авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

Проблемы улучшения условий труда в стрелковых тирах на предприятиях машиностроительного комплекса

-- [ Страница 4 ] --

Таблица 3. Коэффициенты регрессионной модели для вакуумированных конструкций до 20 кПа

Среднегеометрическая частота, Гц Коэффициент детерминации, R2 Уровень значимости, a0 a1 a2 a3
630 0,8399 0,0103 –0,0806 не значим 0,0096 0,0064
800 0,7306 0,0377 –0,1188 не значим 0,0107 0,0096
1000 0,8786 0,0051 –0,3688 не значим 0,0121 0,0232
1250 0,9079 0,0154 –0,7523 0,0029 0,0040 0,0269
1600 0,8817 0,0252 –0,0025 0,003158 –0,0046 0,0049
Окончание табл. 3
Среднегеометрическая частота, Гц Коэффициент детерминации, R2 Уровень значимости, a0 a1 a2 a3
2000 0,5855 0,2734 0,4942 –0,00058 –0,0044 0,0030
2500 0,7810 0,0830 0,9156 –0,0015 0,0025 –0,0087
3150 0,9060 0,0161 0,9915 –0,00252 0,0074 –0,0085
4000 0,9272 0,0097 0,8785 –0,00228 0,0058 –0,0067

На рис. 9 представлен типичный график коэффициентов звукопоглощения отдельной конструкции в ее вакуумированном и невакуумированном виде.

 – Коэффициенты звукопоглощения-18

Рисунок 9. – Коэффициенты звукопоглощения типовой конструкции

Были получены следующие результаты:

1. В конструкциях без вакууметрического давления фактор «плотность материала» в 1/3-октавных полосах со среднегеометрическими частотами 630–1250 Гц значим, абсолютные значения его регрессионного коэффициента больше стандартных ошибок, величина которых не превышает 15 %. В 1/3-октавных полосах 1600–4000 Гц фактор «плотность материала» не значим, то есть абсолютные значения коэффициента фактора меньше своих стандартных ошибок.

2. В конструкциях без вакууметрического давления в уравнениях линейной регрессии для диапазонов 1/3-октавных полос со среднегеометрическими частотами 630–4000 Гц значение коэффициента детерминации R2 по арифметическому среднему равно 0,88 при уровне значимости <0,05.

3. В конструкциях с вакууметрическим давлением 20 кПа фактор «плотность материала» в 1/3-октавных полосах со среднегеометрическими частотами 630–1000 Гц не значим, абсолютные значения коэффициента этого фактора меньше своих стандартных ошибок. В 1/3-октавных полосах 1250–4000 Гц фактор «плотность материала» значимый, абсолютные значения этого фактора больше своих стандартных ошибок, величина которых не более 10 %.

4. В конструкциях с вакууметрическим давлением 20 кПа в уравнениях линейной регрессии для диапазонов 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами 630–4000 Гц значения коэффициента детерминации R2 по арифметическому среднему равно 0,83 при уровне значимости <0,05.

5. В вакуумированных конструкциях до 20 кПа фактор «диаметр перфорации» в диапазонах 1/3-октавных полос 630–4000 в среднем в 5,3 раза является менее значимым по сравнению с невакуумированными их типом.

6. Толщина конструкции как в вакуумированных так и в невакуумированных ее типах равным образом влияет на величину звукопоглощения.

7. При наличии вакууметрического давления внутри резонаторной конструкции ширина ее резонансной полосы частот увеличивается в среднем в 2 раза. Конструкция имеет тенденцию к потере ярко выраженного резонансного звукопоглощения.

Импульсный шум может относиться к области линейной или нелинейной акустики в зависимости от числа Маха или акустического числа Рейнольдса. На существование ударных волн при выстреле, в непосредственной близости от дульного среза, например, из гладкоствольного оружия, как свидетельствуют данные ученых, указывает около- или сверхзвуковая дульная скорость снаряда. Скорость вылета снаряда на дульном срезе спортивно-охотничьего оружия составляет, например, 12-го калибра составляет 345 м/с.

На основании анализа экспериментальных данных установлено, что в специальной реверберационной камере объемом 2 м3 звукопоглощение сотовой конструкции и материала «Изолон®» при воздействии на них звукового импульса от стартового револьвера и экспоненциального тестового сигнала остается постоянным. То есть на рабочих местах испытателей вооружения конструкции, расположенные на ближайших поверхностях, будут работать в области линейной акустики, например, при испытании изделий калибра – 12, 16, 20, 410.

Вторая часть экспериментальной работы посвящена исследованию влияния степени вакуумирования бумажных конструкций на величину коэффициента звукопоглощения. Установлено, что высокая степень вакуумирования приводит к снижению частотных коэффициентов звукопоглощения. Величина звукопоглощения определялась на центральных частотах 500–4000 Гц в диапазоне вакуумметрического давления 0,65–15,2 кПа со средним шагом в 0,5 кПа. Вычисление коэффициентов звукопоглощения и построение соответствующей кривой на каждой отдельно взятой частоте выполнялось по 30 точкам. На рис. 10 представлена кривая звукопоглощения на частоте 500 и 3150 Гц.

По величине максимального значения величины достоверности аппроксимации R2 было установлено, что снижение коэффициента звукопоглощения с увеличением вакуумметрического давления осуществляется по логарифмическому закону вида –aln(x) + b, где a и b – константы, х – давление вакуума, кПа.

Одним из физических принципов, определяющим звукопоглощение конструкции в целом, является наличие количества отверстий в каждой ячейке, необходимых для перетекания воздуха внутри нее. Установлено, что увеличение количества отверстий с 4 до 6 у одной и той же конструкции уменьшает звукопоглощение, по крайней мере, в диапазоне давления вакуума 1,00–1,27 кПа.

В этой же главе выполнялись исследования влияния степени вакуумирования конструкций на частотно-зависимую реверберацию в опытной кабине испытателя вооружения при единичном импульсе. Было установлено, что в опытной кабине при наличии на ее стенках вакуумированных сотовых конструкций время реверберации повышается по мере увеличения степени разреженности внутри конструкций. Минимум времени реверберации, ниже, чем в случае невакуумированных конструкций наблюдается в диапазоне вакууметрических давлений внутри них 0,58–1,62 кПа (рис. 11).

 – Зависимость коэффициента-19

Рисунок 10. – Зависимость коэффициента звукопоглощения от вакууметрического давления на центральных частотах соответственно 500 и 3150 Гц

 – Влияние вакууметрического-20

Рисунок 11. – Влияние вакууметрического давления внутри конструкций на время реверберации в опытной кабине испытателя вооружения

Далее выполняется разработка теоретических основ математического моделирования шумозащитных конструкций сотового типа. Численное моделирование осуществлялось в двумерной постановке, с моделированием звукопоглощения в импедансной трубе. После установления акустического поля задача решалась в частотной области. Расчеты выполнялись как для вакуумированных, так и невакуумированных конструкций.

Расчеты носили характер, подтверждающий правильность экспериментальных выводов. Методика оценки звукопоглощения конструкции на основе двух микрофонного метода передаточной функции в импедансной трубе реализована впервые.

Конструктивные особенности импедансной трубы приведены на рис. 12. Решение искалось на частотах гармонического возбуждения с шагом 50 Гц в интервале 700–1900 Гц, то есть частотах, на которых существует селективное звукопоглощение, определенное экспериментально. Метод передаточной функции предполагает генерирование источником шума плоских волн, регистрация интерферирующего поля при этом выполняется микрофонами, вмонтированными в стенку, и последующее вычисление комплексной акустической передаточной функции и нормального коэффициента звукопоглощения.

 – Импедансная труба 1 –-21

Рисунок 12. – Импедансная труба

1 – микрофон А; 2 – микрофон В; 3 – исследуемый образец

При исследовании рассматривался создаваемый аэродинамическим путем звук, являющийся продуктом воздушного потока, отделенным от звука, производимого вибрациями корпуса трубы и каркасом исследуемой конструкции. В качестве звука рассматривались малые колебания сжимаемого газа. Уравнения распространения звука получаются из основных уравнений динамики сжимаемого газа, которые включают в себя уравнение неразрывности, уравнение сохранения импульса (количества движения). Исследования показали, что эффекты, вызванные вязкостью и теплопроводностью газа, сводятся в основном к поглощению газа средой, которое обычно невелико. Так коэффициент затухания звуковой волны в воздухе , 1/м, где f – частота звука в Гц, поэтому при анализе процессов распространения звука (по крайней мере, в области частот интервала слышимости) вязкостью и теплопроводностью газа можно пренебречь, рассматривая процесс как адиабатический.

При решении задачи в частотной области с использованием технологии конечных элементов для потенциала гармонической скорости использовалось основное равенство:

(7)

Для решения задачи использовались линейные восьми узловые гексаэдральные элементы. Элементы, моделирующие акустическую среду в каждом узле, имеют единственную степень свободы – акустическое давление.

Эффекты вязкости среды – экспоненциальное затухание амплитуды волны в зависимости от расстояния от источника звука для каждой исследуемой частоты моделировалось с использованием комплексного числа скорости звука следующим образом. Пусть комплексное представление скорости звука задано, что будет являться допущением, позволяющим учесть диссипацию волны с заранее заданной скоростью :

. (8)

Тогда для плоской волны

, (9)

где а – затухание звукового давления в воздухе, Непер/м.

Конечные элементы, моделирующие твердое тело имеют три степени свободы, в случае декартовой системы координат – компоненты перемещений вдоль осей x, y, z.

Для построения конечно-элементной модели использовалась структурированная сетка. Два микрофона фиксировали звуковое давление в комплексном виде. Передаточная функция H12 для общего звукового поля была получена в виде:

, (10)

преобразование которого приводит к выражению по определению коэффициента отражения:

. (11)

Фактор отражения звука на плоскости отсчета, которая совпадает с фронтальной поверхностью исследуемого материала (x=0) может быть теперь определен из измеренных передаточных функций, расстояния x1 и волнового числа k0.

Коэффициент поглощения находится:

, (12)

где – модуль комплексного числа коэффициента отражения звукового давления.

Разработанная методика позволила определить коэффициент звукопоглощения для сотовой конструкции двух типов: плотность картона 140 г/м2, толщина картона 0,2 мм; размер ячейки (радиус вписанной в шестиугольник окружности) 10,5 мм; диаметр перфорации 7 мм; вакуумирование внутри 20 кПа, толщина конструкции 25,7 мм (для первого типоразмера) и 32,7 мм (для второго типоразмера). Исследование проводилось в цилиндрической области, диаметром 0,1 м, длиной 1,25 метра. В главе выполнено сравнение результатов экспериментальных и численных исследований. На рис. 13 приведено сравнение результатов выполненного 1/5 октавного и 1/4 октавного анализа. Обозначения на графике: «ВакуумЧисл» – коэффициенты звукопоглощения вакуумированной конструкции, полученные численным методом; «1/3 окт» – коэффициенты звукопоглощения вакуумированной конструкции, полученные экспериментально выполнением 1/3 октавного анализа; «1/4 окт» – коэффициенты звукопоглощения вакуумированной сотовой конструкции, полученные экспериментально выполнением 1/4 октавного анализа; «1/5 окт» – коэффициенты звукопоглощения вакуумированной конструкции, полученные экспериментально выполнением 1/5 октавного анализа.

 Анализ экспериментального 1/3, 1/4, 1/5-32

Рис. 13. Анализ экспериментального 1/3, 1/4, 1/5 октавного анализа и численных расчетов для вакуумированной конструкции толщиной 32,7 мм

(пояснения в тексте)

Из рис. 13 следует, что с уменьшением ширины полосы 1/n-октавного анализа, наблюдается хорошее совпадение численных и экспериментальных расчетов в диапазоне частот 950–1600 Гц.

В целом были приняты следующие допущения, вызывающие отклонения численных и экспериментальных результатов:

1) в импедансной трубе используется гармоническое возбуждение, не учитывается материал полиэтиленовой пленки, отверстия заменяются шестиугольниками.

2) в реверберационной камере используется сложный детерминированный сигнал, вызывающий возбуждение и взаимное влияние друг на друга всех ячеек, что в итоге и объясняет существование более широкой резонансной полосы по сравнению с численными расчетами. Сотовая конструкция исследуется «как есть».

3) в случае импедансной трубы расчет ведется непосредственно на отдельно взятой частоте, абсциссы точек кривых соответствуют конкретным частотам, в то время как значения точек экспериментальных кривых соответствуют среднегеометрическим частотам.

Заключение, сформулированное по пятой главе, заключается в следующем:

1. Экспериментальные результаты исследования сотовых конструкций по плану трехфакторного эксперимента при постоянном давлении вакуума внутри конструкций в 20 кПа позволили оценить вклад каждого из учитываемых факторов – толщина конструкции, диаметр перфорации, плотность материала и по эмпирическим зависимостям представить качественное поведение конструкций в условиях постоянного шума в зависимости от степени значимости фактора.

2. Исследования в реверберационной камере и опытной кабине испытателя вооружения над вакуумированными и невакуумированными сотовыми конструкциями показали, что:

во-первых, максимальное звукопоглощение наблюдается при незначительном вакууметрическом давлении внутри них – порядка 0,58–1,62 кПа;

во-вторых, при работе испытателей с изделиями спортивно-охотничьих ружей с калибрами патронов 12, 16, 20, 410 звукопоглощение конструкций не меняется при воздействии на них импульсного и постоянного шумов;

в-третьих, наблюдается более широкая полоса поглощения при вакуумировании;

в-четвертых, путем изменения геометрических параметров существует возможность регулирования звукопоглощения применительно к условиям труда на рабочих местах.

3. Разработана численная методика определения кривой звукопоглощения вакуумированных и невакуумированных конструкций с использованием метода передаточной функции в поле комплексных чисел с учетом диссипации звуковой волны с заранее заданной скоростью , фиксируемого в двух точках звукового давления, результаты вычислений по которой удовлетворительно согласуются с экспериментальными результатами.

Шестая глава посвящена практической реализации результатов работы. Один из способов проверки эффективности шумозащитных мероприятий оценка кривой реверберации. На тех частотах, на которых мероприятие ээффективно, реверберация слабо выражена. Исследование выполняется на примере гулкого помещения соразмерного с тиром, в котором 20 % поверхности боковых стен покрывается сотовыми конструкциями. Проводится сравнительное исследование со звукопоглощающим материалом – Изолон®. Результаты исследования времени реверберации изображены на рис. 14, которые подтверждают результаты экспериментальных и численных исследований – звукопоглощение сотовых конструкций находится в интервале среднегеометрических частот 800–1600 Гц, а время реверберации может быть приведено к нормативному значению.

 – Результаты-33

Рисунок 14. – Результаты экспериментальных исследований времени

реверберации в соразмерном с тиром помещении

В части практического использования результатов исследования представлены схемные решения расположения шумозащитных конструкций сотового типа на рабочем месте испытателя вооружения.

Снижение класса условий труда по шумовому фактору с помощью разработанных средств и методов выявляется на основе расчета результирующего А-корректированного уровня звукового давления для опытной кабины испытателей вооружения, оснащенной сотовыми шумозащитными конструкциями при использовании наушников «Peltor» с официальными техническими характеристиками. Расчеты выполнены по отраженному звуку. Уровень звукового давления в таблицах рассчитывался как арифметическое среднее по семи значениям. Установлено, что в конкретной шумовой ситуации результирующий А-корректированный уровень звука не превысит 97 дБА в 84 % случаев при условии правильного ношения работниками средства защиты. По сравнению с необработанной кабиной, уровень отраженного звука снизится на 4 дБА при использовании средств индивидуальной защиты. Без использования средств индивидуальной защиты в аналогичных условиях уровень звука снизится на 3 дБА. С позиции снижения класса условий труда установлено, что в случае использования шумозащитных конструкций его снижение можно достигнуть на одну степень – с 3.4 до 3.3 (по отраженному звуку) (рис. 15). Сложно достигнуть снижения класса условий труда еще на одну степень – до 3.2. Для этого необходимо, чтобы конструкции обеспечивали снижение шума на 11 дБА!



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.