Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

УДК 699.84; 656.053.7

ЗНИЖЕННЯ ВПЛИВУ ШУМОВИПРОМІНЮВАННЯ

ЛІНІЙНОГО РУХОМОГО ДЖЕРЕЛА НА РОБОЧІ МІСЦЯ

ТА СЕЛЬБИЩНУ ЗОНУ

Спеціальність 05.26.01 - Охорона праці

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ДАНОВА КАРИНА ВАЛЕРІЇВНА

Дніпропетровськ - 2005



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківській національній академії міського господарства (ХНАМГ), Міністерство освіти і науки України, м. Харків.

Науковий керівник - кандидат технічних наук, професор Коржик Борис Михайлович, заслужений працівник народної освіти України, зав. кафедри безпеки життєдіяльності ХНАМГ.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Торкатюк Володимир Іванович, завідувач кафедри економіки будівельного підприємства Харківської національної академії міського господарства, м. Харків.

кандидат технічних наук, професор Сафонов Володимир Васильович, заступник директора з наукової роботи Інституту безперервної освіти Придніпровської державної академії будівництва та архітектури, м. Дніпропетровськ.

Провідна установа: Національний авіаційний університет, м. Київ, кафедра безпеки життєдіяльності.

Захист відбудеться 10 березня 2005 р. о _14____ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 08.085.03 при Придніпровській державній академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

Автореферат розісланий 09.02 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Шаленний В.Т.



АНОТАЦІЯ

Данова К. В. Зниження впливу шумовипромінювання лінійного рухомого джерела на робочі місця та сельбищну зону. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 - Охорона праці. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2005 р.

Метою роботи є зменшення впливу шуму лінійних рухомих джерел, в якості яких розглядається рухомий склад рейкового міськелектротранспорту, на робочі місця та зону забудови шляхом розробки комплексних шумозахисних заходів, що дозволить покращити умови праці людей, робочі місця та житлові приміщення яких знаходяться під впливом шуму.

Для реалізації цього були вирішені наступні завдання: досліджені основні джерела шумовипромінювання лінійного рухомого джерела експериментальним шляхом; вивчені фактори, що впливають на збільшення його шуму й вібрації та виділені основні з них; створені математичні залежності, що дозволяють описати ступінь і характер впливу факторів, що розглядаються, на рівень шуму; проведені дослідження корпусної складової шуму джерел і шляхів проходження акустичних коливань по балкових конструкціях лінійного рухомого джерела; розроблені шумозахисні заходи. Оцінка ефективності довела доцільність та економічну виправданість широкого застосування розроблених шумозахисних заходів.

Шумозахисні заходи були впроваджені в трамвайному депо м. Харкова, що дозволило покращити умови праці і відпочинку людей, які знаходяться під впливом транспортного шуму.

Ключові слова: шум, сельбищна зона, робочі місця, рівні звукового тиску, джерела шуму, шумозахисні заходи, акустичні коливання.



АННОТАЦИЯ

Данова К. В. Снижение влияния шумоизлучения линейного движущегося источника на рабочие места и селитебную зону. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.01 - охрана труда. - Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск, 2005 г. шумозахисний лінійний міськелектротранспорт

Шум, образующийся при движении транспорта по магистралям города, распространяется на рабочие места, зону офисной и жилой застройки. Негативное влияние шума на работающих приводит к увеличению утомляемости, уменьшению концентрации внимания и росту числа ошибок. Кроме того, транспортный шум мешает нормальному отдыху людей, чьи дома расположены близ транспортных магистралей

Целью диссертационной работы является уменьшения влияния шума линейных движущихся источников, в качестве которых рассматривается подвижных состав рельсового горэлектротранспорта, на рабочие места и зону застройки путем разработки комплексных шумозащитных мероприятий, которые позволят улучшить условия труда людей, чьи рабочие места и жилые помещения находятся под влиянием транспортного шума.

Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи:

- исследованы основные источники шумоизлучения линейного движущегося источника экспериментальным путем;

- изучены факторы, влияющие на увеличение шума и вибрации линейного движущегося источника (погодные условия, конструкция и состояние полотна, человеческий фактор) и выделены основные из них (скорость движения линейного движущегося источника и способ устройства нижнего строения полотна);

- на основе полиномиального уравнения созданы математические зависимости, которые позволяют описать степень и характер влияния рассматриваемых факторов на уровень внутреннего и наружного шума линейного движущегося источника;

- оценена адекватность полученных математических зависимостей;

- для оценки тесноты линейной взаимосвязи между основными источниками шумоизлучения и уровнями шума на рабочих местах, а также наружного шума, исследована величина их корреляции;

- при помощи метода, основанного на тождественности математического описания колебательных процессов в механических, электрических и акустических системах, проведены исследования корпусной составляющей шума источников и путей прохождения акустических колебаний по балочным конструкциям линейного движущегося источника, что позволило выявить те его участки, на которых применение шумозащитных мероприятий будет максимально эффективным;

- разработаны мероприятия, направленные на снижение уровня внутреннего и наружного шума. В качестве шумозащитного мероприятия, направленного на снижения величины структурных колебаний, проходящих по балочным конструкциям тележки линейного движущегося источника, предложено демпфирование продольных балок вспененной полиуретановой композицией. Кроме того, поскольку в настоящее время наблюдается тенденция к увеличению скорости передвижения транспортных средств, то среди основных источников шумоизлучения линейного движущегося источника возрастает вклад в общий процесс системы “колесо - рельс”, что подтверждается проведенными экспериментальными исследованиями. Таким образом, для снижения виброакустической активности данного источника предлагается устройство, наносящее твердое смазочное вещество на поверхность колес линейного движущегося источника;

- оценена акустическая и экономическая эффективность предложенных мероприятий.

Проверка акустической и экономической эффективности шумозащитных мероприятий, предложенных в данной работе, доказала целесообразность и экономическую оправданность их широкого применения.

Шумозащитные мероприятия, разработанные в диссертационной работе, были внедрены в трамвайном депо г. Харькова, что, в свою очередь, позволило улучшить условия труда и отдыха людей, чьи рабочие места и жилые помещения находятся под влиянием транспортного шума.

Ключевые слова: шум, селитебная зона, рабочие места, уровни звукового давления, источники шума, шумозащитные мероприятия, акустические колебания.



ABSTRACT

Danova K. V. Reduction of noise radiation influence of a linear moving source on workplaces and dwelling zone. - The Manuscript.

The dissertation prepared to obtain a scientific degree of candidate of technical science on a specialty 05.26.01 - Safety of labour. - Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture, Dnepropetrovsk, 2005.

The purpose of work is reduction of linear moving sources noise influence as which the carriage of the rail electric transport is considered, on workplaces and a dwelling zone by development complex actions which will allow to improve working conditions of people, whose workplaces and premises are under influence of transport noise.

For the realization of aim research the following tasks were solved: the basic sources of the linear moving sources noise radiation are investigated by experimental way; the factors influencing increase of noise and vibration of a linear moving source are elucidated and the basic from them are allocated; mathematical models which allow to describe a degree and character of influence of examined factors on internal and external noise level of the linear moving source car are created; researches of a corps component of sources noise and ways of acoustic fluctuations passage on tram carriage structures are carried out; the arrangements directed on reduction of noise level of internal and external noise are developed; efficiency of the offered arrangements is evaluated.

Checking acoustic and economic efficiency of the actions has proved expediency and economic correctness of their wide application.

The developed in work actions were introduced in tram depot of Kharkov, which, in turn, has allowed improving working conditions.

Key words: noise, dwelling zone, workplaces, the levels of sound pressure, a source of noise, actions protecting from noise, acoustic fluctuations.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Протікання науково-технічного прогресу незмінно супроводжується підвищенням експлуатаційної швидкості машин і механізмів, і, як наслідок, збільшенням вібрацій і динамічних навантажень, що, у свою чергу, призводить до зростання їх шумовипромінювання в навколишній повітряний простір. Це є особливо актуальним для промислових міст, де велика кількість джерел віброакустичної активності спричиняє акустичний дискомфорт в сельбищній зоні та на робочих місцях. Серед таких джерел, що розповсюджують акустичні коливання в навколишню сельбищну зону, особливе місце посідає міський транспорт, оскільки в умовах мегаполісу він, зі своєю розгалуженою мережею маршрутів, є одним з основних чинників, які спричиняють поширення шуму і вібрації в зонах офісної та житлової забудови. Аналіз численних робіт, що присвячені проблемі транспортного шуму, дозволяє зробити висновок про значний внесок у нього рейкового міськелектротранспорту, котрий може розглядатися як лінійне рухоме джерело акустичного дискомфорту. Шум, який випромінюється ним при русі, досягає високих рівнів, що негативно впливає на житлову зону, яка прилягає до транспортних магістралей, несприятливо відбивається на умовах праці людей, робочі місця яких знаходяться в будинках, розташованих поблизу рейкового шляху. Крім того, високі рівні шуму знижують комфортабельність проїзду пасажирів у трамваї і погіршують умови праці робітників міськелектротранспорту, що, в цілому, зменшує безпеку на міських магістралях. Все це безперечно доводить актуальність проблеми дослідження зниження міського транспортного шуму.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Робота виконувалася у відповідності до закону України “Про охорону праці”; Національної програми поліпшення стану безпеки, гігієни праці і виробничої санітарії на 2002-2005 рр., госпрозрахункової науково-дослідної роботи № 1562/99 “Створення пристроїв автоматичного керування обладнанням та дослідження шумового тла підприємств з розробкою технічних рішень по зниженню рівня шуму в прилягаючій сельбищній зоні”.

Мета та задачі дослідження. Метою роботи є зменшення впливу шуму лінійних рухомих джерел на робочі місця та зону житлової й офісної забудови шляхом розробки комплексних шумозахисних заходів, що дозволить покращити умови праці людей, чиї робочі місця та житлові приміщення знаходяться під впливом шуму.

Для цього необхідно вирішити наступні задачі: дослідити основні джерела шумовипромінювання лінійного рухомого джерела експериментальним шляхом, вивчити фактори, які впливають на збільшення його шуму й вібрації і виділити основні з них; створити математичні моделі, які дозволяють описати ступінь і характер впливу факторів, що розглядаються, на рівень зовнішнього та внутрішнього шуму лінійного рухомого джерела, оцінити адекватність отриманих моделей і порівняти результати теоретичних і експериментальних досліджень; дослідити величину кореляції між основними джерелами шумовипромінювання і рівнем зовнішнього та внутрішнього шуму; провести дослідження корпусної складової шуму джерел і шляху проходження акустичних коливань по балкових конструкціях; на підставі проведених досліджень розробити заходи, що спрямовані на зниження рівня шуму, який випромінюється на робочі місця та сельбищну зону та оцінити їх ефективність.

Об'єкт дослідження - шумовипромінювання лінійного рухомого джерела на робочі місця, зону офісної та житлової забудови.

Предмет дослідження - джерела шуму та шляхи розповсюдження акустичних коливань від джерел в навколишнє середовище.

Методи дослідження. У роботі використовувалися як експериментальний, так і теоретичний методи. Експериментальним шляхом визначалися рівні звукового тиску повітряної складової акустичних коливань основних джерел шумовипромінювання, рівні звукового тиску зовнішнього та внутрішнього шуму. Оскільки експеримент проводився за планом повнофакторного експерименту типу 2², то отримані результати після статистичної обробки були використані для подальших теоретичних досліджень, результатом яких було створення математичних залежностей на основі поліноміального типу рівняння, що описує ступінь і характер впливу факторів, які розглядалися, на рівень зовнішнього та внутрішнього шуму лінійного рухомого джерела.

Крім того, для дослідження корпусної складової акустичних коливань був розроблений теоретичний метод, заснований на теорії механіко-, електро-, акустичних аналогій коливальних процесів, що дозволив моделювати поширення структурного звуку по металевих балкових конструкціях електричним струмом.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в:

- створенні математичних залежностей на базі поліноміальних рівнянь, що характеризують вплив розглянутих чинників на рівні звукового тиску зовнішнього та внутрішнього шуму для кожної середньогеометричної октавної частоти;

- розробці теоретичного методу дослідження структурних коливань, що проходять по металевих конструкціях лінійного рухомого джерела, який базується на теорії механіко-, електро-, акустичних аналогій коливальних процесів;

- теоретичному обґрунтуванні та розробці комплексних заходів, що спрямовані на зменшення шумового впливу лінійних рухомих джерел на зону офісної та житлової забудови, та поліпшення умов праці на робочих місцях.

Практичне значення одержаних результатів полягає в:

- принциповій доведеності математичного опису залежностей рівнів звукового тиску від розглянутих факторів. Це дозволить досліджувати та прогнозувати можливе шумове тло зони житлової та офісної забудови при зміні факторів зовнішнього середовища;

- розробці методу дослідження розповсюдження структурних коливань по металевих конструкціях лінійного рухомого джерела, що може бути використаний в інших галузях акустичних досліджень транспортних шумів;

- розробці та впровадження заходів, які спрямовані на зменшення впливу шуму лінійного рухомого джерела на робочі місця та сельбищну зону.

Особистий внесок здобувача: Основні результати теоретичних та експериментальних досліджень, що були проведені в дисертаційній роботі, опубліковані в наукових працях [1 - 10]. Особистий внесок полягає: [1] - досліджені умови проходження звукової хвилі у пористій речовині; [3] - виконано аналіз існуючих методів моделювання структурних акустичних коливань; [4] - виконано розрахунок еквівалентної електричної схеми трамвайного візка; [6] - розроблена математична модель для дослідження коливань рухомого складу; [10] - розроблена методика моделювання структурних коливань.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на науково-методичних конференціях “Безпека життєдіяльності” (м. Харків, 2001 - 2003 рр.); першій обласній конференції молодих науковців “Тобі, Харківщино, - пошук молодих” (секція “Проблеми будівництва та міського господарства”, 2002 р.); науково-технічних конференціях викладачів, аспірантів та співробітників ХНАМГ (2002 р., 2004 р.); IV, V міських науково-практичних конференціях “Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова” (2001 р., 2002 р.); міжнародній науковій конференції “Проблеми сучасного матеріалознавства” (м. Дніпропетровськ, 2003 р.); міській міжвузівській науково-методичній конференції “Техносфера та її безпека” (м. Харків, 2003 р.); ХІІІ сесії Російського акустичного товариства (секція “Архітектурна та будівельна акустика. Шуми та вібрації”, м. Москва, 2003 р.).

Публікації. Результати досліджень, що були викладені у дисертаційній роботі, опубліковані в збірниках наукових праць [1 - 6] та тезах доповідей конференцій [7 - 10].

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 5 розділів, загальних висновків, додатків, списку літературних джерел, що були використані у роботі. Загальний обсяг дисертації 206 сторінок. Крім основного тексту, що викладений на 168 сторінках, дисертація містить 27 малюнків, 29 таблиць, список використаних джерел із 131 найменувань і 8 додатків на 38 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрита актуальність теми дисертаційного дослідження, показана необхідність та доцільність дослідження шумовипромінювання лінійних рухомих джерел й розробки заходів, що спрямовані на його зниження з метою покращення шумового тла на робочих місцях, в зоні офісної та житлової забудови.

У першому розділі проведений аналіз літературних джерел, що розглядають проблему шуму та його вплив на стан здоров'я людини. Показано, що наявність шуму на робочих місцях та в житлових приміщеннях є причиною погіршення слуху людей, порушення обміну речовин у організмі, збільшення нервових та серцево-судинних захворювань. Крім того, шум сприяє зниженню продуктивності праці, призводить до збільшення травматизму внаслідок зменшення концентрації уваги. Звідси випливають значні економічні втрати, що викликаються простоями устаткування у зв'язку з травматизмом та хворобою обслуговуючого персоналу, що піддається впливу шуму. Таким чином, огляд наукових праць, які присвячені питанню несприятливого впливу шуму на людину, незаперечно доводить актуальність проблеми боротьби із шумом. Для пошуку рішення цієї проблеми проаналізовані вітчизняні та закордонні літературні джерела, що присвячені розробці заходів, які спрямовані на боротьбу з шумом. Незважаючи на різноманітність технічних рішень, ця проблема є актуальною і на сьогодні у зв'язку з тим, що не було достатньо досліджено джерело шумовипромінювання та шляхи розповсюдження акустичних коливань у навколишнє середовище. Тому впровадження більшості з них не є оптимальним з технологічних, економічних та інших міркувань. Отже, результатами цього аналізу стало визначення мети та задач дисертаційної роботи.

У другому розділі проведено теоретичне й експериментальне дослідження шумовипромінювання лінійного рухомого джерела, яке розглянуто у взаємодії з навколишнім середовищем. Результатом впливу середовища, як сукупності певних факторів, на об'єкт є низка вихідних параметрів, що характеризуються функцією відгуку. У загальному випадку, всі фактори навколишнього середовища, що впливають на шумовипромінювання лінійного рухомого джерела, умовно можна розділити на три категорії: 1) погодні явища; 2) конструкція та стан нижньої й верхньої будови полотнини; 3) людський фактор. Аналіз чинників навколишнього середовища, що проведений по цих категоріях, дозволив визначити два основних фактора (швидкість лінійного рухомого джерела та спосіб улаштування нижньої будови), які найбільш впливають на шумовипромінювання лінійного рухомого джерела, та котрі можливо змінювати. Рівні звукового тиску шуму визначені, як функція відгуку. Таким чином, стан об'єкту дослідження буде визначатися залежністю:

Y = f (x₁, x₂), (1)

де х₁, х₂ - фактори зовнішнього середовища, що змінюються;

Y - функція відгуку.

Таким чином, експериментальне дослідження було зроблене за планом повнофакторного експерименту 2², тобто обидва фактори зовнішнього середовища, які розглядаються, варіюються на двох рівнях.

Планування повнофакторного експерименту проводилося за класичною схемою. Як математична залежність, що відображає вплив цих значень на функцію відгуку, був застосований її факторний вид, який є частковим випадком поліноміального виду залежностей та має вигляд:

Y = b₁x₁+b₂x₂+b₁₂x₁x₂, (2)

де b₁, b₂, b₁₂ - коефіцієнти регресії поліному;

У зв'язку з тим, що відгук характеризується значенням рівня звукового тиску в середньогеометричних октавних частотах, то двофакторний експеримент проводився для кожної середньогеометричної частоти окремо. У ході експериментальних досліджень були отримані спектри шуму зовнішнього та внутрішнього шуму лінійного рухомого джерела.

Експериментальні дані, які були необхідні для подальшого дослідження шумовипромінювання лінійного рухомого джерела та створення математичних залежностей, були отримані шляхом проведення натурних експериментів за планом повнофакторного експерименту за методикою, яка регламентується нормативними документами з цієї тематики.

Крім того, отримані спектри шуму основних джерел шумовипромінювання лінійного рухомого джерела, які наведені в дисертаційній роботі.

Експериментальні дані оброблені методами математичної статистики. У відповідності до вимог ГОСТ 8.207-76 “Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения” були визначені оцінки середньоквадратичного відхилення результатів спостережень та вимірів, границі довірчого інтервалу випадкової похибки результатів вимірів, границі невиключеної систематичної похибки результатів вимірів, довірчі границі похибки результатів вимірів.

Оскільки натурний експеримент проводився за планом повнофакторного експерименту 2², то подальша обробка отриманих даних дозволила створити математичні залежності на основі поліноміального рівняння (2). Для перевірки їх адекватності використаний критерій Фішера, який довів, що дані математичні залежності адекватно описують реальні події у рамках прийнятих умов і припущень.

Математичні залежності, що отримані, характеризують вплив двох чинників (швидкості лінійного рухомого джерела - х₁ та способу улаштування нижньої будови полотнини - х₂), що були розглянуті при проведенні експериментального дослідження, на рівні звукового тиску зовнішнього та внутрішнього шуму.

Крім того, проведений кореляційний аналіз, який характеризує тісноту лінійного зв'язку між шумом основних джерел віброакустичної активності лінійного рухомого джерела і рівнем звукового тиску зовнішнього та внутрішнього шуму.

Все це дозволило дослідити характер шумовипромінювання основних джерел віброакустичної активності, ступінь і характер їхнього впливу на зовнішнє та внутрішнє шумове тло. Оскільки результати аналізу математичних залежностей, що були створені на базі поліноміальних рівнянь регресії, і даних, що отримані в результаті експериментальних досліджень, а також даних кореляційного аналізу, збігаються, це доводить адекватність і доцільність використання даних способів дослідження для рішення акустичних задач.

У третьому розділі проведено теоретичне дослідження шляхів проходження структурних коливань по металевих конструкціях візка лінійного рухомого джерела. Аналіз літературних джерел дозволив зробити висновок про доцільність дослідження структурної складової акустичних коливань, що поширюються від джерел в навколишній простір, оскільки ця складова перевищує повітряну. Тому був розроблений метод дослідження структурної складової, що базується на теорії механіко-, електро-, акустичних аналогій математичного описування коливальних процесів в різних системах. Шляхом аналізу конструкції були визначені основні шляхи проходження структурних коливань від основних джерел віброакустичної активності лінійного рухомого джерела по металевих балках. Метод, що був застосований, дозволив перетворити балкову конструкцію в систему провідників, які з'єднуються між собою паралельно або послідовно. Властивості балок були відображені за допомогою електричних елементів, що дозволило відтворити особливості кожної з балок, що, у свою чергу, відбилося на точності розрахунків. Таким чином, балкова конструкція лінійного рухомого джерела може бути змодельована як сукупність електричних елементів, що з'єднані провідниками.

Рис. 4. Еквівалентна електрична схема балкової конструкції лінійного рухомого джерела



Джерела шуму зображуються як джерела електрорушійної сили (U₁, U₂). Елементи електричного опору (R₁ - R₁₃) та індуктивності (L₁ - L₁₃) відображають фізичні властивості балок лінійного рухомого джерела. Елементи електричної ємності (C₁, C₂) характеризують пружність елементів, що амортизують візок. Напруга ланцюга задається синусоїдальною. Подальший розрахунок схеми (Рис. 4), що отримана шляхом електротехнічних перетворень та застосовування математичних аналогій для випадку структурних коливань, дав змогу отримати рівні звукового тиску структурного шуму, що проходить по балкових конструкціях візка: подовжні балки - 89 дБА, шкворнева балка - 96 дБА, траверси - 98 дБА, кожухи редукторів - 99 дБА.

Метод, який застосований для дослідження структурної складової акустичних коливань, дозволив досить точно відобразити балкову конструкцію лінійного рухомого джерела та порівняти значення структурного шуму для кожної з балок окремо. Крім того, дослідження шляхів проходження акустичних коливань дозволило визначити ті ділянки візка рухомого джерела, де застосування шумозахисних заходів буде найбільш ефективним. Симетричність отриманих результатів відносно поздовжньої та поперечної осі візка доводять точність розрахунків, які були проведені.

У четвертому розділі наводяться теоретичне обґрунтування й розробка шумозахисних заходів, що направлені на зменшення впливу акустичних коливань лінійного рухомого джерела на робочі місця, зону офісної та житлової забудови.

Теоретичний метод дослідження структурних коливань, який був застосований у третьому розділі, показав, що всі структурні коливання проходять через подовжні балки трамвайного візка. Був зроблений висновок про доцільність використання шумозахисних заходів саме на цій ділянці візка. Таким чином, запропоноване демпфірування подовжніх балок візка. Воно передбачає заповнення порожнини їхнього об'єму матеріалом, що поглинає звук. Після проведення ретельного аналізу різних видів пінопластмас, як такий матеріал обрана поліуретанова пінопластмаса, оскільки її властивості задовольняють техніко-експлуатаційним вимогам, що були до неї пред'явлені, виходячи з умов її роботи. Крім того, у затверділому стані цей вид пінопластмаси утворює відкриті пори, що збільшує ефект звукопоглинання. Після розгляду різних видів поліуретанових пінопластмас був обраний тип ППУ-308н, оскільки він має достатню адгезію до металу, з якого виготовлені поздовжні балки; його робочий діапазон температур відповідає умовам даного кліматичного регіону (для України); за ступенем горючості - самозагасаючий; не викликає корозійних явищ на поверхні металу балки та ін. Для нанесення пінопластмаси запропонована пересувна установка “Піна-98”, що досить широко запроваджується на підприємствах будівельної індустрії і має порівняно низьку собівартість.

Крім того, для зниження віброакустичної активності системи “колесо - рейковий шлях”, як одне з основних джерел шумовипромінювання лінійного рухомого джерела, що стає головним при русі лінійного рухомого джерела зі швидкістю понад 40 км/год, запропоноване тверде змащення поверхні колеса. Шумозахисний ефект цього рішення полягає у згладжуванні за допомогою мастильних матеріалів мікронерівностей, що є причиною виникнення акустичних коливань, на робочій поверхні рейки та колеса. Шляхом проведення досліджень була доведена доцільність використання саме твердого змащування, а не рідкого, що передбачає розміщення на візку пристроїв, які здійснюють кріплення елементів, що змащують, над колесами.

Мастильний стрижень складається на основі модифікованої фенолоформальдегідної або поліефірної смоли у поєднанні з модифікаторами тертя. Даний спосіб дозволяє не тільки знизити акустичну активність системи “колесо - рейковий шлях”, але й зменшити знос металу колеса та рейки, що дає змогу отримати не тільки акустичний, а ще й економічний ефект. Крім цього, оскільки до складу твердого змащення входять модифікатори тертя, то це дозволяє підвищити зчіпні властивості візка, що, у свою чергу, сприяє зменшенню кількості електричної енергії, яка споживається.

У п'ятому розділі оцінюється акустична та економічна ефективність застосування заходів, що спрямовані на зниження шумовипромінювання лінійних рухомих джерел. Для оцінки акустичної ефективності використовували експериментальний вагон на базі трамваю типа Т-3, для якого проводилися виміри рівнів звукового тиску зовнішнього та внутрішнього шуму за методикою, що була застосована у другому розділі даної роботи. Рівні звукового тиску зовнішнього шуму лінійного рухомого джерела зменшилися на 5 - 7 дБ в середньому діапазоні середньогеометричних октавних частот, для внутрішнього шуму: в кабіні водія рівні звукового тиску зменшилися на 5 - 12 дБ в середньому діапазоні середньогеометричних октавних частот; в салоні вагону - 5 - 8 дБ.

Акустична ефективність заходів, що були запропоновані, складає: для зовнішнього шуму - 3 - 4,5 дБА, в кабіні водія - 4,5 - 5 дБА, в салоні трамвайного вагону - 3 - 6 дБА. Таким чином, отримані спектри зовнішнього та внутрішнього шуму наочно демонструють ефективність шумозахисних заходів у середньочастотному діапазоні середньогеометричних октавних частот.

Для визначення акустичної ефективності розроблених заходів для зниження структурного звуку, що проходить по металевих конструкціях лінійного рухомого джерела, був застосований метод, який викладений в третьому розділі. Впровадження шумозахисних заходів у конструкцію лінійного рухомого джерела знайшло відображення у зміні значень електричних величин (опору та індуктивності), що характеризують фізичні властивості балкових конструкцій візка. Проведений розрахунок дозволив встановити, що для кожухів редукторів рівень структурного звуку зменшився на 3 дБ, для траверс - на 3 дБ, для шкворневої балки - на 6 дБ, для поздовжніх балок - на 5 дБ.

Крім цього, розраховано річну економічну ефективність від впровадження шумозахисних заходів, що були розроблені, для 150 рухомих одиниць, яка склала 95,95 тис. грн. Термін окупності складає 1,4 року, що є меншим за нормативне значення (8,3 року). Це говорить про доцільність та економічну виправданість шумозахисних заходів, що розроблені у даній роботі.



ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення актуальної науково-практичної задачі в галузі охорони праці: поліпшення умов праці та відпочинку людей, робочі місця та житлові приміщення яких знаходяться під впливом транспортного шуму.

Основні наукові та практичні результати роботи полягають в наступному:

Досліджені основні джерела шумовипромінювання лінійного рухомого джерела (тяговий електричний двигун, редуктор, система “колесо - рейка”), а також його зовнішнє та внутрішнє шумове тло. Доведено, що рівні звукового тиску зовнішнього та внутрішнього шуму перевищують допустимі значення, які регламентуються відповідними нормативними документами.

Визначено, що рівень звукового тиску зовнішнього та внутрішнього шуму залежить від способу влаштування нижньої будови рейкового шляху: рівні звукового тиску при шпально-щебеневій будові перевищують майже на всьому діапазоні середньогеометричних октавних частот рівні звукового тиску при шпально-піщаній будові в середньому на 2 - 5 дБ. Крім того, зростання швидкості обертання тягового електричного двигуна призводить до збільшення його шумовипромінювання, а збільшення шуму редуктора та колеса залежить від швидкості руху лінійного рухомого джерела.

Аналіз коефіцієнтів математичних залежностей на основі поліноміальних рівнянь показав, що шпально-піщаний шлях з дерев'яними шпалами менше впливає на рівень зовнішнього та внутрішнього шуму, ніж такий спосіб улаштування нижньої будови колії, що передбачає використання шпально-щебеневого типу із залізобетонними шпалами, що цілком узгоджується з експериментальними даними; швидкість руху лінійного рухомого джерела не справляє істотного впливу на величину зовнішнього шуму на частоті 63 Гц; спосіб улаштування нижньої будови колії не є значущим для внутрішнього шуму трамвая на частоті 31,5 Гц (b₂ = 0), що також підтверджується експериментальними даними.

При швидкості пересування 20 км/год для внутрішнього та зовнішнього шуму лінійного рухомого джерела найбільші значення коефіцієнта кореляції спостерігаються між тяговим електродвигуном та редуктором, а при швидкості 40 км/год - між ними та системою “колесо - рейковий шлях”. Причому вплив шпально-щебеневого шляху на рівень шуму є більш істотним, ніж шпально-піщаний, що доводить доцільність будови тільки такого типу рейкового шляху.

Дослідження структурної складової акустичних коливань, що проходять від джерел по конструкціях візка, дозволило визначити рівні шуму для кожної з балок окремо (кожухи редукторів - 99 дБ, траверси - 98 дБ, поздовжні балки - 89 дБ, шкворнева балка - 96 дБ), а також визначило ті місця візка, де застосування шумозахисних заходів буде максимально ефективним (поздовжня балка).

На основі експериментальних та теоретичних досліджень розроблені шумозахисні заходи: демпфірування поздовжніх балок трамвайного візка спіненою пластичною масою на основі поліуретану та зменшення віброакустичної активності системи “колесо - рейка” шляхом змащення поверхні колеса за допомогою твердого стрижня, що виготовлений на основі поліефірної або фенолоформальдегідної смоли з додаванням речовин, за допомогою яких коефіцієнт тертя підтримується на досить високому рівні (приблизно 0,35 - 0,43).

Акустична ефективність розроблених заходів складає близько 3 - 6 дБА за рахунок зниження шуму в діапазоні середньогеометричних октавних частот 250, 500, 1000, 2000 Гц. Економічний розрахунок довів доцільність та економічну обґрунтованість застосування шумозахисних заходів, що були розроблені, для зменшення впливу лінійного рухомого джерела на робочі місця та зону офісної й житлової забудови.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Абракитов В. Э., Данова К. В. Влияние микроструктуры пористых материалов на их звукопоглощающие свойства // Коммунальное хозяйство городов: Сб. науч. трудов. Серия: “Технические науки”. - К.: Техніка, 2002. - Вып 42. - С. 190 - 194.

Данова К.В. Шум и вибрация рельсового горэлектротранспорта как факторы, влияющие на шумовой режим в селитебной зоне // Коммунальное хозяйство городов: Сб. науч. трудов. Серия: “Технические науки”. - К.: Техніка, 2002. - Вып. 43. - С. 286 - 288.

Коржик Б.М., Данова К.В. Снижение транспортного шума - актуальная проблема градостроительства // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. - Днепропетровск: ПГАСиА, 2003. - Вып. 24. - С. 67 - 71.

Данова К.В., Коржик Б.М. Исследование структурного звука трамвайной тележки // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. - Днепропетровск: ПГАСиА, 2004. - Вып. 28. - С. 210 - 214.

Данова К.В. Влияние шума и вибрации рельсового транспорта на экологию города и способы снижения их вредного воздействия на человека // Вісник Харківського університету № 551. Серія: “Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова”. Частина 2. - Харків, 2002. - С. 251 - 255.

Коржик Б.М., Данова К.В. Исследование колебаний и определение резонансных скоростей трамвайного вагона Т-3 // Архитектурная и строительная акустика. Шумы и вибрации. Сборник трудов ХІІІ сессии Российского акустического общества. - Т. 5. - М., ГЕОС, 2003. - С. 133 - 136.

Данова К.В. Влияние шума и вибрации на водителей трамваев // Тези доповідей науково-методичної конференції “Безпека життєдіяльності”. - Харків, 2002. - С. 78 - 79.

Данова К.В. Пути снижения шума рельсового транспорта // Тези доповідей науково-методичної конференції “Безпека життєдіяльності”. - Харків, 2003. - С. 31 - 32.

Данова К.В. Исследование шумоизлучения трамвая // Программа и тезисы докладов ХХХІІ научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской государственной академии городского хозяйства. Часть 2: “Городской транспорт, электроснабжение и освещение городов”. - Харьков, 2004. - С. 92 - 93.

Коржик Б.М., Данова К.В. Снижение структурного шума трамвая // Тези доповідей науково-методичної конференції “Техносфера та її безпека”. - Харків, 2003. - С. 41 - 42.

Размещено на Allbest.ru