Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование акустического воздействия на работников формовочных цехов заводов ЖБИ 10
1.1. Анализ акустической обстановки в рабочих зонах формовочных цехов заводов ЖБИ 10
1.2. Анализ акустических характеристик технологического оборудования формовочных цехов заводов ЖБИ 14
1.3. Исследование процессов образования и снижения шума при формовании ЖБИ 22
1.4. Анализ основных методов расчета параметров шума 31
1.5. Выводы. Цель и задачи исследования 36
2. Исследование процессов образования и излучения шума при уплотнении бетонной смеси в металлических формах 38
2.1. Физические основы и математическое описание образования и излучения шума 38
2.2. Обоснование выбора расчетных схем 44
2.3. Математическое описание акустических параметров системы «металлическая опалубка - бетонная смесь» 52
2.4. Совершенствование метода прогноза акустических характеристик металлической формы с учетом влияния бетонной смеси при её уплотнении 71
2.5. Выводы 77
3. Экспериментальные исследования акустических свойств системы «металлическая опалубка - бетонная смесь» 79
3.1. Описание методики проведения экспериментальных исследований 79
3.2. Измеряемые параметры и оценка погрешности результатов экспериментальных исследований 84
3.3. Результаты экспериментальных исследований акустических характеристик колебательной системы «металлическая опалубка -бетонная смесь» 87
3.4. Разработка методики оценки акустических параметров формовочного оборудования 99
3.5. Выводы 107
4. Практическая реализация результатов исследований при проектировании и эксплуатации оборудования для уплотнения бетонных смесей 108
4.1. Реализация методики расчёта акустических характеристик виброформовочного оборудования на ЗАО «Ростовский завод ЖБК»...108
4.2. Реализация методики расчёта акустических характеристик виброформовочного оборудования на ООО «ЦЕНТР СТРОЙ» г. Ростова-на-Дону 111
4.3. Выводы 116
Заключение 118
Литература 121
Приложения 127
- Анализ акустических характеристик технологического оборудования формовочных цехов заводов ЖБИ
- Математическое описание акустических параметров системы «металлическая опалубка - бетонная смесь»
- Результаты экспериментальных исследований акустических характеристик колебательной системы «металлическая опалубка -бетонная смесь»
- Реализация методики расчёта акустических характеристик виброформовочного оборудования на ООО «ЦЕНТР СТРОЙ» г. Ростова-на-Дону
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Рост объемов производства сборного железобетона выводит проблему охраны труда в ряд важнейших задач, связанных с защитой здоровья работающих. Анализ результатов аттестации рабочих мест в строительной отрасли за последние 5 лет позволяет заключить, что для более 80% рабочих мест заводов ЖБК наблюдается значительное превышение уровня звукового давления.
Основным технологическим оборудованием заводов по производству железобетонных конструкций являются формовочные виброплощадки, уровни звукового давления в рабочих зонах которых достигают 110-115 дБА, что значительно превышает допустимые санитарно-гигиенические нормативы (85 дБА).
Одним из актуальных направлений улучшения условий труда в формовочных цехах заводов ЖБК является снижение производственного шума, однако, технологическое оборудование формовочного поста в целом и виброустановки, в частности, как источники производственного шума, исследованы недостаточно. Таким образом, для предприятий ЖБК, где особенности технологического процесса пока еще не позволяют исключить вредное воздействие шума на работающих, проблема борьбы с шумом является актуальной научно-технической задачей в области охраны труда.
В настоящее время практически не разработана единая научно обоснованная методика расчета и прогнозирования параметров процесса излучения шума конструктивными элементами виброустановок во взаимодействии с бетонной смесью.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» по теме «Разработка методологических основ создания безопасных и экологически чистых систем защиты населенных мест от антропогенных факторов» в рамках комплексной научно-технической программы Министерства образования и науки РФ.
Целью работы является обеспечение нормативных санитарно-гигиенических условий в рабочей зоне формовочных цехов заводов ЖБК за счет прогноза и повышения эффективности мероприятий по снижению шума как при эксплуатации, так и при проектировании формовочных цехов заводов ЖБК с учетом акустических характеристик виброформовочного оборудования.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
- проведен анализ акустической обстановки в рабочих зонах и оценена степень воздействия шума на работников формовочных цехов заводов ЖБК;
- исследованы процессы образования и снижения шума для условий эксплуатации виброустановок в формовочных цехах заводов ЖБК;
- проанализированы основные методы расчета параметров шума в рабочей зоне;
- выполнено математическое описание процессов образования и излучения шума, а также акустических параметров системы «металлическая опалубка – бетонная смесь»;
- разработана методика расчета акустической эффективности способов и средств снижения шума в рабочей зоне формовочных цехов заводов ЖБК с учетом физических свойств бетонной смеси;
- выполнены экспериментальные исследования акустической обстановки в рабочей зоне в том числе акустических свойств системы «металлическая опалубка – бетонная смесь»;
- результаты исследований проверены на практике при эксплуатации и проектировании производственных цехов заводов ЖБК;
- предложены инженерные решения для снижения шума в рабочей зоне операторов виброуплотнительных установок формования сборных железобетонных изделий.
Идея работы заключается в научном обосновании и разработке методического подхода к расчету и прогнозированию параметров процесса излучения шума конструктивными элементами виброустановок формовочных цехов заводов ЖБК на основе учета особенностей их взаимодействия с бетонной смесью.
Достоверность научных положений диссертационной работы подтверждается использованием в исследованиях основополагающих законов фундаментальных наук, согласованностью научных выводов с результатами, представленными в предшествующих научных работах, научно-технической и патентной литературе, посвященных снижению шума в рабочих зонах предприятий стройиндустрии, высокой сходимостью результатов экспериментов, проведенных в лабораторных и промышленных условиях, с полученными аналитическими зависимостями (в пределах абсолютной погрешности ±12% при доверительной вероятности 0,95).
Научная новизна результатов работы заключаются в следующем:
- получены аналитические зависимости процесса образования шума при уплотнении бетонной смеси, позволяющие прогнозировать как частотный спектр звукового давления, так и эквивалентный уровень звукового давления в рабочей зоне с учетом технологических характеристик металлической опалубки и физических свойств бетонной смеси;
- уточнено математическое описание процесса излучения шума виброформовочного оборудования при формовании плоских железобетонных изделий на виброплощадках с учетом параметров взаимодействия их рабочих органов с бетонной смесью;
- предложены методические основы расчета акустической эффективности способов и средств снижения шума в рабочей зоне формовочных цехов заводов ЖБК на основе установленных зависимостей акустических характеристик виброформовочного оборудования от параметров их конструктивного исполнения.
Практическое значение работы заключается в том, что на основе уточненного математического описания процессов образования и излучения шума в рабочей зоне формовочных цехов заводов ЖБК:
- усовершенствована инженерная методика расчета акустической эффективности способов и средств снижения шума в рабочей зоне формовочных цехов заводов ЖБК с учетом физических свойств бетонной смеси, реализация которой позволяет обеспечивать требуемый по санитарно-гигиеническим нормам частотные и эквивалентный уровни звукового давления в рабочих зонах;
- разработаны практические рекомендации по конструктивному усовершенствованию виброуплотняющих установок в зависимости от конкретных производственно-технологических условий, для обеспечения нормативной акустической обстановки в рабочей зоне.
Реализация результатов работы:
- обеспечен санитарно-гигиенический эффект связанный с обеспечением акустической безопасности на рабочем месте формовщиков до нормативного значения эквивалентного уровня звукового давления на ЗАО «Ростовский завод ЖБК» г. Ростов-на-Дону;
- обеспечен санитарно-гигиенический эффект связанный с обеспечением акустической безопасности на рабочем месте формовщиков до нормативного значения эквивалентного уровня звукового давления на ООО «ЦЕНТР-СТРОЙ» г. Ростов-на-Дону;
- результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе кафедры «Инженерная защита окружающей среды» ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» при проведении практических занятий со студентами по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности».
Анализ акустических характеристик технологического оборудования формовочных цехов заводов ЖБИ
С целью проведения наиболее полной оценки акустической обстановки нами проведен анализ акуетического режима формовочных цехов заводов ЖБК и акустической активности виброформовочного оборудования. Как было отмечено выше, формовочные цеха относятся к наиболее шумным производствам. Широкополосный непостоянный шум генерируют внутренние, поверхностные, навесные вибраторы, виброплощадки, конструкции, передающие колебания бетонной смеси и другое технологическое оборудование [33,71,76,90].
В формовочных цехах часто находится несколько технологических линий, каждая из которых, как правило, оснащена рядом различных виброагрегатов, являющихся источниками шума. Кроме того, режим работы каждого виброагрегата определен технологией изготовления выпускаемых изделий и квалификацией обслуживающего персонала. Поэтому общий шумовой фон в формовочном цехе, даже вблизи малошумного технологического оборудования, достаточно высок.
В приложении А представлена систематизация основных источников шума на соответствующих технологических участках с учетом их возможных конструктивных вариантов в формовочных цехах и результатов анализа исследований акустического режима, представленных в работах [28, 33-35,37-38,74,93], а также результатов обследований нескольких заводов г.Ростова-на-Дону, производящих выпуск железобетонных конструкций, выполненных с участием автора.
Анализ схемы, представленной в приложении А, показывает, что практически всё оборудование формовочных цехов заводов ЖБК является источником повышенного шума. В первую очередь следует отметить виброплощадки с вертикально-направленными колебаниями, виброагрегаты по формовке напорных труб, вибробункеры и др. Сравнительно низкие уровни звукового давления отмечены на рабочих местах (в рабочих зонах) у виброплощадок типа ВПГ (94-101 дБА) и ВРА (90 дБА). На рисунках 1.1-1.4 представлены спектры шума виброплощадок с вертикально-направленными колебаниями типа СМЖ-200 А, СМЖ-199 А, СМ -868, с горизонтальными колебаниями типа CM-30Ю и виброударного действия типа ШС-10, бетоноукладчиков и формовочных машин.
Спектральный анализ уровней звукового давления, представленных на рисунке 1.4, показывает, что у виброплощадок с вертикально-направленными колебаниями во всем нормируемом частотном диапазоне наблюдаются значительные превышения фактических уровней звукового давления над нормативными, которые достигают на отдельных частотах 30-35 дБ. К таким виброплошадкам относятся площадки типа СМЖ-200 А, СМЖ-199 А, СМ -868, имеющие механизмы крепления, а также СМ-476 Б, СМ-615 КП, различного рода вибротумбы, не имеющие механизмов крепления.
Резонансные виброплощадки с горизонтально-направленными колебаниями по генерируемому ими уровню звукового давления несколько лучше площадок с вертикально-направленными колебаниями (рисунок 1.2). В то же время у них значительно хуже интенсивность уплотнения бетонной смеси, в связи с чем для виброплощадок с горизонтально-направленными колебаниями требуется дополнительное время на качественную виброобработку [38].
Применение на некоторых заводах ЖБК виброплощадок с круговыми колебаниями, виброударных установок, виброплощадок на воздушной подушке с точки зрения снижения шума преимуществ перед серийными виброплащадками практически не имеет.
На рисунке 1.3 представлены характеристики шума виброударных установок. Вибростолы ЩС-10 и К-48 также генерируют повышенные на 15-20 дБ уровни звукового давления практически во всем нормируемом диапазоне частот. Значительно ниже уровни звукового давления, чем у вышеперечисленного оборудования, наблюдаются у ударно-вибрационных установок типа ВРА (рисунок 1.4). Эквивалентные уровни звукового давления таких установок, как правило, не превышают 90-92 дБА.
Широкое распространение получили вибплощадки с преимущественными колебаниями в горизонтальной плоскости типа ВПГ. Эти площадки просты в изготовлении и легко исполнимы силами даже небольших предприятий. Широкая номенклатура формуемых изделий, сравнительно невысокие эквивалентные уровни звукового давления (94-98 дБ А), хорошие эксплуатационные характеристики дают этому типу оборудования определенные преимущества перед другими видами виброформовочного оборудования.
Виброплощадки, собранные из унифицированных виброблоков или виброблоков, выполненных силами самих предприятий, излучают шум до 112 -116 дБА. Спектр шума такого виброоборудования, как правило, имеет явно выраженный высокочастотный характер (рисунок 1.4).
Практически все формовочные цеха оснащены бетоноукладчиками. Конструкции бетоноукладчиков различны, хотя подача бетонной смеси осуществляется, в основном, за счет вибрации стенок бункера. По мере освобождения бункера от бетонной смеси растут высокочастотные составляющие уровня звукового давления, излучаемого бетоноукладчиками (рисунок 1.4). Если на низких частотах уровни звукового давления находятся, как правило, в пределах нормы, то в диапазоне частот 1000 - 8000 Гц превышение уровней звукового давления составляет 15-20 дБ.
Особо следует рассмотреть производство многопустотных строительных изделий. В зависимости от используемого оборудования (поддон, бортоснастка, пуансоны, вибропригруз) эквивалентный уровень звукового давления в цехах, где формуют эти изделия, достигает 110-120 дБА. Использование более жестких бетонных смесей требует более высокой интенсивности воздействия на них. И, соответственно, металлоконструкции формовочных машин излучают довольно большие уровни звукового давления, превышающие нормативные значения на 20-40 дБ (рисунок 1.5).
Выполненный анализ условий образования и излучения шума, а также условий формирования акустической обстановки в формовочных цехах заводов ЖБК позволяет сделать вывод о том, что практически любое технологическое виброформовочное оборудование является источником шума, который по уровню звукового давления значительно превышаюет санитарно-гигиенические нормативы.
Математическое описание акустических параметров системы «металлическая опалубка - бетонная смесь»
Выбранный нами подход к исследованию акустических параметров системы «металлическая опалубка - бетонная смесь», определенный в п.2.2, позволяет рассматривать поддон формы в виде отдельных ячеек, образуемых пересекающимися балками жесткости. Анализ расчетных схем вибрирующих пластин позволяет представить обшивку ячейки формы как балку-полоску, что в значительной мере упрощает расчет, погрешность получаемых при этом результатов незначительна и вполне допустима для инженерных расчетов [83,99].
Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний, вызванных периодическим смещением опор балки, можно записать в следующем виде: где: Д - изгибная жесткость балки; w(х,1) - вертикальное перемещение балки; р,ст - погонная масса балки; Р(x,t) - силы, характеризующие действие возмущений и действие бетонной смеси; х- коэффициент рассеивания энергии в балке. Решение уравнения (2.8) в виде ряда по формам собственных колебаний балки-полоски позволит определить амплитуды изгибных колебаний на поверхности обшивки ячейки в зависимости от частоты собственных колебаний [108].
Упрощенная модель безотрывного взаимодействия бетонной смеси с обшивкой металлической опалубки представлена на рисунке 2.5. Возмущающая сила непосредственно к обшивке не прикладывается. При вибрировании упругие колебания обшивки вызываются равномерно распределенными по ее площади силами инерции, которые обусловлены колебаниями опорного контура. Считаем, что отдельные ребра обладают большой жесткостью при малой свободной длине, поэтому амплитуда их колебаний принимается такой же, как и формы в целом. При этом возмущающая сила будет определяться выражением: F = Fo exp (icot). (2.9)
Пренебрегая сдвиговыми напряжениями в бетонной смеси, представим последнюю в виде отдельных упругих столбиков, в которых распространяются только продольные волны. При этом предполагаем, что:
- плотность по высоте столбика одинакова;
- влияние трения о боковые поверхности незначительно и при расчетах не будет учтено;
- значение модуля упругости бетонной смеси и коэффициента рассеивания энергии приняты стабилизированными величинами, осредненными по объему обрабатываемого изделия;
- процесс рассматривается в установившемся режиме;
- усилие от разряжения в бетонной смеси значительно, движение принято безотрывным, а динамическое напряжение подчиняется условию
- площадь обшивки.
Согласно принципу независимости действия сил при вертикальных колебаниях в дальнейших расчетах будем учитывать только силы в вертикальной плоскости. Таким образом, при сделанных выше допущениях колебательное движение столбиков бетонной смеси описывается одномерным волновым уравнением вида: где: 1 - текущее время; U = U(x,t) - смещение в упругом столбике; С - скорость распространения продольных волн в упругом столбике.
Скорость волн С зависит от упругих и инерционных свойств бетонной смеси, которые учитываются через модуль упругости Еб и плотность Рб [110]
Выделим из балки-полотнища элементарный элемент длиной dx (рисунок 2.5). Поперечное смещение в балке, на которой лежит упругий слой, обозначим через w = w(х,1). Тогда, согласно выражению (2.8) условие равновесия участка балки, расположенного между сечениями X и х+dx, на котором лежит упругий слой бетонной смеси, можно выразить как: (2.13) где; Е76- комплексный модуль упругости, имеющий погонную массу 1б высоту Jig и ширину Ь; 1ст? Е, J - соответственно погонная масса, модуль упругости и момент инерции балки; % = є/я - коэффициент затухания, не зависящий от частоты колебаний (8 - декремент затухания).
Первый член левой части выражения (2.13) представляет собой силу упругости рассматриваемого элемента балки, второй - силу инерции, а третий -силу внутреннего затухания этого элемента. Правая часть выражения (2.13) представлена силой, с которой бетонная смесь действует на рассматриваемый элемент балки.
Дифференциальное уравнение (2.13) дополним двумя граничными условиями:
1. Равенством смещения на границг бетонной смеси с рассматриваемого элемента балки:
2. Равенством нулю величины относительной деформации на верхней границе бетонной смеси высотой h6:
Согласно методу Фурье, пригодным для исследований колебаний в ограниченной среде, процесс установившихся колебаний бетонной смеси и балки-полотнища можно описать выражениями вида:
Полагая в выражении (2.27) у = О и подставляя это значение в выражение (2.19), получим дифференциальное уравнение для определения комплексной формы установившихся вынужденных колебаний балки-полотнища.
Величина k4 представляет собой характеристическое число в уравнениях колебаний призматических стержней [5,108]. Однако выражение (2.31) отлично от классического представления тем, что параметры балки представлены с учетом коэффициента внутреннего трения. Кроме того, в него входит совокупность параметрических характеристик бетонной смеси - Е б, Ьб и С.
Если учесть потери в модуле упругости бетонной смеси в форме, предложенной в работе [61], т.е. Е = Е о (1 + і Г) , где Г - тангенс угла потерь, и использовать зависимость (2.12), то в результате получим:
Неоднородное дифференциальное уравнение (2.8) описывает вынужденные колебания балки относительно положения статического равновесия при действии внешней нагрузки, вызывающей периодическое смещение опор. Общее решение таких уравнений состоит из общего решения однородного и частного решения неоднородного уравнений. При этом общим решением однородного уравнения характеризуются свободные колебания [108], а частным решением неоднородного уравнения - вынужденные колебания.
При гармонической возмущающей силе вынужденные колебания происходят с частотой возмущающей силы.
Решение уравнения (2.8), как отмечалось выше, состоит из двух частей: где: Wi (x,t) - общее решение без правой части; w2 (х,1) - частное решение с правой частью. в работах [5,98,108] достаточно подробно изложены основные методы решения уравнений для изгибных колебаний балки с равномерно распределенной массой. В частности, если воспользоваться методом разложения решения по формам собственных колебаний балки с использованием фундаментальных функций [98], то выражения для динамического прогиба (амплитуды вынужденных колебаний) можно записать в следующем виде:
Решение уравнения (2.8) методом разложения по формам собственных колебаний [44,61] дает возможность определить амплитуды смещений, а вместе С тем и среднеквадратичные значения скоростей на поверхности обшивки при различных формах собственных колебаний. Однако для того, чтобы для системы «балка - бетонная смесь», можно было использовать уравнение (2.44), необходимо корень характеристического уравнения (Xs привести в соответствие с выражениями (2.30) и (2.38).
Влияние бетонной смеси в выражениях (2.38) и (2.48) обозначим через коэффициент Re;, численное значение которого определяется по формуле
Коэффициент RQ зависит от модуля упругости, скорости распространения волн и частоты возбуждения. Таким образом, коэффициент R6 содержит все основные характеристики бетонной смеси, необходимые для аналитического описания взаимодействия в системе «балка - бетонная смесь».
Таким образом, введя коэффициент влияния бетонной смеси RQ в классическое выражение для определения амплитуд вынужденных колебаний (2.44), нами получено решение задачи по определению как колебательной скорости на поверхности обшивки, так и излучаемого ею шума при передаче колебаний заполняющей ее бетонной смеси [61].
Результаты экспериментальных исследований акустических характеристик колебательной системы «металлическая опалубка -бетонная смесь»
Основными технологическими параметрами образования шума в колебательной системе «металлическая опалубка - бетонная смесь» являются амплитуда и частота вынужденных колебаний виброустановки. Достоверность аналитических зависимостей, полученных в гл.2, зависит, в основном, от сопоставления экспериментальных и теоретических значений усредненной колебательной скорости на поверхности системы. Исследование акустических характеристик включало в себя экспериментальное определение излучаемых уровней звукового давления.
Значения этих величин, полученные экспериментально, сравнивали с расчетными значениями, полученными по формулам теоретических исследований (гл.2). В результате сравнения делали выводы относительно применимости той или иной расчетной схемы с учетом погрешности проводимых измерений.
Так как крепление обшивки опытных ячеек к поддону имитировало крепление листа сваркой прерывистым швом, на первом этапе была уточнена схема опирания балки-полотнища. Экспериментальные значения амплитуд вынужденных колебаний сравнивали с расчетными, полученными по ехеме шарнирного опирания и защемления.
Теоретические исследования (гл.2) с использованием теории волновых процессов в бетонной смеси и фундаментальных функций колебаний призматических стержней позволили установить зависимости динамических параметров металлических форм с учетом влияния бетонной смеси (2.32, 2.38, 2.52, 2.53). На основании этих аналитических зависимостей определены коэффициенты, характеризующие степень влияния бетонной смеси на акустические характеристики металлических опалубок. Практическое применение теоретичееких разработок главы 2 сводится к реализации формулы для нахождения звуковой мощности. Таким образом, исходя из теоретических предпосылок нами получены формулы для нахождения уровней звуковой мощности металлической формы с бетонной смесью в частотах собственных колебаний по S-му тону. Опуская вычисления, приведем лишь выражения в окончательном виде:
- уровень звуковой мощности ячейки формы на частоте возбуждения определяется по формуле
- уровень звуковой мощности ячейки формы на частотах собственных колебаний при S 1 определяется выражением
Достоверность выражений (3.5) и (3.6) устанавливали путем сравнения результатов экспериментальных измерений, выполненных в соответствии с описанной выше методикой, и расчетных значений. Так как формулы (3.5.) и (3.6.) получены на основе метода разложения по фундаментальным функциям колебаний стержня, то уровни звукового давления вычисляли только лишь на частотах собственных колебаний. То есть, расчётные уровни излучения шума носят характер дискретного линейчатого спектра, поэтому уровни звукового давления, рассчитанные по 8-ой частоте собственных колебаний, относятся к среднегеометрической частоте той октавной полосы, в границы которой попадала 8-ая частота собственных колебаний. Если в границы октавной полосы попадало несколько гармоник собственных колебаний, то уровни звукового давления на этих частотах энергетически суммировали и также относили к среднегеометрической частоте. Такой подход позволил получить спектр уровней звукового давления в октавных полосах частот, что весьма важно для сопоставления с результатами, полученными экспериментально.
На рисунках 3.3-3.14 представлены наиболее характерные спектры шумоизлу-чения опытных ячеек, полученные расчётным путем и экспериментальным путем. Сравнивая спектры излучения шума колебательными системами с различными параметрами, можно сделать вывод о достаточной сходимости расчётных и экспериментальных кривых при вибрировании ячеек без бетона (рисунки 3.3, 3.7). Кривые, практически, совпадают в диапазоне частот 63-1000 Гц. На высоких частотах отмечается несовпадение в пределах от 2 до 4 дБ, причём, чем выше жёсткость обшивки, тем больше разность между значениями экспериментальных и расчётных кривых. Аналогичные результаты получены и при сравнении кривых излучения шума формами с бетоном. Все экспериментальные и расчётные кривые имеют идентичный характер, хотя несовпадение значений на некоторых частотах более существенно (до 10 дБ на 8000 Гц). Наиболее достоверные результаты получены при использовании ячеек с толщиной обшивки 4 и 6 мм. При толщине обшивки 1,8 мм и высоте бетонного столба 0,05-0,15 м расхождение кривых начинается с частоты 2000 Гц и достигает 6-10 дБ (рисунки 3.4-3.6). Это объясняется тем, что фактическая жёсткость обшивки меньше расчётной и коэффициент излучения /-, не полностью учитывает высокочастотные составляющие. Кроме этого, в расчетных зависимостях не учтено излучение шума металлоконструкциями бортов, в качестве которых в экспериментальном стенде использовался швеллер №10 (рисунок 3.1) с толщиной полок 4,5 мм, что представляет собой значительный источник высокочастотных уровней звукового давления.
При толщине обшивки 4 мм коэффициент rs достаточно полно учитывает увеличение излучения при частоте 4000 Гц. С ростом высоты столба бетонной смеси увеличивается демпфирование колебаний обшивки, а вместе с тем снижается уровень звукового давления (рисунок 3.7). У ячеек с более жёсткой обшивкой (/?,„, = 6 мм) влияние полки швеллера на высокочастотное излучение менее заметно (рисунки 3.11-3.14), поэтому в наших исследованиях оно не учитывалось. Более того, заводское оборудование - металлические формы для плоских изделий, не имеет бортов, горизонтальная площадь которых существенно влияла бы на излучение шума виброплощадкой в целом при вертикальных колебаниях.
Достоверность расчётных формул проверяли также и на заводском оборудовании (рисунки 3.15, 3.16). Натурные исследования излучения шума проводили также на рабочем месте оператора формовочного поста виброплощадки СМЖ-199А с исправными электромагнитами виброголовок. В соответствии с техническим паспортом на эксплуатацию трансмиссия виброплощадки укрыта звукоизолирующим кожухом, входящим в комплект поставки. Эксперимент проводили с металлическими формами размером 3x6 м и высотой слоя бетона 0,1 м.
Анализ графиков, представленных на рисунках 3.15 и 3.16 показывает, что результаты расчётов и экспериментальных замеров (соответствующие спектры излучения шума), полученные как в лабораторных, так и в заводских условиях, имеют достаточно высокую сходимость в пределах максимальной относительной погрешности измерений А= ± 12% при доверительной вероятности р = 0,95. На отдельных частотах расхождения между теоретическими и экспериментальными данными не превышают 3-4 дБ. Как правило, экспериментальные значения выше расчётных, подтверждая то, что не все источники излучения шума учтены в теоретических зависимостях, так как на суммарный уровень звукового давления оказывают влияние и колебания бортов, и самой бетонной смеси. В дальнейшем учёт перечисленных составляющих даст более точный теоретический результат, однако существенно затруднит вычисления, что крайне важно для практических инженерных расчётов по прогнозированию излучения шума.
Реализация методики расчёта акустических характеристик виброформовочного оборудования на ООО «ЦЕНТР СТРОЙ» г. Ростова-на-Дону
Одними из наиболее шумных являются виброустановки для изготовления многопустотных строительных изделий. Образование отверстий в изделиях, а также повышенная жесткость смеси требуют вибраций довольно высокой интенсивности. Колебаниям подвергаются конструкции пустотообразователей, поддона и борта оснастки, которые являются источниками интенсивного шума. Эквивалентные уровни звукового давления при формовании многопустотных плит перекрытия достигают 115-125 дБА. В результате анализа формул (4.6) и (4.7) для расчета уровней звукового давления можно предложить использовать эффект влияния бетонной смеси на снижение средне- и высокочастотных колебаний металлических конструкций и одновременно уменьшить площадь колеблющихся поверхностей.
Апробацию предложенной автором методики расчёта акустических характеристик виброформовочного оборудования проводили на ООО «ЦЕНТР СТРОЙ» г.Ростова-на-Дону при эксплуатации установки СМЖ-199А для формования многопустотных строительных изделий. В условиях рассматриваемого предприятия строительной индустрии при формовании многопустотных плит перекрытия размером 6 х 0,9 м на поддон передавались колебания с частотой возбуждения 157 1/с вместо 314 1/с, обычно создаваемых на других аналогичных установках.
В результате предварительной оценки акустической обстановки, выполненной на основе измерений, установлено, что эквивалентный уровень звукового давления в рабочей зоне оператора установки при формовании многопустотных плит перекрытия достигает 115 дБ А при нормативном значении 85 дБ А с учетом времени воздействия на организм человека.
Для условий рассматриваемого производственного участка нами сформирован блок исходных данных в соответствии с рисунком 3.17 и реализована предлагаемая методика. Результаты реализации методики положены в основу решения задачи снижения шума на данном предприятии путём интенсификации колебаний по всей длине пустотообразователей, исключая при этом колебания формы в целом. В этом случае достигается как улучшение качества изделий, так и улучшение акустического режима в рабочей зоне оператора установки, так как средне- и высокочастотные колебания пустотообразователей гасятся бетонной смесью, а металлическая форма либо не подвергается колебаниям вообще, либо колеблется со значительно меньшей интенсивностью [88].
На основании изложенного выше автором усовершенствована установка для формования многопустотных строительных изделий, отличительной особенностью которой является то, что она снабжена торцевым виброблоком (рисунок 4.4), благодаря которому пустотообразователи колеблются равномерно по всей длине. В то же время другие конструктивные элементы (поддон, борта) подвергаются вибрационному воздействию меньшей интенсивности.
Внедрение на ООО «ЦЕНТР СТРОЙ» г.Ростова-на-Дону усовершенствованной установки для формования многопустотных строительных изделий в комплексе с использованием на вибраторах конструктивных элементов поглощения звука позволило обеспечить снижение эквивалентного уровня звукового давления в рабочей зоне оператора на 30-35 дБА.
