CC BY
5
УДК 628.517.2: 656.2 + 06
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-205-206
ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК,
ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ РАБОТЕ АВТОМОТРИС И АВТОДРЕЗИН
В.К. Васильева
В статье приведены результаты экспериментальных исследования и анализ акустических характеристик при работе автодрезин и автомотрис. Измерения проводились при различных условиях эксплуатации. Полученные данные позволяют судить об интенсивности процессов шумообразования и возбуждения вибраций в автомотрисах и автодрезинах. Именно эти данные позволяют обосновать необходимость системы шумозащиты автомотрис и автодрезин, которая должна включать следующий комплекс мероприятий, направленных на увеличение звукоизоляции кабины машиниста и пассажирского отделения, звукоизоляции компрессора и гидротрансформатора.
Ключевые слова: акустические характеристики, автомотриса, автодрезина, уровни звукового давления, источники генерации шума.
Автомотрисы и автодрезины относятся к специальному самоходному подвижному составу, который приводятся в движение двигателями внутреннего сгорания. Они используются в основном для перевозки работников, инструментов и различных приспособлений к месту выполнения работ, а также выполнения маневровых работ. Основными источниками шума возникающие при работе такого вида транспорта являются тяговые двигатели, вентиляторы, компрессоры, генераторы. Дополнительный вклад в образование шума вносят процессы взаимодействия колеса и рельса, такие как шум качения, соударение на стыках рельсов, скрежет колес в кривых и при торможении, а также вибрация корпуса и соударение вагонов [1,2].
Для измерения уровней шума использовались многофункциональная система «Экофизика», измеритель шума «ОКТАВА- 101», а также анализатор шума и вибрации первого класса точности «Ассистент Total+» и частотным диапазоном измерений от 2 до 40000 Гц.
Объект и методы исследования. Объектом исследования являлись уровни звукового давления на рабочих местах машинистов, места временного пребывания обслуживающего персонала и салон для перевозки пассажиров.
Результаты исследования уровней шума автомотрисы АСГ-30П. Точки проведения измерений шумовых характеристик показаны на рис. 1. а результаты измерений уровней звука приведены на рис. 2.
Рис. 1 Точки измерений автомотрисы АСГ-30П
205
12345 12 .3 4 5
а б
Рис. 2 Уровни звука автомотрисы в соответствующих точках измерений: а — при движении; б — при работе автомотрисы на холостом ходу работы
агрегатов
По результатам исследований прежде всего следует отметить следующее. Разница в уровнях звука максимальных и минимальных во всех точках измерений не превышает 7 дБА. Уровни звука в точке 5 ниже, но разница не превышает 4 дБА. Фактически такие же уровни звука, как и точке 5 зафиксированы в точке 1. Наименее шумной является точка 3.
Аналогичные закономерности показали измерения при работе на холостом режиме (рис. 2 б). Особо следует отметить, что при общей закономерности распределения уровней звука по секциям автомотрисы уменьшение уровней звука составляет не более 5 дБА. Результаты измерений показали, что максимальные величины превышений уровней звука в рабочем режиме составляют 26 дБА в первой секции, 16 дБА во второй, 13 дБА в третьей, 104 дБА в четвертой и 20 дБА в пятой.
При холостом режиме работы превышения уровней звука по секциям составляют 22 дБА, 13 дБА, 7 дБА, 20 дБА и 15 дБА. Результаты измерений позволяют предположить значительное влияние акустического излучения внутренних источников на формирование звукового поля внутри кузова автомотрисы.
Анализ спектрального состава звукового давления выполнен для условий эксплуатации соответствующих максимальным уровням звука. Спектр шума в точке 1 -пульт управления, рабочее место машиниста автомотрисы (рис.3) в значительной степени идентичен данным изменений уровней звукового давления в машинных отделениях тепловозов [3-5].
L, дБ 110
100
90
80
70
60
31,5 63 125 250 100 1000 2000 4000 8000
Рис. 3 Спектральный состав шума у пульта управления: 1 — допустимые уровни шума; 2 - уровни звукового давления в точке 1
К характерным особенностям относится равномерное распределение интенсивности звукового давления в полосе частот от 250 до 2000 Гц, где разница октавных уровней звукового давления не превышают 2 дБ. В высокочастотном диапазоне 4000 -8000 Гц снижение интенсивности звукового излучения составляет до 10 дБ на октаву.
206
Уровни звукового давления превышают предельно-допустимые в третьей - девятой октавах, а величины этих превышений по октавам составляют 13 дБ в третьей, 15 дБ в четвертой, 20 дБ в пятой, 21 в шестой, 22 в седьмой, 13 дБ в восьмой и 7 дБ в девятой октавах.
Спектры шума в точке 2 - рабочее место в машинном отсеке, приведены на
рис.4.
I, дБ 110
100 90 80 70 60
[---- i ___ ч «• ___
___ гг............... Е ........Ni...... > ^...........
•
31,5 63 125 250 500 1000 2000
4000
8000 f, Гц
Рис. 4. Спектральный состав шума на рабочем месте в машинном отсеке: 1- допустимые уровни шума; 2 - уровни звукового давления в точке 2
Характер спектра соответствует вышеуказанному уровню звукового давления превышены в третьей-девятой октавах. Разница в величинах превышений по октавам аналогична вышеуказанной точкой. Это объясняется тем, что двигатель фактически расположен в первой и второй секциях.
Спектр шума в точке 3 - в тамбуре, приведен на рис.5. Уровни звукового давления превышают предельно-допустимые в четвертой - девятой октавах. По мере увеличения частотного диапазона уровни звукового давления снижаются неравномерно.
L, дБ 110
100
90
80
70
60
31,5
63
125
250
500
1000 2000 4000 2
8000 f, Гц
Рис. 5. Спектральный состав шума в багажное отделение: 1- допустимые уровни шума; 2 - уровни звукового давления в точке 3
Так максимальный уровень звукового давления в 92 дБ достигается в пятой октаве, а уже при переходе с пятой к шестой октаве уровень снижается на 2 дБ, что можно сравнить с погрешностью методики проведения эксперимента. В широком интервале частот 1000 - 8000 Гц уровни звукового давления снижаются на 3 - 4 дБ на октаву, а в высокочастотном диапазоне 4000 - 8000 Гц снижение достигает 6 дБ. Величины превышений составляют 5 дБ в четвертой, 14 дБ в пятой, 15 дБ в шестой,13 дБ в седьмой, 11 дБ в восьмой и 5 дБ в девятой октаве.
В точках 4 и 5 (рис. 6 и 7) характер спектров претерпевает существенной изменение, который в четвертой октаве имеется ярко выраженный максимум, где уровень звукового давления составляет 104 дБ. Уровни звукового давления превышены с третьей по восьмую октавы с величиной превышения по октавам - 3, 23, 17, 15, 12 и 2 дБ.
207
^ дБ 110
100
90
80
70
60
31,5 63 125 250 100 1000 2000 4000 8000
Рис. 6. Спектральный состав шума в салоне для пассажиров:
1- допустимые уровни шума; 2 - уровни звукового давления в точке 4
С увеличением частоты уровни звукового давления значительно снижаются. Так уменьшение уровня звукового давления составляет 9 дБ в пятой октаве, от пятой к шестой и от шестой к седьмой октаве снижение составляет по 5 дБ, 11 дБ в восьмой и 9 дБ в девятой. Такая закономерность объясняется наличием внутренних источников шума - компрессора и гидротрансформатора.
Аналогичные закономерности имеет спектр в точке 5 - пассажирский салон
(рис. 7).
^ дБ 110
100
90
80
70
60
31,5 63 105 050 500 1000 0000 4000 8000
Рис. 7. Спектральный состав шума в тамбуре: 1- допустимые уровни шума;
2 - уровни звукового давления в точке 5
Уровни звукового давления в точке 5 в салоне для пассажиров автомотрисы АСГ-30П превышают допустимые нормативы на 4 - 20 дБ в широком диапазоне частот 250 - 4000 Гц. По мере увеличения частоты уровни звукового давления уменьшаются. Спад уровней шума в 5, 6 и 7-й октавах составляет 9 - 10 дБ. Эти закономерности позволяют предположить, что источником повышенного шума является компрессор и гидротрансформатор.
Приведенные данные наглядно отражают недостаточную звукоизоляцию панели между салоном пассажиров и кабиной машиниста. По данным измерений можно предположить, что в точках 1, 2 и 3 основным источником повышенного уровня шума является двигатель, где санитарные уровни шума превышены в 3 - 9 октавах. Следует отметить, что во 2-й октаве уровень звукового давления находится уже на предельно-допустимом значении В 3-7 октавах наблюдается достаточно равномерное снижение интенсивности звукового излучения от 2 - 4 дБ, а в 8-й октаве уровень звукового давления уменьшается на 10 дБ, в 9-й октаве на 6 дБ выше предельно-допустимого значения, а уровень звукового давления составляет 75 дБ.
208
Существенно отличаются закономерности формирования спектрального состава шума в точках 4 и 5. В этом частотном диапазоне уровни звукового давления превышают санитарные нормы на 14 - 20 дБ. Эти закономерности позволяют предположить, что источником повышенного шума является компрессор и гидротрансформатор.
Результаты исследования уровней шума автодрезины АС-1А. Точки проведения измерений шумовых характеристик показаны на рис. 8, а результаты измерений уровней звука приведены на рис. 9.
Максимальные уровни звука до 100 дБА зафиксированы в машинном отделении. Следует отметить, что в отделении машиниста уровни звука достигают величины 95 дБА. Также, следует отметить, значительное влияние воздушной составляющей шума со стороны двигателя, так как уменьшение уровней звука составляют 4-5 дБА.
Рис. 9 Распределение уровней звука в секциях автодрезины: а — при движении; б — при работе на холостом ходу, без движения
Спектры шума в секциях автодрезины приведены на рис. 10, 11, 12.
I, дБ 110
100 90 80 70 60
—1 Г — " 1--- ч .......V,........
Р-...Г—...1 г N >> у,..............
31,5
63
125
250
500 1000 2000 4000 --1
8000 I Гц
Рис. 10. Спектральный состав шума: 1- допустимые уровни шума; 2 - уровни звукового давления в точке 1
Закономерности спектрального состава имеют ряд характерных отличий от автомотрисы. Спектральный состав шума в салоне для пассажиров также показывает равномерную интенсивность излучения звуковой энергии в 3-7-й октавах. Превышений
209
уровней звукового давления составляет от 5дБ в 3-й октаве до 19 дБ в 7-й октаве. В 8-й и 9-й октавах интенсивность звукового излучения существенно ниже, но уровень звукового давления на 5 дБ в 8-й октаве превышает санитарную норму. ^ дБ
110 100 90 80 70 60
............> ^........
V г4^ > ---1 ч
[--- г ......."X"" ►_ : к
i—■_.
31,5
63
125 250 500 1000 2000 4000 8000
f, Гц
1
2
Рис. 11. Спектральный состав шума: 1- допустимые уровни шума; 2 - уровни
звукового давления в точке 2
L, дБ 110
100 90 80 70 60
___ ч к
« > Ч \
—i г— —' Г
4L
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Рис. 12. Спектральный состав шума: 1- допустимые уровни шума; 2 - уровни
звукового давления в точке 3
В машинном отделении максимальные уровни звукового давления зафиксированы в 5-й и 6-й октавах, достигающие значений 96 дБ и 97 дБ. Превышение санитарных норм наблюдается в 3-7-й октавах, в 8-й и 9-й октавах уровни шума ниже санитарных значений.
Спектры шума на рабочем месте машиниста показали превышение норматива в 4-7-й октавах. Максимальное значение превышений четвертой - шестой октавах составляет 10 дБ, а в седьмой октаве - 2 дБ, что сравнимо с погрешностью измерений. Низкочастотная область спектра формируется в основном аэродинамическим шумом, а машины данного типа имеют не высокую скорость движения.
Заключение. Полученные данные позволяют обосновать необходимость системы шумозащиты автомотрисы и автодрезины [6,7], которая должна включать следующий комплекс мероприятий: увеличение звукоизоляции элементов кабины машиниста; проектирование специального экрана компрессора и гидротрансформатора, а также использование звукопоглощающих облицовок в кабине пассажиров.
Список литературы
1. Яицков И.А. Идентификация производственных факторов, влияющих на условия труда работников локомотивных бригад тепловозов и мотовозов труда / И.А. Яицков, А.Н. Чукарин, Т.А. Финоченко // Инженерный вестник Дона, 2017, №4. [Электронный ресурс] URL: www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n4y2017/4438 (дата обращения: 10.05.2023).
2. Финоченко В.А., Финоченко Т.А., Чубарь Е.П., Назимко В.А., Мамченко Е.А. Методические рекомендации по оценке условий труда для основных профессий ОАО «РЖД» (утв. распоряжением ОАО «РЖД» 19.12.2012 № 2614р). Ростов-на-Дону, 2012. 73 с.
3. Методика и техническое обеспечение проведения экспериментальных исследований определения шума на рабочих местах / Финоченко Т.А., Баланова М.В., Яицков И.А. // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2019. № 1(46). С. 5-7.
4. Куклин Д.А. Экспериментальные исследования источников шума скоростного поезда «САПСАН» // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. Ростов-на-Дону, 2013. № 4 (52). С. 25-29.
5. Экспериментальные исследования шума и вибрации при местном упрочнении деталей шарико-стержневым упрочнителем / Морозов С.А., Чукарин А.Н., Фино-ченко Т.А. // Российский научно-технический журнал «Мониторинг. Наука и Технология» 2019. № 1 С. 65-69.
6. 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
7. Колесников И.В. Способы снижения шума и вибраций при проектировании, производстве и эксплуатации железнодорожного подвижного состава / И.В. Колесников, С.Ф. Подуст, С.С. Подуст, АН. Чукарин // Монография. М.: ВИНИТИ РАН, 2015. 216 с.
Васильева Виктория Константиновна, аспирант, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д. Ф. Устинова
INVESTIGATIONS OF THE ACOUSTIC CHARACTERISTICS OF EMERGING AT WORK
OF AUTOMOTRISE AND AUTOMOTRESIN
V.K. Vasilyeva
The article presents the results of experimental research and analysis of acoustic characteristics during the operation of railcars and railcars. The measurements were carried out at various technological loads. The data obtained make it possible to judge the intensity of the processes of noise generation and excitation of vibrations in railcars and railcars. The data obtained make it possible to substantiate the need for a sound protection system for rail-cars and railcars, which should include the following set of measures aimed at increasing the sound insulation of the driver's cab and the passenger compartment, sound insulation of the compressor and torque converter.
Key words: acoustic characteristics, railcar, railcar, sound pressure levels, noise generation sources.
Vasilyeva Viktoriia Konstantinovna, postgraduate, viktorial10 7568@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Baltic State Technical University «VOENMEH» named after D.F. Ustinov
