CC BY
11
Технологические вопросы безопасности горных работ
УДК656.2 + 06
| М.В. Баланова // M.V. Balanova
Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС), 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, д.2, Научный сотрудник НПЦ «Охрана труда»,аспирант Rostov State Transport University (RSTU), 344038, Rostov-on-Don, square Rostov Rifle Regiment of the national Militia, d. 2, Researcher NPTS "labour Protection", post-graduate student
вывод зависимостей акустического воздействия
внутренних источников в кабине крана на железнодорожном ходу
the output of the dependency of acoustic impact of domestic sources in the crane cabin on railway to the course
Кабины кранов на железнодорожном ходу, как и основное большинство кабин транспортных средств, представляют собой тонкостенные коробчатые оболочки прямоугольного профиля, внутри которых располагается рабочее место крановщика. Исследование процесса шумообразования в кабине на рабочем месте машиниста крана проводится при условиях, когда основные источники шума являются широкополосными излучателями, звуковое давление и звуковая мощность от различных источников определяются по принципу энергетического суммирования, замкнутый объем характеризуется средним значением коэффициента звукопоглощения. Шумовые характеристики внутри кабины формируются за счет одновременного воздействия источников воздушного шума (внутренних и внешних) и структурного шума, передаваемого через раму на элементы ограждения кабины.
Crane cabins on the railway track, as well as the majority of the cabins of vehicles, are thin-walled box shell rectangular profile, inside which is the workplace of the crane operator. The study of the process of noise formation in the cockpit at the workplace of the crane operator is carried out under conditions when the main sources of noise are broadband emitters, sound pressure and sound power from various sources are determined by the principle of energy summation, the closed volume is characterized by an average sound absorption coefficient. Noise characteristics inside the cabin are formed due to the simultaneous impact of air noise sources (internal and external) and structural noise transmitted through the frame to the elements of the cabin fence.
Ключевые слова: ИСТОЧНИКИ ШУМА, РАБОЧЕЕ МЕСТО, АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, ЗВУКОВОЕ ПОЛЕ
Key words: NOISE SOURCE, WORKSTATION, SPEAKER SYSTEM, SOUND BOX
Введение. Шум, воздействующий на машиниста крана на железнодорожном ходу, можно разделить на несколько групп.
К первой относится шум при движении крана, когда возникают динамические силы взаимодействия подвижного состава и железнодорожного пути, завихрения воздушных потоков при высоких скоростях. Уровни такого шума меняются в зависимости от профиля и участка железнодорожного пути, графика движения и др. Во время движения крана на
железнодорожном ходу происходят соударения на неровностях поверхности колеса и рельса, взаимные удары автосцепных устройств. Шум в данном случае представляет собой нестационарные случайные импульсные процессы.
Ко второй группе можно отнести шум от основного (дизель-генераторная установка, тяговые электродвигатели и редукторы) и вспомогательного (выпрямительные установки, вентиляторы охлаждения, электрические машины и вентиляционно-отопительная система кабины)
Машинное отделение Кабина Внешний источник
Щ)Ь (((((£<
Рисунок 1 Расчетная схема воздушной составляющей шума Figure 1 Design diagram of the air component of noise
оборудования крана. Так, например, уровень звуковой мощности вентилятора тесно связан с его параметрами, так как шум происходит в замкнутом пространстве кабины. У правильно спроектированного вентилятора преобладает шум аэродинамического происхождения, так как при увеличении скорости вращения колеса шум, создаваемый лопастями вентилятора, растет быстрее, чем его механическая составляющая.
Основная часть. Кабины кранов на железнодорожном ходу, как и большинство кабин транспортных средств, представляют собой тонкостенные коробчатые оболочки прямоугольного профиля, внутри которых располагается рабочее место крановщика. Исследование процесса шумообразования в кабине на рабочем месте машиниста крана проводится при следующих условиях:
- основные источники шума являются широкополосными излучателями;
- звуковое давление и звуковая мощность от различных источников определяются по принципу энергетического суммирования;
- замкнутый объем характеризуется средним значением коэффициента звукопоглощения;
- шумовые характеристики внутри кабины формируются за счет одновременного воздействия источников воздушного шума (внутренних и внешних) и структурного шума, передаваемого через раму на элементы ограждения кабины.
Для акустической системы объекта исследования характерными особенностями формирования воздушной составляющей шума являются следующие: звуковое поле в кабине машиниста крана формируется одновременным вкладом звука, излучаемого внутренними источниками Ь1, звука, пройденного из машинного отделения, который определяется звуковым излучением силовой установки Ь2, и звука, пройденного в кабину от внешних источников Ь3.
Расчетная схема воздушной составляющей шума приведена на рис.1. Источниками внутреннего шума в кабинах являются вентиляторы, кондиционеры, двигатели внутреннего сгорания. Их излучение происходит в замкнутое внутреннее пространство, и уровни воздушного
шума в кабине и моторном отделении определяются на основе данных работы [1] по формуле (1), которая применительно к рассматриваемым в статье кабинам примет следующий вид: 004 $-2, аА
(1)
где Ьт - уровни звуковой мощности источников, дБ;
г - расстояние от источника шума до расчетной точки, м;
8 - площадь внутренней поверхности, м2; 8-аг - площадь и коэффициент звукопоглощения соответствующего элемента кабины или машинного отделения.
Для моторного отделения Ьт уровни звуковой мощности силовой установки формула имеет вид:
Lw=10 lg(10° 1ll+io° il2+io° 1L0,
(2)
Зависимость уровней звуковой мощности в кабине машиниста крана, создаваемой акустическим излучением силовой установки, на основе данных работ Иванова Н.И. [2] приведено к следующему виду:
Lt = L„, + 10 /
0.04 S„ - У a:,.S:, —— + -
S„ Y, ат$Ь,
0.04 S„ - У ОС; Sj.
- + _ n ^
Sn 2 ainSin
■Шш
S,-1.3 У, aiKSiK +10 la ——„ 1 . +101 я Snep +6,
(3)
- аА)
где Зипер - звукоизоляция перегородки между кабиной и машинным отделением, дБ; индексы п и к относятся к машинному отделению и кабине.
Для практических расчетов удобнее пользоваться уровнями звукового давления, а не звуковой мощностью, используя соотношения [2] между звуковым давлением, интенсивностью звука, звуковой мощностью, скоростью звука и плотностью воздуха. В этом случае зависимость уровней звукового давления примет вид:
Ь = L -10 % S , (4)
р w ° и у '
где Ьр - уровни звукового давления, дБ; 8и - площадь источника звука, м2.
К внешним источникам шума следует отнести доли выпуска шума двигателя внутреннего сгорания и доли шума системы «рельс-колесо». Вывод зависимостей уровней шума в кабине машиниста крана основан
на следующих допущениях: шум двигателя внутреннего сгорания проникает в кабину через боковые стенки и потолок.
Шум от системы «колесо-рельса» проникает в кабину через пол. На основе данных работ 2-4] зависимость для расчета воздействия внешних источников приведена к виду:
Ь = Ьр- 20 ^ г + 10 ^(1-а3) (М+БкВк) - ЗИо + 2,
где ЬР - уровни звукового давления, излучаемые рельсом, дБ;
ЗИ0 - звукоизоляция остекления, дБ; а3 - коэффициент звукопоглощения верхнего строения пути, составляющий по данным работы [2].
Уровни звукового давления, создаваемые в кабине звуковым излучением выпуска двигателя внутреннего сгорания, то есть уровни шума, пройденные через несущие элементы кабины, определяются по формуле:
L*=L*+101g ——
1 «2
0.04 Sk - 2 atSKi
H----
r- Sk £ ! atSKl
(5)
Уровни звукового давления, пройденные в кабину через элементы остекления, определяются по формуле:
(6)
где зик. и зиы - звукоизоляция элементов несущей части кабины и остекления, дБ; Бы - площадь соответствующего элемента остекления, м2;
tы - добавка к звукоизоляции соответствующего элемента ограждения кабины (таблица 1) [2].
Уровни шума, пройденные в кабину от системы «колесо-рельс», определяются как:
ЬкгГЬщ-. 20 1ёКкн+10 ^(1-^-3 ипол+\0 1ё 1) -2,
(7)
где Я]т- расстояние от колеса до расчетной точки, м;
зипо - звукоизоляция пола, дБ; хс- коэффициент звукопоглощения отражающей поверхности (балластного слоя) приведен в таблице 2.
Уровни звукового давления в кабине от воздействия акустического излучения внешних источников определяются как:
(8)
Таблица 1. Дифференциальные поправки к звукоизоляции кабины Table 1. Differential corrections to cab sound insulation
Расположение элементов ограждения к источнику Элементы ограждения Усредненные значения поправок, дБ в октавных полосах частот, Гц
125 250 500 1000 2000 4000 8000
0,1< r <2.0 Боковые стенки потолок 7 7 7 7 7 9 9
7 7 7 7 7 9 9
8 8 8 8 8 10 10
r <2.0 Боковые стенки потолок 9 9 9 9 9 13 17
9 9 9 9 9 13 17
9 9 9 9 9 15 18
Таблица 2. Коэффициент звукопоглощения отражающей поверхности Table 2. The sound absorption coefficient of the reflecting surface
Отражающая поверхность Коэффициент Хс в октавных полосах частот, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
бетон 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,06 0,06
гравий 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,06 0,06
песок 0,1 0,33 0,1 0,8 0,8 0,8 0,8 0,7
Выводы. Изучены закономерности формирования виброакустических
характеристик в кабинах железнодорожных кранов на рабочих местах машинистов, учитывающие одновременное воздействие
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
воздушной составляющей, создаваемой внутренними и внешними источниками, а также компоновкой кузова и расположением источников относительно расчетной точки.
1. Борисов Л.П., Гужас Д.Р Звукоизоляция в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1990. - 250 с.
2. 2. Иванов Н.И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных машинах. - М.: Транспорт, 1987. -223 с.
3. 3. 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, А.Н. Чукарин // Монография. - М.: ВИНИТИ РАН, 2015. - 216 с.
4. 4. Месхи, Б.Ч. Улучшение условий труда операторов кранов путем снижения шума в кабинах (теория и практика) // Месхи Б.Ч., Вилинов И.Е., Чукарин А.Н., Богуславский И.В. // монография. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2010. - 200 с.
5. 5. Финоченко Т.А., Переверзев И.Г., Баланова М.В. Физические факторы, воздействующие на надежность работы машинистов кранов на железнодорожном ходу // Надежность. 2019. №1. С. 36-39. DOI: 10.21683/17292646-2019-19-1-36-39
6. 6. Идентификация производственных факторов, влияющих на условия труда работников локомотивных бригад тепловозов и мотовозов / Финоченко Т.А., Яицков И.А., Чукарин А.Н. // Инженерный вестник Дона, 2017, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4438
REFERENCES
1. Borisov, L.P., Guzhas, D.R. (1990). Sound insulation in mechanical engineering. Moscow: Mechanical Engineering. [In Russian].
2. Ivanov, N.I. (1987). The fight against noise and vibration on track and construction machines. Moscow: Transport. [in Russian]
3. Kolesnikov, I.V, & etc. (2015). Ways to reduce noise and vibration in the design, manufacture and operation of railway rolling stock. Monograph. Moscow: VINITI RAS. [In Russian]
4. Meskhi, B.Ch., Vilinov, I.E., Chukarin, A.N.,& Boguslavsky, I.V. (). Improving the working conditions of crane operators by reducing noise in cabs (theory and practice).M onograph.Rostov-na-Donu: Publishing center DGTU. [In Russian].
5. Finochenko, T.A., Pereverzev, I.G., Balanova, M.V. (2019). Physical factors affecting the reliability of crane operators on the railway. Reliability, 1, 36-39. DOI: 10.21683 / 1729-2646-2019-19-1-36-39
6. Finochenko, T.A, Yaitskov, I.A., Chukarin, A. N. (2017). Identification of production factors affecting the working conditions of workers of locomotive crews of diesel locomotives and motor vehicles. Engineering Bulletin of the Don,, 4 Recived from: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4438
84
