Введение к работе
Актуальность. Настоящая работа направлена на снижение шума от круглопильных деревообрабатывающих станков, уровень которого значительно превышает нормативные значения.
Как известно, круглопильные деревообрабатывающие станки относятся к одному из наиболее шумных видов деревообрабатывающего оборудования (уровень шума на рабочем ходе достигает 110-115 дБ А). Круглопильные деревообрабатывающие станки различного функционального назначения и модификаций используются как для первичной, так и повторной обработки древесины и изделий из нее. Доминирующим источником шума от круглопильных деревообрабатывающих станков на рабочем ходе является пильный диск, вследствие возбуждения в нем звуковой вибрации. Излучаемый шум по спектральной характеристике является -высокочастотным (свыше 1000 Гц), причем с выраженными тональными составляющими раздражающими (обременительными) для слухового восприятия человеком.
Шумообразование при пилении зависит от многих факторов: вида породы и влажности древесины; направления резания относительно волокон древесины; скорости подачи и резания; высоты и ширины пропила; конструкции пильного диска (диаметра и толщины диска; числа, размера, формы зубьев и т.п.) и степени его износа; аэродинамических завихрений от зубчатого венца.
Снижение шума от круглопильных деревообрабатывающих станков является сложной проблемой, требующей комплексного решения.
Для механической обработки древесины, как правило, необходимо постоянное присутствие оператора в непосредственной близости со станком для контроля и управления технологическим процессом. Поэтому применение методов и средств снижения шума на пути его распространения (кожухи, экраны) малоэффективно без сочетания с мерами по снижению шума в источнике возникновения (пильном диске). Наиболее радикальным и рациональным подходом к снижению шума в источнике возникновения (пильном диске) являются средства вибродемпфирования. Большой вклад в развитие вибродемпфирования и создания средств вибродемпфирования внесли известные отечественные ученые: И.И. Клюкин, Г.С. Писаренко, А.С. Никифоров, Б.Д. Тартаковский, В.Ю Кирпичников, В.Ф. Асминин и др., а также известные зарубежные ученые Е. Кервин, Г. Оберет, Е. Унгар, А. Нашиф, Д. Джоунс и др.
На основании анализа существующих технических средств вибродемпфирования для снижения звуковой вибрации от пильных дисков были выявлены их общие недостатки и сформулированы критериальные требования для разработки новой высокоэффективной унифицированной вибродемпфирующей конструкции, применимой для круглопильных деревообрабатывающих станков различного функционального назначения и модификаций. Предложена новая унифицированная конструкция устройства, состоящая из вибродемпфирующих фрикционных прокладок (с сухим трением), помещаемая между пильным диском и зажимным фланцем круглопильных деревообрабатывающих станков.
Целью работы является разработка унифицированных вибродемпфирующих прокладок с сухим трением для снижения звуковой вибрации пильных дисков круглопильных деревообрабатывающих станков.
Общая методика исследования построена на сочетании теоретического анализа литературных источников, экспериментальных и теоретических методов. В работе применялись: физическое и математическое моделирование; натурное обследование круглопильных деревообрабатывающих станков (КДС) и пильных дисков, как излучателей звуковой вибрации, а также натурные испытания ВДПСТ; оригинальные, стандартные и адаптированные лабораторные
методы исследования с использованием современных измерительных средств и компьютерной техники. Полученные экспериментальным путем результаты обрабатывались по типовым программам с использованием методов теории вероятности и математической статистики.
Научная новизна работы состоит:
в научном обосновании и разработки конструкции ВДПСТ, а также результатах исследования акустической эффективности новых вибродемпфирующих прокладок (ВДПСТ) с сухим трением для снижения звуковой вибрации от пильных дисков круглопильных деревообрабатывающих станков (КДС);
в установлении и качественной оценке доминирующего физического фактора диссипации колебательной энергии в системе «пильный диск - ВДПСТ», который обусловлен сухим трением между абразивными частицами слоев вибродемпфирующих прокладок;
в разработанной математической модели, описывающей снижение шума от пильного диска применением ВДПСТ»;
в экспериментальном установлении влияния зернистости абразивных частиц прокладок на диссипативные и акустические свойства ВДПСТ;
в экспериментальном установлении отсутствия влияния температурного фактора (в диапазоне рабочих температур от 0 до +60 С0) на диссипативные и акустические свойства ВДПСТ.
Практическая ценность работы. В результате работы созданы и предложены пригодные для практики:
расчетная методика определения снижения шума от пильного диска круглопильного деревообрабатывающего станка (КДС) применением ВДПСТ с варьируемыми характеристиками;
эмпирические выражения для приближенной оценки коэффициента потерь в системе вибровозбужденный «пильный диск - ВДПСТ»;
эмпирические выражения для приближенной оценки акустической эффективности от применения ВДПСТ на вибровозбужденном пильном диске, учитывающие зернистость минеральных абразивных частиц;
конструкция устройства, состоящая из вибродемпфирующих прокладок с сухим трением (ВДПСТ) с рекомендуемыми характеристиками;
рекомендации по основным параметрам конструкции ВДПСТ.
Опытная серия образцов ВДПСТ, являющаяся практическим результатом диссертационных исследований, была внедрена в производство на ОАО ХК «Мебель Черноземья» (г. Воронеж) для снижения звуковой вибрации от пильных дисков круглопильных деревообрабатывающих станков и от оборудования для заточки круглых пил.
На защиту выносятся:
результаты экспериментального исследования влияния различных факторов: частоты
возбуждения, температуры окружающей среды, зернистости минеральных
абразивных частиц, вида основы на диссипативные свойства ВДПСТ;
эмпирические выражения, устанавливающие зависимость коэффициента потерь ВДПСТ от частоты возбуждения и температуры;
математическая модель снижения шума от пильного диска КДС применением ВДПСТ;
результаты экспериментального исследования влияния различных факторов: зернистости минеральных абразивных частиц, вида основы на акустическую эффективность ВДПСТ;
эмпирические выражения, устанавливающие зависимость акустической эффективности ВД11СТ от размера минеральных абразивных частиц;
результаты натурных испытаний на акустическую эффективность опытной серии ВДПСТ;
рекомендации по основным параметрам конструкции ВДПСТ.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах (в том числе 2 работы в изданиях входящих в перечень ВАК), докладывались на следующих научных конференциях: Третья Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы экологии и безопасности» г.Тула 2007г.; Первая международная научно-практической конференция «Леса России в XXI веке» г. Санкт-Петербург июль 2009 г.; Третья международная научно-практическая конференция «Леса России в XXI веке» г. Санкт-Петербург апрель 2010 г.; Третья всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия» г. Санкт-Петербург 22-24 марта 2011 г, а также на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподовательского состава ВГЛТА (2008-2011г.г.).
Образцы ВДПСТ экспонировались и награждены дипломом межрегиональной выставки «Усадьба - 2010» (г. Воронеж, «Выставочный Центр Вета»).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, библиографического списка из 149 наименований и приложения. Основной материал, включая 37 рисунков и 11 таблиц, изложен на 136 страницах; объем приложения - 5 страниц.
