CC BY
58
УДК 691.878
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Канд. техн. наук, доц. кафедры строительной техники и инженерной механики Д.Н. Дёгтев
Магистрант кафедры строительной техники и инженерной механики Д.Н. Гольцов Россия, г. Воронеж, тел. 8(473)271-59-18
Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering
Kand. Tehn. Sciencts, assistant professor of the pulpit of construction machinery and engineering mechanics D.N. Dyogtev
Master’s of the pulpit of construction machinery and engineering mechanics D.N. Goltsov Russia, Voronezg, ph. 8(473)271-59-18
Д.Н. Дёгтев, Д.Н. Гольцов
РАСЧЕТ РАЦИОНАЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ ВИБРОИЗОЛЯТОРОВ В ОПОРНЫХ СВЯЗЯХ КАБИНЫ И РАМЫ ПНЕВМОКОЛЁСНОГО ФРОНТАЛЬНОГО ПОГРУЗЧИКА ПК - 27-02-00
Шум и вибрация технологических машин оказывают негативное воздействие на здоровье оператора и снижают его производительность труда. В этой связи проблема снижения виброакустических параметров машин является актуальной и требует внимания. В статье приведены результаты численных исследований акустических процессов пневмоколесного фронтального погрузчика ПК-27-02-00, позволяющие определить вклад структурного и воздушного шума в общее звуковое поле кабины и рациональную жесткость виброизоляторов в опорных связях кабины и рамы для эффективного гашения виброакустических возмущений на характерной частоте работы силовой установки.
Ключевые слова: виброакустическая характеристика, структурный шум, динамическая система, виброизоляторы, метод конечных элементов.
D.N. Dyogtev, D.N. Goltsov
CALCULATION OF RATIONAL RIGIDITY VIBROIZOLYATOROV IN BASIC COMMUNICATIONS OF THE CABIN AND THE FRAME OF PNEUMOWHEEL FRONT-END LOADER PK-27-02-00
Noise and vibration of technological machines have negative impact on health of the operator and reduce his labor productivity. In this regard the problem of decrease in vibroacoustic parameters of cars is actual and demands attention. In article results of numerical researches of acoustic processes of the pneumowheel face-to-face loader PK-27-02-00, allowing to define a contribution of structural and air noise to the general sound a cab floor and rational rigidity of vibroinsula-tor are given in basic communications of a cabin and a frame for effective clearing of vibroacoustic indignations on characteristic frequency of operation of the power plant.
Keywords: vibroacoustic characteristic, structural noise, dynamic system, vibroinsulator, finite elements method.
Проблема воздействия шума и вибрации на здоровье человека давно заинтересовала отечественных и зарубежных ученых [1]. Особую актуальность и значимость эта проблема принимает тогда, когда шум и вибрация воздействуют на операторов технологических машин.
Воздействие общей вибрации на центральную нервную систему приводит к нарушению равновесия между возбуждением и торможением. Под действием вибрации работники становятся раздражительными, быстро устают, у них появляется сонливость или бессонница, уменьшается трудоспособность, увеличивается время выполнения производственных заданий, возрастает время реакции [2].
Под влиянием общей вибрации увеличиваются энергетические затраты организма. Увеличение энергозатрат зависит от частоты и времени воздействия общей вибрации, а также от положения тела [2].
Без сомнения, шум и вибрация являются одними из наиболее неблагоприятных факторов, влияющими на труд операторов дорожных и строительных машин.
Задачи по снижению шума и вибрации технологических машин выдвигаются на первый план, так как они напрямую связаны с безопасностью жизнедеятельности.
Шум проникает в кабину двумя путями: по воздушной среде и при передаче звуковой вибрации по конструкциям машины. В технической акустике при исследовании шума в кабине, структурный шум, вызываемый вибрациями, передаваемыми по конструкциям машин, и шум, проникающий в кабину по воздушной среде, считают двумя раздельными источниками шума и их рассматривают независимо [4, 5].
В общем случае задача прогнозирования виброакустических характеристик технологических машин может быть сформулирована как задача нахождения отклика сложной динамической системы в расчетных точках на действие возмущающих сил различного характера в источниках. Задача прогнозирования виброакустических характеристик включает также способы регулирования этого отклика в требуемых пределах за счет применения различных виброзвукозащитных мероприятий.
С целью определения вклада структурного и воздушного шума в общее звуковое поле кабины колесного погрузчика, позволяющие получить картину виброакустических процессов, происходящих в данной технологической машине были проведены численные исследования акустических процессов пневмоколёсного фронтального погрузчика ПК - 27-02-00 с использованием метода конечных элементов (МКЭ).
Результаты исследований сведены в таблицу. По результатам таблицы построена спектрограмма, представленная на рисунке 1.
Таблица
Вклад структурной и воздушной составляющих в общее звуковое поле кабины погрузчика и общий УЗД
1/3-октавные полосы частот, I ,Гц УЗД от воздушного шума, дБ УЗД от структурного шума, дБ Суммарный УЗД, дБ
25 80 96,7 96,8
31,5 84 97,7 97,9
40 85 90,1 91,4
50 77 85,1 85,8
63 83 92,7 93,1
80 74,6 81,8 82,6
100 76,9 83,5 84,4
125 75,8 82,7 83,5
160 77,2 85 85,7
200 69,8 76,8 77,6
250 66,2 69,1 70,9
Окончание таблицы
1/3-октавные полосы частот, I Гц УЗД от воздушного шума, дБ УЗД от структурного шума, дБ Суммарный УЗД, дБ
315 64 64 67
400 65,7 66 68,9
500 69,6 66,4 70,3
630 70,2 65,9 71,6
800 70,4 64,6 71,4
1000 72,9 66 72,9
1250 73 66,1 73,8
1600 68,8 57,7 69,1
2000 67,3 53 67,4
2500 77,5 79,4 81,2
Рис. 1. Вклад воздушного и структурного шума в общее звуковое поле кабины: 1 - структурный шум; 2 - воздушный шум
В ходе исследований установлено, что структурный шум преобладает в низкочастотном спектре; преобладание воздушного шума явно в диапазоне высоких частот.
Подмоторная рама и кабина на погрузчике являются пассивными вибрационными конструкциями, по которым передается звуковая вибрация. Это значительным образом ухудшает условия работы водителя-оператора данной технологической машины, ввиду воздействия на него высоких уровней структурного шума. Для снижения структурной составляющей шума было предложено ввести в топологическую схему колесного погрузчика виброизоляторы в опорных связях кабины с рамой [6]. С целью исследования влияния физико-геометрических параметров элементов колесного погрузчика на его виброакустические характеристики были проведены численные исследования по определению рациональной жесткости виброизоляторов кабины. Результаты данных исследований представлены на рисунке 2.
Ьу, дБ 68,5 68
67.5 67
66.5 66
65.5 65
64.5 64
63.5 63
250 500 750 1000125015001750 2000 С кН/м
Рис. 2. Зависимость уровня звукового давления в кабине водителя от жесткости виброизоляторов в опорных связях кабины на характерной частоте работы ДВСI = 36,6 Гц
Заключение
В ходе численных исследований:
1. Был определен вклад структурного и воздушного шума в общее звуковое поле кабины пневмоколесного фронтального погрузчика ПК-27-02-00 и получена картина виброа-кустических процессов, происходящих в данной технологической машине. Установлено, что структурный шум преобладает в низкочастотном спектре; преобладание воздушного шума явно в диапазоне высоких частот.
2. Определено, что рациональная жесткость виброизоляторов С = 250 кН/м в опорных связях кабины и рамы для эффективного гашения виброакустических возмущений на характерной частоте работы силовой установки 1=36,6 Г ц.
Библиографический список
1. Эйхлер Ф. Борьба с шумом и звукоизоляция зданий / Ф. Эйхлер. - М.: Гос.изд. литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1962. - 310 с.
2. Иванов Н.И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных машинах /
Н.И. Иванов. - М.: Транспорт, 1987. - 223. с.
3. Филиппов В.И. Охрана труда при эксплуатации строительных машин / В.И. Филиппов. - М.: Высшая школа, 1984. - 247 с.
4. Справочник по судовой акустике. / Под ред. И.И. Клюкина, И.И. Боголепова. - Л.: Судостроение, 1978. - 504 с.
5. Тольский В. Е. Виброакустика автомобиля / В.Е. Тольский. - М.: Машиностроение, 1988. - 139 с.
6. Резиновые виброизоляторы: Справочник / Под ред. А.В. Ланцберга. - Л: Судостроение 1988. - 216с.
References
1. Eykhler F. Fight against noise and sound insulation of buildings. Moscow, 1962, 310 pp.
2. Ivanov N. I. Fight against noise and vibrations on traveling and construction Cars. Moscow, 1987, 223 pp
3. Filippov V. I. Labor protection at operation of construction cars. Moscow, 1984, 247 pp.
4. Directory on ship acoustics. / Under the editorship of I.I.Klyukina, I.I.Bogolepova. Leningrad, 1978, 504 pp.
5. Tolsky V.E.Vibroakustika car. Moscov 1988, 139 pp.
6. Rubber vibroinsulator: The directory / Under the editorship of A.V.Lantsberg. - Leningrad, 1988, 216 pp.
