Обеспечение виброакустической безопасности локомотивных бригад при расчете и проектировании грузовых электровозов

• Автор: Подуст, Сергей Федорович
• Шифр специальности: 05.26.01, 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. 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
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

Необходимо учесть, что в процессе шумообразования участвует несколько шпал, количество которых определяется как
кг-К.

где Ь - длина подвижного состава, м; Н - шаг расположения шпал, м.
В этом случае зависимости для определения уровней звуковой мощности и звукового давления приведены к виду:
+ 201g КА. + 101g
Lp = 201g^- + 51g К
Аxk'*
ЕІ + ^t-l

2 bhl + 2 Ы2 + hl
______Ш________Ш

2 bhl + 2 bll + hll

+ 10^ + 94; (2.23)
+ 101g +105, (2.24)
где L - длина электровоза, м;
H* - шаг расположения шпал, м;
/0 - расстояние между колесными парами, м; buh - высота и ширина шпалы, м;
/-момент инерции шпалы, м4;
1Ш - длина шпалы, м.
Для практического расчета спектров шума, излучаемого шпалами, необходимо определить скорости колебаний на собственных частотах. Для этого рассмотрим дифференциальное уравнение изгибных колебаний балки на упруго-диссипативном основании:
д2у | д2 d4y , j P{x,t)
dt2 дхл pbh pbh
(2.25)
где /*(*,?) - силовое воздействие на шпалу.
Размеры площадки контакта колеса с рельсом исчезающе малы в сравнении с активной длиной рельса как источника интенсивного звукового излучения. Поэтому, используя данные работы [40], представим уравнение изгибных колебаний следующим образом: