Введение к работе
Актуальность темы. Сохранение жизни и здоровья работников является одним из приоритетных направлений государственной политики в области охраны труда. Результаты оценки условий труда в рамках проведения обязательных мероприятий и целевых исследований свидетельствуют о том, что условия труда на многих рабочих местах в агропромышленном комплексе относятся к вредным. Среди физических и химических вредных производственных факторов особого внимания заслуживает шумовое воздействие на работников. Работа в условиях повышенного уровня звука приводит к профессиональным заболеваниям слуха, к увеличению случаев производственно-обусловленных заболеваний и снижению производительности труда работников. Одним из способов снижения шумового воздействия является использование средств коллективной защиты в виде шумозащитных панелей. Наличие большого разнообразия шумозащитных материалов и конструкций не всегда дает возможность решать локальные задачи в области снижения уровня шума на рабочих местах на инженерном уровне. Одним из типов таких панелей являются бирезонансные сотовые вакуумиро-ванные конструкции для снижения уровня шума на рабочих местах. Результаты исследований, полученные в рамках выполнения данной работы, показали, что такие шумозащитные панели после оптимизации их конструктивных параметров под конкретные условия труда могут успешно применяться для снижения шума в производственных цехах молокоперерабатывающих предприятий. Таким образом улучшение условий и охраны труда работников молокоперерабатывающей отрасли за счёт снижения шумового воздействия на них использованием шумозащитных панелей является актуальной научной проблемой, требующей проведения научных исследований.
Степень разработанности темы. Вопросам улучшения условий труда работников АПК посвящены исследования Л. А. Ашихиной, А. П. Варлакова, А. А. Веденевой, А. И. Гавриченко, Е. М. Гнеушевой, В. П. Голубева, Ю. В. Гусь-кова, Т. В. Гущиной, Е. Е. Добычиной, В. И. Зобнина, О. П. Иванкиной, М. У. Кацнельсона, Т. В. Квасковой, В. Н. Кожанова, А. М. Кормина, Е. И. Кубее-ва, В. А. Малыхина, С. П. Митрофанова, М. В. Михайлова, М. С. Овчаренко, А. Л. Осиновского, А. В. Павликовой, В. Ю. Радоучкого, А. П. Савельева, Б. А. Селиверстова, М. А. Сидоровой, В. П. Созинова, С. Сулайманова, Л. Г. Татарова, Б. М. Тюрикова, А. В. Уварова, Т. Д. Ходаковой, Е. Н. Христофорова, И. Е. Цукерникова, Н. И. Чепелева, В. В. Шаптала, В. С. Шкрабака, В. В. Шкрабака, Р. В. Шкрабака, Е. С. Яковлевой и др.
Учитывая негативное влияние шума на организм человека, защита работников молокоперерабатывающей отрасли является актуальной задачей.
Вопросы нормализации шумовой обстановки в различных отраслях экономики достаточно подробно освещены в работах отечественных ученых В. П. Авдеева, Н. П. Алимова, М. В. Буториной, К. А. Велижаниной, Н. И. Иванова, А. А. Ищенко, Д. А. Куклина, Г. Д. Малюжинец, Б. Ч. Месхи, В. Ю. Радоучкого, С. И. Ржевкина, Б. В. Севастьянова, А. Ф. Соболева, В. Б. Тупова, А. П. Тюрина, Н. В. Тюриной, И. Е. Цукерникова, В. Ю. Чижова, В. С. Шкрабака, Ю. П. Щевьева, Е. С. Яковлевой, а также зарубежных - T. J. Сox, U. Jngard, T. H. Melling, T. Elnady, G. Bodeh, M. Hannink.
Защита работников АПК от шума и вибрации рассмотрена в работах Ю. В. Гуськова, О. П. Иванкиной, М. У. Кацнельсона, А. Л. Осиновского, Б. А. Селиверстова, С. Сулайманова, И. Е. Цукерникова, В. С. Шкрабака, Р. В. Шкрабака, Е. С. Яковлевой и др.
Вопросам защиты от шума работников в закрытых помещениях посвящены исследования С. В. Алексеева, М. Л. Хаймовича, Г. А. Суворова, Н. И. Иванова, М. А. Ильченко, П. Н. Кравчуна, И. Крендалла, В. Л. Попова, С. Н. Ржевкина, В. С. Нестерова, Е. Скучика, Дж. В. Стретта (Лорд Рэлей), T. J. Cox, R. C. Heyser, H. Kuttruff, D. Y. Maa, F. P. Mechel, K. A. Sakagami, J. Blauert.
Исследованиям шумового воздействия и защиты от него в пищевой промышленности (в том числе молокоперерабатывающей отрасли) посвящена работа М. У. Кацнельсона, Б. А. Селивёрстова, И. Е. Цукерникова (1986 г.), в которой обобщены результаты за несколько лет. Других исследований по защите от шума в молокоперерабатывающей отрасли не обнаружено.
Цель исследования - разработка и использование бирезонансных шумозащитных сотовых панелей, обеспечивающих улучшение условий и охраны труда работников молокоперерабатывающей отрасли.
Объект исследования - условия труда на рабочих местах в производственных цехах молокоперерабатывающих предприятий.
Предмет исследования - шумозащитные свойства сотовых вакуумированных панелей на основе разработанных теоретических положений и особенности их поведения в условиях специальной реверберационной камеры.
Научная новизна исследований:
математическая модель определения собственных частот максимального звукопоглощения шумозащитных панелей, устанавливающая связь объемного резонатора с пластинкой и мембраной, позволяющая определять ее резонансную частоту с учетом конструктивных особенностей.
теоретически обоснованые и экспериментально подтвержденые конструктивные параметры сотовой шумозащитной панели, обеспечивающие её максимальное звукопоглощение;
звукопоглощающие свойства разработанной шумозащитной панели для улучшения условий и охраны труда на рабочих местах молокоперерабатывающей отрасли (патент на изобретение RU2478762С1);
алгоритм определения конструктивных параметров сотовой шумозащитной панели, соответствующих максимальному звукопоглощению в диапазоне частот идентичному условиям производства;
компьютерная программа для расчета собственных частот бирезонансных сотовых конструкций (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014613456).
Практическую значимость работы представляют:
компьютерная программа для расчета собственных частот бирезонансных сотовых конструкций (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014613456);
шумозащитная панель для улучшения условий и охраны труда на рабочих местах молокоперерабатывающей отрасли (патент на изобретение RU2478762С1);
- алгоритм определения конструктивных параметров сотовой шумозащит-ной панели.
Методы исследования: системный подход, обобщение и анализ, математическое моделирование, численные и экспериментальные исследования; современные методики лабораторных и производственных исследований с использованием методов математической статистики и вычислительной техники.
На защиту по специальности 05.26.01 выносятся следующие основные научные положения:
-
Звукопоглощающие свойства шумозащитных панелей на образцах малой площади в ограниченном пространстве и диапазоне частот звукового давления идентичного условиям производства;
-
Зависимости коэффициента звукопоглощения сотовых шумозащитных панелей от их конструктивных особенностей, типа перфорации, толщины крупноячеистой сетки и эластичной пленки.
-
Математическая модель определения собственных частот максимального звукопоглощения шумозащитных панелей, устанавливающая связь объемного резонатора с пластинкой и мембраной, позволяющая определять ее резонансную частоту с учетом конструктивных особенностей.
-
Результаты экспериментальных исследований и технико-экономической оценки эффективности звукопоглощения шумозащитных панелей в условиях производства.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в производство ООО «Мечта» и учебный процесс: ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва», ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», ФГБОУ ВО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П. А. Столыпина», ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет».
Личный вклад автора. Непосредственное участие в обзоре и анализе исследований по улучшению условий труда, проведении теоретических и экспериментальных исследований, обработке и интерпретации полученных результатов, подготовке и написании научных статей, оформлении заявок на патенты, апробации результатов исследований на международных, всероссийских и вузовских конференциях, внедрении результатов работы в производство и учебный процесс.
Степень достоверности полученных результатов. Достоверность основных положений подтверждена сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, апробацией полученных данных на научно-технических конференциях различного уровня и в рецензируемых научных изданиях, а также положительными результатами производственных испытаний.
Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов, Огарёвских чтениях Национального исследовательского Мордовского государственного университета им Н. П. Огарёва (2009 - 2017 гг.); Всероссийской научно-технической (2009 г.), международных научно-практических (2012, 2016 гг.) конференциях Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н П. Огарёва; международных научно-практических конференциях профессорско-
6 преподавательского состава СПбГАУ (2011 - 2017 гг.); международных научно-практических конференциях на основе работы трудоохранной научной школы СПбГАУ (2012, 2017 гг.); III и IV всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия», «Защита от повышенного шума и вибрации», г. Санкт-Петербург (2011, 2013 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 7 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получены патент на изобретение RU2478762С1 и свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2014613456.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 193 наименований и приложений. Работа содержит 185 страниц основного текста, 48 рисунков, 34 таблицы и 4 приложения.