CC BY
15
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ
УДК 621.635:628.517 О.В. Гврасимова
Курганский государственный университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ШУМА ВЕНТИЛЯТОРОВ ПО ЗАПОЛНЕНИЮ ВЕРОЯТНОСТНОГО ПОЛЯ
Аннотация
Выполнена вероятностная оценка шума вентиляторов с помощью теоретической и эмпирической кривых распределения. Получена наибольшая плотность заполнения вероятностного поля в основном диапазоне значений шума.
Ключевые слова: шум, вентиляторы, плотность заполнения вероятностного поля, кривые распределения.
O.V. Gerasimova Kurgan State Universiity
ANALYSIS OF VENTILATING NOISE ON FILLING OF THE PROBABILISTIC FIELD
Annotation
The research is carried out on probabilistic evaluation of ventilating noise with the help of theoretical and empirical curves of distribution. The largest consistence of filling of the probabilistic field is received in the basic range of definitions of noise.
Keywords: noise, ventilators, consistence of filling of a probabilistic field, curves of distribution.
Основная причина возникновения вентиляционного шума заключается в пульсациях скорости и давления в потоке воздуха [1]. При этом создается вихревой шум вследствие периодического срыва возникающих вихрей при обтекании воздушным потоком деталей вентилятора. К ним добавляется шум от препятствий или неоднородности потока на входе и выходе из вентилятора, а также турбулентные пульсации воздуха на входе в вентилятор. Имеется также «шум вращения», особенно заметный и сильный при работе осевых вентиляторов.
Шум, возникающий при работе вентиляторов, складывается из аэродинамического и механического шумов. Механический шум имеет ударный характер (это удары шариков и роликов в подшипниках качения, стуки в зазорах и др.). При плохой балансировке вращающихся масс возникает вибрация. Наличие люфтов, плохое закрепление деталей и недостаточная жесткость конструкции усиливает удары и вибрации. В спектре создаваемого шума широкая полоса высокочастотных составляющих. Эти составляющие в шуме при малых окружных скоростях увеличивают субъективное ощущение механического шума по сравнению с аэродинамическим шумом той же интенсивности.
На практике можно разделить спектр шума вентиляторов натри области: область частот механического шума, кратных п/60; область частот шума от неоднородности потока воздуха или шума от препятствий, кратных n-z/60, и область вихревого шума, который образуется при обтекании лопаток вентилятора (п - число оборотов в минуту; z - число лопаток).
Для упрощения статистического исследования шума вентиляторов можно учитывать общие значения звукового давления без разделения на отдельные частотные составляющие.
Согласно данным, приведенным в работе [2], в вентиляторах возникает шум от 70 до 80 дБ при максимальных уровнях звуковой мощности и спектре частоты от 200 до 1000 Гц. При этом достаточно трудно устанавливать конкретные диапазоны звукового давления с учетом значительного разброса значений шума при его измерениях. Поэтому в настоящей работе приведены результаты исследования шума вентиляторов по заполнению вероятностного поля при статистической обработке экспериментальных данных.
Оценка плотности вероятностного поля осуществляется с помощью следующих характеристик:
1. Выборочное среднее 9,^ = \ .
2. Среднее квадратическое отклонение
3. Функция распределения
2сг2
у- т е 2л;
здесь X^ . контролируемый параметр (шум, дБ); п - количество измерений;
т = 0,4343 - коэффициент при переходе от натуральных логарифмов к десятичным.
С учетом рекомендаций работы [3]принято: п = 50 , что соответствует большой выборке.
Для центробежных вентиляторов получены следующие значения:
а^ =1,8746; ст е = 0,017; у0 = 10,2 при £§К = а(;
уе = 6,13 при ¿¿К = ае±о е: у2 = 1,43 при ¿¿К = ае± 2 ст ( (согласно правила трех сигм).
По этим значениям функции распределения построена теоретическая кривая 1 на рис. 1, которая соответствует нормальному закону.
Для построения эмпирической кривой распределения значений шума в вероятностном поле применяется метод группировки, при котором определяется ширина Р каждого из шести расчетных интервалов по максимальному и минимальному значениям контролируемого параметра:
Я=(£%Хтах - ^т|п)/6 = 0,0086. При этом для каждого
Л
интервала можно определить количество наблюдений
и по этим данным построить кривую 2 эмпирического распределения.
64
ВЕСТНИК КГУ. 2012. № 2 (24)
\ Pt-ч / Q-vl<5L
1 1 у V г~
1 I У X \ 1
1 \ ц А \ i
¡/ \ \ \
/ ; \ i
1 .В4И6 1..U674 1,06*0 1,&?и> i.eas;; i at Г .(JSie 1,9004 ,3090^1-
1.6*06 1,8576 1.ВИ6 1,9006
Рис. 1. Кривые теоретического и эмпирического распределения значений шума
Сравнение кривых распределения показывает смещение опытных значений шума за центральную зону при
ае ±ае, которое составляет в среднем 48%. Остальные значения звукового давления составляют 52%.
Максимальное отклонение эмпирической кривой 2 от теоретической кривой 1 составляет порядка 80%. В крайних точках центральной зоны расхождения значений составляет также около 80%.
Общий вывод заключается в том, что можно просто и эффективно оценивать распределение звукового давления в вероятностном поле на основании небольшого числа измерений при обеспечении стабильных результатов. В целом можно рекомендовать статистические методы обработки экспериментальных данных при исследовании шума и вибраций, возникающих при работе транспортных систем (например, грузовых автомобилей [4,5]), металлорежущего и прессового оборудования [6,7], а также в других областях механики [8].
Список литературы
1.Апексеев С.П., Казаков А.М., Колотилов Н.Н. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1970. -208 с.
2.Сопомахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы: Справочник. - М.: Машиностроение, 1980. - 176 с.
3.Методические указания РД 50-398-83. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний. Планирование механических испытаний и статистическая обработка результатов.- М.: Изд-во стандартов, 1984.- 200 с.
4.Герасимова О.В. Анализ шума грузовых автомобилей с помощью вероятностного метода //Достижения науки - агропромышленному производству: Материалы LXX Международной научно-технической конференции. - Челябинск: Изд-во ЧГАА, 2011. -
С. 53-55.
5.Герасимова О.В. Регулирование вибраций автомобиля с помощью гасителя колебаний // Транспортные и транспортно-технологи-ческие системы: Материалы Международной научно-технической конференции/Под ред. Н.С. Захарова.- Тюмень:ТюмГНГУ,2011. -С.34-37.
6.Герасимов В.Я., Герасимова О.В. Оценка уровня шума металлорежущих станков статистическим методом // Инновационные технологии в автоматизированном машиностроении и армату-ростроении: Материалы международной научно-технической конференции: - Курган: Изд-во Курганского гос.ун-та, 2010. -
С. 55-57.
7.Герасимова О.В. Вибрации и инерционные нагрузки при работе кривошипного пресса // Обработка сплошных и слоистых материалов. Вып. 36: Межвуз. сб. науч. тр. /Под ред. М.В. Чукина. - Магнитогорск, ГОУ ВПО МГТУ», 2010. - С. 121-125.
8.Герасимова О.В. Исследование шума при резке металла//Моделиро-вание и развитие процессов обработки металлов давлением: Межрегион. сб. науч. тр. /Под ред. В.М. Салганика. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск.. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. - С. 118-121.
УДК 631.362.36 И.И. Копытин
Курганский государственный университет
ЭКСПЕРИМЕНТ КАК ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ТЕОРИИ ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЖЕЛЕЗООТДЕЛИТЕЛЯ УСС - 5М2
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы проведения магнитных, тепловых и электрических испытаний электромаг-нитых железоотделителей серии УСС, разработанных в Курганской сельскохозяйственной академии, приведен вариант повышения эффективности очистки.
Ключевые слова: электромагнитный железоотдели-тель, испытания, эффективность очистки, обмотки катушек.
I.I. Kopytin
Kurgan State University
EXPERIMENT AS CONFIRMATION OF THE THEORY OF EFFECTIVE WORK OF ELECTROMAGNETIC GUARD MAGNET USS-5М2
Annotation
In the article questions of carrying out of magnetic, thermal and electric tests of electromagnetic guard magnets USS series are considered. They are developed in Kurgan Agricultural Academy; the option of efficiency cleaning increase is given.
Keywords: Electromagnetic guard magnet, tests, efficiency of cleaning, the coil blocks.
Бесперебойная работа и высокие технологические показатели электромагнитных железоотделителей зависят не только от правильного обслуживания при эксплуатации, но и во многом определяются качественно проведенными испытаниями.
Испытания электромагнитного железоотделителя проводятся непосредственно после его изготовления. Магнитные испытания включают в себя измерение индукции магнитного поля в различных точках, а также получение данных для расчета величин градиентов поля и магнитной силы, действующей на частицы материала в рабочей зоне жел езоотд ел ителя.
Данные магнитных испытаний дают возможность своевременно найти отклонения, допущенные при изготовлении и сборке железоотделителя, выявить нарушения нормальной работы катушек, проверить правильность проектных расчетов размеров магнитопровода. Магнитные испытания в значительной мере определяют работоспособность и экономичность электромагнитных железоотделителей.
Измерения магнитной индукции (В) в зоне сепарации проводилось миллитеслаамперметром типа Ф4354/1, предназначенным для измерения магнитной индукции постоянных магнитных полей. Этот прибор имеет миниатюрный германиевый датчик, который позволяет производить измерения магнитной индукции в межполюсных зазорах размером от 1 мм и выше [1].
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 7
65
