CC BY
10
Kotesova Anastasia Aleksandrovna, candidate of technical sciences, docent, a. kotesova@mail. ru, Russia, Rostov-on-don, Don State Technical University (DSTU)
УДК 621.941
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УРОВНЕЙ ШУМА ГАММЫ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКОВ
Д.В. Русляков, А.Н. Чукарин
Приведены результаты экспериментальных исследований уровня звукового давления деревообрабатывающих сверлильных станков, в результате чего были выявлены закономерности формирования спектров шума на рабочих местах операторов, а также раскрыто влияние количества шпинделей, породы древесины и режимов сверления на звуковое давление.
Ключевые слова: акустические характеристики, одношпиндельные и многошпиндельные станки, древесина.
Целью эксперимента являлось исследование октавных уровней звукового давления деревообрабатывающих сверлильных станков. В соответствии с поставленной целью измерения уровней шума проводились на одношпиндельном станке модели СвА-2 и многошпиндельных станках моделей Св8, Св12 и СГВП. Особенности закономерностей процессов шумообразования многошпиндельных станков на рабочих местах операторов заключается в том, что узлы резания переставляются на траверсах. Таким образом, в непосредственной близости от рабочих мест звуковое поле может формироваться звуковым излучением различного количества узлов резания в зависимости от расположения обрабатываемых отверстий.
Следует отметить, что при сверлении отверстий в заготовках, длина которых достигает 1,8 м, следует учитывать расстояние от соответствующих шпинделей до рабочего места.
Экспериментальных исследований уровней звука на холостом ходу. Так на
первом этапе экспериментальных исследований измерялись уровни звука и октавные уровни звукового давления на рабочих местах, создаваемых различным количеством узлов резания на холостом ходу.
Спектр шума холостого хода станка СвА-2 и СвП-2 на рабочем месте оператора приведены на рис. 1.
I, дБ
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 1--2 — — 3 ^ ГЧ
Рис. 1. Спектр шума холостого хода станка СвА-2 и СвП-2: 1 — предельно-допустимые уровни звукового давления; 2 — СвА-2; 3 — СвП-2
622
Как видно из полученных данных уровни звукового давления станка СвП-2 превышают санитарные нормы в широкой полосе частот 250... 8000 Гц и составляют от 2 дБ (в четвертой октаве) до 5 дБ (в пятой - седьмой октавах). Уровень звука составляет 87... 88 дБ А, что на 7... 8 дБ А превышает норматив. Уровни звукового давления станка СвА-2 на 2...3 дБ выше во всем нормируемом частотном диапазоне, что объясняется разницей частот вращения шпинделя.
Аналогичные результаты зафиксированы при вращении одного шпинделя у всех многошпиндельных станков. Эти данные часто подтверждаются теоретическими расчетами. Действительно, частота вращения шпинделя станка СвА-2 составляет 3160 об/мин, а у многошпиндельных станков 2800 об/мин. Расчетные значения изменения
уровня звука составляет = 1 дБА, что сопоставимо с точностью измерений.
Измерения уровней шума при различном количестве единовременно вращаются шпинделей приведены в таблица.
Измерения уровней шума на рабочих местах многошпиндельных станков
Количество одновременно вращающихся шпинделей Измерение уровня шума (дБА)
теоретическое экспериментальные
2 3,2 2
3 4,7 3,5
4 6 4
5 7 5
6 8 5,5
7 8 6
8 9 6,5
9 9 7
10 10 7,5
11 10 8
12 11 8,5
Разница между расчетными и экспериментальными данными не превышает 1,5 дБА, что фактически сравнимо с погрешностью измерений. Максимальная длина заготовки у всех многошпиндельных станков составляет 1,3 м. Поэтому максимальное удаление шпинделя от рабочего места составляет 1,5 м. Изменения уровня звука наиболее удаленного узла резания составляет 201д1,В = 3,5 дБА. Поэтому при расчетах уровня шума многошпиндельных станков следует использовать на известную зависимость [5,6] +101д К (где К - количество источников), а существовать энергетически каждый узел резания с учетом его расстояния до расчетной точки. Однако следует отметить, что для источников, аппроксимируемых цилиндрическими излучателями конечной длины, расстояние до источника определяется [6], как -10 ^г = — 1,7 дБ. В этом случае для технических расчетов допустимо, в особенности, при расчетах уровней звуковой мощности использовать соотношение 10^ К.
Спектры шума холостого хода многошпиндельных станков при всех вращающихся шпинделях представлены на рис. 2-5.
Следует отметить идентичный «характер» спектрального состава шума холостого хода всей группы деревообрабатывающих сверлильных станков, при естественно, разнице интенсивности звукового излучения. Так у станка Св8 уровни звукового давления превышают санитарные нормы в интервале 250-8000 Гц и достигает значения 10 дБ, в уровень составляет 92 дБА, что на 12 дБ превышают норматив. У станка СГВП уровни звукового давления превышают санитарные нормы на 5... 12 дБ, а уровни звука на 14 дБ А. У станка Св12 превышение уровней звукового давления 14 дБ, а уровней звука - 13... 15 дБА.
ц, дБ
1 — предельно-допустимые уровни звукового давления; 2 — Св8
Рис. 3. Спектр шума холостого хода станка СГВП: 1 — предельно-допустимые уровни звукового давления; 2 — СГВП
Ц, дБ 110
100
31,5
500 1 —
1000 2000 4000 8000 Г, Гц
Рис. 4. Спектр шума холостого хода станка Св12: 1 — предельно-допустимые уровни звукового давления; 2 — Св12
Уровни звукового давления, создаваемые только двигателями вышеуказанных станков, приведены на рис. 5. Измерения показали, что уровни звукового давления одного двигателя у всех вышеуказанных станков существенно ниже санитарных норм в нормируемом звуковом диапазоне частот. При включении 10 и соответственно 12 двигателей на холостом ходу уровни звукового давления на рабочих местах операторов станка СГВП превышают санитарные нормы 2...4 дБ в пятой и шестой октавах, а у станков Св12 уровни звукового давления двигателей находятся уже на предельных величинах в пятой и шестой октавах.
I, дБ
Г- _
И- --А ^ *
г " Г -----■ •< К
1
31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 —♦— 1 — - 2 —•— 3 —» -4 /, Гц
Рис. 5. Спектры шума двигателей привода главного движения: 1 — предельно-допустимые уровни звукового давления; 2 - СвА-2; 3 - СГВП; 4 - Св12
Следует отметить, что уровни шумового фона (рис. 6) существенно ниже предельно-допустимых значений и поэтому поправка не учитывается в экспериментальных данных.
и, дБ 110
100
Рис. 6. Спектр фоновых значений шума: 1 — предельно-допустимые уровни звукового давления; 2 — фоновое значение в помещении
Выводы. Таким образом проведенные экспериментальные исследования акустических характеристик группы сверлильных деревообрабатывающих станков наглядно показали закономерности формирования спектров шума на рабочих местах операторов и влияние количества шпинделей.
Список литературы
1. Шендеров Е.А. Волновые задачи гидроакустики. Л.: Судостроение, 19772.
348 с.
2. Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. М.: Взд-во МГУ, 1960. 335 с.
3. Чукарин А.Н. Акустическая модель системы деталь-инструмент при токарной обработке // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем. Ростов н/Д, 1993. С. 19-28.
4. Чукарин А.Н., Каганов В.С. Звукоизлучение заготовки при токарной обработке // Борьбы с шумом и звуковой вибрацией. М., 1993. С. 21-24.
5. Чукарин А.Н. Теория и методы акустических расчетов и проектирования технологических машин для механической обработки. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004. 152 с.
6. Иванов Н.И., Никифоров А.С. Основы виброакустики. СПб.: Политехника, 2000. 482 с.
Русляков Дмитрий Викторович, канд. техн. наук, доцент, ruslyakofa. yandex. ru, Россия, Шахты, Филиала Донского государственного технического университета в г. Шахты,
Чукарин Александр Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, fta09 a hk.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
EXPERIMENTAL STUDIES OF THE NOISE LEVELS OF THE GAMMA OF WOODWORKING DRILLING MACHINES
D. V. Rus/yakov, A.N. Chukarin
The results of experimental studies of the sound pressure /eve/ of woodworking drilling machines are presented, as a result of which the regularities of the formation of noise spectra at the operator's workplaces were revealed, and the influence of the number of spindles, wood species and drilling modes on the sound pressure was disclosed.
Key words: acoustic characteristics, single-spindle and multi-spindle machines,
wood
Roslyakov Dmitry Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, ruslyakofayandex. ru, Russia, Shakhty, Branch of the don state technical University in Shakhty,
Chukarin Alexander Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, ^fta09@hk.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University
УДК 620.169.2
МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗУБЧАТЫХ ШЕСТЕРЕН ПЛАНЕТАРНОГО РЕДУКТОРА В ОБЪЕМНОЙ ПОСТАНОВКЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО
АНАЛИЗА
Д.В. Юдинцев, М.А. Бадртдинов, М.С. Рублев
В статье проведен модальный анализ ведущего колеса (эпицикла)планетарной зубчатой передачии рассмотрен возможный алгоритм анализа процесса зацепления в квазистатической постановке. По результатам модального анализа и после построения резонансных диаграмм получили, что наиболее опасной для эпицикла оказалась форма колебания с тремя узловыми диаметрами и менее опасной с четырьмя узловыми диаметрами при условии вращения вала двигателя в рабочем диапазоне частот. В процессе статического анализа была произведена попытка проверить подход, применяемый для расчета зубчатых передач, а именно определение напряженно-деформированного состояния (НДС) во впадине зубьев ведущего зубчатого колеса авиационного двигателя при приложении рабочих нагрузок.
Ключевые слова: планетарная передача, эпицикл, моделирование, вибрационное разрушение, виброанализ.
В процессе работы зубчатое колесо испытывает нагрузки как статического, так и динамического характера.
