способ определения наибольшего уровня шума на рабочем месте оператора колесных тяговых машин

Формула изобретения

Способ определения наибольшего уровня шума на рабочем месте оператора тяговых машин, включающий измерение посредством шумоизмерительной аппаратуры уровня шума на рабочем месте оператора тяговой машины в процессе движения этой машины, сочлененной с динамометрической тележкой, на которой создано тормозное усилие, отличающийся тем, что на динамометрической тележке создают тормозное усилие, соответствующее максимальной тяговой мощности сочлененной с ней тяговой машины, определяемое следующей зависимостью:

T_Nmax = (0.58 ... 0.80) G_к ,

где T_Nmax - тормозное усилие динамометрической тележки;

G_к - вертикальная нагрузка на ось ведущего колеса тяговой машины,

- коэффициент сцепления колеса тяговой машины с опорной поверхностью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному, сельскохозяйственному, строительно-дорожному и коммутационному машиностроению и может быть использовано в других областях техники для определения эффективности звукоизоляционных качеств кабин и других объектов.

Современные тяговые машины, например, строительно-дорожные или сельскохозяйственные, выполняют сложные технологические операции и поэтому имеют большое количество источников шума. Общеизвестны отрицательные последствия этих источников шума на здоровье операторов, поэтому санитарные нормы регламентируют предельно допустимые уровни звукового давления на рабочих местах, в частности в кабинах машин. С целью оценки шумовых характеристик на рабочих местах проводят измерения.

Известны способы определения наибольшего уровня шума, при которых максимальный уровень шума и соответствующий режим рабочих органов определяют путем последовательных измерений уровней шума на всех возможных рабочих режимах машины /1, с. 5, п. 3.2.10/. Недостатком этих способов является большая длительность и трудоемкость измерений уровней шума на всех возможных рабочих режимах машины.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому является способ определения наибольшего уровня шума /2, с. 23, п.2.2. 13.5.7/, включающий измерение посредством шумоизмерительной аппаратуры уровня шума на рабочем месте оператора тяговой машины в процессе движения этой машины, сочлененной с динамометрической тележкой, на которой создано тормозное усилие, имитирующее все режимы работы испытуемой машины. Результаты измерений сравниваются и выбирается самый наибольший.

Недостатком этого способа также является большая длительность и трудоемкость измерений уровней шума.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение времени и трудоемкости испытаний машин для определения и оценки наибольшего уровня шума на рабочем месте оператора тяговых машин.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения наибольшего уровня шума на рабочем месте оператора тяговых машин, включающем измерение посредством шумоизмерительной аппаратуры уровня шума на рабочем месте оператора тяговой машины, сочлененной с динамометрической тележкой, на которой создано тормозное усилие, отличительными от прототипа признаками является то, что на динамометрической тележке создают тормозное усилие, соответствующее максимальной тяговой мощности сочлененной с ней тяговой машины, определяемое следующей зависимостью:

T_Nmax= (0,58...0,80)G_к,

где T_Nmax - тормозное усилие, созданное на тормозной тележке;

G_к - вертикальная нагрузка на ось ведущего колеса тяговой машины;

- коэффициент сцепления колеса тяговой машины с опорной поверхностью.

Создание на динамометрической тележке тормозного усилия, соответствующего максимальной тяговой мощности сочлененной с ней тяговой машины, позволяет определить наибольший шум на рабочем месте оператора, возникающий при работе машины на всех возможных режимах и условиях.

На фиг. 1 приведена схема реализации способа определения наибольшего уровня шума на рабочем месте оператора тяговых машин на примере автогрейдера. На фиг. 2 - зависимость тяговой мощности N_Т и уровня шума L_Р на рабочем месте оператора от силы тяги T для автогрейдера Д3-122.

Были проведены экспериментальные исследования, в результате которых установили, что максимальный шум в кабине тяговых машин имеет место на рабочем режиме, соответствующем наибольшей тяговой мощности. Например, для получения тяговой характеристики автогрейдера Д3-122 (класс 160) проводились тяговые испытания этой машины в полевых условиях в соответствии с ГОСТ /3/. Одновременно в соответствии с ГОСТ /4/ проводилось измерение уровня шума на рабочем месте оператора. Было установлено, что максимальное значение уровня шума L_Рmax имеет место при наибольшем значении тяговой мощности N_Тmax машины. Зависимость тяговой мощности N_Т и уровня шума L_Р на рабочем месте оператора от силы тяги T, представленные на фиг. 2, получены при прямолинейном движении автогрейдера Д3-122 на первой передаче коробки передач по связному плотному свежесрезанному суглинистому грунту с влажностью, близкой к оптимальной, при давлении воздуха в шинах 0,6 МПа и полной подаче топлива в двигатель. Наибольший уровень шума L_Рmax = 99,31 дБА на рабочем месте оператора был зафиксирован при максимальной тяговой мощности автогрейдера N_Tmax = 43,9 вКт и тормозном усилии T_Nmax = 50,95 кН, равном силе тяги машины.

При уменьшении тормозного усилия T на динамометрической тележке по сравнению со значением T_Nmax тяговая мощность N_Т и уровень шума L_Р на рабочем месте уменьшались (фиг. 2).

При увеличении тормозного усилия T на динамометрической тележке по сравнению со значением T_Nmax увеличивалось буксование колесных движителей, уменьшилась частота вращения коленчатого вала двигателя машины, уменьшилась скорость движения машины, ввиду чего уменьшилась тяговая мощность N_Т и уровень шума L_Р на рабочем месте оператора (фиг. 2). Тормозное усилие T_Nmax, соответствующее наибольшему уровню шума на рабочем месте оператора и максимальной тяговой мощности тяговой машины, при выбранных условиях работы выразили через T - максимальную силу тяги, определяемую условиями сцепления пневматических шин колесного движителя с грунтом и соответствующую коэффициенту буксования = I:

T_Nmax= KT= KG_к, (1)

где G_к - вертикальная нагрузка на ось ведущего колеса;

K - коэффициент пропорциональности;

- коэффициент сцепления колеса машины с опорной поверхностью.

Вертикальную нагрузку G_к на ось ведущего колеса автогрейдера Д3-122 определили по его технической характеристике: G_к = 96,48 кН, значение коэффициента сцепления колеса автогрейдера с опорной поверхностью нашли для плотного свежесрезанного суглинистого грунта по таблице /5, с.111, табл. 16/: = 0,749. Приемлемые значения коэффициента "K" в формуле (1) определили на основе полученных при экспериментальных исследованиях соответствующих значений тормозных усилий T и уровней шума L_Р на рабочем месте оператора. Подставляя в формулу (1) значения T_Nmax = 50,95 кН, соответствующее наибольшему уровню шума L_Рmax = 99,31 дБА, получили

K = T_Nmax/(G_к ) = 50,95/(96,480,749) = 0,705.

Использование этого значения коэффициента "K" для вычисления T_Nmax дало отличные результаты по измерению наибольшего шума L_Рmax на рабочем месте оператора при установке на динамометрической тележке вычисленного значения тормозного усилия T_Nmax.

В соответствии с требованием ГОСта /4/ значение L_Рmax округляли до целого числа, поэтому допустимой погрешностью при определении значения L_Pmax приняли - 0,5 дБА. При экспериментальных исследованиях получили наименьшее допустимое значение L_Рmax:

L_Рmax = 99,31 - 0,5 = 98,81 ДБа.

На фиг. 2 про этому значению уровня шума нашли соответствующие величины тормозных усилий 42 кН и 58 кН. Поставляя эти усилия как T_Nmax в формулу (1), получили допустимые значения коэффициента K:

K = 42/(96,480,749) = 0,58,

K = 58/(96,480,749) = 0,80.

Таким образом, для вычисления T_Nmax можно использовать выражение

T_Nmax= (0,58...0,80)G_к. (2)

Для всех тормозных усилий, полученных по формуле (2), при экспериментальных исследованиях после измерений уровня шума L_Р на рабочем месте оператора и округлении его значения до целого числа был получен результат - одно и то же значение L_Рmax = 99 дБА.

При использовании значений коэффициента "K": K < 0,58 и K > 0,8 погрешность определения наибольшего уровня шума L_Рmax на рабочем месте оператора может быть равна 1 дБА или превышать 1 ДБа, что недопустимо. Например, при K = 0,53 и K = 0,85 по формуле (1)



Этим значениям тормозного усилия соответствует уровень шума в качестве оператора L_Р = 98,43 дБА, после округления до целого числа получим L_Рmax = 98 дБА, что отличается от полученного ранее значения L_Pmax = 99 дБА на 1 дБА. Аналогичные испытания, проведенные с другими типами тяговых машин (колесные тракторы, скреперы, погрузчики) подтвердили эти выводы.

По предложенному способу наибольший уровень шума на рабочем месте оператора автогрейдера Д3-122 класса 160 определяли следующим образом. Автогрейдер 1 соединили с динамометрической тележкой 2 с помощью дышла 3 (фиг. 1). Для измерения уровня шума на рабочем месте оператора использовали прецизионный шумомер 4 фирмы "Брюль и Къер" (Дания) типа 2203 с набором октавных фильтров типа 1613, установленный в кабине 5 автогрейдера (фиг. 1). Микрофон установили с таким расчетом, чтобы центр мембраны был смещен: а) вверх по вертикали от базисной точки сидения на 700 мм; б) вперед по горизонтали от точки положения, указанного в подпункте а), на 150 мм; в) вправо по горизонтали от точки положения, указанного в подпункте б), на 250 мм. Главную ось микрофона направили вертикально вниз. На шумомере установили временную характеристику "медленно".

Назначили условия и режимы проведения измерений. Например, назначили прямолинейное движение автогрейдера на первой передаче коробки передач по связному плотному свежесрезанному суглинистому грунту с относительной влажностью 22...24% при давлении воздуха в шинах 0,6 МПа и полной подаче топлива в двигатель.

По формуле (2) определяли значение тормозного усилия T_Nmax, соответствующее наибольшему уровню шума. При этом вертикальную нагрузку G_к на ось ведущего колеса автогрейдера Д3-122 определили по его технической характеристике G_к = 96,48 кН; значение коэффициента сцепления колеса автогрейдера с опорной поверхностью нашли для плотного свежесрезанного суглинистого грунта по таблице /5, с. 111, табл. 16/ = 0,749. Получили

T_Nmax = (0,58...0,80)96,480,749 = 42...58 кН.

На динамометрической тележке установили значение тормозного усилия T_Nmax = 50 кН.

При движении автогрейдера с динамометрической тележкой при назначенных режимах и условиях выполняли не менее трех серий измерений шумовых характеристик. За результат измерений принимали среднее арифметическое значение трех измерений. При обработке в результате измерений вносили поправку на частотную характеристику микрофона, на характеристику направленности микрофона, на уровень помех. Правильность определения шумовых характеристик проверяли расчетом уровня шума по значениям измеренного звукового давления в октавных полосах частот и сопоставлением его со значением измеренного уровня шума. Расхождение не превышало 2 дБА. Получили наибольший уровень шума на рабочем месте оператора L_Рmax = 99,31 дБА. В соответствии с требованием ГОСТа /4/ округлили это значение до целого числа: L_Рmax = 99 дБА.

Изменяли условия проведения измерений и вновь по формуле (2) вычисляли значение T_Nmax, устанавливали это тормозное усилие на динамометрической тележке и при движении автогрейдера, сочлененного с динамометрической тележкой, выполняли аналогично измерения шумовых характеристик и обработку результатов измерений.

Таким образом, по сравнению с известными способами определения наибольшего уровня шума на рабочем месте оператора тяговых машин, предложенный способ обеспечивает уменьшение времени и трудоемкости испытаний машин в 5... 6 раз.

Источники информации

1. Машины сельскохозяйственные самоходные. Методы определения вибрационных и шумовых характеристик. ГОСТ 12.4.095-80. Издание официальное. Гос. комитет СССР по стандартам. М., 1984.

2. Техника сельскохозяйственная. Методы оценки безопасности. ГОСТ 12.2.002-81. Издание официальное. Гос. комитет СССР по стандартам. М., 1987.

3. Машины землеройные. Метод определения тяговой характеристики. ГОСТ 27247-87. Издание официальное. Гос. комитет по стандартам. М., 1987.

4. Шум. Методы определения шумовых характеристик. Общие требования. ГОСТ 23941-79. Гос. комитет по стандартам. М., 1986.

5. Н.А.Ульянов Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин. - М.: Машиностроение, 1969.