CC BY
35
5.Дальнейшее развитие представленной работы предусматривает повышение эффективности автомобильных перевозок СГ на основе совершенствования теории и практики пространственно-временной системы формировании качества автомобилей-рефрижераторов .
Литература
1. Грызунов А.А. Холодильный транспорт в начале XXI века, «Холодильное дело», 2001, №1. 29 - 31с.
2. Козлов П. А. Дифференцируемое нормирование расхода топлива автомобилем-рефрижератором при работе на развозочных маршрутах. - Научный вестник Поволжья. - Казань, 2014. - 122 с.
3. Сидоров С. А. Приспособленность автомобилей-рефрижераторов к перевозке скоропортящихся грузов. - Автореферат дисс. канд. техн. наук. - Тюмень, 2011. - 22 с.
Кочетов О.С.
Профессор, Московский государственный университет приборостроения и информатики; Доктор технических наук,
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ВИБРОЗАЩИТЫ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА
Аннотация
В работе исследованы новые средства защиты человека-оператора от повышенных уровней вибрации. Приведены конструктивные схемы виброизолирующих подвесок сиденья для человека-оператора и виброизолированных помостов для обслуживания виброактивного оборудования.
Ключевые слова: подвеска сиденья, виброизолированный помост.
Kochetov O.S.
Professor of "Ecology and Health and Safety" chair of the Moscow state university of instrument making and informatics, RESEARCH OF SYSTEMS OF VIBROPROTECTION FOR PERSON OPERATOR
Abstract
In work new means of protection of the person operator from the raised levels of vibration are investigated. Constructive schemes of anti-vibration suspension brackets of a seat for the person operator and the vibroisolated scaffolds for service of the vibroactive equipment are provided.
Keywords: the seat suspension bracket, the vibroisolated scaffold.
В связи с тем, что вибрация является одним из основных вредных производственных факторов, то одной из актуальных задач исследователей на современном этапе является создание эффективных технических средств виброзащиты производственного персонала от их воздействия [5-10].
Подвеска сиденья и виброизолирующая система помоста для человека-оператора должны обладать равночастотными свойствами, т.е. эффективностью, которая бы незначительно менялась от нагрузки, при ее изменении до 50% (вес операторов изменяется от 60 ...120 кг), при этом частота собственных колебаний виброизолирующих подвесок и систем с оператором должна находиться в диапазоне частот 2...5 Гц, т.е. быть ниже частот вибровозбуждения основного класса технологических машин и оборудования.
На рис.1 изображен общий вид виброзащитного сиденья с равночастотными свойствами [2]. Виброзащитная подвеска сиденья содержит механизм стабилизации крена, состоящий из цилиндрического корпуса 1, к которому крепится подушка сиденья, кареток 2 и 3 с упругими элементами 4 и 5, причем корпус 1 через ось 6 соединен с параллелограммным механизмом, состоящим из подвижной 7 и неподвижной 10 П-образных скоб. Рычаги 9 параллелограммного механизма расположены в опорах качения 8, а упругий элемент 11 имеет возможность настройки заданной на вес оператора жесткости системы посредством регулирующего механизма 12.
Рис. 1. Общий вид подвески сиденья с направляющим механизмом параллелограммного
типа.
Вертикальные вибрации, передаваемые на сиденье оператора, гасятся упругим элементом 11, а горизонтальные - упругими элементами 4 и 5 в механизме стабилизации крена.
На рис.2 изображена принципиальная схема виброизолированного помоста [5,7,22]. Упругие элементы виброизолятора 4 могут быть выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин [5], или пакета тарельчатых упругих элементов [6,7], состоящих из последовательно соединенных тарельчатых упругих элементов 3 (рис.За), внутренняя поверхность которых взаимодействует с расположенной с ними соосно втулкой 2, жестко связанной со стержнем 6, проходящим через отверстие в опорной поверхности 7 помоста. Стопорный механизм, используемый при перевороте помоста во время уборки цеха, представлен контргайками 5 и 6. На (рис.3б) изображена конструктивная схема виброизолятора, когда пакет тарельчатых упругих элементов центрируется по внешнему диаметру.
41
Рис.2. Схема виброизолированного помоста:
1-каркас, выполненный из металлических уголков, 2-деревянный настил, являющийся опорной поверхностью для оператора 3; 4-виброизолятор с направляющим устройством 5; 6- стопорный механизм, используемый при
перевороте помоста во время уборки цеха.
а)
б)
Рис.3. Общий вид упругих элементов виброизоляторов для помоста: а)с тарельчатыми упругими элементами, центрирующимися по внутреннему диаметру, б) - по внешнему диаметру.
Для аналитического исследования виброколебаний в механической системе «помост-оператор» или «сиденье-оператор» и для выбора рациональных и оптимальных конструктивных параметров виброизолирующих устройств для этих объектов, необходима математическая модель, адекватно описывающая динамику процесса виброизоляции. Данным требованиям отвечает двухмассовая модель (рис.4) системы «объект-оператор» [3,4], учитывающая биодинамические характеристики тела человека-оператора. В этой модели тело человека-оператора представлено в виде динамического гасителя колебаний с массой m1, жесткостью с1 и демпфированием b1 , а масса, жесткость и демпфирование виброизолирующего помоста соответственно тп ,сп и Ьп , причем Z1 и Z2 - абсолютные перемещения соответственно масс m1 и тп, а U — абсолютное перемещение основания (межэтажного перекрытия) производственного помещения.
В рамках выбранной модели динамика рассматриваемой системы виброизоляции описывается следующей системой обыкновенных дифференциальных уравнений:
m1s2Z1 + b1s (Zx - Z2) + c (Zx - Z2) = 0.
m2 s2 Z2 + bx s (Z2 - Zx) + cx (Z2 - Zx) + b2 s (Z2 - U) + c2 (Z2 - U) = 0
(1)
Рис.4. Математическая двухмассовая модель системы «объект-оператор».
В работах [1-5] представлен анализ виброизолирующих свойств системы через передаточную функцию T(s) по каналу «виброскорость основания - виброскорость сиденья», где s = j® комплексная частота, j - мнимая единица, ю -круговая частота колебаний. Передаточная функция T(s) найдена из (1) посредством метода преобразования Лапласа:
42
T (s ) —2 =
( m1 s 2 + b s + c1) (b2 s + c2)
U (m1 s 2 + bj s + Cj) ( m2 s 2 + b1s + c + b2 s + c2) - (bxs + q)
(2)
#2o i i ^j i и2^ ^2 i
На рис.5а представлено сиденье водителя сельскохозяйственной техники [8,9], которое содержит основание 1, каркас 2 с подушкой 5 и спинкой 6, связанные между собой посредством рычажного направляющего устройства 3. К каркасу 2 прикреплена планка 7, которая связана посредством шарнирного рычага 9 с основанием виброизолирующего устройства 8. К каркасу 2 крепится устройство 4 электрического типа для обогрева подушки и спинки сиденья.
а) б)
Рис.5. Общий вид подвески сиденья:
а)с рычажным направляющим механизмом, б) с направляющим механизмом типа «ножницы».
На рис.5б представлено сиденье оператора самоходной техники [10], которое содержит основание 1, каркас 2 с подушкой 4 и спинкой 5, связанные между собой посредством направляющего устройства 3, выполненного по типу «ножниц», причем к каркасу 2 прикреплен кронштейн 6, связанный шарнирно с опорной плитой 8 виброизолирующего устройства 7. Виброизолирующее устройство каждой из представленных схем сиденья оператора может быть выполнено с демпфером сухого трения [11,12]: втулочного (рис.6а) или лепесткового (рис.6б) типов. Втулочный демпфер сухого трения (рис.6а) содержит упругий элемент 4, корпус 1, который выполнен в виде двух оппозитно расположенных относительно торцев цилиндрической винтовой пружины 4 верхней 2 и нижней 1 полых гильз Т-образной формы, фиксирующих пружину 4 своей торцевой поверхностью. На торце верхней гильзы 2 закреплена упругая втулка 3, с жесткостью, превосходящей жесткость пружины 4 в десять раз. Втулка 5 выполнена из фрикционного материала и расположена между внешней поверхностью верхней гильзы 2 и внутренней поверхностью нижней гильзы 1, которая с требуемым усилием прижимает втулку 5 из фрикционного материала к внешней поверхности верхней гильзы 2, создавая при этом эффект «сухого трения».
а) б)
Рис.6. Общий вид виброизолирующего устройства подвески сиденья с демпфером сухого трения: а) втулочного типа,
б) с лепестками
Демпфер сухого трения лепесткового типа (рис.6б) содержит упругий элемент 3, корпус 1, который выполнен в виде двух оппозитно расположенных относительно торцев цилиндрической винтовой пружины 3 верхней 2 и нижней 1 втулок, фиксирующих пружину 3 своей внешней поверхностью. Демпфирующий элемент сухого трения выполнен в виде, по крайней мере трех упругих лепестков 4, жестко связанных с нижней втулкой 1, и охватывающих с определенным усилием внешнюю поверхность пружины 3. Изнутри лепестки 4 покрыты слоем фрикционного материала 5, усиливающего эффект «сухого демпфирования».
На ПЭВМ по предложенной модели был проведен анализ динамических характеристик и найдены рациональные технические параметры подвески сиденья для операторов основовязальных машин с учетом регламентируемых санитарно-гигиенических требований.
2
43
Рис. 7. Динамические характеристики системы «оператор на виброизолирующем помосте» при следующих параметрах: Р1 = 80 кГс; ю1 = 25,4 с1 ; р1 = 0,6; Р2 = 50 кГс; ю2 = 62,8 с1 ; р2 (var 0...1).
В расчетах задавались следующие параметры:
человека-оператора - т1=80кг, b1=52700 Н/м, c1=1070 Нс/м.
подвески сиденья - т2=50кг, b2=90000 Н/м, c2=5000 Нс/м.
Результаты расчетов позволили определить оптимальные параметры виброизолированной подвески сиденья оператора: собственная частота колебаний - 12,56 рад/сек, относительное демпфирование - 0,5.
ВЫВОДЫ:
1. Результаты расчета разработанных схем виброизолирующих подвесок сидений и помостов на базе упругих элементов с сухим трением подтвердили правильность выбора математической модели для расчета амплитудно-частотных характеристик на ПЭВМ с учетом биодинамических характеристик тела человека-оператора, которое ведет себя в этих системах как динамический гаситель колебаний с частотой порядка 4 Гц.
2. Разработанные конструкции виброизолирующих подвесок сиденья и помоста человека-оператора с собственной частотой подвеса порядка 12,56 рад/с и относительным демпфированием, равным 0,5, могут применяться на рабочих местах с повышенным уровнем вибрации, при этом снижение вибрации наблюдается до 2...3 раз, и укладывается в снитарные нормы [13,14].
Литература
1. Кочетов О.С. Расчет виброзащитного сиденья оператора. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 11, 2009, стр.32-35.
2. Кочетов О.С., Щербаков В.И., Филимонов А.Б., Терешкина В.И. Двухмассовая механическая модель виброизолирующего помоста основовязальных машин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.- 1995, № 5.С. 92...95.
3. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Пирогова Н.В., Петухова И.В. Расчет динамических характеристик подвески сиденья для текстильных машин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.- 2000, № 1.С. 95.100.
4. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Чунаев М.В., Швецова И.Н. Расчет на ПЭВМ динамических характеристик виброизолирующего помоста основовязальных машин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.- 2001, № 6.С.87...93.
5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Петухова А.В. Виброизолированный помост. // Патент РФ на изобретение № 2298120. Опубликовано 27.04.2007. Бюллетень изобретений № 12.
6. Кочетов О.С. Виброизолированный помост для оператора. // Патент РФ на изобретение № 2385429. Опубликовано 27.03.2010. Бюллетень изобретений № 9.
7. Кочетов О.С., Стареева М.О. Виброизолированный помост оператора. // Патент РФ на изобретение № 2451850. Опубликовано 27.05.2012. Бюллетень изобретений № 15.
8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Сиденье оператора самоходной техники. // Патент РФ на изобретение № 2281864. Опубликовано 20.08.2006. Бюллетень изобретений № 23.
9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Елин А.М., Куличенко А.В. Сиденье водителя сельскохозяйственной техники. // Патент РФ на изобретение № 2279358. Опубликовано 10.07.2006. Бюллетень изобретений № 19.
10. Кочетов О.С. Сиденье водителя самоходной техники. // Патент РФ на изобретение № 2381919. Опубликовано 20.02.2010. Бюллетень изобретений № 5.
11. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М. Виброизолятор с демпфером сухого трения. // Патент РФ на изобретение № 2282076. Опубликовано 20.08.2006. Бюллетень изобретений № 23.
12. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М. Е. Виброизолятор с сухим трением. // Патент РФ на изобретение № 2279592. Опубликовано 10.07.2006. Бюллетень изобретений № 19.
13. ГОСТ 12.1.012 - 90. ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности. М.: Госстандарт, 1991,-31с.
14. Кочетов О.С., Гетия С.И. Оценка улучшения условий труда по эргономическим показателям. Журнал «Человек и труд», № 12, 2009, стр.59-61.
15. Баранов Е.Ф., Кочетов О.С.Расчет на ПЭВМ динамических характеристик системы человека-оператора /Речной транспорт (XXI век).№ 2.2009 С.79-81.
16. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 8, 2009, стр.32-37.
18. Кочетов О.С. Расчет виброзащитного сиденья оператора. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 11, 2009, стр.32-35.
44
19. Кочетов О.С. Динамические характеристики виброзащитной системы человека-оператора. Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb). Выпуск № 4 (50), 2013 г.
20. Кочетов О.С., Муравей Л.А., Веряскин А.А., Новичков С.А., Бабушкин О.Ю., Стареева М.О. Сиденье оператора самоходной техники // Патент РФ на изобретение № 2451608. Опубликовано 27.05.2012. Бюллетень изобретений № 15.
21. Кочетов О.С., Стареева М.О. Виброизолятор// Патент РФ на изобретение № 2451849. Опубликовано 27.05.2012. Бюллетень изобретений № 15.
22. Кочетов О.С., Стареева М.О. Виброизолированный помост оператора// Патент РФ на изобретение № 2451850. Опубликовано 27.05.2012. Бюллетень изобретений № 15.
Кочетов О.С.
Профессор, Московский государственный университет приборостроения и информатики; Доктор технических наук,
ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ГЛУШИТЕЛЕЙ
ШУМА
Аннотация
В работе приведены исследования мероприятий по снижения шума путем применения аэродинамических глушителей шума в промышленных пылесосах. Кроме того, в работе представлены новые конструкции аэродинамических глушителей шума для систем выпуска с увеличенным звукопоглощением стенок корпуса глушителя.
Ключевые слова: глушитель аэродинамического шума, акустические характеристики.
Kochetov O.S.
professor of "Ecology and Health and Safety" chair of the Moscow state university of instrument making and informatics, DEVELOPMENT AND IMPLEMENTATION OF THE METAL DETERGENT PRODUCTION PROJECT
Abstract
In work researches of actions on decrease in noise by use of the multichamber combined aerodynamic mufflers of noise are given in industrial vacuum cleaners. Besides, in work new designs of aerodynamic mufflers of noise for systems of production of air with the increased sound absorption of walls of the case of the muffler are presented.
Keywords: decrease in noise in a source, sound energy, acoustic characteristics.
При исследованиях использовался комплект акустической аппаратуры типа ИШВ-1, а испытываемый пылесос был установлен свободно на полу в цехе с размерами: длина D = 20 м, ширина W = 12 м, высота H = 3,4 м. Режим работы пылесоса соответствовал вращению крыльчатки вентилятора со скоростью n = 3000 об/мин. Количество точек измерения равнялось пяти, а число измерений в каждой точке - 3. Расчет шумовых характеристик пылесоса НПП-2 проводился согласно ОСТ 27-72-218-85 [4,5,6].
В качестве первого варианта был испытан серийно устанавливаемый на пылесосе типа НПП-2 многокамерный реактивный глушитель [8], который содержит цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками. В корпусе, перпендикулярно направлению движения аэродинамического потока, установлены, по крайней мере, два диска с отверстиями, образующие камеры, причем отверстия дисков поочередно смещены относительно оси корпуса таким образом, что отверстия в двух смежных дисках не совпадают. Конструктивно он выполнен в виде цилиндрической трубы диаметром 204 мм, длиной 766 мм и толщиной 2 мм, внутри которой установлены девять жестких перегородок, имеющих отверстия диаметром 40 мм и образующих десять реактивных камер, причем перегородки установлены таким образом, что отсутствует «лучевой эффект». Однако наблюдалось превышение УЗД в высокочастотной области 4000...8000 Гц и составляло порядка 6...9 дБ. Для устранения этого недостатка при разработке средств модернизации в схему реактивного глушителя шума были введены элементы звукопоглощения [9, 10]. На рис.1 представлена схема многокамерного глушителя [13] с обработкой внутренних полостей звукопоглотителем толщиной 10 мм (схема № 2), который содержит цилиндрический корпус 1, жестко соединенный с торцевым впускным 6 и выпускным 8 патрубками, при этом корпус изнутри облицован звукопоглощающим материалом 7, а также диски 2 облицованы звукопоглощающим материалом 5 со стороны движения аэродинамического потока.
Рис. 1. Схема многокамерного аэродинамического глушителя шума с обработкой внутренних полостей звукопоглотителем толщиной 10 мм.
а отношение диаметра корпуса D к длине камеры LК лежит в оптимальном интервале величин: D/ LК = 2,0...4,5. Корпус1 выполнен из конструкционных материалов, с нанесенным на его поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1: (2,5...3,5). По сравнению с серийный у нового глушителя эффективность снижения шумана частотах 4000 Гц и 8000 Гц соответственно составила 8 дБ и 12 дБ. Результаты испытания активного глушителя шума (схема №2, рис.2) показали также хорошие результаты в области высоких частот: его эффективность в диапазоне частот 2000...8000 Гц на 3 дБ выше, чем у глушителя, выполненного по схеме № 1. Наиболее перспективным направлением для создания аэродинамических глушителей шума машин такого класса является разработка схем комбинированных глушителей шума, состоящих из реактивной и активной частей [3,14,15].
45
