CC BY
21
Шишкина Анастасия Андреевна, студентка, shishkina5ap@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
FEATURES OF USING LIQUID FUEL PUMPS A.A. Shishkina
The article describes the principle of the pump for pumping liquidfuel, its types. The basic safety rules for the operation and installation of this type of equipment are given.
Key words: pumping equipment, safety rules, pumping liquidfuel, technosphere safety, labor protection.
Shishkina Anastasia Andreevna, student, shishkina5ap@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 629.423.31.06
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ШУМА И ВИБРАЦИИ НА УЧАСТКАХ ОБКАТКИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
В.Э. Фролов, И. А. Яицков
Приведены результаты экспериментальных исследований виброакустических характеристик двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей, создаваемых ими на участках обкатки машиностроительных предприятий. Это позволяет определить спектральный состав шума и вибраций и предложить инженерно-технические мероприятия по доведению виброакустических характеристик до санитарных норм.
Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания, тяговые электродвигатели, спектры шума и вибрации, санитарные нормы.
Анализ литературных источников [1 - 14], посвященных изучению опасных и вредных факторов на участках обкатки двигателей, показал, что теоретические и практические результаты получены в области моделирования и снижения загазованности и температурного режима, а также шума и вибрации подвижного состава. Исследования шумовых характеристик двигателей в большинстве случаев носят эмпирический характер, позволяют судить об уровнях звука, а не о спектрах виброакустических характеристик. Следует отметить, что исследования виброакустических характеристик для участков обкатки машиностроительных предприятий практически отсутствуют. Однако по степени интенсивности воздействия на операторов фактически на первом месте находится акустическое излучение. Уровни звука достигают 108.. .112 дБА, что фактически составляет до 30...32 дБА превышение над предельно-допустимыми значениями. Поэтому задача снижения уровней шума на участках обкатки двигателей является актуальной и имеет большое научно-техническое и социально-экономическое значение.
Создание технологических машин различного функционального назначения неизбежно сопровождается повышением мощности силовых установок. Поэтому повышаются уровни шума, создаваемого силовыми установками, как при работе самих технологических машин, так и на участках обкатки двигателей. На участках обкатки подвергаются испытаниям двигатели различных типов, имеющих существенную разницу в значениях мощности и частоты вращения. Испытаниям подвергаются двигатели внутреннего сгорания и тяговые электрические двигатели. Соответственно объекты исследования имеют значительную разницу в уровнях излучаемого шума. Характерной особенностью шумообразования на участках обкатки является то, что снизить шум самого источника не представляется возможным. Поэтому цель экспериментальных исследований, результаты которых приведены ниже, заключалась в выявлении наиболее шумных двигателей и величин превышений октавных уровней звукового давления над санитарными нормами, на основе которых разрабатываются практические рекомендации по обеспечению санитарных норм, обладающие высокой степенью унификации.
Объект и методы исследования. С точки зрения условий труда операторов участки обкатки двигателей внутреннего сгорания являются неблагоприятными, так как характеризуются значительным количеством опасных и вредных факторов, превышающих предельно-допустимые концентрации и уровни. К наиболее значимым относятся загазованность, температурный режим и виброакустические характеристики (рис.1) на примере ООО «КЗ Ростсельмаш».
2015 2016 2017
2018 2019
ОДЫ
Рис. 1. Доля занятых в неблагоприятных условиях труда, %: 1 - всего, в том числе: 2 - в условиях повышенного уровня шума, вибрации; 3 - повышенного уровня запыленности воздуха РЗ;
4 - повышенного уровня загазованности воздуха РЗ; 5 - на тяжелых
работах
Измерения уровней звукового давления производились акустическим комплектом ОКТАВА-101 с погрешностью измерения 0ш = ± 8 %. При измерениях фиксировались уровни звука (дБА) и октавные уровни звукового давления (дБ). При измерении общей и локальной вибрации использовали ОКТАВА-101 ВМ с погрешностью измерения 0в = ± 8 %.
Результаты экспериментов приведены для наиболее шумных двигателей: ЯМЗ-236, применяемых в стреловых кранах (К = 195 кВт, п = 2100 об/мин); тепловозный 1Д49 (К = 4410 кВт, п = 1050 об/мин); тяговые электродвигатели.
Экспериментальные исследования показали, что при работе только одного двигателя внутреннего сгорания уровни звукового давления намного превышают санитарные нормы в широкой полосе частот. Для двигателя ЯМЗ уровни звукового давления не превышают предельно-допустимых значений в первой и второй октавах. В третьей-девятой октавах превышение уровней шума составляет от 4 до 22 дБ. Для тепловозного двигателя уровни звукового давления соответствуют санитарным нормам только в первой октаве (рис. 2). Во второй октаве уровень звукового давления уже находится на предельно-допустимом значении. В третьей-девятой октавах уровни звукового давления превышают санитарные нормы на 8.. .30 дБ.
63 250 1000 4000 Гц
Рис. 2. Спектры шума на участке обкатки двигателей внутреннего сгорания: 1 - ЯМЗ-236; 2 - 1Д49; 3 - предельный спектр
При работе нескольких источников (на примере двигателей 1Д49) уровни звукового давления возрастают на 3.6 дБ, что приводит к превышению над предельно-допустимыми значениями до 35 дБ (рис. 3).
1
VI
63 250 1000 4000 Гц
Рис. 3. Спектры шума на участке обкатки двигателей 1Д49: 1 - спектр шума; 2 - предельный спектр
273
Следует отметить, что в данном случае уровни звукового давления соответствуют санитарным нормам только в первой октаве. Для обеспечения санитарных норм шума на участках обкатки двигателей внутреннего сгорания требуемые величины снижения уровней звукового давления по октавным интервалам частот приведены на рис. 4.
Рис. 4. Требуемые величины снижения уровней шума
Спектр вибрации корпуса двигателя на примере 1Д49 приведен на
рис. 5.
Рис. 5. Спектр виброскорости на корпусе двигателя
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 31,5. 500 Гц.
По своему составу (с точки зрения распределения интенсивности спектральных составляющих) спектр виброскорости аналогичен спектру шума, что подтверждает правильность теоретического подхода к расчету акустических характеристик на участке обкатки, когда в качестве исходных виброакустических параметров задаются уровни виброскорости корпуса двигателя.
Как видно из этих данных, максимальные значения снижения уровней шума должны быть обеспечены в средне- и высокочастотных частях спектра: 15.20 дБ в интервале частот 250 и 500 Гц и 30.35 дБ в области высоких частот 1000... 8000 Гц.
Акустическая обстановка на участке обкатки тяговых электродвигателей намного благоприятнее (рис. 6).
Рис. 6. Спектры шума на участке обкатки тяговых двигателей: 1 - фон помех; 2 - спектр шума двигателей; 3 - предельный спектр
Эти данные зафиксированы при одновременной работе нескольких источников шума. Спектр шума имеет ярко выраженный высокочастотный характер. Основной диапазон частот, в котором уровни звукового давления превышают санитарные нормы, охватывают область 2000...8000 Гц. Хотя в шестой октаве со среднегеометрической частотой 1000 Гц уровень звукового давления и превышает предельно-допустимую величину на 2.2,5 дБ, но это значение находится в пределах точности измерений.
Требуемые величины снижения уровней шума до санитарных норм приведены на рис. 7.
63 250 1000 4000 f, Гц
Рис. 7. Требуемые значения снижения уровней звукового давления на участке тяговых двигателей
Проведенные экспериментальные исследования определили выбор технических решений по снижению уровней шума на рабочих местах операторов до санитарных норм и свели их к двум практическим способам как на участке обкатки двигателей внутреннего сгорания, так и тяговых электродвигателей.
Выводы
1. Столь существенное превышение уровней звукового давления над предельно-допустимыми значениями на участках обкатки двигателей внутреннего сгорания может быть снижено до санитарных норм только звукоизолирующими ограждениями каждого отдельного двигателя, либо кабиной дистанционного управления, в которой и находится сам оператор.
2. Проектирование и установка звукозащитной конструкции над каждым двигателем технически и экономически не эффективны не только из-за громоздкости средств шумозащиты, занимания производственной площади, но еще и необходимости обеспечить требуемый тепловой режим системой вентиляции и кондиционирования. Поэтому достижение санитарных норм шума на участке обкатки двигателей внутреннего сгорания, который располагается в отдельном производственном помещении, обеспечивается кабиной дистанционного управления оператора, которая рассчитывается и проектируется как по эргономическим критериям, так и по величине требуемой звукоизоляции.
3. Выполнение санитарных норм шума на участке обкатки тяговых электродвигателей, учитывая, что превышение уровней звукового давления составляет не более 6.8 дБ, также может быть реализовано двумя способами: акустическими экранами или шумопоглощающими конструкциями, монтируемыми на стенах и потолке производственного помещения. Установка экранов предполагает размещение четырех элементов возле каждого двигателя, что усложняет условия труда операторов, в особенности при снятии уже обкатанного и установке новых. Немаловажным обстоятельством является также то, что процесс обкатки занимает 20 - 25 мин, периодичность установки новых двигателей невелика. Предлагается реализовать способ снижения шума путем разработки рациональной конструкции шумопоглощающих панелей.
Список литературы
1. Алексеенко Л.Н. Моделирование выделения вредных веществ в воздух рабочей зоны участков обкатки машиностроительных предприятий // Вестник ДГТУ. 2009. Т. 9. № 2(41). С. 271-283.
2. Алексеенко Л.Н., Булыгин Ю.И., Деундяк Д.В., Корончик Д.А. Моделирование образования вредных веществ в цилиндре транспортного ДВС // Автотранспортный комплекс - проблемы и перспективы, экологическая безопасность: сб. тр. всерос. науч.-техн. конф. Пермь, 2007. С. 284290.
3. Алексеенко Л.Н., Месхи Б.Ч., Маслов Е.И., Булыгин Ю.И. Моделирование процессов переноса и ассимиляции вредных веществ в загазованном помещении участка обкатки // Вестник ДГТУ. 2009. Спецвыпуск. Технические науки. Часть I. С. 56-69.
4. Алексеенко Л.Н. Прогнозирование качества воздушной среды рабочих зон участков обкатки и ремонта машиностроительных предприятий // Инновационные технологии и экономика в машиностроении: тр. VII Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Томск, 2009. С. 529-534.
5. Синтез и исследование связи технических и санитарно-гигиенических критериев нормирования негативного воздействия выбросов дизельных машин / Л.Н. Алексеенко, Б.Ч. Месхи, Ю.И. Булыгин, Д.В. Деундяк // БЖД. 2009. №1. С. 6-13.
6. Яицков И.А., Финоченко Т.А., Чукарин А.Н. Идентификация производственных факторов, влияющих на условия труда работников локомотивных бригад тепловозов и мотовозов // Инженерный вестник Дона [Электронный ресурс]. URL: http: //ivdon .ru/ru/ magazine/archive/ n4y2 017/ 4438 (дата обращения: 13.08.2018).
7. 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.
8. Яицков И.А. Теоретическое исследование воздушной составляющей шума силовых установок транспортных машин // Интернет-журнал «Науковедение» [Электронный ресурс]. URL: https://naukovedenie.ru/ PDF/ 35TVN617.pdf (дата обращения: 02.08.2018).
9. Яицков И.А. Теоретические исследования спектрального состава уровней звукового давления в кабинах машинистов мотовозов и тепловозов при воздействии источников воздушной составляющей шума // Труды РГУПС. 2015. № 5. С. 79 - 85.
10. Подуст С.Ф., Чукарин А.Н., Богуславский И.В. Основы виброакустических расчетов отечественных электровозов. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2013. 157 с.
11. Яицков И. А., Чукарин А.Н. Экспериментальные исследования шума на рабочих местах локомотивных бригад тепловозов // Вестник РГУПС. 2018. № 3. Р. 37 - 45.
12. Yaitskov I.A. Research of air noise levels created in diesel shunting locomotive's cabin // Advances in Engineering Research (AER), 2018. V. 157. International Conference "Actual Issues of Mechanical Engineering" (AIME 2018). Р. 631 - 634. D0I:10.2991/aime-18.2018.121.
13. Yaitskov I.A. On the issue of formation the air noise component at workplaces of the diesel locomotives crews // MATEC Web of Conferences. 2018. V. 224. International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2018) [Electronic resource]. URL: https://doi.org/10.1051 /matecconf/201822402024 (date of access: 08.11.2018).
14. Яицков И.А. Экспериментальные исследования распределения вибраций элементов мотовозов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 1. С. 143-150.
Фролов Владислав Эдуардович, аспирант, doberman. 7161@yandex.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения,
Яицков Иван Анатольевич, д-р техн. наук, доцент, yia@rgups.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
EXPERIMENTAL RESEARCHES OF NOISE AND VIBRA TION A T THE ENGINE BREAK-IN AREAS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND TRACTION ELECTRIC
MOTORS OF ENGINEERING COMPANIES
V.E. Frolov, I.A. Yaitskov
It is presented the results of experimental studies of the vibro acoustic characteristic S experimental studies of the internal combustion engines and traction motors which are created in the break-in areas of machine-building enterprises. This gives you opportunities to determine the spectral analysis of the noise and vibration and to propose engineering and technical measures to bring vibro acoustic characteristics to sanitary standards.
Key words: internal combustion engines, traction motors, noise and vibration spectra and sanitary standards.
Frolov Vladislav Eduardovich, postgraduate, doberman. 7161@yandex.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University,
Yaitskov Ivan Anatolevich, doctor of technical sciences, docent, yia@rgups.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University
