Выявление закономерностей шумообразования пильных деревообрабатывающих станков

УДК 621.9.06:628.5

ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ШУМООБРАЗОВАНИЯ ПИЛЬНЫХ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ

© 2008 г. И.С. Виноградов

Донской государственный технический Donskoy State Technical

университет University

В ходе экспериментальных исследований выявлен ряд закономерностей шумообразования для круглопиль-ных и ленточнопильных станков. Проведено сравнение спектральных уровней шума с предельно допустимыми значениями. Произведена идентификация источников шума, определяющих превышение в сравнении с санитарными нормами.

Ключевые слова: пильные деревообрабатывающие станки, спектры шума, промышленная безопасность.

During the pilot studies identified a number of regularities of the emergence of noise for machines with circular and band saws. Compared spectral noise levels with tolerable limit. Identified sources of noise, determining noise excess in comparison with sanitary norms.

Keywords: saw woodworking machines, noise spectra, industrial safety.

Цель исследований заключалась в экспериментальном изучении закономерностей шумообразования круглопильных и ленточнопильных станков, сравнении спектральных уровней с предельно допустимыми значениями и идентификации источников шума, обусловливающих превышение санитарных норм.

Сбор экспериментальных данных осуществлялся в условиях деревообрабатывающего цеха ЗАО «Завод по выпуску КПО» с использованием измерителя шума ВШВ-003-М2. При измерении фиксировались октав-ные уровни звукового давления.

Исследовательская работа подобного рода представляется важной, поскольку её результаты позволяют снизить риск причинения вреда здоровью, травм и гибели персонала в рабочих зонах пильных деревообрабатывающих станков, повысить комфортность производственной среды.

Спектры шума ленточных станков имеют равномерное распределение интенсивности в широкой полосе частот 500-4000 Гц (рис. 1, кривые 2, 3). Кроме того, характер спектров шума у различных станков практически полностью идентичен.

4 дБ

Действительно, у ленточнопильных станков ЛС-100 (скорость резания - 40 м/с; толщина и ширина ленты 1x60 мм; шаг зубьев - 22-32 мм, мощность -7 кВт) и ЛС-40 (скорость резания 30 м/с; толщина и ширина ленты 0,7x20 мм; шаг зубьев 22-32 мм, мощность 1,7 кВт) разница в уровнях звукового давления по нормируемому частотному диапазону составляет 8-11 дБ. Теоретическое значение

N 2

изменения уровней шума составляет 12 дБ (201г—-).

Изменение натяжения ленты с 6 до 60 Н не приводит к увеличению уровней шума (теоретическое значение 2 дБ) и объясняется тем, что при увеличении натяжения спектр собственных форм, будучи очень плотным, попадает в те же октавы. Следует отметить, что у этих станков из-за высокой скорости резания частота возбуждения попадает в высокочастотную область 1000-1600 Гц. Аналогичный характер со спектром шума станка ЛС-40 имеет и спектр лобзикового станка АЦСС-4 (мощность 1 кВт), хотя его уровни звукового давления (рис. 1, кривая 4) на 2-3 дБ меньше (теоретическое значение 4,5 дБ).

Рис. 1. Спектры шума: 1 - норматив; ленточнопильных станков: 2 - ЛС-40; 3 - ЛС-100; 4 - лобзикового станка АЦСС-4; 5 - прирезного станка ЦДК-5

Рис. 2. Спектры шума: 1 - прирезного станка ЦА-поперечно-раскройного станка ЦПА-2: 3 - при 1 - г =

У станка ЛС-100 превышение над нормативом гораздо больше и составляет 10-20 дБ. Превышение над нормативом у станка АЦСС-4 невелико - 2-4 дБ в интервале частот 500-8000 Гц.

Иная картина наблюдается у круглопильных станков, работающих дисковыми пилами. У этих станков спектр шума имеет высокочастотный характер, с ярко выраженными максимумами интенсивности в области 2000-8000 Гц (см. рис. 1, кривая 5, рис. 2, кривые 1-4). Действительно, у прирезных станков пятипильного ЦДК-5 (диаметр пилы 400 мм; частота вращения 2930 мин , число зубьев 72), однопильного ЦА-2 (диаметр пилы 450 мм, частота вращения 2870 мин, число зубьев 96) и универсального круглопильного Ц-6 (диаметр пилы 500 мм; частота вращения 2800 мин , число зубьев 72) частота возбуждения составляет 3516, 4592, 3360 Гц (соответственно) и попадает в одну и ту же октаву со среднегеометрической частотой 4000 Гц. Поэтому у всех этих станков максимальный уровень звукового давления наблюдается на уровне 4000 Гц. У пятипильного станка ЦДК-5 уровни шума на 4-5 дБ выше, чем у однопильного ЦА-2 (теоретическое значение составляет 10 ^5 = 7 дБ).

На примере поперечно-раскройного станка ЦПА-2 наглядно видно, что при увеличении чисел зубьев с 72 до 120 максимум интенсивности в спектре шума смещается в следующую октаву (диаметр пилы 350 мм; частота вращения 2950 мин ).

Превышение уровней шума у этих станков над предельно допустимыми значениями в интервале частот 2000-8000 Гц составляет 0-38 дБ.

Круглопильный станок для распиливания бревен ЦДТ-6 хотя и несколько менее шумный (см. рис. 2, кривая 5), чем вышеуказанные, создает превышения в области частот 1000 - 8000 Гц 7-15 дБ и также имеет высокочастотный характер спектра. Максимальный уровень шума у этого станка наблюдается на частоте 2000 Гц (диаметр фрезы 250 мм, число зубьев 48, частота вращения 1750 мин и (ж/60) = 1400 Гц).

Таким образом, экспериментальные исследования подтвердили правильность теоретических выводов о

2; 2 - универсального круглопильного станка Ц-6;

: 72; 4 - при г = 120; 5 - распиловочного станка ЦДТ-6

закономерностях шумообразования ленточнопильных и круглопильных станков в том, что основным источником шума является режущий инструмент.

Убедительным подтверждением этому выводу служит тот факт, что при постоянных режимах обработки и инструменте при изменении габаритных размеров заготовки в несколько раз уровни шума практически не изменяются в высокочастотной части спектра, т.е. там, где наблюдаются наиболее интенсивные уровни звукового давления. Изменения уровней спектра до 4-6 дБ происходят в низкочастотном диапазоне (до 250 Гц). Однако в этой частотной области уровни звукового давления ниже допустимых действующими санитарными нормами.

Полученные в работе результаты служат научной основой как инженерной методики расчёта шума на этапе проектирования [1, 2], так и выбора вариантов систем шумозащиты [3, 4].

Литературы

1. Виноградова Г.Ю., Шамшура С.А. Исследование математической модели шумообразования в производственном помещении // Изв ТулГУ. Сер. Проблемы сельскохозяйственного машиностроения. Тула, 2005. Вып. 2. С. 82-85.

2. Виноградова Г.Ю. О расчёте процессов шумообразования деревообрабатывающих станков // Современные проблемы машиноведения и высоких технологий: Тр. Между-нар. науч.-техн. конф., посвящ. 75-летию Дон. гос. техн. ун-та. Ростов н/Д, 2005. Т. 1. С. 186-189.

3. Ли А.Г., Виноградова Г.Ю., Чукарин А.Н. Системы шумо-пылезащиты гаммы пильных деревообрабатывающих станков // Прогрессивные технологические процессы в металлургии и машиностроении. Экология и жизнеобеспечение. Информационные технологии в промышленности и образовании: Сб. тр. науч.-техн. конф., 7-9 сент. 2005. Ростов н/Д, 2005. С. 203-205.

4. Виноградова Г.Ю., Чукарин А.Н., Шамшура С.А. Математическое моделирование комплексной системы шумоза-щиты в соразмерных производственных помещениях // Мат. методы в технике и технологиях ММТ-18: Сб. тр. XVIII Междунар. науч. конф.: В 10 т. / КГТУ. Казань, 2005. Т. 8, секц.10: Информационные технологии в образовании. С. 192-193.

Поступила в редакцию 8 сентября 2008 г.

Виноградов Иван Сергеевич - аспирант кафедры «МРСИ» Донского государственного технического университета. Тел. 8-928-260-34-32. E-mail: viva-ivan@yandex.ru