Введение к работе
Актуальность темы. Поддержание высокого уровня жизни населения в значительной мере зависит от состояния существующих транспортных систем, развитие которых приводит к позитивным экономическим и социальным последствиям. Однако транспорт может привести к загрязнению окружающей среды, что в итоге качество жизни людей в этих неблагоприятных условиях скорее ухудшиться, чем улучшиться. Среди глобальных проблем современной экологии парниковый эффект, чистая вода, озоновый слой, загрязнение атмосферы, радиоактивные отходы проблеме акустического загрязнения не всегда уделялось должное внимание. Неблагоприятному акустическому воздействию подвергается каждый второй человек живущий на земле. Широкое внедрение в промышленность новых интенсивных технологий, рост мощности и быстроходности оборудования, широкое использование многочисленных средств наземного, воздушного и водного транспорта, применение разнообразного технологического оборудования привело к тому, что человек на работе, в быту, на отдыхе, при передвижении подвергается многократному воздействию вибрации и шума зачастую сочетающих с воздействием других вредных факторов.
Многочисленные исследования современных ученных показывают, что воздействие шума и вибрации негативно влияют на организм человека, вызывают: функциональные расстройства нервной, сердечно-сосудистой и желудочно-кишечной систем; раздражение, утомляемость, агрессивность и повышают общую заболеваемость. Повышенный шум и вибрация ухудшают условия и качества труда. Установлено, что воздействие шума в отдельных случаях снижает производительность труда на 15...20 %. Следовательно, вопросы, связанные со снижением шума в кабине водителя оператора, выдвигаются на передний план, так как направлены на безопасность жизнедеятельности.
Борьба с шумом и вибрацией стала актуальной проблемой современности так как связана с тремя аспектами: социальным, медицинским и экономическим.
Отечественными и зарубежными учёными решены многие задачи по звукоизоляции источников шума механического и аэродинамического происхождения, представляющие интерес для практики .
Значительный вклад в проблему борьбы с шумом в различных отраслях машиностроения, на транспорте, в промышленности внесли учёные России и других стран: И. И. Боголепов, В. И. Заборов, М. Н. Исакович, Н. И. Иванов, И. И. Клюкин, А. С. Никифоров, В. Н. Луканин, Г. Л. Осипов, Ю. Ф. Устинов, Б.Д. Тартаковский, Л. Беранек, Е. Я. Юдин, Л. Кремер, М. Лайтхилл, К. Вестфаль, М. Хекль, Е. Майер, и др.
В последние десятилетия накоплен значительный экспериментальный материал, созданы фундаментальные теории звукозащиты, однако общее развитее науки и создание мощных вычислительных средств открывают новые возможности в борьбе с шумом и вибрацией на рабочих машинах.
Таким образом, вопросы, связанные со снижением шума вакуумно-нагнетательных уборочных машин являются важными и актуальными, так как направлены не только на совершенствование конструкций машин, но и на повышение безопасности жизнедеятельности.
Цель исследования является прогнозирование, расчет виброакустических параметров и снижение общего шума за счет уменьшения структурного шума в кабине вакуумно-нагнетательной уборочной машины с использованием численных методов исследований, т.е. определение конкретных значений виброакустических параметров в кабине при заранее заданных критериях и физико-геометрических характеристиках элементов конструкции ВНУМ.
На защиту выносятся:
1. Уточненная математическая модель вибрации кабины при кинемати
ческом возмущении.
2. Новая система подвески кабины. Результаты экспериментальных и
численных исследований штатною и опытной системы виброизолято
ров, определяющие закономерность изменения приведенной жестко
сти опытной системы виброизоляторов от угла наклона штока виброи
золятора.
-
Методика расчета параметров вибрации кабины на ранней стадии проектирования.
-
Топология вакуумно-нагнетательной уборочной машины для численных исследований методом конечных элементов.
-
Результаты численного эксперимента, определяющие взаимосвязь физико-геометрических параметров элементов машины с ее виброакустическими характеристиками.
-
Результаты экспериментальных исследований звуковой вибрации и шума вакуумно-нагнетательной уборочной машины. Вклад источников виброакустической энергии в общее звуковое поле кабины.
Объект исследования. Вакуумно-нагнстательная уборочная машина типа В68М-250М на базе шасси автомобиля КрАЗ-250 с колесной формулой 6x6.
Методы исследований: - теоретический, включающий методы математической статистики, линейной алгебры, метод конечных элементов; - экспериментальный, с использованием аппаратурных измерений и спектрального анализа.
Научной новизной в диссертационной работе являются: 1.Предложена новая модель вибрации кабины, отличающаяся от известных учетом особенностей подвески.
2.Установлена зависимость приведенной жесткости системы подвески кабины от угла наклона штока виброизоляторов.
З.Выявлены взаимосвязи уровня структурного шума и конструкции подвески кабины и предложена методика расчета параметров вибрации кабины на ранней стадии проектирования.
4.Уточнена топология вакуумно-нагнетательной уборочной машины для исследования структурного шумообразования на стадии проектирования
5.Экспериментально выявлены закономерности структурного шумообра-зования вакуумно-нагнетательных уборочных машин во взаимосвязи с конструктивными параметрами машин и подтверждена адекватность предложенных моделей и топологии машины.
Практическая ценность работы. Предложенная уточненная математическая модель вакуумно-нагнетательной уборочной машины, средства, обеспечивающие снижение структурного шума, могут быть использованы в проектировании дорожных и строительных машин различного назначения. Особую полезность имеют разработанные автором: математические модели виброакустического процесса и звукозащиты оператора, новой системы подвески кабины, в разработке методик проведения лабораторно-полевых и численных исследований.
Реализация работы. Результаты теоретических, экспериментальных и численных исследований используются при виброакустическом проектировании новых и модернизации существующих кабин технологических машин различного назначения при снижении шума в ОАО " Рудгормаш " (г.Воронеж), а также внедрены в войсковой части 23326 и в учебном процессе Воронежского военного авиационного инженерного института.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 5-й Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии в машиностроении" - 2002, (г. Пенза); 5-й и 6-й международных научно-практических конференциях: "Высокие технологии в экологии" - 2002...2003, (г. Воронеж); Нижегородской акустической научной сессии - 2002, (г. Н. Новгород); ХШ-й сессии Российского акустического общества- 2003, (г. Москва);международной научно-практической конференции "Система непрерывного профессионального образования на базе университетских комплексов"-2004, (г. Воронеж).
Технические разработки демонстрировались на VI Международной специализированной выставке "Безопасность и охрана труда - 2002" (г. Москва), 14-й межрегиональной выставке "Строительство" (г. Воронеж, 2002 г.) и всероссийской выставке "Высокие технологии в экологии" (г. Воронеж, 2002 г.) и удостоены дипломами.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 11 публикациях, из которых получен 1 патент РФ и 2 положительных решения на выдачу патента Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 152 наименований и 6 приложений. Работа содержит 185 страниц сквозной нумерации, включая 37 рисунков, 13 таблиц и 25 страниц приложений.
