CC BY
9
УДК 629.4.02+06 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-6-303-307
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ СНИЖЕНИЯ ШУМА НА УЧАСТКАХ ОБКАТКИ
ДВИГАТЕЛЕЙ
В.Э. Фролов
Приведены результаты экспериментальных исследований виброакустических характеристик двигателей внутреннего сгорания, создаваемых ими на участках обкатки машиностроительных предприятий после выполнения мероприятий по снижению шума на рабочих местах операторов.
Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания, мероприятия по снижению шума, спектры шума и вибрации, санитарные нормы.
Для проведения обкатки двигателей используют специальные стенды, с помощью которых, проводится приработка деталей, а также получается информация о работоспособности двигателя. Анализ литературных источников [1-14], посвященных изучению опасных и вредных факторов, идентифицируемых на участках обкатки двигателей, показал, что и теоретические, и практические результаты наглядно показывают воздействие на оператора таких факторов, как загазованность и температурный режим, а также шум и вибрации. Задача снижения загазованности в помещении обкатки теоретически решена, поэтому на первое место в перечне вредных факторов рабочей среды вышли повышенные уровни шума и вибрации, которые оказывают значительное воздействие на здоровье операторов, сказываются на работоспособности и профессиональном долголетии.
По степени интенсивности воздействия на операторов на первом месте находится акустическое излучение, так как уровни звука достигают 108-112 дБА, что на 3032 дБА превышает допустимые значения. В связи с тем, что на участках обкатки ис-пытываются двигатели различных типов, имеющих разницу в мощности и частоте вращения, существует значительная разница в уровнях излучаемого шума. Характерной особенностью шумообразования на участках обкатки является то, что снизить шум самого источника не представляется возможным. Поэтому необходима разработка практических рекомендаций по обеспечению санитарных норм, обладающие высокой степенью унификации и включающих в себя как организационные, так и технические мероприятия.
Объект и методы исследования. При экспериментальных исследованиях измерялись уровни звука (дБА) и октавные уровни звукового давления (дБ), а также общая и локальной вибрация. Результаты измерений, представленные на рис. 1, показали, что разница в уровнях звука для каждого типа двигателя составляет от 8 до 12 дБА. Результаты измерений показали, что у всех двигателей уровни звука значительно превышают нормативное значение.
1дБА
1Н№»
80
1 2 3 4 5 6 7
■ Ряд1 ■ Ряд2
Рис. 1. Уровни звука двигателей внутреннего сгорания:1-2-5Д49; 2-1-5Д49; 3-1-Д100;
4-2-2Д49; 5-14Д40; 6-ПД1М; 7- ЯМЗ-238Б-14
303
Процентное распределение двигателей по уровням звука в диапазонах минимальных и максимальных величин с шагом в 2 дБ, приведено на гистограммах на примере двигателя ЯМЗ-238Б-14 и 2-5Д49.
■
52 94 S6 ЭВ 100 |.ЙВЛ
а
б
Рис. 2. Гистограммы распределения двигателей по уровням звука: а — ЯМЗ-238Б-14; б — 2-5Д49
Результаты экспериментов приведены для наиболее шумных двигателей: ЯМЗ-236 ^ = 195 кВт, п = 2100 об/мин); тепловозный 1Д49 ^ = 4410 кВт, п = 1050 об/мин). Экспериментальные исследования показали, что в третьей-девятой октавах превышение уровней шума составляет от 4 до 30 дБ.
63 250 1000 ¿1000 f, Гц
Рис. 3. Спектры шума на участке обкатки двигателей внутреннего сгорания: 1 — ЯМЗ-236; 2 — 1Д49; 3 — предельный спектр
Следует отметить, что уровни звукового давления соответствуют санитарным нормам только в первой октаве, а для обеспечения санитарных норм шума на участках обкатки двигателей требуемые величины снижения уровней звукового давления по ок-тавным интервалам частот приведены на рис. 4.
Спектр вибрации корпуса двигателя 1Д49 приведен на рис. 5.
Характерной особенностью спектра виброскорости корпуса двигателя является его ярко выраженный высокочастотный характер. Наиболее интенсивные составляющие спектра зафиксированы в интервале частот 1000-8000 Гц, уровни которых на 5-10 дБ превышают значения виброскоростей в низко- и среднечастотном диапазоне 31,5500 Гц. По своему составу спектр виброскорости аналогичен спектру шума, что под-
тверждает правильность теоретического подхода к расчету акустических характеристик на участке обкатки, когда в качестве исходных виброакустических параметров задаются уровни виброскорости корпуса двигателя [9-11].
Л1, дБ 40 30 20 10
63 250 1000 4000 Г, Гц
Рис. 4. Требуемые величины снижения уровней шума
и ДБ 110 100 Э0 30
63 250 1000 4000 f, Гц
Рис. 5. Спектр виброскорости на корпусе двигателя
Проведенные экспериментальные исследования определили выбор технических решений по снижению уровней шума на рабочих местах операторов до санитарных норм. А проведенные теоретические исследования процессов шумообразования помогли обосновать необходимые мероприятия выполнения санитарных норм шума за счет обеспечения требуемой звукоизоляции в нормируемом диапазоне частот (рис. 6).
Ц дБ 120
110
100
90
80
70
60
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Рис. 6. Спектры шума до и после выполнения мероприятий: 1- предельно-допустимый уровень; 2 — уровни шума до выполнения мероприятий;
3 — уровни шума после выполнения мероприятий
Рассмотрев различные варианты компоновки помещения обкатки и технических решений, можно сделать вывод о возможности выполнения санитарных норм шума в помещении аппаратной, которые достигаются обеспечением требуемой величины звукоизоляции перегородки [12]. Рассчитывается приведенная звукоизоляция по формуле
3Hmps6 - ЗИС - 10 lg
íii кг
1 1 / кг \
,
1 1
,2\
где Sc и ЗИс - площадь (м2) стен перегородки и их звукоизоляция (дБ); S0 и ЗИо - площадь (м2) и звукоизоляция (дБ) элементов остекления; 5д и ЗИд - площадь двери (м2) и ее звукоизоляция (дБ), ki и k2 - количество окон и дверей (соответственно).
Выводы Экспериментальные исследования подтвердили правильность теоретических исследований и эффективность предложенных мероприятий по снижению шумового дискомфорта на участках обкатки до санитарных норм [13].
Список литературы
1. Чукарин A.H. Теория и метода акустических расчетов и проектирования технологических машин для механической обработки. Ростов н/Д, Издательский центр ДГТУ, 2004. 152 с.
2. Яицков ИА., Финоченко ТА., Чукарин A.H. Идентификация производственных факторов, влияющих на условия труда работников локомотивных бригад тепловозов и мотовозов // Инженерный вестник Дона. 2017. № 4. [Электронный ресурс] URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n4y2017/4438 (дата обращения: 10.02.2021).
3. Yaitskov I.A., Chukarin A.N., Finotchenko T.A. Theoretical research of noise and vibration spectra in cabins of locomotive and diesel shunting locomotive // International journal of applied engineering research. 2017. V. 12. № 21. Р. 10724 - 10730.
4. Яицков ИА. Теоретическое исследование воздушной составляющей шума силовых установок транспортных машин // Интернет-журнал «Науковедение». 2017. Т. 9. № 6. [Электронный ресурс] URL: https://naukovedenie.ru/PDF/35 TVN617 (дата обращения: 10.02.2021).
5. Яицков ИА., Чукарин A.H. Экспериментальные исследования шума на рабочих местах локомотивных бригад тепловозов // Вестник РГУПС. 2018. № 3. Р. 37 -45.
6. Finochenko, T., Yizkov, I, Dergacheva, L.: Risk Management in Transportation Safety System // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Volume 2, с. 144145 (2021). doi:10.1088/1755-1315/666/2/022050
7. Borisova, A.V., Finochenko, T.A., Finochenko, V.A.: The Use of the Expert Method in Solving the Issues of Choosing the Instrumentation of the Procedure for Controlling Production Factors. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science; IOP Publishing ([Bristol, UK], England), Volume 666 № 2, 2021, doi:10.1088/1755-1315/666/2/ 022022. doi:10.1088/1755-1315/666/2/ 022022
8. Бондаренко B.A. Теоретическое исследование спектров вибрации и шума рельс при движении мостовых кранов // Интернет-журнал «НAУК0ВЕДЕНИЕ» Том 8, №3 (2016) [Электронный ресурс]. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/23TVN316.pdf (дата обращения: 10.02.2021).
9. Козлюк A.C., Финоченко B.A. Эмпирические исследования виброакустических воздействий на операторов выправочноподбивочных машин // Инженерно-строительный вестник Прикаспия: научно-технический журнал / Aстраханский государственный архитектурно-строительный университет. Aстрахань: ГAOУ AO ВО «Л^СУ», 2019. № 4 (30). С. 104-107.
10. The estimation coefficient of the vibration transmission to the engines' support structures / В.Э. Фролов, ТА. Финоченко, ИА. Яицков // AKUSTIKA, ISSN 1801-9064, Studio D - Akustika s.r.o., Ceské Budejovice, 2021, VOLUME 39. P. 129-133. DOI: 10.36336/akustika 202139127.
11. Фролов В.Э., Яицков И.А. Экспериментальные исследования шума и вибрации на участках обкатки двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей машиностроительных предприятий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. С. 271-278.
12. Фролов В.Э., Яицков И.А., Финоченко Т.А. Теоретическое исследование шума на участках обкатки двигателей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 111-115.
13. Фролов, В.Э. Условия труда операторов участков обкатки двигателей / В.Э. Фролов, Т.А. Финоченко, И.А. Яицков // Сб. научных трудов "Актуальные проблемы и перспективы развития транспорта, промышленности и экономики России" (Транс-ПромЭк-2020), РГУПС, Ростов н/Д, 2020. С. 243-246.
Фролов Владислав Эдуардович, аспирант, [email protected], Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
EXPERIMENTAL STUDIES OF THE EFFICIENCY OF MEASURES TO REDUCE NOISE
AT ENGINE RUNNING AREAS
The results of experimental studies of the vibroacoustic characteristics of internal combustion engines created by them in the rolling areas of machine-building enterprises after taking measures to reduce noise at the workplaces of operators are presented.
Key words: internal combustion engines, traction motors, noise and vibration spectra and sanitary standards.
Frolov Vladislav Eduardovich, postgraduate, [email protected], Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University
