Введение к работе
Актуальность проблемы. Диссертация выполнена на основе исследований автора, в 1990-1997 гг. Поставленные в диссертации задачи решаются в основном на примере машиностроительной и металлургической отраслей промышленности.
Высокий уровень шума на предприятиях тяжелой промышленности (металлургия, машиностроение, энергетика и др.) стал одним из самых распространенных вредных факторов производственного процесса.
С увеличением производительности машин и механизмов, а значит и с ростом скоростей их рабочих органов, возрастают уровни шума и вибрации, вредно воздействующих на человека.
В ориентировочной характеристике уровней ударного, механического и аэродинамического производственных шумов в особую группу выведен шум ударного происхождения, который генерирует на различных производствах и достигает уровня в 118-120 дБ. Уровень механического шума токарных, обдирочных, строгальных и др. станков составляет 93-105 дБ. В металлургической промышленности широко распространен шум аэродинамического происхождения, характерный для центробежных вентиляторов, компрессорных станций, численно оценивается в 105-118 дБ. В подавляющем большинстве отраслей промышленности и, особенно, в металлургии преобладают шумы тональные и ударные, характеризующиеся как наиболее вредные. Если шум монотонный, без чрезмерных импульсов, повреждение человеческого уха соответствует общей дозе шума, которому подвергался рабочий в течение работы. Однако, это нельзя отнести к случаю, когда шум характеризуется короткими импульсами. При таком характере шума резко возрастает опасность потери слуха. Этот вид шума существенно отличается от постоянного шума, при котором время и общая шумовая доза вызывает нарушение усталостного характера. Неожиданные и импульсные шумы могут вызвать реакцию испуга и неадекватность поведения. Кратковременное действие шума на организм работающего вызывал увеличение диастолического кровяного давления, синусовой аритмии, а также снижение показателей умственной работоспособности. Короткие импульсы звука с относительно высокой энергией, содержащиеся в области 4 кГц,
почти всегда усиливаются резонансом в наружном и среднем ухе, так что эти импульсы достигают внутреннего уха с амплитудой на 10-12 дБ больше, чем другие типы шума. Многочисленными медицинскими исследованиями в нашей стране и за рубежом доказано вредное влияние на человека продолжительного воздействия шума высокой интенсивности.
Повышенный уровень шума влияет на нервную и сердечно-сосудистую системы, репродуктивную функцию человека, вызывает раздражение, нарушение сна, утомление, агрессивность, способствует психическим заболеваниям. Некоторые специалисты утверждают, за счет повышенного шума заболеваемость в городах увеличивается на 30 %. Так в Германии более 40 % страдают от шума, из этих 40 % примерно 1/3 имеет расстроенное здоровье.
Ограничение вредного воздействия шума не только улучшает санитарно-гигиенические условия рабочих и служащих, но и приобретает большое технико-экономическое значение. Известно, что шум - один из вредных факторов, снижающих производительность труда. Отечественными и зарубежными специалистами установлено, что шум снижает работоспособность при умственном труде на 60 %, а при физическом — примерно на 30 %. А ведь только один процент производительности труда в промышленности СНГ - это продукция, созданная трудом почти 600 тыс. рабочих. Снижение производственного шума до санитарных норм обеспечивает как социальный, так и экономический эффект. Экономия обеспечивается повышением производительности труда, снижением условных трудовых потерь, а также снижением потерь общества, возникающих вследствие изменения трудоспособности рабочих с поврежденным слухом после перехода их на другую работу. Все эти причины обусловили решение проблемы снижения производственного шума вообще и ударного шума, в частности. Однако, если теория вопроса снижения производственного шума разработана в достаточной степени, практическая сторона этой проблемы рассмотрена еще слабо. Следует отметить, что наиболее рациональным методом борьбы с шумом является снижение его в источнике возникновения, что достигается применением материалов с повышенными демпфирующими свойствами.
К настоящему времени накоплен достаточный обширный эмпирический материал о шумовых характеристиках оборудования, эксплуатирующегося в различных отраслях промышленности, однако еще недостаточно исследованы акустические свойства наиболее распространенных конструкционных материалов, из которых изготовлены корпусные детали и отделочные узлы машин и механизмов. Недостаточно изучен вопрос распространения звуковых волн по реальной конструкции. Отдельные исследования демпфирующих свойств
металлических материалов касаются, как правило, лишь определенных марок сталей и сплавов. В то же время отсутствуют характеристики демпфирующих свойств по группам наиболее распространенных марок сталей.
В работе проведено теоретическое и экспериментальное исследования влияния химического состава, термообработки, физико-механических характеристик на скорость затухания звуковых колебаний с целью разработки металлических материалов для борьбы с шумом в источнике возникновения.
Цель и задачи исследования. Целью диссертации является снижение шума ударного происхождения за счет использования металлических материалов с повышенной скоростью затухания.
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
разработать установку для исследования параметров звукоиз-лучения металлических материалов (в том числе скорость затухания звука после соударения);
оценить влияние микроструктуры разработанных сплавов на скорость затухания звука (СЗЗ) после удара;
-разработать металлические материалы с повышенной СЗЗ и сравнить их с широко используемыми стандартными сталями;
оценить физико-механические характеристики разработанных сплавов и выяснить их зависимость от СЗЗ;
осуществить на производстве внедрение шумозащитных конструкций.
Методы исследования. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследования, включающие системный анализ, физическое моделирование, натурные и лабораторные испытания.
Научную новизну работы составляют:
закономерности воздействия демпфирующих свойств разработанных сплавов на скорость затухания звука при соударении;
методика исследования шума ударного происхождения.
На защиту выносятся новые научные данные о влиянии химического состава, микроструктуры на скорость затухания звука при соударении; разработанные новые металлические материалы с повышенными демпфирующими свойствами, обеспечивающими эффективное гашение производственного шума соударяющихся деталей.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждены:
корректностью постановки основных задач исследования, достаточным объемом исходных данных и инструментальных исследований;
совокупностью и достаточной сходимостью результатов лабораторных и промышленных исследований демпфирующих свойств;
положительными результатами производственных испытаний на предприятии с повышенным уровнем импульсного шума.
Практическая ценность работы:
разработана новая установка для исследования скорости затухания звука металлических пластинчатых образцов;
разработаны легированные металлические материалы с повышенной скоростью затухания для использования в технике борьбы с шумом;
исследованы скорости затухания звука известных и распространенных марок сталей.
Реализация работы. На Алматинском АО "Теплоэнергооборудо-вание" внедрена шумозащитная конструкция, обеспечившая снижение импульсного шума.
Апробация работы. Результаты проведенных исследований и основное содержание опубликованных работ докладывались и получили одобрение на Всесоюзной научно-практической конференции с международным участием "Акустическая экология — 90" (Ленинград, 21-23 мая 1990 г.), II Международной конференции "Борьба с шумом и звуковой вибрацией" "Дыбыс-95" (Актюбинск, 1995 г.), научно-технических семинарах МВП "Шумомер" (1993-1997 г.г.)
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в двух тезисах докладов и экспоната выставки Международных конференций.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, содержащих 152 страницы машинописного текста, включая иллюстрации, 10 таблиц, список использованной литературы из 134 наименований.
