ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Арутюнян Артур Размікович

УДК 621.926/927 - 504.06: 534.83

РОЗРОБКА КОМПЛЕКСУ ЗАСОБІВ НОРМАЛІЗАЦІЇ

ШУМОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНУСНИХ ДРОБАРОК

ДРІБНОГО ДРОБЛЕННЯ

Спеціальність - 05.26.01 - Охорона праці

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Донецьк 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському державному науково-дослідному інституті безпеки праці та екології в гірничорудній і металургійній промисловості. Міністерство промислової політики. Україна, м. Кривий Ріг.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Афанасьєв Віктор Дмитрович, завідуючий лабораторією захисту від шуму і вібрації Українського державного науково-дослідного інституту безпеки праці та екології в гірничорудній і металургійній промисловості (НДІБПГ).

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Сокур Микола Іванович, професор, завідуючий кафедрою маркетингу Кременчуцького державного політехнічного університету;

кандидат технічних наук, професор

Сафонов Володимир Васильович, професор кафедри безпеки життєдіяльності Придніпровської державної академії будівництва та архітектури.

Провідна установа:

Національний гірничий університет, кафедра аерології та охорони праці, Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

Захист дисертації відбудеться “15” листопада 2002 р.

о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д11.052.05 у Донецькому національному технічному університеті за адресою: 83000, Україна, м. Донецьк, вул. Артема, 58, уч. корпус 1, ауд. 1.201; тел. (0622) 92-30-55.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці ДонНТУ

(83000, м. Донецьк, вул. Артема, 58, 2 уч. корп.).

.

Автореферат розісланий 14.10.2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, доктор технічних наук,

професор Шевцов М.Р.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Національною та галузевою програмами Мінпромполітики України про поліпшення стану охорони праці на 2001-2005 рр. визнані пріоритетними розробки нових високоефективних засобів захисту від шуму, розширення досліджень у сфері охорони праці в металургійній і гірничорудній промисловості в зв'язку з високим рівнем професійної глухоти.

Інтенсифікація процесів переробки гірської маси для наступного її збагачення вимагає використання машин ударної дії зі збільшеними динамічними навантаженнями, що є однією з основних причин підвищених рівнів шуму в приміщеннях дробильних фабрик сучасних гірничо-збагачувальних і металургійних комбінатів.

Одним з напрямків зниження шуму є розробка конструкції малошумних конусних дробарок, що дозволить не тільки захистити машиністів дробарок від шкідливого впливу інтенсивного шуму, але й істотно поліпшити умови праці для всього обслуговуючого персоналу дробильних фабрик.

Зв'язок теми дисертації з планом основних робіт інституту НДІБПГ. Одним з основних наукових напрямків лабораторії захисту від шуму і вібрації інституту НДІБПГ протягом 1986-1996 рр. була розробка ефективних засобів зниження шуму дробильно-розмольного устаткування. Тема дисертації відноситься до тієї частини з них, що стосується розробки ефективних засобів зниження шуму конусних дробарок дрібного дроблення і розкрита в ряді звітів про науково-дослідну роботу (№ держ. реєстрації 0186000785, Т.Г. 3.5-Б-113-86-ТП; № держ. реєстрації 01880007961, 3.5-2-Б-116-88). У цих роботах автор дисертації був виконавцем.

Метою роботи є розробка ефективних засобів зниження шуму конусних дробарок дрібного дроблення для поліпшення умов праці по шуму на робочих місцях у приміщеннях дробильних фабрик гірничо-збагачувальних комбінатів.

Ідея роботи полягає в розкритті особливостей і закономірностей випромінювання ударного, структурного і повітряного шумів дробарок і вишукуванні технічних рішень зниження звукових коливань.

Об'єкт дослідження - конусна дробарка дрібного дроблення.

Предмет дослідження - рівні звуку і рівні звукового тиску в приміщеннях дробильних фабрик і на площадках конусних дробарок.

Основні задачі дослідження:

- вивчити особливості обслуговування дробильного устаткування й умов праці на робочих місцях машиністів дробарок;

- визначити шумові характеристики дробарок типу КМД і приводних двигунів;

- дослідити повітряні, структурні й ударні шуми;

- визначити основні випромінювачі, шляхи проникнення шуму з дробарки і шляху поширення структурних коливань;

- дослідити особливості випромінювання ударного шуму;

- вивчити особливості випромінювання структурних коливань;

- розробити вимоги до засобів зниження шуму окремих випромінювачів;

- випробувати експериментальні засоби зниження шуму в лабораторних умовах;

- розробити засоби зниження шуму, виготувати і випробувати їх у виробничих умовах;

- представити технічні вимоги до засобів зниження шуму заводам-виготовлювачам конусних дробарок.

Методи дослідження. В роботі використано комплексний метод досліджень, що включає: розробку акустичних схем дробарки; проведення експериментальних досліджень повітряних і структурних коливань елементів конусних дробарок; акустичне моделювання при дослідженні звукоізолюючих конструкцій; розробку способів створення ударних і структурних коливань; аналітичні та експериментальні дослідження засобів зниження шуму; використання методів математичної статистики при обробці результатів досліджень.

Основні наукові положення і результати, що виносяться на захист, і їх новизна:

1. Уперше встановлені особливості акустичної взаємодії дробарки і її приводного двигуна, що полягають у встановленні тонального характеру шуму двигуна і зміні рівня цієї тональності при роботі під навантаженням; при цьому отримана шумова характеристика власне дробарки (LРА = 126 дБА) і двигуна (LРА = 112 дБА).

2. Уперше встановлені кількісні залежності рівнів звукового тиску над зоною дроблення й у коміра дробарки від частоти звукових коливань і діаметра рухливого конуса дробарки, що дозволяють об'єктивно оцінити дробарку як джерело шуму і якість її виготовлення чи ремонту.

3. Встановлено залежність для визначення частотної характеристики випромінювання ударного шуму сталевих пластин, що відрізняється додатковим обліком характеру ударної взаємодії сталевих куль із пластиною, товщини пластини і кута її установки, а також коефіцієнта випромінювання згинних коливань пластин (дані про нього отримані з урахуванням звукоізоляції пластин). Вона дозволяє прогнозувати рівні ударного шуму і визначати умови розташування засобів для ефективного зниження шуму дробарок.

Обґрунтованість і вірогідність наукових положень, висновків і рекомендацій роботи підтверджується використанням сучасних теорій та експериментальних даних ізоляції ударного і повітряного шумів, численними лабораторними і промисловими випробуваннями з використанням стандартизованих методик і високоточної сучасної акустичної апаратури; результатами аналітичних і лабораторних досліджень, а також результатами промислових випробувань засобів зниження шуму конусних дробарок дрібного дроблення в умовах дробильно-збагачувальної фабрики Соколовсько-Сарбайського гірничо-виробничого об'єднання (ССГВО).

Наукове значення роботи полягає в більш повному вивченні особливостей випромінювання шуму окремих елементів дробарки і її приводного двигуна, що дозволяє з достовірним ступенем точності визначити необхідний комплекс засобів для зниження повітряного, ударного і структурного шумів.

Практичне значення роботи полягає в створенні і конструктивному виконанні комплексу засобів зниження шуму для дробарок типу КМД-2200 і їх приводних двигунів, що дозволило досягти ефективного зниження шуму на робочих площадках дробарок і видати нові технічно досяжні шумові характеристики дробарок для включення їх у нормативно-технічну документацію.

Реалізація висновків і рекомендацій роботи. Рекомендації на розробку засобів зниження шуму конусних дробарок передані для використання ССГВО. На підставі рекомендацій був виготовлений комплекс експериментальних засобів зниження шуму дробарки типу КМД-2200 і її приводного двигуна. Комплекс засобів зниження шуму пройшов випробування у виробничих умовах і переданий ДОФ-3 ССГВО для подальшої експлуатації.

На підставі подальших досліджень і результатів випробувань підготовлені технічні вимоги до засобів зниження шуму конусних дробарок, що передані для використання Ново-Краматорському машинобудівному заводу (НКМЗ, м. Краматорськ) і Криворізькому заводу гірничого обладнання (КЗГО, м. Кривий Ріг).

Результати досліджень також передано для використання при створенні дослідних зразків відцентрових дробарок, розроблених інститутом „Механобрчормет”.

Особистий внесок автора: постановка завдань досліджень; проведення вимірів і визначення шумових характеристик дробарки; проведення досліджень з метою визначення звукоізоляції елементів дробарок, особливостей випромінювання ударного і структурного шумів. Отримано вираження для розрахунку рівнів шуму дробарок, рівнів ударного шуму; розроблена методика побудови графіків для визначення коефіцієнтів випромінювання пластин; проведені експериментальні дослідження й отримані аналітичні вираження для оцінки ефективності різних типів футеровок і врахування особливостей випромінювання шуму пластинами із зосередженими параметрами. Участь у підготовці технічної документації і розробці конструкцій ряду елементів комплексу засобів зниження шуму; участь у лабораторних і виробничих випробуваннях дробарок із засобами зниження шуму.

Апробація роботи. Основні положення роботи доповідалися на:

- науково-технічних радах інституту НДІБПГ, 1988-1994 рр.;

·

1989 р.;

·

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 17 наукових праць, з них 8 - у збірниках наукових праць, рекомендованих ВАК України. Новизна отриманих результатів захищена шістьма авторськими свідоцтвами.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків і списку використаної літератури, що нараховує 113 джерел, і викладена на 125 сторінках машинописного тексту. Робота містить 37 таблиць, 59 рисунків, 3 додатка на 19 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Перший розділ роботи присвячений аналізу стану проблеми зниження шуму конусних дробарок.

Широке використання конусних дробарок при виконанні підготовчих технологічних процесів дроблення гірничорудної сировини перед збагаченням визначається їх явною перевагою перед іншими типами дробильного устаткування.

Але і сьогодні вони є однією з основних причин незадовільних умов праці в приміщеннях дробильних фабрик і особливо при виконанні середніх і дрібних стадій дроблення. У першу чергу це визначається дуже інтенсивним випромінюванням рівнів звуку, що досягають на робочих площадках обслуговування дробарок 100-103 дБА.

Підвищений соціальний збиток від впливу шуму конусних дробарок визначається як високими рівнями шуму, так і великою кількістю робочих дробильних фабрик, що потрапляють у зону підвищених рівнів звуку, у тому числі і робітників, функціональні обов'язки яких не пов'язані з обслуговуванням дробарок. Удосконалення дробарок визначило значний термін їхньої експлуатації і, в зв'язку з цим, низьке оновлення більш сучасним устаткуванням.

Складність вирішення проблеми зниження шуму в приміщеннях середнього і дрібного дроблення визначається відсутністю детальних і системних досліджень як особливостей збудження ударного шуму при дробленні, так і відсутністю практичного досвіду розробки конструкцій засобів зниження шуму дробильних установок.

Ряд досліджень у цій області був виконаний вченими Росії (ВнДІПБчермет, УЗВМ, ВНДІбуддормаш), Швеції, Канади, США (фірми "Рекснорд" і "Індустріал Акустик"). Серед вітчизняних дослідників слід зазначити розробки інститутів НДГРІ та НДІБПГ.

Разом з тим розроблені засоби зниження шуму конусних дробарок у більшості випадків не забезпечують ефективний захист обслуговуючого персоналу від шкідливого впливу шуму за винятком випадків, коли є можливість використовувати загальні звукоізолюючі бокси.

Відомо, що рішення проблеми зниження шуму устаткування і машин, елементи яких зазнають удару, а зовнішні конструкції, що огороджують їх, не мають достатньої звукоізоляції, вимагають комплексного підходу.

Уперше такий підхід був використаний для дробарок типу КСД інститутом НДГРІ (за винятком приводного двигуна), було досягнуто зниження шуму дробарки на 3-4 дБ у діапазоні низьких частот і на 7-8 дБ - у діапазоні середніх частот. Комплекс засобів зниження шуму роторної дробарки ДРС-8х8, розроблений інститутом ВНДІбуддормаш, дозволив знизити сумарні рівні звукового тиску на 10-12 дБ.

Засоби зниження шуму дробарки КСД-1750, розроблені Тагером Н.П., дозволили знизити рівні звукового тиску до 91 дБ при спільному використанні засобів звукоізоляції і глушників шуму.

Приведені приклади підтверджують, що найбільш ефективні розробки поки що не забезпечують зниження рівнів звуку на робочих місцях до нормативних рівнів і вимагають використання додаткових засобів зниження шуму чи підвищення ефективності розроблених конструкцій. Останні будуть ефективні в тих випадках, коли забезпечено зниження усіх найбільш інтенсивних випромінювачів шуму дробарок.

Другий розділ присвячений методиці виконання досліджень.

Для реалізації поставлених у роботі задач були розроблені спеціальні стенди, використані акустичні камери і сучасна акустична апаратура. З використанням ударних стендів виконані дослідження випромінювання ударного шуму сталевими пластинами; вивчений вплив різних типів футеровок на передачу ударного шуму, досліджена ефективність звукоізолюючих покрить. Малі акустичні камери і модель завантажувального пристрою дробарки використані для дослідження звукоізолюючих властивостей пластин зі сталі і гуми. У заглушеній акустичній камері проведені дослідження звукоізоляції циліндричних оболонок зі сталі.

Для проведення досліджень у виробничих умовах були розроблені програма і методика випробувань, у яких забезпечено виконання вимог сучасних стандартів і нормативно-технічної документації.

При обробці результатів вимірів і досліджень використані методи теорії похибок і математичної статистики. Результати ряду досліджень отримані при середньоквадратичному відхиленні 1,31дБ і середньоквадратичній похибці Sn = 0,15.

У третьому розділі розглянуто результати досліджень рівнів звукового тиску і рівнів звуку в приміщеннях дробильних фабрик гірничо-збагачувальних комбінатів трьох регіонів (Кривбасу, КМА і ССГВО). Дослідження показали, що на середніх площадках обслуговування дробарок типу КМД рівні звуку знаходяться в межах 102ч105 дБА (табл.1).

Таблиця 1

Рівні звукового тиску і рівні звуку на площадках обслуговування дробарок типу КМД-2200

Місце вимірів Рівні звукового тиску, дБ, в октавних смугах із середньогеометричними частотами, Гц Рівні звуку, дБА

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

ДЗФ-3 ССГВО

Середня площадка дробарки 97 100 101 102 97 92 91 87 103

У кабіні нагляду 86 86 85 83 81 73 69 62 95

ДЗФ-2 ССГВО

Середня площадка дробарки 91 99 99 100 98 92 83 77 102

ДФ НКГЗК (каскадне розташування дробарок)

Середня площадка дробарки 99 99 102 105 101 96 89 81 105

ДФ НКГЗК (однорядне розташування дробарок)

Середня площадка дробарки 96 99 101 103 100 97 93 91 105

ДФ МГЗК

Середня площадка дробарки 96 99 100 102 101 95 89 80 105

Для оцінки соціального збитку від дії шуму bш у приміщеннях дробильних фабрик було використано вираз

, (1)

де h(20)i - імовірність втрати слуху і-ої групи робітників (з різницею рівнів звуку LА чи DLА не більше 5дБА) за час дії шуму 20 років;

m - кількість груп робітників з однаковою величиною DLА чи hі (20);

nі - кількість робітників, що попадають у зони з підвищеними рівнями шуму за три зміни, включаючи і ремонтних працівників;

сі - коефіцієнт плинності робітників за час не менш 5 років;

і=1,2,3,… .

Аналіз даних, що отримані в результаті обстежень робочих місць у приміщеннях дробильних фабрик середнього і дрібного дроблення показав, що при рівнях звуку в межах 92ё107 дБА збиток від дії шуму bш » 41. Величина bш показує, що при безперервному виробничому стажі роботи 20 років з 141 робітника обслуговуючого персоналу фабрики більш 40 робітників одержать ушкодження слуху.

Соціальний збиток ще більш зростає при введенні 12-годинних робочих змін замість 8-годинних, навіть якщо враховувати тільки зростання еквівалентних рівнів звуку.

Дослідження частотних характеристик випромінювачів шуму конусних дробарок типу КМД-2200 (рис.1) дозволили визначити діапазон найбільш інтенсивного випромінювання шуму в залежності від режиму роботи і визначити можливий вплив на рівень шуму зубчастої передачі і приводного двигуна дробарки.

Рис. 1. Частотні характеристики рівнів звукового тиску дробарок КМД у залежності від режиму роботи і випромінювачів шуму

Найбільш характерні спектри рівнів звукового тиску дробарки в залежності від розташування точок виміру приведені на рис. 2.

Встановлено, що найбільш високі рівні шуму створюються над зоною дроблення, де найбільш інтенсивні сили ударної взаємодії і сили, що виникають при дробленні матеріалу. У цій зоні вплив зовнішніх похибок найменший, тому можуть бути отримані найбільш точні дані про дробарку як випромінювача шуму.

Рис. 2. Спектри рівнів звукового тиску дробарки КМД-2200 усередині тракту дроблення (а) і на площадці приводного двигуна (б)

На основі даних результатів експериментальних досліджень отримані аналітичні вирази для розрахунків:

·

L1 = (2)

- рівнів звукового тиску поза трактом дроблення L2 у зони стикування завантажувального пристрою з комірцем дробарок:

L2 = (3)

де f - частота, Гц; Dk - діаметр рухомого конуса дробарок, м.

Дослідження шуму дробарок типу КМД дозволили одержати дані про їхні шумові характеристики і зіставити їх із гранично допустимими за ДСТ 6937-81 і ДСТ 12.1.003-83 (табл.2).

Таблиця 2

Рівні звукового тиску дробарок КМД

Середньогеометричні частоти октавних смуг, Гц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Рівні звуку, дБА

За ДСТ 6937-81, на відстані 1 м від зовнішнього контуру дробарки: - при дробленні - при холостому ході 98 96 102 81 102 88 102 87 101 85 98 87 90 77 90 71 104 90

Фактичні, на відстані 3 м від осі дробарки: - при дробленні - при холостому ході 98 84 102 84 100 83 101 87 100 84 93 80 85 78 81 66 103 89

За ДСТ 12.1.003-83, на постійних робочих місцях 95 87 82 78 75 73 71 69 80

Приведені дані підтверджують висновки про те, що гранично допустимі рівні шуму дробарок, за ДСТ 6937-81, обрані без врахування засобів зниження шуму, а в діапазоні частот вище 1000 Гц вони перевищують фактичні рівні шуму дробарок без засобів зниження шуму.

Дослідження показали, що шумовими характеристиками дробарок типу КМД-2200 у робочому режимі є:

- рівні звуку на відстані 3 м від осі дробарки - 103 дБА;

·

Шумовими характеристиками приводних двигунів типу АДЗ-13-52-12 є:

·

· кореговані рівні звукової потужності - 112дБА.

На підставі даних про спектри рівнів звукового тиску і спектри рівнів коливальної швидкості елементів дробарок визначені величини необхідного зниження повітряного, ударного і структурного шумів дробарок типу КМД-2200 та сформульовані вихідні вимоги до складу і конструктивного виконання експериментальних засобів зниження шуму.

Четвертий розділ роботи присвячений розробці комплексу експериментальних засобів зниження шуму конусної дробарки КМД-2200. До його складу входять - малошумні елементи дробарки, конструкції підвищеної звукоізоляції, засоби додаткової звукоізоляції для дробарки, засоби допоміжної звукоізоляції і глушники шуму в системах вентиляції дробарки і приводного двигуна. При виборі параметрів засобів зниження шуму враховувалися особливості його збудження і випромінювання, що відображені на акустичній схемі (рис. 3), а також частотні характеристики випромінювачів шуму.

З метою обґрунтування параметрів засобів зниження шуму виконано ряд аналітичних і експериментальних досліджень.

Досліджені особливості випромінювання ударного шуму сталевими пластинами. Вони обґрунтовані з урахуванням результатів робіт, виконаних Кремером Л. і Заборовим В.І.

При збудженні сталевих пластин довільно падаючими сталевими кулями показано, що рівні звукового тиску

L ~ 101g , (4)

де mш - маса кулі;

v - швидкість співудару;

g - коефіцієнт відновлення;

fуд - число ударів за одиницю часу;

n - число одночасно падаючих куль;

a - кут, під яким установлена пластина щодо вертикалі;

h - товщина пластини;

Ки - коефіцієнт випромінювання.

Для врахування впливу коефіцієнта випромінювання пластин Ки на частотну характеристику випромінювання ударного шуму сталевих пластин використана розроблена методика побудови величини DL=10lgКи. Вона заснована на використанні даних про звукоізоляцію пластин, що дозволяє одержати дані про Ки з урахуванням реальних умов закріплення пластин по периметру і впливу ребер жорсткості в середній їх частині чи вигину пластин.

Виконано дослідження впливу футеровок із різних матеріалів на передачу ударного шуму, а також вивчені особливості передачі ударного шуму шарами руди різної фракції і товщини. Показано, що в діапазоні частот вище 250 Гц при наявності в нижньому шарі руди дрібних фракцій (до 30мм) зниження ударного шуму досягає 25-35 дБ при загальній товщині шару руди від 60 до 120 мм.

Рис.3. Схема точок збудження елементів дробарки і приводного двигуна

Для оцінки ефективності різних типів футеровок стосовно пластин зі сталевою футеровкою проведені дослідження, що дозволили виразити їхню ефективність наступними виразами:

- для гумових футеровок

DLг.ф. = (30440) lgf h - DL1,2 для f0 / 125 Гц; (5)

·

DL = 201ga + 101g - (DL1,2 + 3) для f /3 f0; (6)

·

DL = 20 lg - DL1,2 , (7)

де DL1 = 151g - величина зниження шуму дрібнорозмірними сталевими футеровками товщиною hф;

DL2 = 15lg - величина зниження шуму великорозмірними сталевими футеровками товщиною hф;

a = f / f0; f0 - власна частота коливань футеровки на гумовій прокладці;

mф - маса одиниці поверхні футеровки;

mг.пл. - маса одиниці поверхні гумової прокладки;

h - товщина шару руди чи гуми.

Дані обробки результатів передачі структурних коливань від опорних основ на тонкостінні звукоізолюючі огородження при їх жорсткій установці показали, що рівні коливної швидкості елементів огороджень перевищують рівні коливної швидкості основ на величину:

DL = (8)

де f0 - нижча власна частота коливань основи, на яку встановлено звукоізолююче огородження (для пластин з металевими каркасами величина f0 знаходиться в діапазоні частот 400 4 600 Гц).

Вивчено вплив передачі структурних коливань на ефективність звукоізолюючих огороджень. Показано можливість виключення їхнього впливу в діапазоні частот вище 125 Гц при використанні схем закріплення елементів звукоізолюючих огороджень, при яких виключаються їхні жорсткі зв'язки з опорними елементами, на яких вони закріплюються. Також розроблено схеми кріплень, що виключають контакти з елементами, що перешкоджають їх переміщенню в горизонтальній площині.

Визначено ефективність мембранних і консольних пружних вставок з гуми і транспортерної стрічки. Показано, що при наявності додаткових навантажень вони зменшують передачу структурних і ударних шумів у діапазоні частот до 500 Гц на 5-8 дБ і більш 10 дБ - у діапазоні 1000ч8000 Гц.

Виконано розробку і дослідження елементів конструкцій дробарок зі зменшеною випромінювальною здатністю. У даному випадку вони являли собою конструкції з зосередженими параметрами у вигляді масивних ребер жорсткості, проміжок яких заповнений полімерними матеріалами. Показано, що такі конструкції забезпечують зниження випромінювання пластин до 10ч5 дБ відповідно в діапазоні частот 63ч500 Гц із подальшим підвищенням ефективності до 15 дБ.

На рис. 4 показана частотна характеристика випромінювання шуму таких пластин і схема, що ілюструє місця можливих провалів у частотній характеристиці

Рис. 4. Частотні характеристики зниження ударного шуму пластинами з розподіленими і зосередженими елементами (в):

Проведено дослідження ефективності зовнішніх покрить з полімерних матеріалів (гуми) для зниження випромінювання структурного й ударного шумів сталевих пластин. Установлено, що ефективність таких покрить у діапазоні середніх і високих частот істотно залежить від співвідношення товщини покриття і сталевої пластини. Показано, що при товщині покриття, що складає 0,2 від товщини сталевої пластини, ефективне зниження шуму спостерігається в діапазоні частот вище 500 Гц. При товщині покрить, що перевищує товщину сталевої пластини в 2-5 разів, ефективне зниження шуму спостерігається, починаючи з діапазону частот 150ё200 Гц, і зростає до 14 -20 дБ на високих частотах. Для оцінки ефективності таких покрить використано співвідношення

DL = 101g для f / f0 = 100 Гц , (9)

де hст- товщина сталевої пластини; hр.пл - товщина покриття з гуми.

З огляду на переважне використання в конструкції дробарки циліндричних оболонок досліджена звукоізоляція моделей таких оболонок при їх збудженні з внутрішньої сторони випромінювачами повітряного шуму.

Ці дослідження показали (рис. 5), що формування частотної характеристики звукоізоляції циліндричних оболонок істотно залежить від співвідношення радіальної частоти fR і граничної частоти fгр згинних коливань. У діапазоні частот Df = (fR4 fгр) звукоізоляція оболонок нижче звукоізоляції пластин і зростає зі збільшенням довжини оболонки в діапазоні низьких частот. У діапазоні частот Df / (fR 4 fгр) звукоізоляція оболонок знаходиться в межах 20 4 35 дБ і залежить від співвідношення fR і fгр, товщини оболонки і її діаметра. В діапазоні частот Df Ј(fR4fгр) звукоізоляція оболонок визначається виразом

DL = 7,0 lg hf - 3 дБ. (10)

Показано, що величини N = R - DL (R - власна звукоізоляція елементів огородження, а DL - різниця рівнів звукового тиску всередині і зовні огородження) можуть бути показниками якості виконання огородження, а також впливу щілин, структурних коливань чи зовнішніх перешкод на результати вимірів.

У п'ятому розділі з урахуванням результатів досліджень засобів зниження шуму в лабораторних умовах сформульовані технічні вимоги до конструктивного виконання експериментальних елементів комплексу засобів зниження шуму конусних дробарок типу КМД-2200.

Рис. 5. Частотні характеристики звукоізоляції циліндричних оболонок

Особливості конструктивного виконання елементів комплексу полягали в тому, що була передбачена конструкція спеціального звукоізолюючого бункера, у якому додатково передбачені засоби зниження енергії удару падаючих шматків руди, засобів звукопоглинання й ізоляції структурних коливань. У конструкції завантажувального пристрою дробарки додатково розміщені елементи звукопоглинання, глушники шуму, елементи підвищення звукоізоляції в місці стикування його з коміром дробарки. Конструкція його віброізольована від станини дробарки за допомогою спеціальних гумових амортизаторів.

У конструкції корпуса дробарки передбачені малошумний комір і кожух. Це досягнуто використанням у їхніх конструкціях засобів захисту від передачі удару за рахунок шару руди, ізоляції структурних коливань мембранними і циліндричними пружними вставками, покриттям зовнішньої поверхні гумовими оболонками. Засоби звукоізоляції з елементами звукопоглинання й ізоляції структурних коливань використані для зниження шуму пружинних блоків, нижньої частини дробарки і приводного двигуна.

Результати випробувань комплексу засобів зниження шуму в умовах дробильної фабрики ДЗФ-3 ССГВО показали, що досягнуто зниження рівнів звуку дробарки на 19 дБА, а приводного двигуна - на 13 дБА.

Дані про рівні звукового тиску і рівні звуку дробарки типу КМД-2200 із засобами зниження шуму на відстані 1 м від поверхні, що огороджена, приведені в табл.3.

Таблиця 3

Рівні звуку і рівні звукового тиску (дБ) на площадках дробарки з засобами зниження шуму

Місце вимірів Средньогеометричні частоти октавних смуг, Гц Рівні звуку, дБА

31 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Площадка грохоту і завантажувального бункера 87 87 86 85 83 74 72 62 53 83

Плошадка заванта-жувального бункера і пилозбірника 83 87 87 85 83 81 74 70 60 85

Середня частина дробарки 89 89 89 86 84 82 76 79 60 86

Нижня частина дробарки 91 91 91 88 86 82 83 63 54 86

Площадка двигуна 90 90 93 90 87 81 84 65 56 86

Площадка фундаменту 88 89 89 86 84 82 76 69 54 85

Результати вимірів показали, що на площах у безпосередній близькості від дробарки (1,0ё1,5 м) рівні звуку знаходяться в межах 83 ё 86 дБА, що дозволило збільшити до 2-3 годин за зміну безпечний час обслуговування дробарки замість 3-5 хвилин - для звичайної дробарки.

З урахуванням результатів випробувань розроблені технічні вимоги до комплексу засобів зниження шуму конусних дробарок типу КМД, а також до конструктивного виконання їх окремих елементів.

Відповідно до технічних вимог комплекс засобів зниження шуму (рис.6) включає:

бункер завантажувальний звукоізолюючий 1; пристрій завантажувальний звукоізолюючий 2; розподільну тарілку з гумовою футеровкою 3; комір малошумний 4; кожух малошумний 5; звукоізоляцію опорного кільця 6; станину з гумовою футеровкою 7; звукоізоляцію пружинних блоків 8; звукоізоляцію нижньої частини дробарки 9; звукоізоляцію люків 10 і звукоізолююче огородження електродвигуна 11.

Рис. 6. Схема конусної дробарки КМД із засобами зниження шуму

Висновок

У дисертації дано рішення актуальної науково-технічної задачі, що полягає у встановленні особливостей і залежностей рівнів звукового тиску і частотних характеристик випромінювання ударного шуму для нормалізації шумових характеристик конусних дробарок дрібного дроблення, що забезпечують по шуму безпечні умови праці основного обслуговуючого персоналу дробильних фабрик.

Основні науково-практичні результати роботи:

1. Встановлено, що підвищені рівні шуму в приміщеннях дробильних фабрик є основною причиною незадовільних умов праці, що визначають віднесення до списку № 1 пільгового пенсійного забезпечення основного обслуговуючого персоналу дробильних фабрик. За даними про критерії ризику, отриманими автором з урахуванням рівнів звуку на площадках фабрик, установлено необоротну втрату слуху більш 30% обслуговуючого персоналу за умови безупинної роботи протягом 20 років.

2. Розроблені раніше засоби зниження шуму дробарок не знайшли застосування в практиці через їх недостатню ефективність або неможливість забезпечити нормальні умови експлуатації на діючих дробильних фабриках.

3. Уперше для дробарок дрібного дроблення застосовано комплексний підхід до дослідження шуму з урахуванням методів аналізу ударного, структурного і повітряного шумів власне дробарки і її приводного двигуна, а також засобів зниження шуму.

4. Встановлені шумові характеристики дробарок дрібного дроблення показують, що в діючій нормативно-технічній документації прийняті граничні значення рівнів звукового тиску за фактичним значенням без засобів зниження шуму.

5. Уперше встановлено особливості акустичної взаємодії дробарки і її приводного двигуна, що полягають у встановленні тонального характеру шуму двигуна і зміні рівня цієї тональності при роботі під навантаженням; при цьому отримано шумову характеристику власне дробарки (LРА = 126 дБА) і двигуна (LРА = 112 дБА).

6. Уперше встановлено кількісні залежності рівнів звукового тиску над зоною дроблення й у коміра дробарки від частоти звукових коливань і діаметра рухливого конуса дробарки, що дозволяють об'єктивно оцінити дробарку як джерело шуму і якість її виготовлення чи ремонту.

7. Встановлено залежність для визначення частотної характеристики випромінювання ударного шуму сталевих пластин, що відрізняється додатковим обліком характеру ударної взаємодії сталевих куль із пластиною, товщини пластини і кута її установки, а також коефіцієнта випромінювання згинних коливань пластин (дані про нього отримані з урахуванням звукоізоляції пластин). Вона дозволяє прогнозувати рівні ударного шуму і визначати умови розташування засобів для ефективного зниження шуму дробарок.

8. На підставі результатів експериментальних досліджень звукоізоляції циліндричних оболонок, різного типу футеровок і захисних покрить із шарів руди, пружних вставок і конструкцій зі зниженою випромінюючою здатністю приведені аналітичні вираження для розрахунку їхньої ефективності.

9. Результати лабораторних досліджень і промислових випробувань експериментальних засобів зниження шуму дозволили обґрунтувати комплекс засобів і технічні вимоги до їхнього конструктивного виконання. Комплекс засобів зниження шуму включає: бункер завантажувальний звукоізолюючий 1; пристрій завантажувальний звукоізолюючий 2; розподільну тарілку з гумовою футеровкою 3; комір малошумний 4; кожух малошумний 5; звукоізоляцію опорного кільця 6; станину з гумовою футеровкою 7; звукоізоляцію пружинних блоків 8; звукоізоляцію нижньої частини дробарки 9; звукоізоляцію люків 10; звукоізолююче огородження електродвигуна 11.

10. Випробування комплексу засобів зниження шуму дробарки типу КМД-2200 показало, що досягнуто зниження рівня звуку дробарки на 19 дБА, а її приводного двигуна - на 13 дБА.

11. Встановлено дані шумових характеристик дробарок КМД із засобами зниження шуму, що дозволяють замість корегованих рівнів звукової потужності 126 дБА, за ДСТ 6937-91, прийняти 106 дБА - для дробарок і 99 дБА - для приводних двигунів.

12. Результати досліджень і випробувань використані при розробці “Технічних вимог до засобів зниження шуму конусних дробарок середнього і дрібного дроблення” з метою поліпшення їхніх шумових характеристик і забезпечення вимог ДСТ 12.1.003-83; “ССБТ. Шум. Загальні вимоги безпеки” на робочих місцях у приміщеннях дробильних фабрик. Технічні вимоги представлені для використання при розробці засобів зниження шуму Ново-Краматорському машинобудівному заводу (ВАТ “НКМЗ”, м. Краматорськ) і Криворізькому заводу гірничого обладнання (ЗАТ “КЗГО”, м. Кривий Ріг).

Список опублікованих робіт з теми

1. Афанасьєв В.Д., Арутюнян А.Р. Засоби зниження шуму конусних дробарок та вимоги до них // Зб. наук. пр. В.1. НДІБПГ. -Кривий Ріг. – 1998. -С. 53-58.

2. Афанасьєв В.Д., Арутюнян А.Р. Особливості випромінювання ударного шуму сталевими пластинами // Зб. наук. пр. В.1. НДІБПГ. -Кривий Ріг. - 1999 -С. 64-70.

3. Афанасьєв В.Д., Арутюнян А.Р. Про вплив структурних коливань на шумові характеристики конусних дробарок // Зб. наук. пр. В.2. НДІБПГ. - Кривий Ріг. - 2000. -С. 11-16.

4. Афанасьев В.Д., Арутюнян А.Р. Особенности излучения шума поверхностями конусных дробилок и пути его снижения // Сб. научн. тр. ВНИИБТГ. -М.: Недра.

- 1992. -С. 79-84.

5. Арутюнян А.Р. Оценка звукоизоляции элементов дробилок // Сб. научн. Тр ВНИИБТГ. -М.: Недра. - 1991. -С. 37-41.

6. Афанасьев В.Д., Арутюнян А.Р., Бегун В.И. Снижение шума конусных дробилок // Сб. научн. ст. Ленинградского механического института. Проблемы акустической экологии: -Л.: Стройиздат. Ленинградское отделение. - 1990. - С. 55-59.

7. Арутюнян А.Р. Особенности излучения и звукоизоляции шума, проникающего из зоны дробления конусной дробилки // Сб. научн. тр. ВНИИБТГ. -М.: Недра. -1990. -С. 38-42.

8. Афанасьев В.Д., Арутюнян А.Р. Особенности излучения и пути снижения проникающего шума из зоны дробления конусных дробилок // Сб. научн. тр. ВНИИБТГ. -М.: Недра. - 1989. -С. 35-38.

9. Арутюнян А.Р. Зниження ударного шуму під час подрібнення руд // Зб. наук. пр. В.1. НДІБПГ. -Кривий Ріг. – 1998. -С. 58-64.

10. Загрузочное устройство конусной дробилки: А.с. 1575393, СССР, МКИ В 02 С 2/10 / В.Д. Афанасьев, А.Р. Арутюнян, М.Н. Безуглый (Укр.). -№ 4497095 / 23-33; Заявлено 24.10.1988; ДСП.

11. Звукоизолирующее покрытие барабана шумоизлучающей машины: А.с. 1609487, СССР, МКИ В 02 С 17/18 / В.Д. Афанасьев, А.Р. Арутюнян, М.Н. Безуглый (Укр.). -№ 4643851/23-33; Заявлено 04.01.89; Опубл. 30.11.90; Бюл. № 44. -4с.

12. Звукоизолирующий кожух опорного блока конусной дробилки: А.с. 1694 206, СССР, МКИ В 02 С 2/04 / В.Д. Афанасьев, А.Р. Арутюнян, М.Н. Безуглый (Укр.). - 4730370/33; Заявлено 16.08.89; Опубл. 30.11.91; Бюл. № 44. -5с.

13. Загрузочное устройство конусной дробилки: А.c. 1763004, Россия, МКИ В 02 С 2/10 / В.Д. Афанасьев, А.Р. Арутюнян, М.Н. Безуглый (Укр.). - № 4845155; Заявлено 29.06.90; Опубл. 23.09.90; Бюл. № 35. -5с.

14. Загрузочное устройство конусной дробилки: А.c. 1763005, Россия, МКИ В 02 С 2/10 / В.Д. Афанасьев, А.Р. Арутюнян, М.Н. Безуглый (Укр.). - № 4845155; Заявлено 29.06.90; Опубл. 23.09.90; Бюл. № 35. -5с.

15. Кожух конусной дробилки: А.c. 1832054, Россия, МКИ В 02 С 2/04 / В.Д. Афанасьев, А.Р. Арутюнян, М.Н. Безуглый (Укр.). - № 4834770/33; Заявлено 07.08.93; Бюл. № 29. -4с.

16. Арутюнян А.Р. Шум конусных дробилок, требования к звукоизоляции элементов дробилок // Труды VI Всесоюзной конф. молодых ученых "Интенсификация горнорудного производства". - Свердловск. -1989. -С. 48-49.

17. Афанасьев В.Д., Арутюнян А.Р. О шумовых характеристиках конусных дробилок среднего и мелкого дробления/ НИИ безопасности труда и экологии в горнорудной и металлургической пром-ти. -Кривой Рог. -23с. -Рус. -Деп. в ЦНИИИТ ЭИ ЧМ, Россия, 1989, № 2Д/5063 // Библиографический указатель ВИНИТИ. - 1989. - № 5.

-С.148.

Особистий внесок дисертанта в публікаціях: [1] - аналітичні дослідження впливу форми імпульсу на характеристики випромінювання ударного шуму сталевими пластинами; [2] - обробка результатів і представлення аналітичних виражень для оцінки рівнів звукового тиску дробарок у зоні дроблення; дані про результати виміру рівнів звуку дробарок з засобами зниження шуму; [3] - вимоги до конструкцій елементів комплексу засобів зниження шуму конусних дробарок і їх ефективності; [4] - експериментальні дослідження з оцінки звукоізоляції циліндричних оболонок дробарки з використанням моделі завантажувального пристрою і визначення умов вибору оптимальних параметрів звукоізолюючих огороджень; [6] - оцінка соціального збитку від впливу шуму в корпусах середнього і дрібного дроблення, побудова варіанта акустичної схеми дробарки, дослідження характеристик випромінюваного шуму дробарками; [8] - результати вимірювань у виробничих умовах, оцінка звукоізоляції окремих елементів дробарки, дослідження звукоізоляції завантажувального пристрою з використанням моделі дробарки; [9] - оцінка рівнів шуму для суцільних елементів і елементів із щілинами конусних дробарок, участь у розробці схеми малошумних елементів верхньої частини дробарки і комплексу засобів зниження шуму дробарки; [10-15] - участь у розробці конструкцій звукоізоляції машин ударної дії; завантажувальних пристроїв дробарки; елементів звукоізоляції пружинних блоків; коміра дробарки; кожуха дробарки; [17] - проведення вимірів рівнів звукового тиску конусних дробарок КСД і КМД у виробничих умовах і обґрунтування можливості одержання достовірних результатів для визначення шумових характеристик дробарок і їхніх приводних двигунів, побудова шумових карт відділень дроблення і частотних характеристик ряду випромінювачів дробарок.

Анотація

Арутюнян А.Р. Розробка комплексу засобів нормалізації шумових характеристик конусних дробарок дрібного дроблення. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 –"Охорона праці" – Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2002.

Захищаються результати аналітичних і експериментальних досліджень, пошуку і розробки комплексу засобів зниження шуму конусних дробарок. Наведені дані про шумові характеристики дробарок і засоби їх зниження.

У комплексі реалізовані розроблені засоби зниження повітряного шуму, ударного шуму і засоби ізоляції структурних коливань. У ньому використані як поліпшені конструкції окремих елементів дробарок з метою зниження їх акустичної активності, так і додаткові засоби звукоізоляції або засоби підвищення їх звукоізолюючих властивостей.

Приведені дані про випромінювання ударного шуму, а також результати оцінки ефективності розроблених засобів у лабораторних та виробничих умовах.

Ключові слова: конусна дробарка, дрібне дроблення, шумові характеристики, засоби зниження шуму, комплексність, ефективність.

Аннотация

Арутюнян А.Р. Разработка комплекса средств нормализации шума конусных дробилок мелкого дробления. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.26.01 –"Охрана труда" – Донецкий национальный технический университет, Донецк, 2002.

Диссертация посвящена вопросу разработки эффективных средств снижения шума конусных дробилок мелкого дробления, что позволяет улучшить условия труда по шуму на рабочих местах в помещениях дробильных фабрик мелкого дробления. В работе предложен новый подход к определению причин и интенсивных излучателей шума как собственно дробилки, так и ее приводного