıklarda (-70 C, +200 C arası) kullanılabilir. Sönümleme özellikleri, metal yaylara göre on kat fazla olduğundan, rezonanstan geçişleri hızlı olmayan makinelerin yalıtımında, metal yaylara yeğlenirler. Özellikle, kütlesi küçük, çalışma frekansı yüksek olan makine ve elektrik motorlarının yalıtımında yaygın olarak kullanılırlar. Bu gruptaki malzemeler; basma, çekme ve kesmede çalışabilirler. Değişik gerilme durumlarında kullanımları, Şekil. 4.3.’de gösterilmiştir. 38 Şekil. 4.3. Elastomerlerin değişik gerilme durumlarında titreşim yalıtıcı olarak kullanımları: (a) Basma; (b) Kesme; (c) Çekme; (d) Eğilme Basmaya çalıştıklarında enerji depolama özellikleri fazladır. Kesmeye çalıştıklarında da ömürleri fazladır. Kesmeye çalıştıklarında da ömürleri daha uzun olur. Ayrıca, kesmeye çalıştıklarında, basmaya göre daha büyük çökme sağlanabilir. Kesmeye ya da basmaya çalışan şekilleri, çekmeye çalışan şekline tercih edilir. Elastomerlerin istenilen şekil ve boyutta dökülebilmeleri, kullanımlarını yaygınlaştıran en önemli özelliklerdendir. Ayrıca yapıştırılabilme özellikleri de kullanımlarını kolaylaştırmaktadır. Elastomerlerin titreşim yalıtıcı destek malzemesi olarak kullanımlarında dikkat edilmesi gereken noktalardan biri de, elastomer malzemelerin birçok özelliklerinin malzemenin şerit ya da dökme oluşuna, sıcaklığa, titreşim frekansına ve kimi zaman titreşim genliğine bağlı oluşudur. Elastomerlerin dinamik yükleme durumundaki özellikleri, statik yükleme durumundaki özelliklerinden farklı olmaktadır. Ülkemizde de çeşitli yapay kauçuk malzemeler üretilmekte, titreşim yalıtımında destek olarak kullanılabilecek şekilde dökülmüş, hazır parçalar olarak piyasaya sürülmektedir. Kullanımında karşılaşılan en büyük sorun, dinamik koşullardaki malzeme özelliğinin yapımcı firmalar tarafından verilmeyişidir. Her yapay kauçuk malzeme bileşimine bağlı olarak değişik özellikler gösterdiğinden, burada genel bazı sayısal değerler vermek güçtür. Ancak, sünme olmaması için izin verilen en yüksek birim uzama oranlarını şu şekilde verilebilir. Statik yüklemede basmada %50-%75, kesmede %200-%300. elastomerlerin destek malzemesi olarak seçiminde kullanım şekline göre, basma, çekme ya da kayma 39 mukavemetleri göz önünde bulundurulmakla birlikte, tasarımlarda, yapışma mukavemetlerine de dikkat etmek gerekir. 4.13.Esnek Yastık ve Takozlar Bu grupta mantar,keçe, cam elyafı türü malzemeler vardır. Genellikle tabaka şeklinde bulunurlar ve istenilen boyutlarda kesilerek geniş destek olarak kullanılırlar. Keçe konusundaki bilgiler oldukça sınırlıdır. Daha çok yapımcı firmaların, ürettikleri keçelerin özelliklerini vermesi beklenir. Hem ucuz hem de kullanımı kolay keçe, yüksek frekansta titreşen makinelerin yalıtımı için uygundur. Gürültü kontrolü amacıyla yapılan titreşim yalıtımlarında, mekanik açıdan yüksek frekansların yalıtımında etkili olması nedeniyle, yaygın olarak kullanılırlar. (Genellikle 40 Hz’in üzerindeki frekansların yalıtımında etkilidirler). Genel amaçlı kullanımlarda keçe kalınlığı 1-3 cm. arasında olabilir. Düz tabanlı makinelerin yalıtımında, toplam alanın % 5’i alanında keçe kullanmak yeterlidir. Ancak, yüksek basınç altında özelliklerini kaybedebildikleri için, yük altındaki kalınlık değişimin % 25’i geçmemesi gerekir. Titreşimlerin çok fazla olmadığı uygulamalarda keçeyi yapıştırmak gerekmez. Keçe beton temel blokların zeminden yalıtımında kullanılan en etkili yalıtıcılardandır. Sönüm oranı yüksek olduğundan (0,06) rezonanstan geçişlerde sorun yaratmazlar. 40 Şekil.4.4. Titreşim yalıtımında kullanılan elastomer desteklere örnekler. Mantar da yüksek frekanslı titreşimlerin yalıtımında kullanılır. Bu özelliğinden dolayı, akustik amaçlı titreşim yalıtımının önemli bir malzemesidir. Yüksek frekanstan kastedilenin, mekanik açıdan yüksek frekanslar olduğunu bu frekansların akustik açıdan yüksek frekanslar olduğunu bu frekansların akustik açıdan düşük frekanslara karşı geldiğini bir kez daha vurgulamak gerekir. Mekanik açıdan düşük frekanslı titreşimler, daha çok titreşimin gürültü dışındaki zararlı etkilerinden korunmak amacıyla azaltılırlar. Yüksek frekanslı titreşimlerin azaltılmasının temel nedenleri arasında gürültü kontrolü çoğunlukla ilk sırayı alır. 50-60 Hz. gibi, mekanik titreşimler açısından yüksek sayılan frekanslardaki titreşimin kontrolünde mantar son derece etkilidir. Gözenekli yapısından ötürü ezilmeye kauçuktan daha elverişlidir ve bu nedenle ağır yükler altında kullanılabilir. Mantar da keçe gibi temel bloklarının altına döşenerek makine temel blok kütlesinin yalıtımında etkili olur. Temel bloku altına döşendiğinde yüksek çökme elde 41 edebilmek için, çok katlı tabaka uygulamasıyla kalınları (genellikle 2-15 cm. kalınlıkta döşenirler) artırılır. Sönümleme özelliği keçeninki kadardır ve öteki dinamik özellikleri gibi titreşim frekansına bağlıdır. Özellikleri keçeye göre daha iyi bilindiği için, keçeden daha çok kullanılırlar. Kauçuk türü malzemelerin tersine mantar, üzerindeki yük arttıkça daha esnek bir yapı kazanır, yani yumuşayan yay etkisi gösterir. Mantar, çevre koşullarına oldukça dayanıklıdır. Yağ su, sıcaklık gibi etkenlerden fazla etkilenmez. Keçe gibi, mantar da yalnız yüksek frekanslı titreşimlerin yalıtımı için uygun olduğundan; makinedeki dengesizlikten kaynaklanan düşük frekanslı titreşimleri yalıtamaz. Bu nedenle, keçe ve mantar dengelenmiş makinelerin (çok silinirli motorlar, fanlar, turbo hava kompresörleri gibi) titreşim yalıtımında kullanılırlar. Cam elyafı (fiberglas), çevre koşullarından en az etkilenen yüksek frekans yalıtıcılarındandır. Özellikleri yapımcı firmalar tarafından verilir. Yukarıda incelenen malzemelerden başka, özel olarak titreşim yalıtımı amacıyla üretilmiş malzemeler de vardır. Bunlar; sönümü çok yüksek olan sürtünme sönümlü yaylardan, bezle ya da mantarla kuvvetlendirilmiş elastik türü çok katlı malzemelere kadar uzanır. Ancak, bu tür özel malzemelerin birçok özellikleri tümüyle yapımcı firmaya bağlı olarak değişeceğinden, burada yalnız bu tür malzemelerin varlığından söz etmekle yetineceğiz. Çizelge.4.2.’de titreşim yalıtımında kullanılan bazı malzemelerin sönüm oranları verilmiştir. Bu değerlerin yaklaşık olduğuna, bazı malzemeler için ise malzemenin öteki özelliklerine bağlı olarak bu değerlerin değişiklik gösterebileceğine dikkat etmek gerekir. 42 Çizelge.4.2. Titreşim yalıtımında kullanılan bazı malzemelerin sönüm oranları Malzeme Sönüm oranı Çelik yay 0,005 Doğal kauçuk 0,05 Neopren 0,05 Keçe ve mantar 0,06 Hava yastığı 0,17 Sürtünme sönümlü yay 0,33 Basit olarak içinde sıkıştırılmış hava olan bir silindir-piston çifti şeklinde düşünülebilir. Sıkışan hava, yay görevi görerek titreşim yalıtımı sağlar. Silindir içindeki havanın basıncı değişirse, hava yastığının yay özellikleri de değişir. Bu tür hava yastıkları bir düzey kontrol aletine bağlanır ve hava basıncı makinenin konumuna göre değiştirilirse; hava yastığım makine üzerindeki yükten bağımsız olarak, makineyi belirli bir düzeyde tutabilir. Gürültü sorunu çıkarabilecek, sık kullanılan bazı makinelerin titreşim yalıtımında dikkat edilmesi gereken noktalar uygulamada yararlı olabileceği düşüncesiyle, aşağıda verilmiştir. 4.14. Hava Kompresörleri Güçleri, çok küçük değerlerden başlayarak birkaç yüz beygir gücünün üzerine dek uzanabildiğinden; hava kompresörlerinin titreşim yalıtımı sorunları önemli farklılıklar gösterebilmektedir. Çoğu durumda yaylar üzerine monte edilirler. Birçok uygulama da temel bloku ile birlikte yalıtıcı yaylar üzerine yerleştirilir. Yayların statik yük altındaki çökmelerinin fazla olması, sistem doğal frekansının tüm titreşim frekanslarından küçük olmasını sağlar. Pistonlu hava kompresörlerinde düşey yöndeki birincil kuvvetler söz konusu olabilir. Bu da kompresörlerde titreşimin yalnız düşey yönde olmayacağını gösterir ve çoğu uygulamada temel bloku kullanımı zorunlu kılar. 43 4.15.Turbo Kompresörler Zemin katlara yerleştirilen turbo kompresörlerin titreşim yalıtımı için, direngenliği yüksek lastik ya da cam elyaf yalıtkanlar uygundur. Ancak, bunların üst katlarına yerleştirilen kompresörlerin titreşim yalıtımları binanın rezonansa gelmemesi için çelik yaylarla sağlanmalıdır. 4.16. Sönümlemeyle Titreşim Kontrolü Titreşim kaynakta kontrolünün, ya da kaynağın titreşen yüzeylerden yalıtımının yeterli olmadığı güç olduğu veya ekonomik olmadığı durumlarda; titreşimlerin sönümlenmesiyle, titreşim genliği ve dolayısıyla titreşimden kaynaklanan gürültü azaltılabilir. Bu yöntem özellikle titreşen geniş metal yüzeylerin söz konusu olduğu durumlarda etkili bir gürültü kontrol yöntemi olarak kullanılır. Bir yüzeyin titreşimlerinden dolayı yayılan ses gücü, yüzey alanıyla ve (yüzey üzerinde alınan) ortalama yüzey titreşim hızının karesiyle orantılıdır. Bu nedenle; titreşim yalıtımıyla azaltılamıyorsa, bu yüzeylerin sönümü artırılarak titreşim kontrolü sağlanabilir. Çünkü sönümlemeyle, yüzeyin titreşim hızı önemli ölçüde düşürülebilir. Ortalama yüzey titreşim hızının, örneğin, yarıya düşürülmesi ses gücü düzeyini 6 dB azaltır. Yüzeylerin sönümlerinin artırılması için, sisteme bir dış sönüm elemanı eklemek yerine, titreşim yüzeylerinin iç sönümünü artırmak daha pratik bir yöntemdir. Titreşen yüzeylerin iç sönümlerinin artırılması, genelde iki ayrı uygulamayla sağlanabilir. 1. Sönümleme özelliği yüksek bir malzemeyle kaplanmış plakaların kullanılması (ya da titreşen yüzeylerin bu tür malzemelerle kaplanması), 2. Yukarıda belirtilen türdeki malzemelerden yararlanarak yapılmış çok katlı plakaların kullanılması Bu yöntemle gürültü kontrolünün sağlandığı alanlar, tezgah gövdesi titreşimlerinin azaltılmasından, hava kanallarında kanal yüzeylerinin titreşimlerinin düşürülmesiyle gürültü kontrolüne dek uzanır. Ancak, bu yönteme başvurmadan önce, kaynakta titreşim kontrolünün ya da titreşim yalıtımının ilk seçenekler olarak düşünülmesi gerekir. Bu noktayı gözden kaçırmamak ve titreşen yüzeylerin titreşimlerinin 44 sönümlemeyle azaltmaya çalışmadan önce, öteki seçenekleri dikkatli bir şekilde incelemek gerekir. Sözgelimi bir hidrolik sistemde pompa, motor gibi titreşim kaynaklarının geniş plakalardan oluşan yapılardan yalıtılması, ya da kontrol panosu gibi titreştiğinde yüksek düzeyde gürültü yaratma potansiyeli olan bölümlerin ana sistem üzerinden ayrılarak başka bir yere konulması, önemli ölçüde gürültü azalması sağlar. Böyle bir sistemde bu tür yöntemler incelenmeden sönümlemeyle titreşim kontrolünün sağlanması yanlıştır. Benzer şekilde bir hidrolik preste basınçlı yağ sağlayan yağ pompasının ve buna bağlı motorun presi titreştirmesinden kaynaklanan yüksek düzeydeki gürültünün azaltılması için, pres yüzeylerinin sönümü artırmaya çalışmadan önce pompa ve motorun presten yalıtılıp yalıtılmayacağının incelenmesi gerekir. Ancak, kimi durumda titreşim sönümlenmesinden başka bir yöntemin uygun olmadığı kolayca görülür. Örneğin, bir freze tezgahında malzeme kesimi sırasında oluşan titreşimlerin yalıtımıyla azaltılmayacağı açıktır. Bazı durumlarda tasarım değişikliği yapılarak, geniş yüzeylerin titreşmesi ve gürültü yayması önlenebilir. Sözgelimi bir kayış volan sisteminde iş emniyeti nedeniyle kullanılan saçtan yapılmış koruyucu plaka yerine kafes telinden yapılmış bir koruyucunun kullanılmasıyla, plaka titreşimlerinin neden olacağı gürültü plaka titreşimlerini sönümlemeye göre çok kolay ve ekonomik bir şekilde engellenmiştir. Titreşen yüzeylerin direngenliklerinin artırılarak doğal frekanslarının yükseltilmesi ve böylece yüzeylerin rezonansa gelmesinin önlenmesiyle de önemli ölçüde gürültü azalması sağlanabilir. Örneğin, bir hız testeresinden çıkan yüksek düzeydeki gürültüye katkısı önemli olan testere bıçağının titreşimlerini azaltmak için; geniş bıçak yüzeyinin kesme sırasında malzeme içinde kalmayan sönümleme özelliği olan bir malzemeyle kaplanması yanında, atkı elemanlarıyla direngenliği artırılmış bir parçanın bıçak yüzeyine bağlanması düşünülebilir. Bir binanın üst katlarına yerleştirilmiş iyi bir titreşim yalıtımına karşın binada yapısal titreşimler yaratan büyük bir makineyi verebiliriz. Makinenin neden olacağı titreşim ve gürültünün azaltılmasında; binanın yerleştirildiği sönümü artırmak yerine; zemini daha kalın dökerek direngenliğini yükseltmek daha kolay ve etkili olabilir. Sönümlemeyle titreşim kontrolü sağlamaya çalışmadan önce diğer seçeneklerin iyi değerlendirilmesi gerektiği örneklerle vurgulandıktan sonra, sönümlemeyle titreşim kontrolünün nasıl sağlandığını görelim. Burada sözünü ettiğimiz plaka ve benzeri yapıların titreşim analizi temelde 45 benzemekle birlikte, önemli bazı değişikler gösterir. Esnek sürekli yapılar için (çubuk, plaka v.b.) basit modeller kullanmak yerine yapının türüne, geometrisine, boyutlarına ve malzeme özelliklerine bağlı olarak, ya analitik yöntemler ya da sonlu elemanlar gibi sayısal yöntemler kullanılır. Bu tür yapılardan yapısal titreşimlerinin sonsuz sayıda doğal frekansı varsa da bunlardan, düşük frekansta olanları daha önemlidir. Öte yandan, belli bir ana frekansta zorlama kuvveti yaratan bir kaynak, özellikle bu frekansın katları olan frekanslarda olmak üzere başka frekanslarda da düşük düzeyde zorlama kuvvetleri yaratır. Bu frekanslardan biri sisteme bağlı yapılardan birinin doğal frekansıyla çalışırsa, bu yapı rezonansa gelir ve yüksek genlikte titreşir. Rezonansta titreşen bir yapıya eklenen sönüm ise titreşim genliğini önemli ölçüde azaltır. Bu nedenle, geniş plakalardan oluşan sistemlerin rezonans ya da rezonans yakınında titreşimleri söz konusu olduğunda, sistemin sönümü artırılarak yayılan gürültü azaltılabilir. Darbe v.b. ani uygulanan kuvvetlerin etkisiyle oluşan gürültünün azaltılmasında da yapının sönümünün artırılması çok etkili olur. Darbe etkisiyle oluşan yapı titreşimleri kısa sürede sönmekle birlikte, genellikle yüksek düzeyde gürültü yayılmasına neden olurlar. Darbeden doğan titreşimler, serbest titreşimler olduğundan; sistemdeki sönümün artması, titreşim süresini ve titreşim genliğini azaltır. Titreşimin çabuk sönmesi ve düşük genlikte olması da, darbeden doğan gürültünün düzeyini ve süresini düşürür. Basit bir deneyle sönümün serbest titreşimleri sönümleyerek ne denli gürültü düzeyi düşüşü sağlanabileceği görülebilir. Kapı zilinin çana aynı çubukla vururken, bir parmağımızı da çana değdirerek çan titreşimlerinin sönümünü artırırsak bu kez çıkan sesin ilkine göre çok daha düşük düzeyde olduğunu ve çok daha kısa sürdüğünü görürüz. Yapıların sönüm özellikleri, yapıldıkları malzemelerin kayıp faktörleriyle ölçülür. Kayıp faktörü(n), yapısal sönümün direngenliğe oranı olarak tanımlanır;h ile gösterilen yapısal sönüm (ya da histeretik sönüm) viskoz sönümden farklı bir sönüm şeklidir. Malzemelerdeki sönüm genellikle yapısal varsayılır. Harmonik titreşimler söz konusu olduğunda, yapısal sönüm ile viskoz sönüm arasında;bağıntısı yazılabilir. Burada w titreşim frekansıdır. Kayıp faktörü (n) ile sönüm oranı (S) arasında rezonansta titreşme durumunda;bağıntısı vardır. Eşitlikten anlaşılacağı gibi bir yapının kayıp faktörü ne denli yüksek olursa rezonanstaki titreşimlerin genliği o denli düşük olur. 46 Harmonik zorlama nedeniyle, rezonansta titreşen tek serbestlik dereceli bir sistemin titreşim genliği, eşitlikten; yazılabilir. Bu eşitlikten rezonansta titreşen bir sistemin titreşim genliğiyle kayıp faktörünün ters orantılı olduğunu görürüz Eşitlik, yalnız tek serbestlik dereceli bir modelle incelebilen bir sistemin titreşim genliğini bulmak için kullanabilmekle birlikte; sürekli bir yapının harmonik zorlama nedeniyle yapacağı titreşimleri veren eşitlik de benzer yapıda olacaktır. Bu nedenle , bir yapının kayıp faktörünün sözgelimi iki katına çıkarılmasının rezonanstaki titreşim genliğini yarıya indireceği söylenebilir. Plakaların kaplanmasıyla ya da çok katlı plaka uygulamasıyla, kayıp faktörü çok fazla artırabileceğinden bu yöntemle önemli düzeylerde gürültü azalması sağlanabilir. Bazı durumlarda, hesap yapmaya gerek olmadan sönümlemeyle titreşim ve gürültü kontrolü sağlayacak pratik çözümler bulunabilir. Örneğin, bir mengeneyle sıkıştırılarak kesilen bir metal plakadan çıkan yüksek düzeydeki sesi azaltmak için; plaka mengeneyle tutturulurken, kesilen bölgeye gelmeyecek şekilde plaka yüzeyini kaplayan sönümleme özelliği fazla bir malzemeden yapılmış bir parçanın mengeneyle metal plaka arasına yerleştirilmesi son derece etkili olacaktır. Benzer şekilde metal plakaların dövülmesi, perçinlenmesi v.b. işlemleri sırasında çıkan yüksek düzeydeki gürültüyü azaltabilmenin etkili yollarından biri, plakalar üzerine, geçici olarak kayıp faktörü yüksek bir malzemeden yapılmış plakaların yapıştırılması ya da bir şekilde tutturulmasıdır. Sönümleme özelliği fazla yani kayıp faktörü yüksek malzeme olarak, genellikle viskoelastik özellikli malzemelerdir. Bu malzemelerin kayıp faktörleri sıcaklığa ve titreşim frekansına bağlı olarak değişir. Ayrıca, malzemenin kimyasal yapısındaki en küçük bir değişiklik malzemenin sönümleme özelliğini etkileyebilir. Viskoelastik malzemelerin kayıp faktörleri genellikle 0,1-2 arasındadır. Piyasada kullanılan bir çok elastik türünde bu değer 0,3- 0,6 arsında değişir. 47 Bazı yapı malzemeleri için çizelge.4.3.’de verilen kayıp faktörleri incelenirse bir viskoelastik malzeme için en düşük kayıp faktörü değeri olan 0,1’in bile ne denli yüksek bir değer olduğu görülür. Yapı malzemelerinde kayıp faktörünün frekansla değişimi viskoelastik malzemelerdeki kadar fazla olmadığından, çizelge-4.3 de bazı ortalama değerler verilebilmiştir. Çizelge.4.3. Bazı yapı malzemelerinin oda sıcaklığında ve işitme frekansı sınırları içerisinde kayıp faktörleri (küçük titreşim genlikleri için geçerlidir). Malzeme Kayıp faktörü Alüminyum 0.0001 Bakır 0.002 Beton 0.01-0.05 Cam 0.0006-0.0020 Çam,meşe ağacı 0.008-0.010 Çelik 0.0001-0.0006 Kontraplak 0.010-0.013 Mantar 0.13-0.17 Sıva 0.005 Tuğla 0.01-0.02 Bir malzemenin kayıp faktörü elastisite modülü cinsinden de yazılabilir. N = E” / E’ (5.1.11) burada, E’ ve E’’ malzemenin elastisite modülünün sırasıyla gerçek ve sanal kısımlarıdır. Yapısal sönümü olan malzemelerin elastisite modülleri karmaşık sayılarla gösterilebilirler. Bu tür malzemelerde, gerilme –birim uzama ilişkisi (ya da kuvvet yer değiştirme ilişkisi), dinamik koşullarda farklı bir durum gösterir. Harmonik bir kuvvetle, bu kuvvetin neden olacağı yer değiştirme arasında, sistemdeki sönüm nedeniyle belli bir faz farkı olur. Yani kuvvetin (ve gerilmenin) en 48 büyük değerine ulaştığı anda yer değiştirme (ve birim uzama) en büyük değerine ulaşmaz. Gerilmenin gerilmeyle aynı fazda olan birim uzama oranına ise elastisite modülünün sanal kısmı denir. Sanal kısım tümüyle sistem sönümünün bir sonucudur. Bu nedenle sanal kısım (E”) ne kadar büyürse kayıp faktörü de o kadar büyük olur. Metal plakaların viskoelastik malzemelerle kaplanmasıyla ya da kaplama malzemesinin üzerine ikinci bir metal plakasının yapıştırılmasıyla veya çok katlı plakaların oluşturulmasıyla, plakalar elde edilir. Kaplı ya da çok katlı plakaların eşdeğer kayıp faktörleri metal ve viskoelastik tabakaların kalıntılılarına elastisite modüllerine ve viskoelastik malzemenin kayıp faktörüne bağlıdır. Birçok kaynakta kaplı plakaların ve çok katlı plakaların eşdeğer kayıp faktörlerinin bulunuşu ayrıntılarıyla verilmiştir. Özellikle çok katlı plakalarda birçok değişik kombinasyonların oluşu ve her uygulama için eşdeğer kayıp faktörünü veren eşitliklerin farklılıklar göstermesi nedenleriyle eşdeğer kayıp faktörlerinin hesaplanma yöntemlerine burada yer verilmemiştir. Ancak, uygulamada yararlı olabileceği düşüncesiyle, aşağıda bazı genel bilgiler ve yalnız vizkoelastik malzemeyle kaplı plakalar için eşdeğer kayıp faktörünü hesaplamakta kullanılabilecek yaklaşık bir eşitlik verilmiştir. Şekil.4.5. Kaplı ve çok katlı plaka kesitlerine örnekler Metal bir plakanın üzerine, kayıp faktörü n olan bir viskoelastik malzemenin yapıştırılmasıyla elde edilen kaplı plakanın eşdeğer kayıp faktörü n yaklaşık olarak aşağıdaki eşitlikten bulunabilir. Uygulamada, viskoelastik malzemenin kalınlığı, genellikle metal plakaların kalınlığının bir ile üç katı arasında alınır. Bir plakanın iki yüzüne de sönümleyici 49 malzeme yapıştırmak yerine, yalnız bir yüzüne toplam kalınlıkta olan malzemeden yapıştırmak daha iyi sonuç verir. Kaplamayla sönümleme, ekonomik ve uygulanması kolay bir yöntemdir. Kaplanmış bir plakada viskoelastik malzemenin üzerine, ince de olsa başka bir plaka yapıştırmanın elde edilecek eşdeğer kayıp faktörünü artırmaya etkisi oldukça fazladır. Bu uygulamayla viskoelatik malzemede yaratılan gerilmelerin türü değiştirilir. Plaka eğildiği zaman, viskoelastik malzemede kesme gerilmesi oluşur ki bu da mekanik enerjinin yutumu artırır. Daha etkili sonuç vermesine karşın uygulanması daha güç ve daha plakalı bir çözümdür. Özel amaçlar için dört, beş, altı ve daha çok katlı plakalar da yapılmakta ve kullanılmaktadır. Çok katlı plakalar, bir kat metal plaka sönümleyici malzeme olacak şekilde hazırlanırlar. Malzeme ekonomisi sağlamak amacıyla, titreşen bir plakanın yalnız belli kısımları da kaplanabilir. Bu şekilde; plakanın tümünü kaplamaya göre daha az titreşim azalması sağlanırsa da, kaplanacak bölgenin iyi seçilmesiyle, malzemeden sağlanan kazanç verimden kaybetmeye değecek düzeyde tutulabilir. Bölgesel kaplama yapılacağı zaman plakanın en fazla eğilme gösterdiği belgelerin kaplanması gerekir. Ancak, bu durumda; eşdeğer kayıp faktörünün değişme oranının değişeceği söylenemez. Çünkü bölgesel kaplama yapılırsa, kayıp faktörü yalnız plakanın kaplanan kısmı için, n olacağından tüm plaka için tek bir eşdeğer kayıp faktöründen söz edilemez. Kaplama ya da çok katlı plakalar dışında, yapı sönümlemesi için uygulanan ilginç bir yöntem de plakaların titreşimi kum v.b. malzemelerle sönümlemektir. Örneğin, bir takım tezgahında malzeme işlemesi sırasında oluşan titreşimlerin, tezgah gövde plakalarını arada hava kalacak şekilde çift kaplı yapıp, araya kum v.b. malzeme doldurmak ya da doğrudan tezgah gövdesinin içerisine kum koymak düşünülenbilir. Başarılı bazı uygulamalar yanında, bu konuda süren araştırmalar da vardır. Koşullara bağlı olarak kumun zamanla yağlanması ve sertleşmesiyle plakalar arasında titreşim iletimine neden olması ve olumsuz sonuçlar doğurması söz konusu olabilmektedir. 50 Şekil.4.6. Bir testere bıçağının direngenliğinin yükseltilmesiyle bıçak titreşimlerinin azaltılması 51 5. TARTIŞMA VE SONUÇLAR Yapmış olduğum çalışmada; gürültü kontrolü konusunda ülkemizde üniversitelerde oluşturulan araştırmalardan ve bilgi birikiminden tam manasıyla sanayide yararlanılmadığı görülmüştür. Gürültü kontrol elemanlarında özellikle titreşim yalıtımı yalnız makinelerin zeminden yalıtılması amacıyla kullanılmakta ve bu daha çok tekstil rulman ve halı fabrika makinelerinin tabanlarına uygulanmaktadır. Günümüz Türkiye’sinde gürültü kontrolünün insanlar açısından fabrikalar düzeyinde sadece kulak tıkaçları bazında kullanılmakta bu da pek başarılı olmamakta çalışanlar sağır olma riski ile altında kalmaktadır. Bu yapılan çalışmada aşağıdaki sonuçlara varılmıştır: 1. Gürültü insanlar üzerinde psikolojik arazlar bırakacak kadar önemli etkiler göstermektedir. Gürültü kontrolünde uygulanan en başarılı çözümün kaynağında gürültüyü engellemek olduğu görülmektedir. 2. Gürültüyü azaltmada gürültü yayan elemanların yapılarının önemli olduğu 3. Gürültünün strateji kabul edildiği yerlerde malzemelerin ses iletim kayıplarının ölçülüp bilinerek kullanılması 4. Bariyerlerle gürültü kontrolünün, daha çok montaj sanayiinde kullanım olanağı bulabileceği 5. Susturucularla gürültü kontrolünün, yalıtılmış hava kanalları ve kompresörlerde %60-%80 arasında (malzemenin kalitesine göre) ve yoğunluğuna (kg/m^3) göre başarı sağlayabileceği 6. Elastomer malzemeler ve lastik takozların daha çok elastisite modülüne bağlı olarak gürültüyü sönümleme imkanı verebilecekleri ve rulman fabrikalarında torna atölyelerinde makine zemin uygulamalarında iş görebilecekleri 7. İşçi sağlığı ve gürültüden korunma çabalarında ise; bire bir bireysel anlamda çok gelişmiş tekniklerin bulunmayışıyla birlikte kulak tıkaçları ve manşonların dezavantajlarına rağmen kullanılabileceği sonucuna varılmıştır