CC BY
10
УДК 629.4.02+06
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ШУМА РЕЗЬБО-И ШЛИЦЕШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ
Ж.П. Разаков
В статье представлены результаты экспериментальных исследований спектров шума при работе шлицешлифовальных и резьбошлифовальных станков, в результате чего были выявлены закономерности спектров шума на рабочих местах операторов, а также определено влияние технологического режима на уровни звукового давления.
Ключевые слова: уровни звукового давления, резьбо- и шлицешлифовальные станки
Шумовой дискомфорт является основным вредным производственным фактором на рабочих местах станочников резьбошлифовальных и шлицешлифовальных станков [1-3]. На станках данного типа обрабатываются изделия значительно отличающиеся по диаметрам и длинам, соответственно, по величинам изгибной жестокости и их соотношению с жесткостью опор. Резьбовые и шлицевые заготовки с акустической точки зрения представляют собой стержни ограниченной длины постоянного момента инерции. Экспериментальные исследования шума на этих станках выполнялись при различных частотах вращения шпинделя шлифовального круга.
Целью проводимого эксперимента являлось исследование уровней звукового давления, возникающих при работе резьбошлифовальных и шлицешлифовальных станков и сравнение теоретически рассчитанных уровней звукового давления с фактически измеренными [4,5].
Экспериментальных исследований уровней звука на холостом ходу. Измерения октавных уровней звукового давления на холостом ходу показали, что уровень шума практически для всех обследованных станков ниже допустимых значений, кроме того, приведенные результаты показали идентичность спектрального состава. Спектры шума холостого хода показаны на примере шлицешлифовальных станков 3451 и МШ314 (рис.1) и резьбошлифовальных станков 5К523В и 5897 (рис.2).
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Рис. 1 Спектры шума холостого хода шлицешлифовальных станков: 1 - ПДУ; 2 - станка МШ314 при 8900 об/мин; 3 - 3451 при 2880 об/мин
Рис. 2. Спектры шума холостого хода резьбошлифовальных станков: 1 - ПДУ; 2 - станка 5К523В при 11450 об/мин; 3 - 5897 при 1700 об/мин
319
Несмотря на то, что максимальные значения частоты вращения шпинделя шлифовального круга имеет станок 5К523В, уровни звукового давления сравнимы с аналогичными данными полученными в рабочей зоне станка МТТТ314 Акустическое излучение гидросистемы и бабки практически не оказывает значительного влияния на шумообразование станков (рис.3).
^ дБ
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
1--2 -----3 ^ Гц
Рис. 3. Спектры шума: 1 - ПДУ; 2 - гидросистемы; 3 - бабки изделия
Этот факт объясняется тем, что у резьбошлифовальных станков в опорах шпинделей шлифовальных кругов используются гидростатические подшипники, а у шлицешлифовальных - подшипники качения, влияние которых на интенсивность звукового излучения корпусных деталей намного больше, чем гидродинамических.
Экспериментальных исследований уровней звука при технологических нагрузках
На объектах исследования обрабатывается широкая номенклатура деталей, значительно различающихся диаметрами и длинами, в значительных пределах изменяются параметры технологического процесса и используется абразивный инструмент различных диаметров и толщины. Измерения уровней звука при реализации технологического процесса показали превышение предельно-допустимых значений достигает 12-17 дБА.
Экспериментальные исследования по влиянию параметров режимов шлифования на изменение уровней звука, подтвердили теоретические данные и достаточную для инженерных расчетов точность, где глубина резания - подача - М-^А-Б1; диаметр - 9-^А-С; длина
обрабатываемого изделия - 8-^А-1; толщина шлифовального круга -14-^А-1; коэффициент зернистости - 11-^А-Кс. Максимальные различия теоретических и экспериментальных данных установлены для коэффициента зернистости, что и определяет целесообразность учета в расчетных зависимостях экспериментальных значений.
Экспериментальные исследования спектрального состава акустических характеристик показали его высокую идентичность для резьбошлифовальных так и шлицешлифовальных станков, поэтому закономерности формирования спектров шума проанализированы для наиболее шумоопасных условий обработки.
Уровни звукового давления при внутреннем шлифовании резьбы 0 125 мм и частоте вращения шлифовального круга 11450 об/мин на станке модели 5К823В достигают 89 дБ под ограждением и 85 дБ на рабочем месте оператора (рис. 4).
Спектр шума носит ярко выраженный среднечастотный характер и максимальные уровни звукового давления, превышающие допустимые величины, наблюдаются в 5 и 6 октавах. Следует отметить слабую звукоизоляцию ограждения, снижение уровней звука не более 6 дБ, что объясняется недостаточной степенью герметизации, большой поверхностью остекления и отсутствием вибро- и звукопоглощения облицовок на элементах несущей конструкции.
На рабочем месте оператора резьбошлифовального станка 5822М, который не оснащен защитным ограждением, уровни звукового давления достигают 88-89 дБ (рис. 5).
Спектральный состав характерен равномерным распределением интенсивности звукового излучения в четвертой-шестой октавах, разница в уровнях звукового давления составляет 1 дБ. Уровни звукового давления превышают санитарные нормы на16 дБ в широкой полосе частот 250-8000 Гц.
При шлифовании коротких деталей на станке модели 5897 при частоте вращения шлифовального круга п = 2950 об/мин уровни звукового давления превышают санитарные нормы на 4 - 11 дБ (рис.6) в диапазоне частот 250 - 8000 Гц. Максимальное значение превышения 11 дБ наблюдается в шестой октаве.
L, дБ 110
100
90
80
70
60
1 «i Г-^ч»"..... .......................> И5"] г— -»Л --1
-zz-zsl ____ -------1 h—
31,5
63
125
250
500 1000 1--2 — -- 3
2000
4000
8000 f, Гц
Рис. 4. Спектры шума станка 5К823В при частоте вращения шлифовального круга 11450 об/мин: 1 - ПДУ; 2 - под ограждением; 3 - на рабочем месте оператора
при закрытой зоне резания
L, дБ 110
100 90 80 70 60
31,5
63
125
250
500 1000 1--2 — -- 3
2000
4000
8000 f, Гц
Рис. 5. Спектры шума станка 5887М: 1 - ПДУ; 2 - при шлифовании резьбы 0 х 1= 320 х 500 мм; 3 - 0 х 1= 100 х 500 мм
100 90 80 70 60
31,5 63 125 250 500 1000
2000
4000
8000 f, Гц
Рис. 6. Спектры шума станка модели 5897:1 - ПДУ; 2 - при шлифовании резьбы
0 х 1= 33 х 280 мм
У шлицешлифовального станка модели 3451, зоны резания не оснащена защитным ограждением, поэтому превышение уровней звукового давления на рабочем месте оператора достигает 17 дБ (рис.7).
L, дБ 110
100
90
80
70
60
31,5
63
125
250
500
1000 2 — -- 3
2000
4000
8000 f, Гц
Рис. 7 Спектры шума станка модели 3451:1 - ПДУ; 2 — при шлифовании заготовки 0 х l= 200 х 1400 мм; 3 - 0 х l= 70 х 500 мм.
Шлифование шлицевого вала длиной 1400 мм производилось при частоте вращения шлифовального круга 6300 об/мин, а вала длиной 500мм - 3000 об/мин. Превышение октавных уровней звукового давления наблюдается в четвертой - восьмой октаве.
Аналогичные зависимости имеют спектры шума станков моделей МТТТ314 (рис.8а), 3Б451 (рис.8в) и 3451В (рис10).
L, дБ 110
100
90
80
70
60
L, дБ 110
100 90 80 70 60
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
--1--2 -- — 3 f, Гц
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
а б
Рис. 8 Спектры шума станка моделей: а - МШ314, в - 3Б451:1 - ПДУ;
2 — под ограждением; 3 - вне ограждения на рабочем месте
Уровни звукового давления измерялись при обработке шлицевого вала диаметром 200 мм и длиной 1750 мм при частоте вращения шлифовального круга 8900 об/мин. Уровни звукового давления в четвертой октаве превышают предельно-допустимое значение на 2 дБ, что сравнимо с погрешностью измерения. Поэтому для данного станка уровни звукового давления превышают санитарные нормы в пятой - девятой октавах и составляют 6-8 дБ. Акустическая эффективность ограждения не превышает 5-6 дБ.
На станке модели 3Б451 (рис. 8в) обрабатывается шлицевой вал диаметром 100 мм и длиной 700 мм. Шлифование производилось при частоте вращения 8860 об/мин. Спектр шума имеет выраженный максимум звукового давления в шестой октаве - 95 дБ. Уровни звукового давления в пятой и седьмой октавах составляют 80 дБ. Уровни звукового давления превышают санитарные нормы в шестой - девятой октавах 6-10 дБ. В пятой октаве превышение уровня звукового давления составляют 3-4 дБ. Акустическая эффективность ограждения не превышает 7 дБ причем только в седьмой октаве.
В заключении можно сделать выводы, что уровни звукового давления при холостом режиме работы всех обследованных станков не превышают санитарные нормы, однако при реализации технологического процесса в наиболее неблагоприятных по акустическому воздей-
ствию ситуациях они превышают нормативные величины в широкой полосе частот 250 - 8000 Гц и достигают значений 90 - 94 дБ в среднечастотной части спектра 250 - 1000 Гц [6-8]. Поэтому системы шумозащиты должны рассчитываться из наиболее шумных параметров реализации технологического процесса.
Список литературы
1. Разахов Ж.П., Финоченко Т.А. Анализ условий труда операторов резьбо- и шли-цешлифовальных станков // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2020. № 4 (53). С. 92-96.
2. Безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие / И.Г. Переверзев, Т.А. Финоченко, И.А. Яицков [и др.]; ФГБОУ ВО РГУПС. 2-е изд., перераб. и доп. Ростов н/Д, 2019. 308 с.
3. Разахов Ж.П., Чукарин А.Н. Методология расчета акустических характеристик при проектировании резьбо- и шлицешлифовальных станков // II Всероссийская научно-технич. конф. «Отечественный и зарубежный опыт обеспечения качества в машиностроении». 8 - 9 октября 2020 г.: сб. докладов. Тула. ТулГУ. С. 149-151.
4. Баланова М.В., Финоченко Т.А., Яицков И.А. Методика и техническое обеспечение проведения экспериментальных исследований по определению шума на рабочих местах // Научно-технический журнал «Труды РГУПС». 2019. №1 (46). С. 5-7.
5. Финоченко Т.А., Морозов С.А., Чукарин А.Н. Экспериментальные исследования шума и вибрации при местном упрочнении деталей шарико-стержневым упрочнителем // Российский научно-технический журнал «Мониторинг. Наука и Технология» № 1, 2019. С. 56-62.
6. Чукарин А.Н. Теория и метода акустических расчетов и проектирования технологических машин для механической обработки. Ростов н/Д, Издательский центр ДГТУ, 2004. 152 с.
7. Иванов Н.И., Никифоров А.С. Основы виброакустики. СПб.: Политехника, 2000.
482 с.
8. Theoretical study of the vibration excitation and noise generation processes of the grinding wheels of thread - and spline grinding machines / Razakhov Zh.P, Kurchenko P.S., Shashurin А.Е., Chukarin A.N. // AKUSTIKA. 2021 Vol. 39. С.175-178. DOI 10.36336/akustika202l39l73.
Разаков Жениш Парпиевич, соискатель, 7596890@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Балтийский государственный технический университет «Военмех»
EXPERIMENTAL STUDIES OF THE NOISE OF THREAD AND SLIDING MACHINES
Zh.P. Razakov
The article presents the results of experimental studies of noise spectra during the operation of spline-grinding and thread-grinding machines, as a result of which the patterns of noise spectra at the operator's workplaces were revealed, as well as the influence of the technological regime on the sound pressure levels was determined.
Key words: sound pressure levels, thread and spline grinders.
Razakov Zhenish Parpievich, applicant, 7596890@mail.ru, Russia, Saint Petersburg, Baltic State Technical University "Voenmeh"
