CC BY
14
УДК 658.345+06
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРАЦИЙ ШЛИФИВАЛЬНО-ЛЕНТОЧНЫХ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ
СТАНКОВ
Н.А. Чукарина
Приведены результаты экспериментальных исследований вибраций на лен-точно-шлифовальных деревообрабатывающих станках, проведенных в условиях реальной эксплуатации оборудования.
Ключевые слова: уровни вибраций, шлифование, обработка древесины.
Экспериментальные исследования вибраций выполнялись на следующих моделях ленточно-шлифовальных станков: со свободной лентой (рис.1), с подвижным столом (рис. 2), с неподвижным столом (рис. 3) и широколенточном (рис. 4). Эксперименты проводились в условиях реальной эксплуатации станков на модельном участке литейного производства ЗАО «Донкузлитмаш».
Рис. 1. Станок шлифовально-ленточный со свободной лентой:
1 - шлифовальная лента
Рис. 2. Универсальный ленточный шлифовальный станок с подвижным столом: 1 - шлифовальная лента; 2 - шкивы;
3 - передвижной утюжок; 4 - ограждение-пылеприемник; 5 - тумба;
6 - подвижной стол
Октавные уровни виброускорения фиксировались на кожухах шкивов шлифовальных лент, утюжках, столе, станинах и заготовках. При измерениях вибраций на элементах несущей системы станка пьезодатчик, измерительного оборудования, крепился специальным магнитом, а на заготовках приклеивался мастикой. Измеренные октавные уровни виброускорения пересчитывались в уровни виброскорости.
80
Рис. 3. Ленточный шлифовальный станок с неподвижным столом (ШлНС-2): 1 - шлифовальная лента; 2 - станина
Рис. 4. Широколенточный шлифовальный станок: 1 - шлифовальная лента
Результаты измерений показали, что при шлифовании различных пород древесины спектральный состав уровней вибрации практически не претерпевает изменений, а разница в уровнях вибраций составляет 2.. .3,5 дБ.
Аналогичные данные получены для процесса с острой и тупой шкурками. Разница в уровнях вибраций в этом случае больше и составляет 3-6 дБ.
Следует отметить, что влияние пород древесины и состояния шкурки проявляется на утюжке, кожухах шкивов шлифовальной ленты и на самих шлифуемых заготовках. Спектры вибраций представлены на рис. 5 - 9.
Рис. 5. Спектры вибраций на кожухе и станине станка ШлСЛ-2 со свободной лентой: 1 - на станине; 2 и 3 - на кожухе, минимальные
и максимальные
81
Уменьшение вибрации на станине в сравнении с кожухами шкивов шлифовальной ленты составляет от 10 до 15 дБ. Можно предположить, что Основным источником шума в несущей системе станка является непосредственно кожух шкива шлифовальной ленты. Причем разница в уровнях звукового давления объясняется изменением в силовом воздействии процесса шлифования и, соответственно, разницей в реакциях в подшипниковых узлах. Уровни вибраций в диапазоне частот 31,5... 8000 Гц составляют 67...75 дБ. Максимальные уровни вибраций, составляющие 74.75 дБ сосредоточены в достаточно широком диапазоне частот 125.2000 Гц. В области высоких частот 4000.8000 Гц уменьшение вибраций составляет 5 дБ на октаву.
У ленточно-шлифовальных станков с неподвижным и подвижным столом практически полностью идентичны и закономерности распределения вибраций представлены примере станка ШлПС-2М (рис. 6 и 7).
I, дБ
/
//
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 X Гц —•—1 —▲— 2 —3
Рис. 6. Спектры вибраций на кожухе и станине станка ШлСЛ-2 со свободной лентой: 1 - на столе станка; 2 и 3 - на утюжке, минимальные и максимальные
Спектры вибраций на утюжке имеют четко выраженный среднеча-стотный характер. Максимальные значения достигают 85 дБ в области частот 500 - 100 Гц. При этом в области низких частот 31,5 - 125 Гц уровни вибраций не превышают 70 дБ. По мере увеличения частоты в интервале 63 - 500 Гц увеличение уровней вибрации соответствует 5 - 10 дБ на октаву в области частот 1000 - 8000 Гц уровни вибраций уменьшается и спад вибраций составляет 3-5 дБ на октаву. Максимальные уровни вибраций на столе наблюдаются также в интервале частот 500 - 1000 Гц и достигают значений 74 - 75 дБ, что на 10 - 15 дБ меньше, чем на утюжке.
Спектры вибраций кожухов имеют высокочастотный характер. Максимальные уровни вибраций зафиксированы в интервале частот 500 -1000 Гц, в котором уровни вибраций достигают значения 80 дБ и в этом частотном диапазоне наблюдается достаточно равномерное распределение интенсивности. Действительно, разница в уровнях не превышает 2 дБ, что практически сравнимо с погрешностью измерений.
82
I, дБ 85
80
75
70
65
60
55
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 /, Гц
Рис. 7. Спектры вибраций на станине станка -1 и на кожухах барабанов шлифовальной ленты - 2 и 3
Уровни вибраций станины не превышают 70 - 72 дБ. Причем максимального значения вибрация достигает в пятой октаве - 72 дБ. Также необходимо отметить равномерное распределение интенсивности в области средних и высоких частот 125 - 2000 Гц. При переходе с седьмой на восьмую и восьмой на девятую октавы спад интенсивности вибраций составляет 5 и 7 дБ на октаву (соответственно).
I, дБ
90
85 80 75 70
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
—•—1 —А— 2 1,ГЦ
Рис. 8. Спектры вибраций на заготовках
Характер спектров вибраций на заготовках во многом идентичен спектрам на утюжке и характеризуются равномерным распределением интенсивности в средне и высокочастотной части спектра 250 - 4000 Гц, в которой разница в уровнях вибрации не превышают 1 - 2,5 дБ и достигаются значения до 85 дБ.
Таким образом, выявленные закономерности формирования вибрационных характеристик позволяют идентифицировать источники шума, создающие превышения уровней звукового давления над предельно- допустимыми значениями, а именно:
- шлифовальные ленты;
- кожуха ограничений барабанов шлифовальных лент;
- утюжки, прижимающие шлифовальные ленты к обрабатываемым заготовкам;
- шлифовальные заготовки.
Измерения вибраций подтверждают правильность выводов о закономерностях процесса шумообразования.
Измерения вибраций широколенточного шлифовального станка 2ШлК (рис.9), позволяют сделать вывод, что основным источником шума является шлифуемая заготовка, шлифовальная лента и стол станка в области высоких частот.
I, дБ
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 f, Гц
—•—1 —А— 2 — —3
Рис. 9. Спектры вибраций широколенточного шлифовального станка: 1 - на станине, 2 - на столе; 3 - на заготовках
Уровни вибраций на заготовке на 7-9 дБ выше, чем на узколенточных станках и достигают значений 92 - 94 дБ в высокочастотной части спектра 500 - 2000 Гц. Аналогичные изменения наблюдаются и в спектре вибраций стола станка (в сравнении с узколенточными). Станина станка характеризуется низкими уровнями вибраций, не превышающими 74 дБ. Поэтому звуковое излучение станин ленточно-шлифовальных станков практически не оказывают влияния на формирование звукового поля на рабочих местах операторов. Данные измерений виброакустических характеристик ленточно-шлифовальных станков являются основой информацией для разработки практических рекомендаций по выполнению санитарных норм шума.
Выводы. Результаты распределения вибраций на элементах общей колебательной системы группы ленточно-шлифовальных деревообрабатывающих станков подтвердили правильность данных спектров шума [4-9] и выделения источников излучения звуковой энергии, превышающих санитарные нормы в области средних и высоких частот. Эти данные представляют практический интерес для обоснования конструкций систем снижения шума на рабочих местах операторов вышеуказанных станков.
Список литературы
1. Чукарина Н.А., Финоченко Т. А. Оценка условий труда и риска воздействия производственных факторов на операторов ленточно-шлифовальных деревообрабатывающих станков // Научно-технический журнал «Труды РГУПС». № 1 (46), 2019. С. 92-94
84
2. 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.
3. Переверзев И.Г., Финоченко В.А., Финоченко Т. А. Специальная оценка условий труда: методическое пособие для членов комиссий предприятий по проведению специальной оценки условий труда. Ростов н/Д: РГУПС, 2016. 83 с.
4. Чукарина Н.А., Русляков Д.В., Шамшура С.А. Регрессионные зависимости коэффициентов потерь колебательной энергии многослойных материалов из древесины // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. С. 65-71.
5. Чукарина Н.А., Мотренко Д.В., Русляков Д.В. Влияние факторов производственной среды на операторов деревообрабатывающих станков // Научно-технический журнал «Труды РГУПС». 2020. № 2 (51). С. 107-110
6. Безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие / И.Г. Переверзев, Т.А. Финоченко, И.А. Яицков [и др.]; ФГБОУ ВО РГУПС. 2-е изд., пе-рераб. и доп. Ростов н/Д, 2019. 308 с.
7. Литвинов А.Е., Чукарин А.Н. Экспериментальные исследования шума и вибрации ленточнопильных и многопильных деревообрабатывающих станков // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (научный журнал КубГАУ). 2016. №10 (124).
8. Финоченко Т. А., Морозов С. А., Чукарин А.Н. Экспериментальные исследования шума и вибрации при местном упрочнении деталей ша-рико-стержневым упрочнителем // Российский научно-технический журнал «Мониторинг. Наука и Технология». 2019. № 1. С. 56-62.
9. 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.
Чукарина Наталья Александровна, аспирантка, reception@,donstu.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет
EXPERIMENTAL STUDIES OF VIBRATIONS OF GRINDING AND TAPE WOOD WORKING MACHINES
N.A. Chukarina
This article presents the results of experimental studies of vibrations on belt grinding woodworking machines carried out under conditions of actual operation of the equipment.
Key words: regression dependence, loss factor, multi-layered materials, wood.
Chukarina Natalia Alexandrovna, postgraduate, reception@donstu. ru, Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University
