Обеспечение виброакустической безопасности локомотивных бригад при расчете и проектировании грузовых электровозов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат наук Подуст, Сергей Федорович

• Подуст, Сергей Федорович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Подуст, Сергей Федорович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1Л. Анализ вредных и опасных факторов, влияющих на организм работников локомотивных бригад во время рабочей смены

1.2. Классификация источников шума поездов

1.3. Шум качения

1.4. Существующие методы расчета шума поездов

1.5. Анализ методов расчета шума и вибрации кабин путевых машин и локомотивов

1.6. Выводы по главе. Цель и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА РАБОЧИХ МЕСТАХ ЛОКОМОТИВНЫХ БРИГАД ГРУЗОВЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

2.1. Теоретическое исследование воздушной составляющей шума на рабочих местах локомотивных бригад грузовых электровозов

2.2. Моделирование шумообразования рельса при установке на деревянных и железобетонных шпалах

2.3. Шумообразование колесных пар

2.4. Шумообразование шпал

2.5. Теоретическое исследование структурной доли шума

2.6. Выводы по главе

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ШУМА И ВИБРАЦИИ НА РАБОЧИХ МЕСТАХ ЛОКОМОТИВНЫХ БРИГАД

3.1. Методика проведения экспериментальных исследований

3.2. Анализ закономерностей шумообразования различных типов поездов

3.2.1. Виброакустические характеристики электропоездов

3.2.2. Виброакустические характеристики пассажирских поездов

3.2.3. Виброакустические характеристики грузовых поездов

3.3. Закономерности формирования спектров шума и вибрации на рабочих местах локомотивных бригад грузовых электровозов

3.4. Выводы по главе

4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ УРОВНЕЙ ШУМА И ВИБРАЦИИ. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Определение уровней структурной составляющей шума

4.2. Экспериментальные исследования эффективных коэффициентов потерь колебательной энергии

4.3. Звукоизоляция элементов кузова грузового электровоза

4.4. Выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение виброакустической безопасности локомотивных бригад при расчете и проектировании грузовых электровозов»

ВВЕДЕНИЕ

Создание мощных, высокоскоростных электровозов неизбежно приводит к повышенным уровням вибрации и шума, воздействующие на локомотивные бригады. Негативные последствия воздействия на работающих шума и вибрации повышенных уровней известны. Следует также отметить, что снижение уровней шума до нормативных величин увеличивает производительность труда на 10-15 %. Соответствие виброакустических характеристик машин и оборудования санитарным нормам существенно влияет на их конкурентоспособность на международных рынках. В настоящее время высказывается много нареканий к эргономическим показателям отечественных электровозов и, в первую очередь, к значительному превышению виброакустических характеристик над предельно-допустимыми величинами.

Кроме этого необходимо отметить, что утомляемость машинистов в значительной степени определяется повышенными уровнями шума и вибрации, снижение которых до санитарных норм повышает безопасность движения.

Таким образом, задача обеспечения безопасных условий труда локомотивных бригад грузовых электровозов является актуальной и имеет большое народнохозяйственное и социально-экономическое значение.

Цель работы - обеспечение санитарных норм шума и вибрации локомотивных бригад путем повышения точности и достоверности расчета виброакустических характеристик при проектировании грузовых электровозов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В отличие от существующих исследований виброакустической динамики кабин локомотивов и тяжелых путевых дрезин, учитывающих звуковое излучение рельса и силовой установки, в данной работе получены аналитические зависимости уровней шума и вибрации на рабочих местах локомотивных бригад, учитывающие акустическое и вибрационное воздействие основных источников - рельса, колесных пар и шпал, что существенно

повысило достоверность акустического расчета элементов кузова на этапе проектирования.

2. Уточнены зависимости уровни структурного шума кузова грузового электровоза, учитывающие не только вибропередачу на пол от системы колесо-рельс, но и способ его крепления к рамам.

3. Получены регрессионные зависимости коэффициентов потерь колебательной энергии рам и кузова грузовых электровозов, что позволяет теоретически обосновать конструктивные и физико-механические параметры системы снижения вибраций, и, соответственно, структурной доли шума.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработанные способы вибродемпфирования рамы и пола грузового электровоза существенно снизили уровни структурного шума, а также вибраций на рабочих местах локомотивных бригад до нормативных значений.

2. Предложенные способы повышения диссипативных параметров элементов кузова и их звукоизоляции обеспечили выполнение санитарных норм шума.

Реализация работы в промышленности. Результаты исследований внедрены на ООО ПК «НЭВЗ».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях «Транспорт - 2013», «Инновационные технологии в машиностроении и металлургии».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 в журналах, входящих в «Перечень ведущих научных журналов и изданий» и одна монография.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 107 наименований, имеет 54 рисунка, 13 таблиц и изложена на 120 страницах машинописного текста. В приложение вынесены сведения о внедрении.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Вопросы безопасности на транспорте, исследования шума и вибрации, борьбе с шумом путевых и дорожно-строительных машин освещены в работах отечественных и зарубежных ученых [1-84].

1.1. Анализ вредных и опасных факторов, влияющих на организм работников локомотивных бригад во время рабочей смены

В настоящее время одним из важнейших направлений по сохранению здоровья работников, является проведение процедуры аттестации рабочих мест и производственного контроля, которые неразрывно связаны и дополняют друг друга. Эти работы проводятся РГУПС, а координатором этих работ на полигоне дороги является служба охраны труда. Смысл этой координации в том, что исходя из специфики предприятий, заранее определяются рабочие места, на которых должны быть использованы нестандартные подходы к проведению измерений и оценок, а также определяются гарантии и компенсации работникам.

Проблемы аттестации рабочих мест подробно освещены в литературных источниках [1-12].

На железнодорожном транспорте каждый третий работает во вредных условиях труда, при этом [1] официально признаны 2 категории профессиональных контингентов, подвергающихся производственно-профессиональному риску:

1. Лица, обеспечивающие движение поездов и осуществляющие профессиональную деятельность в условиях повышенной опасности (машинисты и помощники машинистов, работники диспетчерско-операторской службы, начальники железных дорог, их заместители, работники аппаратов управлений и отделений железных дорог, линейных предприятий и иных

организаций железнодорожного транспорта, работа которых связана с выходом на железнодорожные пути).

2. Лица, непосредственно не обеспечивающие движение поездов, но связанные с воздействием опасных и вредных производственных факторов (дефектоскописты, слесари, гальванщики и др.).

Наряду с обязанностями обеспечения безопасности движения поездов, обусловливающих высокую степень ответственности за выполнение своих профессиональных функций, работники первой категории профессий одновременно подвергаются воздействию комплекса неустранимых вредных и опасных производственных факторов, определяющих высокую степень их производственно-профессионального риска [2].

Причинами неустранимости вредного производственного фактора в настоящее время на предприятиях и в организациях железнодорожного транспорта, в основном, являются [3, 4]:

- невозможность на современном уровне технического развития отрасли обеспечить на всех рабочих местах соблюдение гигиенических нормативов в полном объеме;

- расположение технологического оборудования, подлежащего осмотру и ремонту в местах, неудобных для обслуживания, а также расположение рабочих мест в технических (нерабочих) помещениях зданий согласно стандартам на проектирование;

- специфика технологического процесса работы железнодорожного транспорта и организация труда, связанные с обеспечением постоянного круглосуточного движения поездов и его безопасности.

На основе анализа литературных источников схематично представлена санитарно-гигиеническая характеристика деятельности работников локомотивных бригад в приложении (табл. П1, П2, ПЗ) [1]. Как видно из этих данных, наиболее серьезным фактором, влияющим на условия работы машиниста, является информационная нагрузка. Информация, получаемая машинистом за определенный отрезок времени (информационный поток),

может восприниматься, перерабатываться и реализовываться в определенные управляющие действия за разное время. Если это время больше того, за которое эта информация поступает, происходит потеря части оперативной информации и даже сбой в управляющей деятельности машиниста (из-за перегрузки информацией с пульта). Такие ситуации обычно кратковременны, но их повторение приводит к снижению качества управления и безопасности движения.

По данным некоторых авторов [5] длительность сосредоточенного наблюдения (внимания) машиниста составляет более 60 % смены; идет восприятие в среднем около 200 сигналов в течение часа; постоянное наблюдение за внешними стационарными (светофор, семафор, переезд, станционные сигналы, предупредительные щиты, обозначения допустимой скорости, профиль пути) и движущимися объектами (пешеходы, транспорт и др.), а также за внутренними сигналами в виде показаний приборов и восприятии работы машин и агрегатов на слух (нагрузка на слуховой анализатор - разборчивость слов и сигналов от 100 до 90 %).

Перечисленные негативные производственные факторы могут способствовать развитию профессиональных и профессионально-обусловленных заболеваний, влияя на профессиональную трудоспособность работников локомотивных бригад и показатели отстранения от рейса в рамках предрейсового медицинского осмотра (ПРМО).

Профессиональным называют заболевание (согласно определению Международной организации труда - МОТ), развивающееся в результате воздействия факторов риска, обусловленных трудовой деятельностью [6, 7]. Существует "Список профессиональных заболеваний", утвержденный приказом Минздрава России от 14.03.96 г. № 90 "О порядке проведения предварительных и периодических медицинских осмотров и медицинских регламентов допуска к профессии" (письмо Фонда социального страхования Российской Федерации от 4 октября 2002 года № 02-18/07-7033). Список профессиональных заболеваний адаптирован к Международной статистической классификации болезней (МКБ)

Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) десятого пересмотра (письмо Министерства здравоохранения Российской Федерации от 2 октября 2001 года № 2001/140). В Список профессиональных включены семь групп заболеваний:

1 - заболевания, вызываемые воздействием химических факторов;

2 - заболевания, вызванные воздействием промышленных аэрозолей;

3 - заболевания, вызываемые воздействием физических факторов;

4 - заболевания, связанные с физическими перегрузками и перенапряжением отдельных органов и систем;

5 - заболевания, вызываемые действием биологических факторов;

6 - аллергические заболевания;

7 - новообразования.

Структура профессиональной заболеваемости машинистов локомотивов (и их помощников), которые занимают первое место по заболеваемости среди железнодорожников, представлена на рис. 1.1.

□ 1 с2 пЗ "4 п5

бТз 4.8

Рис. 1.1. Структура профессиональной заболеваемости (в %) машинистов

локомотивов в 2000-2009 г. [1, 3, 8]: 1 - профессиональная нейросенсорная тугоухость и вибрационная болезнь; 2 - заболевания опорно-двигательного аппарата; 3 - заболевания органов дыхания «пылевой» этиологии; 4 - профессиональные интоксикации; 5 - профессиональные дерматозы и аллергозы.

Профессионально обусловленные заболевания - группа болезней (не относящихся к профессиональным) различной этиологии (у машинистов локомотивов и их помощников это в основном заболевания сердечно-

сосудистой системы типа артериальной гипертензии, ишемической болезни сердца, нервно-психические заболевания типа невроза, ряд заболеваний органов дыхания, язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки и др.), частота возникновения которых растет по мере увеличения стажа работы в неблагоприятных условиях труда и гораздо ниже в профессиональных группах, не подвергающихся воздействию вредных факторов.

В качестве прогнозных значений, критериев влияния условий труда на состояние здоровья машинистов и помощников машинистов локомотивов многие авторы используют показатели заболеваемости с временной утратой работоспособности (ЗВУТ) данной категории работников [11].

При анализе литературных данных выявлен [8] рост показателей ЗВУТ у работников локомотивных бригад по болезням системы кровообращения по отношению к аналогичным показателям среди других работников, обеспечивающих движение поездов. Растут также показатели инвалидности и смертности, возрастает риск травмирования работников вследствие снижения внимания.

Перечисленные проблемы усугубляются в последнее время переходом на вождение пассажирских поездов одним машинистом без помощника [12], несмотря на то, что кабины локомотивов оборудуются устройствами дистанционного контроля уровня бодрствования.

Исследования условий труда машинистов показали, что 84,6 % профессиональной заболеваемости связаны с повышенными уровнями вибрации и, в первую очередь, шума. Действительно, заболевания опорно-двигательного аппарата, составляющие 14,6 %, также связаны с вибрационным воздействием.

1.2. Классификация источников шума поездов

С наибольшей полнотой информация об источниках шума подвижного состава железнодорожного транспорта изложена в работах [19, 21, 22, 23].

Различают источники шума, работающие в стационарном режиме и при движении. Источники шума, возникающие при стоянке, различны и зависят от типа локомотива и подвижного состава. Так, на тепловозах наиболее интенсивным источником шума является дизель (корпус, системы выпуска и впуска); заметный вклад также дает система охлаждения дизеля, тяговые электродвигатели, воздушные компрессоры. В электропоездах основные источники шума: тяговые электродвигатели, вентиляторы охлаждения электродвигателей, компрессоры.

Имеется ряд источников шума, связанных с движением поездов. Основным источником здесь является шум качения, возникающий при взаимодействии колеса с рельсом (система «колесо-рельс»). В кривых участках пути возникает скрежет, отличающийся по акустическим характеристикам от шума качения. При торможении поезда также возникает характерный шум, обусловленный взаимодействием тормозных колодок или других устройств с колесом. При определенных режимах движения возникают также характерные удары в сцепке. И, наконец, при движении поездов с большими скоростями возникает аэродинамический шум, связанный с появлением турбулентности на обтекаемых поверхностях (корпус локомотива и вагонов, пантограф).

Основным параметром, определяющим вклад источников в процессы шумообразования от поездов, является скорость движения. Это хорошо иллюстрируется данными, приведенными на рис. 1.2 [22].

Sound pressure level as function of train speed

10 20 50 100 200 300 400

Train speed [km/h]

Рис. 1.2. Зависимость шума источников от скорости: 1 - двигатели; 2 - система «колесо-рельс»; 3 - аэродинамический шум

Из анализа данных видно следующее:

- при скоростях движения поездов до 50 км/ч доминирует шум двигателей и другого оборудования;

- при скоростях выше 50 км/ч и до 300 км/ч основной источник шума -взаимодействие колеса с рельсом;

- при скоростях свыше 300 км/ч превалирует аэродинамический шум. Источники шума имеют различное расположение, и их идентификация

связана с высотой их нахождения от поверхности земли.

1.3. Шум качения

Вопросы образования шума качения подробно описаны в [19, 21-25]. Шум качения возникает при контакте колеса с рельсом и зависит от скорости движения и состояния взаимодействующих поверхностей. Причиной этого шума являются удары колеса о микронеровности рельса. Взаимосвязь факторов, приводящих к образованию шума при качении колес, показана на рис. 1.3 [24] и на рис. 1.4 [23].

Рис. 1.3. Взаимосвязь факторов, приводящих к образованию шума качения

колес

дБ 10 8 6 4 2 0 -2 -4

О 10 20 30 40 50 /,, мкм

Рис. 1.4. Зависимость общего уровня шума, излучаемого пассажирским поездом с дисковыми тормозами, от высоты неровностей поверхности катания рельсов: АЬ - уровень шума; к - высота неровностей рельса

Величина этого шума связана, в первую очередь (при постоянной скорости), с величиной микронеровностей. Такая взаимосвязь обозначена на рис. 1.4 [23].

Удары металлических поверхностей вызывают вибрацию колесных дисков и рельсов, что ведет к излучению звука. В результате удара во взаимодействующей паре «колесо-рельс» возбуждается весь спектр собственных частот. Определенную роль в процессе шумообразования играют поверхности, на которые опирается рельс (шпалы или плиты). В качестве примера на рис. 1.5 [23] приведены результаты разделения вклада основных взаимодействующих источников в процессы шумообразования.

Ниже частоты 400 Гц доминирует вклад шума шпал. В диапазоне частот 400-1600 Гц превалирует шум колес, а в диапазоне свыше 2000 Гц превалирует шум рельса. Относительные вклады составляют: -шпалы - 87 дБ А, -колеса - 94 дБ А, -рельсы - 98 дБ А.

Ьр, дБ

100 90 80 70 60 50

ф ^ е? сР / Пл

^ нр V ^ ^ ^ ^ ¿г '

Рис. 1.5. Уровни шума, излучаемого шпалами, колесами и рельсами, измеренные на расстоянии 3,7 м от наружного рельса: Ьр - уровень шума;/1 частота

Эти данные носят приближенный характер, но они интересны для выполнения предварительной оценки.

В США П. Ремингтоном была разработана теория, описывающая механизм шума качения. На рис. 1.6 приведены спектры шума колеса и рельса.

УЗД, дБ 90

80

70

60

160 315 630 2500 10000 £ Гц

Рис. 1.6. Третьоктавные спектры внешнего шума колеса и рельса: 1 ~ диапазон измерений; 2 - общий шум; 3 - шум рельса; 4 - шум колеса

По полученным в теории и подтвержденным экспериментами данным вклад шума от рельса на 3-15 дБ в диапазоне частот 500-8000 Гц превышает

а

вклад шума от колес. В низкочастотном диапазоне 160-400 Гц шум от колеса на 2-7 дБ выше, чем шум рельса. Таким образом, в средне- и высокочастотном диапазонах внешний шум поездов полностью определяется звукоизлучением рельса. В связи с изложенным, шум поезда имеет высокочастотный характер.

Главным фактором, влияющим на шум поездов, является скорость. При удвоении скорости шум поезда возрастает на 6-12 дБА [22, 23]. С учетом особенностей отечественного подвижного состава необходимо выполнить исследования по выявлению соответствующих закономерностей.

1.4. Существующие методы расчета шума поездов

Упрощенная оценка шума в расчетной точке (РТ) [77], находящейся на некотором расстоянии от движущегося состава, может быть получена согласно выражению

LPT=Ln-AL -AL -AL -ALà +8, (1.1)

PI О геом в гр dort ' \ /

где Lo - уровень основного шума на определенном расстоянии от пути (обычно 25 м) в зависимости от скорости движения поездов, типа подвижного состава и состояния пути; ALze0M - уменьшение шума, обусловленное геометрическими условиями распространения с учетом длины поезда; ALe - ослабление звука в воздухе, связанное с наличием вязкого трения (молекулярное затухание); ALpp -ослабление, вследствие звукопоглощения грунта; ALdon - дополнительное затухание, вызванное расположением пути в выемке, наличием АЭ, зданий и пр.

Значение L0 может быть вычислено для двух предельных случаев:

1) рассматривается максимальное воздействие шума (LÀ ) ;

2) рассматривается воздействие шума во времени, при этом значения L, заменяются эквивалентными УЗ [L, ).

max \ "экв J

Расчет эквивалентного уровня звука Для заданного периода времени результирующий эквивалентный уровень звука вычисляется по формуле

^ =1018

м

0,1

(1.2)

где М - число последовательных шумовых процессов; Ь, - эквивалентный

УЗ отдельногоу'-го шумового процесса.

При определении эквивалентного значения УЗ поездов принимается ряд допущений. Прежде всего, считается, что поезда одного и того же типа, движущиеся с одинаковой скоростью излучают одинаковый шум. Если Щ -число поездов, проходящих мимо РТ за одинаковое время, то эквивалентный УЗ при прохождении ТУ, поездов определяется следующим образом:

(1.3)

Расчет сводится к решению следующих задач:

- определение числа групп М поездов с различными характеристиками

шума;

- определение числа поездов ТУ, внутри каждой группы, для которой характеристики шума одинаковы;

- расчет ЬА применительно к прохождению отдельного поезда внутри

каждой группы уЬА

- вычисление результирующего ЬА путем сложения ЬЛ различных групп поездов:

0,{¿4 +10^,1 -V I ЛэкЬ 1)

м

Ею

(1.4)

Значение ЬА определяется по формуле

Ас. -1018Г,

(1.5)

где Т- период времени.

УЗ подвижного состава вычисляется так:

ЬАХ=ЬА -101ё— — 101^Г 4Р + 2агс1ё—1 + 10,5, (1.6)

^ х у0 +1 ю)

где Ьл - максимальный УЗ при прохождении поезда; D = —; с! - расстояние

^тах ^

от точки наблюдения (РТ) до поезда; / - длина поезда; V - его скорость; У0 = 1 км/ч.

Шум качения поезда моделируется в предположении, что поезд представляет собой набор некогерентных точечных излучателей, расположенных по его длине (/). На основании этого предположения вычисляется максимальное значение УЗ:

¡V ( 1 1 I Л

ЬА =101ё-+ 1018 -Г + — агс1ё— , (1.7)

^ тиж0 га 2с1)

где Ж - акустическая мощность точечного источника (колесной пары); с1 - кратчайшее расстояние от РТ до центра поезда; = 1 Вт.

Для сравнения с нормами шума в предположении однородного характера движения приблизительные значения эквивалентного УЗ на расстоянии 25 м определяется следующим образом

ЬА =ЬА -101ё^ + 101ё#, (1.8)

^¿кв ^тах Т/

ко

где Г = 1ч- стандартная продолжительность периода оценки шума поездов; ТУ - число поездов, проходящих за 1 ч.

Например, при Ь, - 87 дБА и при N = 10 получаем Ь, = 68 дБ А.

^тах 'Ъая

1.5. Анализ методов расчета шума и вибрации кабин путевых машин и

локомотивов

Наиболее важные научные и практические результаты получены для путевых и дорожно-строительных машин научной школой д.т.н., профессора Иванова Н.И. [77].

Методы расчета шума и вибрации для таких машин подробно рассмотрены в работе [71, 79] и поэтому в данной главе не приводятся.

Основное внимание уделено анализу результатов работ В.А. Гергерта по снижению шума в кабинах путевых дрезин [80-85] и, в особенности, работам Ю.В. Пронникова, посвященным расчетам и снижению уровней шума в кабинах локомотивов [71, 73-79].

В путевых дрезинах автор в качестве внутренних источников в кабине принял электропреобразователь, излучающий звук во внутренний воздушный объем кабины, звуковое излучение двигателя внутреннего сгорания как внешнего источника шума, а также рельс. Рельс рассматривался как балка на основании с переменной жесткостью. Однако следует отметить, что на малых скоростях движения дрезин, что и показали экспериментальные исследования, звуковое излучение рельса в сравнении с акустическим воздействием силовой установки и внутренних источников, мало. Кроме этого, не учтен способ укладки рельса, а сам рельс аппроксимирован балкой с постоянным моментом инерции. Поэтому результаты этих исследований практически неприменимы для электровозов.

Фактически только в работах Ю.В. Пронникова проведены теоретические и экспериментальные исследования, разработаны практические рекомендации по снижению уровней шума в кабинах локомотивов. Однако, несмотря на несомненную научную и практическую ценность результатов исследований, модели источников шума и вибрации применительно к электровозам в целом и, в частности, к грузовым, требуют существенных уточнений. В частности:

- рельс также аппроксимирован балкой постоянного момента инерции, установленной на шарнирных опорах. Фактически рельс имеет существенно различные моменты инерции по осям координат и при оценке уровней шума и вибрации следует рассмотреть колебания вдоль этих осей. Необходимо учесть тип шпал - деревянные или железобетонные.

Не учтено влияние звукового излучения колесных пар и шпал, которые по данным работы [23] излучают повышенные уровни шума. В системе уравнений

энергетического баланса учитывается только вводимая в пол вибрационная мощность, т.е. не учтена вибромощность, передаваемая в кабину и кузов от мест крепления кузова к верхней раме.

Не изучены процессы шумообразования и вибраций на рабочих местах локомотивных бригад.

Среди полученных результатов, которые можно считать применимыми для различных типов электровозов, следует отметить методику оценки звукоизоляции и звукопоглощения элементов несущей конструкции. Большой практический интерес представляют результаты исследований диссипативных свойств одинарного остекления и полученные регрессионные зависимости коэффициентов потерь колебательной энергии, а также частотно-зависимого коэффициента вибропередачи от системы колесо-рельс на пол кабины. Вместе с этим данные исследования необходимо расширить на определение коэффициентов потерь колебательной энергии стеклопакетов и коэффициентов вибропередачи при различных скоростях движения электровозов.

1.6. Выводы по главе. Цель и задачи исследования

¡.Проблема снижения шума и вибрации на рабочих местах локомотивных бригад чрезвычайно актуальна, т.е. практически 84,6 % профессиональной заболеваемости связано с воздействием повышенных уровней вибрации и шума.

2. Уровни звука и уровни звукового давления на рабочих местах машинистов грузовых электровозов также превышают предельно-допустимые значения на 8-10 дБА, что сопровождается повышенной утомляемостью.

3. Движение подвижного состава железнодорожного транспорта вызывает шум высокой интенсивности, картина которого остается не вполне ясна. Полученные результаты по разделению шума источников требуют подтверждения. Необходимо выполнение специальных исследований по

выявлению шума источников и их вклада в формирование спектров шума и вибрации на рабочих местах локомотивных бригад.

4. Имеющиеся в литературе данные об акустических характеристиках подвижного состава противоречивы; для получения объективной картины необходимо проведение акустических испытаний различных типов поездов по специально разработанной методике в натурных условиях.

5. Наименее изученной является картина образования вибрации и передачи от источника образования через элементы конструкции электровозов.

6. Зарубежные и отечественные методики расчета шума поездов требуют серьезного усовершенствования. Действительно, существующие методы расчета не позволяют определить уровни шума и вибрации отдельных источников, их вклад в звуковое поле, создаваемое внутри кабин электровозов на рабочих местах локомотивных бригад.

В работе решаются следующие научные задачи, соответствующие поставленной цели:

¡.Разработать модели виброакустической динамики при движении грузовых электровозов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Подуст, Сергей Федорович, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Капцов В.А. (ред) Профессиональные заболевания работников железнодорожного транспорта.- М, 2009.- 234 с.

2. Атьков О.Ю. Сердечно-сосудистая система человека в условиях воздействия интенсивных технологий // Вестник Российской BMA. Приложение 2. - 2008, №3. - С. 8-9.

3. Капцов В.А., Мезенцев А.П., Панкова В.Б. Производственно-профессиональный риск железнодорожников - М.: Реинфор, 2002.- 350 с.

4. Финоченко Т.А., Мамченко В.А., Козина Л.С., Лысенко A.B. Неблагоприятные условия труда как фактор преждевременного старения работников локомотивных бригад // Вестник РГУПС - 2007, №4,- С. 104-111

5. Корнийчук Г.А. Охрана труда на транспорте: законодательные и нормативные акты с комментариями. - М.: Омега-А, 2008. - 279 с.

6. Измеров Н.Ф., Кириллов В.Ф. Гигиена труда,- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 592 с.

7. Измеров Н.Ф. (ред). Российская энциклопедия по медицине труда.-М.: Медицина, 2005.- 653 с.

8. Жижневская A.A., Лисобей В.А. О взаимосвязи заболеваемости машинистов железнодорожного транспорта и их помощников с условиями труда //Актуальные проблемы транспортной медицины. - 2006, №3 (5).- С. 69 -73.

9. Живаев A.C. Человеческий фактор при работе в высокоскоростном движении// В сб.: Обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия на объектах транспорта Российской Федерации.- М., 2008.- С. 87-91.

Ю.Воронцова И.Г. Оценка психологического профиля машинистов локомотивов при работе без помощника // В сб.: Обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия на объектах транспорта Российской Федерации,- М., 2008,- С. 77 - 83

П.Гутникова О.В. Влияние антигипертензивных препаратов на психофизиологические качества работников локомотивных бригад, больных артериальной гипертонией. // Автореф ... д.м.н.- М.:, 2007.- 50 с.

12.Вильк М.Ф. Современные проблемы транспортной гигиены// В сб.: Обеспечение санитарно- эпидемиологического благополучия на объектах транспорта Российской Федерации.- М., 2008. - С. 23 - 29

13. Рейсе Г. Методы акустической оптимизации подвижного состава // Железные дороги мира. - 2003. -№11.

14. Хеймерл Г. Сравнение методов защиты от шума // Железные дороги мира. - 1999. - №5.

15.Нартлебен Д. Шлифование рельсов как мероприятие по предотвращению и устранению шума // Железные дороги мира. - 2005. - №12.

16. Охяма Т. Повышение скоростей движения на линиях Синкансен -проект Atlas // Железные дороги мира. - 1997. - №3.

17. Директива 2006/66/EC//Official Journal of the European Union. - L37. -2006.-C. 1-49.

18. CH 2.2.4/2.1.8.562-95.Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки: Утв. пост. Госкомсанэпиднадзора РФЫ 36 - 1996. - 6 с.

19. Шум на транспорте: Пер. с англ. / Под ред. В.Е. Тольского, Г.В. Бутакова, Б.Н. Мельникова. - М.: Транспорт, 1995. - 368 с.

20. ГОСТ 20444-85. Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 23 с.

21. Dittrich M.G. IMAGINE railway noise source model, default source data and measurement protocol: Report [Электронный ресурс]. - 2005. - C.44.

22.Beek А. [и др.]. State of threat: Technical Report.-2002.-C.78.

23.Климпел Т., Кносэ К. Шум качения и методы борьбы с ним // Железные дороги мира. - 2003. - №12.

24.Хечт М., Виймерс М. Исследование шума от качения колес // Железные дороги мира. - 2003. - №12.

25.Кабаяси М., Наито Т. Исследование вибраций и шума из-за неровностей на поверхности катания модели колеса // Железные дороги мира. - 1984. - №7.

26.Ито X. О борьбе с шумом шпалоподбивочных машин. - Коцу Гидзюцу, 1973, № 6, т. 28.- с 234-240

27. Определение источников шума на подвижном составе // Железные дороги мира. - 1998. - №10.

28. Способы защиты от шума и вибрации железнодорожного подвижного состава / Под. ред. Г.В. Бутакова. - М.: Транспорт, 1978.- 231 с.

29. Зальцман X. Путь на жестком основании и меры по защите от шума // Железные дороги мира. - 1999. - №5.

30.Шульте-Вернинг Б. и др. Высокоскоростное движение и экология // Железные дороги мира. - 2000. - №7.

31.Лучак М. Смазывание рельсов как средство уменьшения шума // Железные дороги мира. - 2000. - №7.

32. Вилленбринг Л. Техника измерений воздушного и корпусного шума // Железные дороги мира. - 1989. - №2.

33.Маршолек М., Ейбиш Г. Сравнение уровня шума в вагонах современных высокоскоростных поездов // Железные дороги мира. -2003. -№5.

34. Озава С. Снижение шума при выходе скоростного поезда из тоннелей // Железные дороги мира. - 1985. -№8.

35. Прель Ж. Малошумный поезд // Железные дороги мира. - 2004. - №5.

36. Остермайер К. и др. Шумоизолированные стальные мосты // Железные дороги мира. - 2004. - №11.

37. Томпсон Д., Джонс С. Малошумный путь // Железные дороги мира. -2002.-№9.

38.Эйлере Х.-Р. и др. Потенциал и пределы возможностей колодочного тормоза // Железные дороги мира. - 2004. - №4.

39.Кольна Ж. Борьба с шумом и вибрацией на городском рельсовом транспорте // Железные дороги мира. -1983. - №2.

40. Иванов Н.И., Никифоров A.C. Основы виброакустики: Учебник для вузов. - СПб.: Политехника, 2000. - 482 с.

41.Дево А. Ослабление вибраций и шумов, воздействующих на различные сооружения при проходе подвижного состава // Железные дороги мира. - 1971.- №2.

42. Борьба с шумом и вибрацией на железных дорогах // Железные дороги мира. - 1996. - № 1.

43. Дайшль Ф. Защита от шума и вибрации на подземных участках железной дороги и метрополитена // Железные дороги мира. - 1985. - №1.

44.Шумогасящие материалы: Раздел - новости // Железные дороги мира. - 2000. - №4.

45.Дженсэн Дж., Ларсен О. Уменьшение воздействия вибраций и шума от метрополитена на окружающую среду // Железные дороги мира. - 2001. - №1.

46. Кносэ К. Динамические свойства резиновых рельсовых подкладок // Железные дороги мира. - 2005. - №8.

47. Санитарная акустика: Сборник нормативно-правовых документов. -М: ООО НПФ «Экопроект»; СПб.: ООО «Интеграл», 2002. - 367 с.

48. Градостроительные меры борьбы с шумом.- М: Стройиздат, 1975. -

215 с.

49. Шумозащитная стенка для железной дороги: Solare Larmschutzwandan Bahnstrecke: Sonne Windund Warme: пер. с нем. - 2004. - №2 - 16 с.

50. Иванов Н.И. Снижение технологического шума акустическими экранами. / Н.И. Иванов, Н.В. Тюрина // Безопасность жизнедеятельности. -2003.-№6,-С. 19-24.

51. Виноградов Б.А. Оценка устойчивости придорожных шумозащитных экранов при воздействии ветровой нагрузки / Б.А. Виноградов // Вестник МАДИ (ГТУ). - 2004. - № 2. - С. 68-73.

52. Эффективные шумозащитные ограждения: Wirksame Schallschutzbarriere. Tis: на нем.яз. - 2002 - N29 - 48 с.

53. Лебедев В.И. Структурно-параметрический аспект оценки качества шумозащитных экранов / В.И. Лебедев, С.К. Власов, В.А. Повое, А.В. Суханов // Метро и тоннели. -2002 -№ 4. - С. 36-37.

54. Новый тип акустических экранов: New type of noise barrier along the expressway: Inter-Noise 99: Proceedings of the International Congress on Noise Control Engineering, Fort Lauderdale., Dec, 1999. / Y. Konno, M. Yamamoto, H. Hmori, K.Uesaka // Inst. Noise Contr. Eng. - 1999. - Vol.1.- C. 481-486.

55. Снижение транспортного шума акустическими экранами: Доклады Междунар. экологического конгресса «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности": СПб, 14-16 июня 2000 / Н.И. Иванов, М.М. Самойлов, Н.В. Тюрина, Р.А. Шачнев. - СПб.: Изд-во БГТУ, 2000. - Т.2.- С. 438-446.

56. Применение шумозащитных экранов для снижения шума в жилой застройке: Матер. Междунар. науч.-техн. конф.: Проблемы трансп. стр-ва и транспорта / В.К. Поспелов, Б.А. Щит, Д.М. Строков. - Саратов, 1997. - Вып. 1. -С. 12-14.

57. Акустические экраны: (Acoustical barriers for a high speed line «Moscow

- St. Petersburg»): Материалы науч.-пр. конф. «Transport Noise 98»: Proc. of the International EAA/EEAA Symposium «Transport Noise and Vibration». Tallinn, Estonia, June 8-10, 1988 / N.I. Ivanov, M.M Samoylov, N.V. Zyuzlikova. - Tallinn.

- 1988. - C.25-28.

58. Акустические экраны для снижения шума скоростных поездов и автодорог: Noise protection barrier fast-track railway and automobile lines: Proc. 12th Internal. FASE Symp. "Transport Noise and Vibration" / V.Y. Chijov, I.F Zvjagintseva, V.V. Moiseev. - St.-Petersburg. - 1996. - С. 171-174.

59. Новые конструкции акустических барьеров для снижения транспортного шума - полномасштабное тестирование: Тр. междунар. конф. по борьбе с шумом и вибрацией «Noise 93» / Г. Ватте. - Санкт-Петербург. - 1993. - Тез. доклов. - Том 4. - С. 211-216.

60. Зюзликова Н.В., Иванов Н.И., Шубин И.Л. Влияние звукопоглощения на эффективность акустических экранов, устанавливаемых в помещении //

Сборник докладов III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новое в экологии и БЖД», 18-21 июня 1998. -Санкт-Петербург. - Т.2. - С. 374-378.

61. Иванов Н.И. Проблема акустического загрязнения окружающей среды // Сборник докладов III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новое в экологии и БЖД», 18-21 июня 1998. - С.Петербург. -Т. 1. - С. 60-71.

62. Исследования по противошумным экранам: Les écrans antibruit de demain. Vie rail et tramp. -1998. -№ 2661. -С. 59.

63. Эффективность звукозащитных ограждений на дорогах: The long term effect of noise protection barriers on the annoyance re-sponse of residents / J. Kastka, E. Buchta, R. Paulsen, J. Ritterstaedt // Sound and Vibration. - 1995. - №184. -C. 823-852.

64. СНиП 23-03-2003. Защита от шума. Взамен СНиП II-12-77. Введен 01.01.04.-88 с.

65. ГОСТ Р 51943-2002. Экраны акустические для защиты от шума транспорта. Методы экспериментальной оценки эффективности. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 8 с.

66. ГОСТ 26918-86. Шум. Методы измерения шума железнодорожного подвижного состава. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 14с.

67. Иванов Н.И., Курцев Г.М. К расчету ожидаемой шумности на строительных машинах // Тр. ЛИИЖТ. - 1977. - Вып. 408. - С. 38-57.

68. Техническая акустика транспортных машин: Справочник/ Л.Г. Балишанская, Л.Ф. Дроздова, Н.И. Иванов и др.// Под ред. Н.И. Иванова. -СПб.: Политехника, - 1992. -365 с.

69. Груничев Н.С. Пути снижения шума в кабинах локомотивов на железнодорожном транспорте / Н.С. Груничев, С.А. Аксенов, Т.А. Хоренко // Безопасность жизнедеятельности. -№ 2, 2010. - С. 2-5.

70. Строительные и дорожные машины. Рекомендации по проектированию средств шумозащиты и методы их расчета. РД 22-4-78. -М..: ЦНИИТЭстроймаш, 1978. -221 с.

71.. Колесников И.В. Основы акустического проектирования кабин машинистов (теория и практика) / И.В. Колесников, Ю.В. Пронников, А.Н. Чукарин // Монография. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2012.- 120 с.

72. Иванов Н.И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных машинах. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987. - 223 с.

73. Пронников Ю.В. Моделирование структурной составляющей шума в кабинах машинистов подвижного состава / Ю.В. Пронников // Вестник РГУПС. -2010. -№3,- С. 64-68.

74. Пронников Ю.В. Теоретическое обоснование выбора звукопоглощающего материала для кабин электроподвижного состава и ограждающих конструкций на участках обкатки двигателей подвижного состава / Ю.В. Пронников, Ю.И. Багиев // Вестник РГУПС. - 2010. - №4. - С. 20-24.

75. Колесников И.В. Звукоизолирующие и звукопоглощающие характеристики кабин локомотивов / И.В. Колесников, Ю.В. Пронников // Вестник РГУПС. - 2011. - №2. - С. 13-16.

76. Колесников И.В. Экспериментальные исследования шума и вибрации в кабинах локомотивов / И.В. Колесников, Ю.В. Пронников // Вестник РГУПС. -2011.-№3.-С. 153-156.

77. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: учебник / Н.И. Иванов. - изд. перераб. и доп. - М.: Логос, 2013. - 432 с.

78. Пронников Ю.В. О расчете составляющей шума в кабинах машинистов подвижного состава, создаваемой вибрацией элементов остекления / Ю.В. Пронников // Транспорт. Безопасность. Логистика: труды междунар. науч.-практ. конф., 27-29 окт. - Ростов н/Д, 2010. - С. 8-14.

79. Пронников Ю.В. Совершенствование методов виброакустического расчета и проектирования кабин. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.- Ростов-на-Дону 2012 - 18 с.

80.Гергерт В.А. Исследование шума в кабинах тяжелых путевых дрезин// Тр. IV Междунар. науч.-техн. конф. по динамике технологических систем. - Ростов-на-Дону, 2001. - ТЗ. - С. 212-214

81. Капустянский A.M., Герберт В.А., Каганов B.C., Месхи Б.Ч. Зависимость коэффициента потерь колебательной энергии тонких стальных пластин в функции толщины и частоты колебаний // Проектирование технологических машин: Сб. науч. Тр. Вып. 23 / Под ред. д.т.н., проф. A.B. Пуша. - М.: ГОУДПО «ИУИАП», 2001,- С.22-24

82. Гергерт В.А. Снижение шума в кабинах тяжелых путевых дрезин // Физические проблемы экологии (экологическая физика): Тр. III Всерос. Науч. Конф. -М:МГУ, 2001.- С. 184-185.

83.Ахвердиев К.С., Гергерт В.А., Чукарин А.Н. Расчет структурного шума в кабинах тяжелых путевых дрезин при переменном модуле упругости подрельсового основания // Проектирование технологических машин: Сб. науч. тр. Вып.23 / под ред. д.т.н., проф. Пуша A.B. -М.:ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2001.-С.30-38

84. Гергерт В.А., Плахов В.Г. Влияние внешних источников шума на акустические характеристики в кабинах путевых дрезин // Вестник РГУПС, №1, 2002.-С. 38-41

85. Капустянский A.M., Гергерт В.А., Мехи Б.Ч., Лысенко М.Е. Экспериментальные исследования звукопоглощающих свойств различных материалов // Проектирование технологических машин: Сб. науч. Тр. Вып.23 / Под ред. д.т.н., проф. A.B. Пуша,- М.: ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2001.-С. 39-47.

86. Борисов Л.П., Гужас Д.Р. Звукоизоляция в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1990. - 250 с.

87. Шендеров Е.Л. Волновые задачи гидроакустики // Е.Л. Шендеров. -Л.: Судостроение, 1972. -343 с.

88. Чукарин А.Н. Теория и методы акустических расчетов и проектирования технологических машин для механической обработки // А.Н. Чукарин. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2005. - 152 с.

89. Подуст С.Ф., Куклин Д.А. Моделирование виброакустической динамики рельса на шпалах. Вестник ДГТУ, 1-2 (70-70), 2013.-е 106-111

90. Подуст С.Ф. Основы виброакустических расчетов отечественных электровозов: монография / С.Ф. Подуст, А.Н. Чукарин, И.В. Богуславский. -Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2013. - 157 с.

91. Расчеты на прочность в машиностроении / Под ред. С.Д. Пономарева.

- М.: Машгиз, 1959. - 884 с.

92. Никифоров A.C. Акустическое проектирование судовых конструкций.

- JL: Судостроение, 1990. - 200 с.

93. Ляпунов В.Т., Никифоров A.C. Виброизоляция в судовых конструкциях. - Л.: Судостроение, 1975. - 285 с.

94. Власов В.З. Избранные труды в 3-х томах. - T.II. - М.: Изд-во АН СССР, 1963.-507 с.

95. Подуст С.Ф. Моделирование виброакустической динамики шпал при движении подвижного состава. - Вестник РГУПС, № 1, 2013- с 50-54

96. Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. - М.: изд-во МГУ, 1960.335 с.

97. Спиридонов В.М. Применение энергетического метода для расчета уровне звуковой вибрации // Борьба с шумом на судах. - Л., 1965. - С. 108.

98. Подуст С.Ф. Анализ закономерностей шумообразования электропоездов. - Вестник РГУПС, №14. - 2012 - с. 42-45

99. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Под ред. Е.Я. Юдина. -М.: Машиностроение, 1985. -400 с.

100. Подуст С.Ф. Спектральный состав шума в кабинах локомотивов / С.Ф. Подуст, Ю.В. Пронников // тр. междунар. науч.-практ. конф. «Транспорт-2013». Рост. гос. ун-т путей сообщения. Ростов н/Д. 2013. 4.2. - С. 215-216.

101. Подуст С.Ф. Экспериментальные исследования шума и вибрации грузовых поездов / С.Ф. Подуст // IX Промышленный конгресс юга России: сб. статей (11-13 сентября 2013 г., г. Ростов-на-Дону). - Ростов н/Д: Изд. центр ДГТУ, 2013. - 776 с. - С. 212-214.

102. Подуст С.Ф. Экспериментальные исследования диссипативной функции элементов остекления электровозов /С.Ф. Подуст, Ю.В. Пронников // IX Промышленный конгресс юга России: сб. статей (11-13 сентября 2013 г., г. Ростов-на-Дону). - Ростов н/Д: Изд. центр ДГТУ, 2013. - 776 с. - С. 215-221.

103. Подуст С.Ф. Увеличение звукоизоляции элементов остекления электровозов / С.Ф. Подуст // Известия ИУИ АП. - 2011. - №.

104. Никифоров A.C. Вибропоглощение на судах. - JI.: Судостроение, 1979.-284 с.

105. Климов Б.И. Современные тенденции развития вибро и звукозащитных систем полиграфических машин. - М.: Книга, 1983. -48 с.

106. Тартаковский Б.Д. Методы и средства вибропоглощения. - в кн.: Борьба с шумом и звуковой вибрацией. - М.: Знание, 1974. - с. 430-436.

107. Тартаковский Б.Д. Научные и практические вопросы создания серийного производства вибропоглощающих материалов и покрытий и вибродемпфированных конструкций // Материалы Всесоюзного совещания по проблемам улучшения акустических характеристик машин. - Звенигород, 27-29 окт. М.: 1988.-с 36-47.

108. Балабаева И.А. Шумопоглощающие материалы // Автомобильная пром-сть. - 1987. - №9. - С. 38-39.

109. Котани Ю., Тасиро К. Современное состояние и перспективы развития звукопоглощающих и виброизолирующих материалов в автомобилестроении // Дзюдося Гидзяцу. - 1972. - Т. 26. - №3. - С. 345-356.

110. Watzl A. Anlagen zur Herstellung von Fliesstoffen für die Automobilindustrie//Textil Praxis Intern/ - 1987.-Bd. 42.-N ll.-S. 1344-1354.

111. Теплошумопоглощающие материалы из синтетических волокон / В.А. Быков, А.Д. Шуляк, Г.Г. Шерстнева и др. // Автомобильная пром-сть. -1982. - №7.-С. 8-11.

112. Кальдина М.Ю., Конюхова C.B. Использование отходов полиамидных нитей при выработке полотен для прокладок в автомобилестроении // Текстильная пром-сть. - 1985. - №3. - С. 31.

113. Шерстнева Г.Г., Васильева JI.H. Материал для ковриков пола // Автомобильная пром-сть. - 1988. - №9. С. 60.

«УТВЕРЖДАЮ»

.ения научных

ЖШУ ВПО ДГТУ

Лукьянов

13 г.