автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Улучшение условий труда в рабочей зоне выбивных решеток путем снижения вибрации, шума и концентрации пылевого аэрозоля

На правах рукописи

<&7

МОЗГОВОЙ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ ТРУДА В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ ВЫБИВНЫХ РЕШЕТОК ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ, ШУМА И КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛЕВОГО АЭРОЗОЛЯ

Специальность: 05.26.01 - охрана труда (в машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2009

003472911

Работа была выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет» на кафедре «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды».

Ведущее предприятие: ЗАО «Завод по выпуску КПО», г. Азов

Защита состоится 30 июня 2009г. в 11.00 на заседании диссертационного совета Д 212.058.06 при Донском государственном техническом университете (ДГТУ) по адресу: 344000 г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, ауд. 252.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ.

Автореферат разослан ¿Г <- мая 2009г.

Ученый секретарь

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Б.Ч. Месхи

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Н.И> Иванов;

кандидат технических наук А.М. Капусгянский

диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

А.Т. Рыбак

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. Согласно статистическим данным Госкомстата России, уровни производственного шума возрастают за каждые 5-10 лет на 5 дБ в среднем по всем отраслям промышленности, По прогнозам Минтруда России тенденция роста уровней шума и вибрации будет актуальна в ближайшие 40-50 лет. Продолжительность и уровень шума отражаются на здоровье и работоспособности человека. Повышенный уровень шума и вибрации является причиной экономических потерь за счет снижения производительности труда, ухудшения качества продукции, увеличения числа несчастных случаев, ремонта технологического оборудования. Работа в условиях превышения нормативного уровня звукового давления только на 5 дБ снижает производительность труда на 3,5%, через пять лет на 5%, через 25 лет на 15%.

Пылевой аэрозоль и находящиеся в нем химические соединения также оказывают негативное воздействие на организм человека, оборудование и строительные конструкции. Значительный вклад в загрязнение воздушной среды пылевыми аэрозолями вносят предприятия машиностроения, которые имеют на своей территории литейные участки, в состав которых, как правило, входят стационарные источники образования и выделения в воздух рабочей зоны мелкодисперсных пылевых частиц, которые способны находиться в воздушной среде длительное время.

Указанные выше опасные и вредные производственные факторы образуются на участках выбивки опок литейного производства, где основным технологическим- оборудованием является выбивная решетка, предназначенная для выбивки отливок из литейных форм. Существующие методы обеспыливания не обеспечивают требуемого снижения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны, а применяемые системы вибро-шумозащиты не выполняют санитарные нормы уровней вибрации и шума. Поэтому, задача улучшения условий труда операторов выбивных решеток является актуальной и имеет важное научно-техническое и социально-экономическое значение.

Целью работы является обеспечение безопасных условий труда в рабочей зоне выбивной решетки за счет снижения вибрации, шума и концентрации пылевого аэрозоля до предельно-допустимых значений и для ее обеспечения решаются следующие задачи:

1. Провести исследования условий труда в рабочей зоне выбивных решеток и выделить доминирующие опасные и вредные производственные факторы.

2. Разработать динамическую модель выбивной решетки и изучить взаимосвязи между ее конструктивными, технологическими параметрами и виброактивностью в рабочей зоне.

3. Теоретически обосновать систему виброзащиты и определить ее оптимальные параметры для широкой номенклатуры выбивных решеток.

4. Проверить возможность использования теоретического описания показателей эффективности и энергоемкости, как результирующих

характеристик процессов улавливания и очистки воздуха от частиц пылевого аэрозоля в рабочей зоне выбивных решеток.

5. Разработать комплексную систему защиты операторов выбивных решеток, обеспечивающую снижение в рабочей зоне уровней вибрации, шума и концентрации пыли до нормативных значений.

Автор защищает:

1. Математическую модель динамической системы выбивной решетки вибрационного типа, позволяющую на этапе проектирования определить оптимальные параметры виброзащитной системы и обеспечить выполнение санитарных норм вибрации.

2. Теоретическое описание процессов улавливания и очистки воздуха от частиц пылевого аэрозоля, которые характеризуются результирующими параметрами: эффективностью и энергоемкостным показателем.

3. Математические зависимости эффективности и энергоемкости процессов обеспыливания, позволяющие определить рабочие параметры системы борьбы с пылевым аэрозолем и обеспечить требуемую эффективность процессов улавливания и очистки воздуха в рабочей зоне выбивных решеток.

4. Результаты экспериментальных исследований вибрации, шума и запыленности выбивных решеток, подтвердивших правильность полученных теоретических зависимостей.

5. Инженерные решения по созданию комплексной системы защиты, обеспечивающие в рабочей зоне выбивных решеток санитарные нормы уровней вибрации и шума, и предельно-допустимую концентрацию пыли.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана модель динамической системы выбивной решетки

. вибрационного типа, и на ее основе получены аналитические выражения,

связывающие между собой параметры виброзащитной системы, конструктивные и технологические параметры выбивной решетки.

2. Теоретически обоснованы оптимальные параметры виброзащитных систем, позволяющие на этапе проектирования выбивных решеток обеспечить выполнение предельно-допустимых норм вибрации в рабочей

, зоне.

3. Получены аналитические зависимости энергоемкостного показателя, как критерия оценки экономичности процессов улавливания и очистки воздуха от пыли в рабочей зоне выбивных решеток.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Предложена методика моделирования виброзащитной системы, позволяющая на этапе проектирования технологического оборудования определить оптимальные параметры виброзащитной системы, обеспечивающая выполнение санитарных норм вибрации на рабочем месте.

2. Обоснована методика выбора высокоэффективных и экономичных систем борьбы с пылевым аэрозолем для условий эксплуатации выбивных решеток на основе обеспечения предельно-допустимой концентрации пыли в воздухе рабочей зоны.

3. Разработано устройство, позволяющее последовательно реализовать процессы пылеулавливания и очистку воздуха от пыли, обеспечивающее в рабочей зоне выбивных решеток предельно-допустимую концентрацию пыли и предельно-допустимые уровни шума.

Реализация работы в промышленности. На ОАО «Роствертол» в литейном цеху на участке выбивки опок внедрены мероприятия по обеспечению предельно-допустимых уровней (ПДУ) вибрации и шума, и предельно-допустимой концентрации (ПДК) пылевого аэрозоля в рабочей зоне выбивной решетки. Санитарные нормы вибрации достигнуты в самом технологическом оборудовании выбивной решетки путем определения оптимальных параметров динамической модели выбивной решетки. Достижение ПДК пылевого аэрозоля и уровней шума получено при установке разработанной системы пыле-шумозащиты непосредственно на выбивную решетку.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: «Прогрессивные технологические процессы в металлургии и машиностроении. Экология и жизнеобеспечение. Информационные технологии в промышленности» 7-9 сентября 2005г. г. Ростов-на-Дону; «Современные тенденции развития металлургической, машиностроительной и станкоинструментальной промышленности» (в рамках промышленного конгресса Юга России и Международной специализированной выставки «Метмаш. Станкоинструмент - 2006») 6-8 сентября 2006г. г. Ростов-на-Дону; «Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки» 29 сентября - 3 октября 2008г. г. Ростов-на-Дону; «Инновационные технологии в машиностроении» 3-5 сентября 2008г. г, Ростов-на-Дону.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе одна работа опубликована в журнале, входящем в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, имеет 35 рисунков, 12 таблиц и изложена на 131 станице машинописного текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы на основе существующих проблем по улучшению условий труда в литейных цехах машиностроительных предприятий. Сформулирована цель исследований и представлено краткое содержание основных научных результатов, выносимых на защиту. Изложена практическая значимость работы, приведены сведения об апробации и внедрений практических результатов проведенных исследований.

В первой главе приведен аналитический обзор видов выбивных решеток и методов выбивки опок из литейных форм. Анализ литературных источников показал, что изучению процессов возбуждения вибраций и шумообразования посвящено большое количество работ применительно к

вибрационным и виброударным машинам. Выявлено, что эти результаты практически неприменимы для выбивных решеток, а закономерности формирования виброакустических характеристик имеют существенные различия в силу специфики самого процесса, выбивки опок.

Для того, чтобы рационально управлять работой систем обеспылевания, необходимо знать сущность процессов, реализуемых в этих системах по отношению к пылевому аэрозолю. В результате проведения многолетних исследований накоплен обширный теоретический и эксперйментальный материал, позволивший перейти к эффективной реализации процесса обеспыливания воздуха в производственных условиях. Особо следует отметить работы Журавлева В.К., Минко В.А., Глузберга В.Е., Гращенкова Н.Ф., Дьякова В.В.,Беспалова В.И., Богуславского Е.И, и многих других авторов. Однако, несмотря на большой вклад ученых в развитие данной области, вопросы, связанные с устойчивостью и энергетикой взаимопереходов дисперсных систем из одного вида в другой при их взаимодействии в процессе обеспыливания воздушной среды участков выбивки, остались до конца не выясненными. При этом остаются недостаточно изученными энергетические параметры пылевого аэрозоля, характеризующие условия его зарождения, развития и разрушения.

Проведенный анализ современного состояния теории и практики в 'области исследования шума, вибрации, улавливания пылевых частиц и очистки воздуха от пыли участков выбивки опок на выбивных решетках литейных цехов предприятий машиностроения позволил сформулировать цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена оценке состояний условий труда операторов выбивных решеток и изучению свойств пылевого аэрозоля. Экспериментальные исследования вибрации, шума и определения параметров микроклимата проводились на выбивных решетках различных типов в условиях ОАО. «Роствертол». Анализ, результатов исследований представлен в виде графиков на рисунках 1, 2, 3 и в таблице 1.

Измерения . виброакусгических характеристик осуществлялись прибором ВШВ-Р03-М2 с использованием конденсаторного микрофона и пьезоакселерометров. В результате установлено, что уровни звукового давления (Ц,), создаваемые непосредственно электродвигателями всех типов решеток, ниже предельно-допустимых значений во всем нормируемом диапазоне частот. Спектры шума выбивных решеток в рабочем режиме превышают нормативные величины в широкой полосе частот 125 - 4000 Гц (рис. 1). Наиболее высокая интенсивность звукового излучения у выбивных решеток 31216 и 31217, обладающих значительной грузоподъемностью, массой и амплитудой колебаний. Наименее шумоактивными являются выбивные решетки 31212 и 31213. Следует отметить, что характер спектров шума на всех обследованных типах выбивных решеток практически идентичен. Превышение уровней звукового давления у выбивных решеток 31212 и 31213 составляет 3 - 9 дБ в основном в среднечастотной части спектра 250 - 2000 Гц. У выбивных решеток типа 31216 и 31217 превышение

санитарных норм достигает на 14 дБ в 5-ой и б-ой октавах и на 6-8 дБ в 4, 7-ой октавах.

1-р,ДБ

100 90 80' 70 60

\

ч N

г ,к- 1 N

ч Г" 1

: чт

50

.......1........... ............1

>—1 ч. 1 1

м

рч.

ч

31,6 63 126 250 £00 1000 2000 4000 1, Гц

-спектр шума решеток 31212 и 31213

- спект шума решеток 31216и31217

- предельный спектр

31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 1, Гц

—Лг—- виброскоросгь на корпусе выбивной

реиютки 31213 —-виброскороть на корпусе выбивной _решетки 31217 __

Рис. 1. Спектры шума в рабочей зоне выбивных решеток.

Рис. 2. Спектры виброскорости на корпусе выбивных решеток.

и, дБ

Измерение вибраций позволили установить, что основным источником шума является выбивная решетка. Действительно характер спектра виброскорости на корпусе выбивной решетки (рис. 2) практически идентичен характеру спектра шума в интервале частот 500 - 2000 Гц (рис. 1), то есть в той же частотной области, где и создаются уровни шума, превышающие нормативные значения. Уровни виброскорости (Ц/) на рабочем месте превышают предельно-допустимые значения на 2-5 дБ в двух октавах со среднегеометрической частотой 16 и 31,5 Гц (рис. 3 а). У выбивных решеток 31217 и 31219 уровни виброскорости превышают норматив в трех октавах при среднегеометрической частоте 8 Гц на 4 дБ, 16 Гц на 7 дБ, 31,5 Гц на 4 дБ (рис. 3 6).

Таким образом, основным источником шума и вибрации является сама выбивная решетка.

и, дБ

100 90 80 70 69

..........1

<1

¡*-—

100

16

Г, Гц

.......:......1

1 1

1

!

ч

) 1 1

!

- вироскорость выбивной решетки 31213 -виброскорость выбивной решетки 31215

- предельный спектр виброскорости

-вироскорость выбивной решетки 31219 - предельный спектр виброскорости

а) б)

Рис. 3. Спектры виброскорости в рабочей зоне выбивных решеток.

Результаты оценки фактического состояния условий труда оператора выбивной решетки участка выбивки опок литейного цеха представлены в

таблице 1.

Таблица 1. Фактическое состояние условий труда на рабочем месте _оператора выбивной решетки (холодный период года).

Наименование производственного фактора Ед. изм. 11 Факт-кий уровень

Шум (эквивалентный уровень звука) ДБА 80 92 -100

Вибрация (эквивалентный уровень виброскорости) ДБ 107 109-114

Пыль мг/м3 1 20-26

Скорость движения воздуха: для температур воздуха ниже оптимальных величин, не более для температур воздуха выше оптимальных величин, не более м/с 0,2 0,4 0,24

Температура °С 13-21 14

Относительная влажность воздуха % 15 - 75 56

Освещенность рабочей поверхности лк 300 310

По результатам аттестации рабочего места концентрация пыли без применения средств обеспыливания воздуха составляет 85 мг/м3.

Таким образом, наиболее негативное воздействие на работающих оказывают вибрация, превышающая санитарные нормы до 7 дБ, шум -уровни звука превышены на 12-20 дБА и запыленность, предельно-допустимая концентрация превышена на 19-25 мг/м3.

Изучены основные физико-химические свойства параметров дисперсной фазы пылевого аэрозоля, которые необходимы для рационального определения методов организации процессов обеспылевания (табл. 2).

Таблица 2. Физико-химические свойства пылевого аэрозоля.

Параметры загрязняющих веществ Ед. ИЗМ. Пыль горелой формовочной смеси Пыль окалины

Средний медианный диаметр мкм 50 30

Насыпная плотность кг/м3 1600 1800

Статический угол естественного откоса град. 50 62

Динамический угол естественного откоса град. 30 40

Краевой угол смачивания град. 60 40

Равновесная влажность % 35 18

Удельное электрическое сопротивление слоя пыли при 1 =20°С Ом-м 2-Ю5 Г103

Третья глава посвящена теоретическому обоснованию формирований систем виброзащиты и борьбы с пылевым аэрозолем для условий эксплуатации выбивной решетки.

Для создания виброзащитной системы разработана динамическая модель выбивной решетки вибрационного типа в виде однонаправленного вибратора, совершающего периодические вертикальные колебания (рис.4). Дифференциальное уравнение линейных колебаний выбивной решетки имеет вид:

тг" 4- аг' + сг = Рэп! 0)1,

(1)

где: т - масса колеблющейся системы, учитывающая массу выбивной решетки тр и массу опоки т0 (т=тр+т0\ кг; с - приведенный коэффициент жесткости амортизаторов, Н/м; а - приведенный коэффициент демпфирования амортизаторов, кг/с; Р - амплитуда возмущений силы вибровозбудителя, Н; а> - угловая скорость вибровозбудителя, рад/с.

г

1-Т-1 и

/ / / /-?-?-7-7 7~ГГ7~Г7~ГТ7

Рис.4. Расчетная схема однокоординатных колебаний выбивной

решетки вибрационного типа. Основным показателем, характеризующим виброизоляцию, является коэффициент передачи сил Кв, представляющий отношение амплитуды силы передаваемой основанию к амплитуде возмущающей силы Р:

— "^'ШХ

(2)

который после ряда преобразований приведен к виду:

с2 + а2со2

с1 + а2сог +то)г[тсог - 2с)

(3)

Для обеспечения эффективности виброзащитной системы коэффициент передачи сил должен удовлетворять следующие условие Кв < 1. Это

возможно при выполнении условий та2 - 2с > 0 или

со2т

>2. (4)

Таким образом, эффективность виброизоляции в основном зависит от угловой скорости вибровозбудителя и массы системы. Следовательно, для

создания виброзащитной системы необходимо изменять технологические и конструктивные параметры выбивной решетки, что необходимо учитывать при проектировании технологического оборудования, но не всегда возможно выполнить в производственных условиях. А также данные исследования применимы только для выбивных решеток вибрационного типа (безударного метода выбивки опок).

Поэтому, далее рассмотрен метод проектирования виброизолирующей подошвы, который может применяться и для инерционно-ударных выбивных решеток. В отличие от известных подходов к решению задач колебаний фундаментов в данной работе введена функция /(//)= \-г}, учитывающая

эффективный коэффициент потерь колебательной энергии подошвы.

Тогда максимальное значение уровней виброскоростей на собственных частотах колебаний примет вид:

7 О"7?) «V

Ьу - ¿0^---—, (5)

т 5-10 (р . - а )

где: ?2пих - максимальная амплитуда вертикальной возмущающей

силы, определяется из выражения Р = Р2тх соэ со1; /'- соответствующая

частота колебаний; р - круговая собственная частота колебаний подошвы м/с.

Как- видно из выражения (5), снижение скоростей колебаний практически можно осуществить за счет увеличения величины коэффициента потерь колебательной энергии подошвы. Наиболее рациональным способом в этом отношении является конструирование многослойной подошвы с жесткими и демпфирующими элементами.

Для обеспечения санитарных норм вибраций в левую часть выражения (5) подставим предельно-допустимые значения октавных уровней виброскорости и получим требуемое значение суммарного коэффициента потерь колебательной энергии подошвы:

:1

--^-(6)

где Ц, - предельно-допустимые значения уровней виброскорости на соответствующей частоте колебаний, дБ.

Таким образом, требуемое значение норм вибрации в рабочей зоне технологического оборудования зависит от количества слоев подошвы, комбинаций их толщин и коэффициента потерь колебательной энергии, соответствующего слоя подошвы.

Выбивная решетка размещена внутри производственного помещения и не может быть изолирована от производственной воздушной среды. Реализация процесса снижения загрязнения воздушной среды в данном случае предполагает последовательную организацию двух основных этапов: улавливание загрязняющих веществ (ЗВ) и очистку воздуха от них. Блок-

схема физической модели процесса снижения загрязнения воздушной среды для выбивной решетки представлена на рисунке 5. С позиции теории дисперсных систем это сводится к созданию двух дополнительных систем с такими параметрами, которые обеспечили бы локализацию пылевого аэрозоля в зоне источника его выделения и разрушение его, как дисперсной системы, за счет разделения дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Рис. 5. Блок-схема физической модели процесса снижения загрязнения воздушной среды рабочей зоны выбивной решетки.

Физическая модель процесса снижения загрязнения воздушной среды позволяет сформировать структуру системы обеспыливания, в которой на пылевые частицы будут последовательно и целенаправленно оказываться соответствующие внешние воздействия.

На основе анализа физико-химических свойств пылевого аэрозоля выбраны методы организации процессов улавливания и очистки, учитывая условия эксплуатации выбивной решетки. Процесс улавливания пылевых частиц организован аэродинамическим методом - линейными воздушными потоками. Технически это может быть реализовано с помощью отсоса воздуха через расположенные над полотном решетки всасывающие насадки. На основе оценки существующих методов очистки воздуха от пыли выбран

II

гидродинамический метод '•*■ пневмогидроорошением, используя жидкость и сжатый воздух (давление орошающей жидкости перед соплом оросителя составляет 0,4-0,6 МПа, давление сжатого воздуха перед соплом оросителя составляет соответственно 0,45-0,65 МПа).

Теоретическое описание процессов пылеулавливания и очистки воздуха от пылевых частиц для условий эксплуатации выбивных решеток в данном случае- представлены в виде результирующих показателей эффективности Еэф и энергоемкости Е3.

Эффективность улавливания сдуво-всасывающими линейными воздушными потоками представлена в следующем виде:

/у &-и-(0,1+ /)'•"-Кк-^.

Е™ =1-ехр(-0,29)-

-1) ф-у

^ЛтахЧ2«, Л 'Р.)

(7)

где: //я - динамическая вязкость воздуха, Па-с; (Цв - расход всасываемого воздуха в активной зоне улавливания через рассматриваемое сечение в заданной точке рабочей зоны отсоса, м3/с; п - количество фракций частиц пылевого аэрозоля; / - расстояние от заданной точки рабочей зоны до всасывающего сечения активной зоны улавливания, м; Ку - коэффициент, учитывающий объем системы улавливания, Кг - коэффициент герметизации 'системы улавливания, 0Пш)( - максимальный медианный диаметр частиц фракций пылевого аэрозоля, м; бзка - эквивалентный диаметр всасывающего сечения активной зоны улавливания, м; д - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; рп, рв - соответственно плотности вещества частиц пылевого аэрозоля и воздуха, кг/м3.

Энергоемкостный показатель процесса улавливания пылевого аэрозоля сдуво-всасывающими линейными воздушными потоками представлен в следующем виде:

-28 N

Е1Ш) = 0,084-

^эф-у

1аф

Рп-£>п +

8-10"

^■(Я^.^ + Я,1;5.^)

'п у

(8)

где: <3П - расход пылевого аэрозоля через активное сечение всасывающих насадков, м3/с; 1д(р - относительная длина активной зоны всасывающего факела; с!н - соответственно суммарные эквивалентные диаметры всасывающих и нагнетающих насадков, м; ип - средняя скорость движения частицы в активной зоне улавливающего факела, м/с; ттг - среднее время адгезионного взаимодействия частиц пылевого аэрозоля в активном объеме улавливания, с; Нв - давление воздуха во входном сечении всасывающего насадка, Па; Нн - давление воздуха во входном сечении нагнетающего насадка, Па.

Эффективность гидродинамического метода очистки пневмогидроорошением представлена следующим образом:

г?1'Д

1-

1-0,67

3.6-В

л1'5

1-0,032-7

Ок ■ Рж

Рп-Щ'»,

+10"1)

Р'

где: В- константа межмолекулярного взаимодействия с учётом эффекта электромагнитного запаздывания, Дж'м2; ц - удельная электрозаряженноаь жидкостного аэрозоля, Кл/кг; Ок - средний размер капель жидкости, м; ик - средняя скорость капли жидкости с учётом режима распространения жидкостного аэрозоля, влияния скорости внешних аэродинамических потоков и физико-химических свойств поверхностного слоя капель жидкости, м/с; рж> - плотность диспергируемой жидкости, кг/м3; ()ж - расход орошающей жидкости в активной зоне очистки, кг/с; /?' - поправочный коэффициент, учитывающий захват частиц пыли; п1 '- коэффициент, учитывающий взаимное направление движения частиц пыли и ,капель диспергированной жидкости в активной зоне очистки.

Энергоемкостный показатель процесса очистки воздуха от пыли гидродинамическим методом пневмогидроорошением представлен в следующем виде:

рЭ(ГД) _ 0 ПО - '

рГД и

м/>(ПО) "ик '"ф

4,9 -(Нж + //„.) +

690 • Н,; ■ с1;

10

+

яг-С

б-<Гж_-(1-С05в)

г'-к)2

(10)

где: и'к - средняя скорость капли жидкости, с учетом поправки на используемые химические добавки, м/с; Ьф - длина активной зоны факела орошения, м; аж.Г - поверхностное натяжение на границе раздела «жидкость-газ», Дж/м2; Нж - давление орошающей жидкости перед оросителем, Па; Нк - давление сжатого воздуха перед оросителем, создаваемое компрессом, Па; Нп - полное давление потока воздуха в активной зоне очистки, Па; // - коэффициент расхода сопла оросителя; 1,1 - коэффициент, учитывающий массовый расход жидкости, кг; г'- среднее время взаимодействия частиц пыли с каплями диспергированной жидкости, с; (}к - расход сжатого воздуха через ороситель, создаваемое компрессом, кг/с; в - краевой угол смачивания пылевого аэрозоля, град; с!0 - эквивалентный диаметр поперечного сечения активной зоны орошения, м; бс- диаметр сопла оросителя, м.

Для расчета рабочих параметров системы обеспылевания выбивной решетки исходными данными являются: производственно-технологические параметры; физико-химические свойства пылевого аэрозоля; технологические параметры получения орошающего жидкостного аэрозоля; физико-химические свойства орошающей жидкости. Выходными параметрами являются эффективность и энергоемкостный показатель процесса снижения концентрации пылевого аэрозоля в рабочей зоне выбивной решетки.

Реализация соответствующих расчетов для условий эксплуатации выбивной решетки позволили получить следующие результаты представленные в таблице 3.

Таблица 3. Расчетные параметры системы обеспыливания.

ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЕ

Метод, способ АД, ЛВП*

Рабочие параметры: - расход всасываемого воздуха, м3/с - расход нагнетаемого воздуха, м3/с - скорость всасываемого воздуха у источника выделения пыли, м/с - скорость всасываемого воздуха в сечении насадка, м/с - скорость нагнетаемого воздуха у источника выделения пыли, м/с - скорость нагнетаемого воздуха в сечении насадка, м/с 1,12 1,12 1,53 1,70 1,16 2,20

Результирующие параметры: - эффективность, % - энергоёмкостный показатель, % 98,0 68,23

ПЫЛЕОЧИСТКА

Метод, способ гд ПГО"

Рабочие параметры: - расход воздуха, м3/с - давление орошающей жидкости, МПа - давление сжатого воздуха, МПа 1Д2 0,60 0,61

Результирующие параметры: - эффективность, % - энергоёмкостный показатель, % 99,90 62,64

Примечание-. * - АД- аэродинамический; ЛВП - линейные воздушные потоки; ** - ГД - гидродинамический; ПГО - пневмогидроорошение.

При этом требуемую эффективность улавливания пылевого аэрозоля рассчитываем по формуле:

¡Я 0,988, „„

^У Сф 85

где Сф - фактическая концентрация пыли над полотном выбивной решетки без применения средств обеспыливания, мг/м3.

Определяем требуемую эффективность очистки воздуха от пыли:

F°'р = 14 ~ Скт ■ - 465 ~ _ п qqg

С шч 465

где Сзч, Со« - соответственно концентрация пыли до и после прохождения зоны очистки (с учетом обеспечения ПДКрз), мг/м3.

Четвертая глава посвящена определению параметров систем защиты и технических решений по обеспечению безопасных условий труда в рабочей зоне выбивной решетки вибрационного типа.

Задача определения оптимальных параметров виброзащитной системы сформулирована на основе динамической модели выбивной решетки, как задача минимизации коэффициента передачи сил (3) с наложенными ограничениями по определяющим его параметрам.

Кв -» min

с < с ¿с

mm max

а <а <а

n'.ir. — max

'»,„,„ < т < ттх (13)

^>2 с

Оптимизация выполнена с использованием автоматизированной системы MATLAB+Simulink (пакет программы Optimization Toolbox).

В результате найдены оптимальные параметры виброзащитной

системы: с = 3-107Я/, а = 1,5• 104, « = 160 рад/с, /и=7-1С? / м м

кг, *,=0,2.

Таким образом, полученные значения позволяют в 5 раз снизить нагрузки на фундамент.

Общий дебаланс вибровозбудителя определим по формуле:

^ Атл](к2-со2)2+ 4п2о)2 ^ (м)

а2

где А = 0,0016 м амплитуда колебаний выбивной решетки, значение задано техническими характеристиками выбивной решетки, м. И подставив полученные оптимальные значения параметров 2 с ее

т,а>,к -—;2п-—, найдем необходимый дебаланс вибровозбудителя: т т

£>= 9,33 кгм.

Внедрение результатов исследование обеспечило выполнение санитарных норм вибрации в рабочей зоне выбивной решетки (рис. 6).

- спектр виброскскос™ в

рабочей зоне -предельный спектр виброскорости

f, Гц

Рис. 6. Спектр виброскорости на рабочем месте оператора выбивной решетки.

Рассмотрена зависимость параметров виброзащитной системы от изменения угловой скорости вибровозбудителя (рис. 7) и массы системы (таблица 4).

20"„м/с2

170 180 190 200 210 220 230 240 2S0 260 270 280 290 300 л 1г%

Oj f i /о

Рис. 7. График зависимости параметров виброзащитной системы выбивной решетки от увеличения угловой скорости вибровозбудителя.

Как видно из графика (рис.7) увеличение угловой скорости вибровозбудителя в 1,8 раза приводит к увеличению амплитуды ускорений опок Z0" в 2,78 раза и тем самым, способствует улучшению процесса разрушения формовочной смеси, а также уменьшению коэффициента передачи сил в 3,6 раза.

Таблица 4. Значения параметров виброзащитной системы выбивной решетки в зависимости от увеличения угловой скорости вибровозбудителя и массы системы.____

(О, т, Амплитуда Амплитуда Коэффициент

с1 кг колебаний, м ускорений, м с2 передачи сил

А го" Кв

170 7200 0,001514 43,7540 0,1691

180 7400 0,001441 46,6886 0,1436

190 7600 0,001378 49,7552 0,1233

200 7800 0,001324 52,9332 0,1069

210 8000 0,001274 56,2088 0,09344

220 8200 0,001230 59,5707 0,08228

230 8400 0,001191 63,0088 0,07289

240 8600 0,001155 66,5158 0,06493

250 8800 0,001122 70,0854 0,05814

260 9000 0,001090 73,7117 0,05229

270 9200 0,001062 77,3903 0,04724

280 9400 0,001034 81,1169 0,04285

290 9600 0,001009 84,8877 0,03899

300 9800 0,0009855 88,6996 0,03561

Таким образом, увеличение угловой скорости вибровозбудителя и массы колеблющейся системы улучшает эффективность виброизоляции. Что подтверждает правильность описания коэффициента передачи сил неравенством (3), в которое входит не только угловая скорость вибровозбудителя, но и масса выбивной решетки с опоками.

Технические решения процессов улавливания загрязняющих веществ и очистки воздуха от пыли выбраны на основе полученных рабочих параметров (табл. 3) и реализованы в устройстве пыле-шумозащиты (рис. 8).

1- полотно выбивной решетки;

2- подающий конвейер;

3- секции укрытия;

4- горловина секции укрытия;

5- вертикальная гибкая отбортовка;

6- козырек секции укрытия;

7- конденсатор влаги;

8- отводящий воздухоЕЮд;

9- всасывающий коллектор;

10- вентилятор пылевой; И-нагнетающие воздуховоды;

Ц- нагнетающий патрубок; 13,14- оросители

Рис. 8. Устройство пыле-шумозащиты.

Корпус устройства выполняет роль звукозащитной системы и проектируется по критерию выполнения санитарных норм шума.

Устройство пыле-шумозащиты (далее устройство ПШЗ) (рис.8) устанавливается над полотном выбивной решетки 1 и выполнено в виде двух сопряженно установленных секций 3. Пылевой аэрозоль, выделяющийся при работе выбивной решетки, попадает в зону действия всасывающего воздушного факела секции 3. При этом встречает на своём пути распространяющийся жидкостной аэрозоль, диспергированный до состояния тумана, исходящий из оросителей 13, 14. Образующийся пылегазожидкостной аэрозоль, в котором уже начинается процесс гетерокоагуляции, поступает в полость горловины 4, где, сужаясь, попадает в конденсатор 7. Очищенный воздух из конденсатора 7 влаги по воздуховодам 8 и коллектору 9 поступает к вентилятору 10, затем по нагнетающим воздуховодам 11 воздух подается к нагнетающим патрубкам 12, завершая замкнутый цикл очистки. Образующийся в результате работы каждой секции шлам стекает по внутренним стенкам секции и удаляется за пределы выбивной решетки.

Размеры устройства ПШЗ определяются габаритными размерами выбивной решетки. Поэтому обеспечение требуемой величины звукоизоляции достигается путем рационального подбора материалов и их толщин. Расчеты показали, что для достижения санитарных норм шума корпус должен быть облицован материалом ВМЛ толщиной б мм и резиной марки 1002 толщиной 3 мм.

Основные конструктивные особенности устройства ПШЗ:

- позволяет последовательно реализовать процессы улавливания и очистки воздуха от пыли в одном аппарате;

- корпус выполняет роль шумозащитной системы;

- выполнено откидным, максимально обеспечивая технологические и эргономические требования к производственным операциям на выбивной решетке.

Предложенное устройство ПШЗ смонтировано на выбивной решетке модели 31213 ОАО «Роствертол». Установка устройства ПШЗ, облицованного указанными звукоизолирующими материалами, обеспечила выполнение предельно-допустимых значений шума в рабочей зоне (рис. 9).

Практическая проверка результатов теоретических исследований легла в основу проведения промышленных экспериментов в реальных производственных условиях. Целью эксперимента являлось определение значений результирующих параметров процессов улавливания и очистки воздуха от пылевого аэрозоля - эффективности и затраченной на реализацию процессов энергии в соответствующих диапазонах, варьируемых рабочих параметров устройства.

и дБ 100 90 80 70 60

ч

чЧ

-ч

—Ф—спектр шума в рабочей зон©

--предельный спектр шума

63

250

1000

4000 Г Гц

Рис. 9. Спектры шума в рабочей зоне выбивной решетки с устройством ПШЗ.

Сопоставление эмпирических зависимостей, полученных обработкой корреляционным методом, с теоретическими, полученными в результате расчета математического описания физических процессов обеспыливания, представлено графически с учетом погрешности проведенных экспериментов (рис. 10, И).

ЕЭф (у), % 90 80 70 60 50

• ___ - -

У . - -

/ . *

/ V/

- эмперическая зависимость теоретическая зависимость доиерительный интервал

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

V, м/с

Рис. 10. Сопоставление теоретической и экспериментальной зависимостей эффективности улавливания пыли.

-эф (0).

90 80 70 60 50

_

.. -

// *

/ •

, / / '

' - эмлери ческа я

.зависимость "" теоретическая

зависимость * доверительный интервал

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Нж, МПа

Рис. 11. Сопоставление теоретической и экспериментальной

зависимостей эффективности очистки воздуха от пыли.

Анализ графиков показал, что с учетом погрешности проведенных . измерений, результаты теоретических расчетов в достаточной степени согласуются с данными экспериментальных исследований. Это свидетельствует о том, что полученные теоретические зависимости описания процессов улавливания частиц пылевого аэрозоля и очистки воздуха от пыли вполне приемлемы для практических расчетов и проектирования системы борьбы с пылью при эксплуатации выбивных решеток.

Внедрение результатов исследований на выбивной решетки литейного цеха ОАО «Роствертол» позволило получить ожидаемый годовой социально-экономический эффект в размере 78000 руб. (в ценах 2008г.).

Общие выводы и рекомендации.

Основные результаты работы представлены следующими основными выводами:

1. Выявлено, что для широкой номенклатуры выбивных решеток доминирующими опасными и вредными производственными факторами являются вибрация, превышающая санитарные нормы на 2-7 дБ, шум, превышающий предельные значения на 12-20 дБА и запыленность -концентрация пыли превышает ПДК на 19-25 мг/м 3.

2. На основе моделирования виброзащитной системы выбивной решетки вибрационного типа получены аналитические уравнения, определяющие зависимость виброзащитной системы через конструктивные и технологические параметры выбивной решетки.

3. В общем виде прикладная теория виброизоляции сведена к решению математической модели динамической системы по критерию минимизации коэффициента передачи сил, позволяющая на этапе проектирования технологического оборудования определить оптимальные параметры виброзащитной системы и обеспечить выполнение санитарных норм вибрации в рабочей зоне.

4. Предложен метод достижения санитарных норм вибрации для инерционных и инерционно-ударных выбивных решеток путем проектирования виброизолирующей подошвы, учитывая эффективный коэффициент потерь колебательной энергии.

5. Экспериментально подтверждено, что теоретическое описание показателей эффективности и энергоемкости процессов улавливания и очистки воздуха от частиц пылевого аэрозоля применимо для практических расчетов и проектирования систем борьбы с пылью для условий эксплуатации выбивных решеток.

6. Решены практические задачи по расчету рабочих параметров • устройства, предназначенного для улавливания частиц пылевого аэрозоля и очистки воздуха от пыли.

7. Предложенное устройство комплексной системы защиты выбивных решеток, обеспечивает выполнение предельно-допустимых значений уровня шума и концентрации пыли в рабочей зоне технологического оборудования.

Основное содержание диссертации изложено в 9 работах, основными из которых являются:

Публикация в научных изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Мозговой A.B. Виброзащитная система рабочего места оператора выбивной решетки для отделения формовочной смеси/ A.B. Мозговой // Вестник ДГТУ - 2008. - Т. 8, №4 (39).- С. 441-446

Статьи в сборниках и журналах:

2. Мозговой A.B. Математическое описание процесса и выбор технических средств улавливания и очистки воздуха от загрязняющих веществ/ A.B. Мозговой // Изв. ИУИ АП. - 2006. - №1-2.- С. 5-9.

3. Месхи Б.Ч. Техническое описание устройства для борьбы с пылью, образующейся в рабочей зоне выбивной решетки литейного цеха/ Б.Ч. Месхи, A.B. Мозговой // Изв. ИУИ АП. - 2007. - №3-4 - С. 6-9. Доклады и тезисы докладов на конференциях:

4. Мозговой A.B. Шумообразование выбивных инерционных решеток/ A.B. Мозговой// Прогрессивные технологические процессы в металлургии и машиностроении. Экология и жизнеобеспечение. Информационные технологии в промышленности и образовании: сб. тр. науч.-техн. конф., 7-9 сент. - Ростов н/Д, 2005. - С. 221.

5. Жаров В.П. Обоснование параметров процесса обеспылевания в рабочей зоне инерционно-выбивных решеток / В.П. Жаров, A.B. Мозговой // Современные тенденции развития металлургической, машиностроительной и стакоинструментальной промышленности" в рамках рамках промышленного конгресса юга России и международной специализированной выставки "Метмаш. Станкоинструмент - 2006": сб. тр., 6-8 сент. - Ростов н/Д, 2006. - Секц. 4. - С. 22-24.

6. Месхи Б.Ч. Экспериментальные исследования виброакустических характеристик в рабочей зоне выбивных решеток литейного цеха / Б.Ч. Месхи, A.B. Мозговой // Инновационные технологии в машиностроении: сб. тр. уеждунар. науч. - техн. конф., 3-5 сент. -Ростов н/Д, 2008. - С. 133-135.

7. Мозговой A.B. Экспериментальные исследования вибраций в рабочей зоне выбивных решеток / A.B. Мозговой Ц Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки: материалы междунар. науч.-техн. конф., 29 сент. - 3 окт. - Ростов н/Д, 2008. - Т. II. - С. 220-222.

В печать 20.05.2009.

Объем 1,1 усл.п.л. Офсет. Формат 60x84/16. Бумага тип №3. Заказ №217. Тираж 100.

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344000, г.Ростов-на-Дону, пл.ГагаринаД.

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса. Цель н задачи исследования.

1.1. Описание объектов исследования.

1.2. Анализ методов выбивки отливок из литейных форм.

1.3. Анализ условий загрезнения воздуха рабочих зон выбивных решеток . 20 1.3.1. Построение физической модели процесса загрязнения воздушной среды рабочей зоны выбивной решетки.

1.4. Обоснование выбора методики снижения запыленности воздуха рабочей зоны выбивной решетки.

1.5. Анализ работ в области исследования шума и вибрации вибрационных и виброударных машин.

1.6. Анализ работ в области расчета акустической эффективности звукоизолирующих конструкций.;.

Выводы по главе. Цель и задачи исследований.

Глава 2. Анализ условий труда в рабочей зоне выбивных решеток.

2.1. Оценка состояния условий труда на рабочих местах.

2.2. Определение опасных и вредных производственных факторов.

2.3. Экспериментальные исследования шума и вибрации.

2.3.1. Методика проведения экспериментальных исследований.

2.3.2. Результаты измерений виброакустических характеристик.

2.4. Анализ свойств загрязняющих веществ, образующихся при работе выбивной решетки.

Выводы по главе.

Глава 3. Формирование системы борьбы с виброактивностью и запыленностью выбивном решетки.

3.1. Построение динамической модели виброзащитной системы выбивной решетки вибрационного типа.

3.2. Теоретический расчет виброизолирующей подошвы.

3.3. Физическая сущность процесса снижения загрязнения воздушной среды.

3.4. Роль и место системы борьбы с загрязняющими веществами в классификационной схеме систем обеспечения нормативных параметров воздушной среды.

3.5. Теоретическое описание процессов обеспыливания.

3.5.1. Математическое описание процесса улавливания пылевого аэрозоля в рабочей зоне выбивной решетки.

3.5.2. Математическое описание процесса очистки воздуха от пылевого аэрозоля в рабочей зоне выбивной решетки.

3.6. Определение рабочих параметров для выбора функциональных элементов систем борьбы с пылевым аэрозолем.

3.7. Обоснование методики выбора высокоэффективной и экономичной системы борьбы с пылевым аэрозолем для условий работы выбивной решетки.

Выводы по главе.

Глава 4. Расчет и проектирование систем безопасных условий труда оперторов выбивных решеток.

4.1. Определение оптимальных параметров виброзащитной системы выбивной решетки вибрационного типа.

4.1.1. Синтез динамической модели выбивной решетки и выбор вибровозбудителя.

4.1.2. Методика моделирования виброзащитной системы выбивной решетки вибрационного типа.

4.2. Расчет и проектирование системы борьбы с пылью и шумом.

4.2.1. Описание конструкции и принципа действия устройства пыле-шумозащиты.

4.2.2. Обоснование системы шумозащиты.

4.2.3. Обоснование аэродинамических параметров устройства ПШЗ.

4.2.4. Обоснование гидродинамических параметров устройства ПШЗ.

4.3. Практическая апробация системы борьбы с пылью на выбивной решетке.Ш

4.3.1. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Выводы по главе.

Согласно статистическим данным Госкомстата России, уровни производственного шума возрастают за каждые 5-10 лет на 5 дБ в среднем по всем отраслям промышленности. По прогнозам Минтруда России тенденция роста уровня производственного шума и вибрации будет актуальна в ближайшие 40-50 лет. Продолжительность и уровень шума отражается на здоровье и работоспособность человека. Повышенный уровень шума и вибрации является причиной экономических потерь за счет снижения производительности труда, ухудшения качества продукции и увеличения числа несчастных случаев. Работа в условиях превышения нормативного уровня звукового давления только на 5 дБ снижает производительность труда на 3,5%, через пять лет на 5%, через 25 лет на 15%. Кроме этого, вибрация и шум являются одними из важнейших комплексных показателей качества оборудования, а в ряде случаев, может быть и технического уровня машины.

Пылевой аэрозоль и находящиеся в нем химические соединения также оказывают негативное воздействие на организм человека. Значительный вклад в загрязнение воздушной среды пылевыми аэрозолями вносят предприятия машиностроения, которые имеют на своей территории литейные участки, в состав которых, как правило, входят стационарные источники образования и выделения в воздух рабочей зоны мелкодисперсных пылевых частиц, которые способны находиться в воздушной среде длительное время. В результате, без организации целенаправленных мероприятий резко возрастает концентрация частиц пылевого аэрозоля в воздухе рабочей зоны производственных помещений и промышленных площадок, что, в конечном счете, негативно отражается в целом на состоянии воздушного бассейна застроенных территорий [1, 2, 3, 4, 5].

Указанные выше опасные и вредные производственные факторы образуются на участках выбивки опок литейного производства, где основным технологическим оборудованием является выбивная решетка, создающая в рабочей зоне повышенное содержание концентрации пыли и превышающие нормативные значения уровней вибрации и шума. Существующие методы обеспыливания не обеспечивают требуемого снижения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны, а системы шумо-виброзащиты не выполняют санитарных норм вибрации и шума в рабочей зоне оперетора выбиной решетки. Поэтому сведение к минимальным или, хотя бы, к нормативным значениям вибрации, шума и концентрации пылевого аэрозоля является важной задачей в области обеспечения безопасных условий труда и жизнедеятельности рабочих.

Для поддержания параметров производственной воздушной среды в соответствии с нормативными требованиями в настоящее время широко используют системы вентиляции, эффективность которых обусловливается рациональной организацией процессов удаления пылевого аэрозоля непосредственно из зон его образования и выделения, а также очистки выбрасываемого в воздушный бассейн воздуха [5, 6]. Для того, чтобы рационально управлять работой систем вентиляции, необходимо знать сущность процессов, реализуемых в этих системах по отношению» к пылевому аэрозолю. Особое значение при этом имеет изучение свойств пылевого аэрозоля, которому посвящены работы многих авторов. Основополагающими среди них являются теоретические и экспериментальные работы В.Гиббса, К.Спурного, Х.Грина, В.Лейна, Н.А.Фукса, С.Соу, В.Штрауса, П.А.Ребиндера, Коузова П.А. и других. Анализируя эти исследования, можно сделать вывод о том, что пылевой аэрозоль может быть отнесен к дисперсным системам. Работы посвещенные изучению пылевого аэрозоля в качестве диспесных систем имеют обширный теоретический и экспериментальный материал, позволяющий перейти к эффективной реализации процесса обеспыливания воздуха в производственных условиях. При этом остаются недостаточно изученными энергетические параметры пылевого аэрозоля, характеризующие условия его зарождения, развития и разрушения.

Кроме того, задачей особой важности является сделать правильный выбор конструктивных решений и рабочих характеристик каждого функционального элемента систем борьбы с загрязняющим аэрозолем, вибрацией и шумом еще на стадии проектирования систем защиты от вредных производственных факторов.

Целью работы является обеспечение безопасных условий труда в рабочей зоне выбивной решетки за счет снижения вибрации, шума и концентрации пылевого аэрозоля до предельно-допустимых значений.

Автор защищает:

1. Математическую модель динамической системы выбивной решетки вибрационного типа, позволяющую на этапе проектирования определить оптимальные параметры виброзащитной системы и обеспечить выполнение санитарных норм вибрации.

2. Теоретическое описание процессов- улавливания и очистки воздуха от частиц пылевого аэрозоля, которые характеризуются результирующими параметрами: эффективностью и энергоемкостным показателем.

3. Математические зависимости эффективности и энергоемкости процессов обеспыливания, позволяющие определить рабочие параметры системы борьбы с пылевым аэрозолем и обеспечить требуемую эффективность процессов улавливания и очистки воздуха в рабочей зоне выбивных решеток.

4. Результаты экспериментальных исследований вибрации, шума и запыленности выбивных решеток, подтвердивших правильность полученных теоретических зависимостей.

5. Инженерные решения по созданию комплексной системы защиты, обеспечивающие в рабочей зоне выбивных решеток санитарные нормы уровней вибрации и шума и предельно-допустимую концентрацию пыли.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана модель динамической системы выбивной решетки вибрационного типа и на ее основе получены аналитические выражения, связывающие между собой параметры виброзащитной системы, конструктивные и технологические параметры выбивной решетки.

2. Теоретически обоснованы оптимальные параметры виброзащитных систем, позволяющие на этапе проектирования выбивных решеток обеспечить выполнение предельно-допустимых норм вибрации в рабочей зоне.

3. Получены аналитические зависимости энергоемкостного показателя, как критерия оценки экономичности процессов улавливания и очистки воздуха от пыли в рабочей зоне выбивных решеток.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Предложена методика моделирования виброзащитной системы, позволяющая определить параметры виброзащитной системы, обеспечивающая выполнение санитарных норм уровней вибрации на рабочем месте.

2. Обоснована методика выбора высокоэффективных и экономичных систем борьбы с пылевым аэрозолем для условий эксплуатации- выбивных решеток на основе обеспечения предельно-допустимой концентрации пыли в воздухе рабочей зоны.

3. .Разработано устройство, позволяющее последовательно реализовать процессы пылеулавливания и очистку воздуха от пыли, обеспечивающее в рабочей зоне выбивных решеток предельно-допустимую концентрацию пыли и предельно-допустимые уровни шума.

Экспериметнальные исследования проводились на участке выбивки опок литейного цеха завода ОАО «Роствертол». Внедрение результатов исследований обеспечило выполнение предельно-допустимой концентрации пыли и санитарных норм вирации и шума в рабочей зоне технологического оборудования.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, имеет 35 рисунков, 12 таблиц и изложена на 131 станице машинописного текста.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Конечные результаты работы представлены следующими основными выводами:

1. Выявлено, что для широкой номенклатуры выбивных решеток доминирующими опасными и вредными производственными факторами являются вибрация, превышающая санитарные нормы на 2-7 дБ, шум, превышающий предельные значения на 12-20 дБА и запыленность -концентрация пыли превышает ПДК на 19-25 мг/м 3.

2. На основе моделирования виброзащитной системы выбивной решетки вибрационного типа получены аналитические уравнения, определяющие зависимость виброзащитной системы через конструктивные и технологические параметрами выбивной решетки.

3. В общем виде прикладная теория виброизоляции сведена к решению математической модели динамической системы по критерию минимизации коэффициента передачи сил, позволяющая на этапе проектирования технологического оборудования определить оптимальные параметры виброзащитной системы и обеспечить выполнение санитарных норм вибрации в рабочей зоне.

4. Предложен метод достижения санитарных норм вибрации для инерционных и инерционно-выбивных решеток путем проектирования виброизолирующей подошвы, учитывая эффективный коэффициент потерь колебательной энергии.

5. Экспериментально подтверждено, что теоретическое описание показателей эффективности и энергоемкости процессов улавливания и очистки воздуха от пылевого аэрозоля применимо для практических расчетов и проектирования систем борьбы с пылью для условий эксплуатации выбивных решеток.

6. Решены практические задачи по расчету параметров устройства, предназначенного для улавливания частиц пылевого аэрозоля и очистки воздуха от пыли.

7. Предложенное устройство комплексной системы защиты выбивных решеток, обеспечивает выполнение предельно-допустимых значений уровня шума и концентрации пыли в рабочей зоне технологического оборудования.

Внедрение результатов исследований на выбивной решетки литейного цеха ОАО «Роствертол» позволило обеспечить выполнение предельно-допустимых значений уровней вибрации и шума и концентрации пыли, а также получить ожидаемый годовой социально-экономический эффект 78000 руб. (в ценах 2008г.).

1. Штокман Е. А. Очистка воздуха / Е. А. Штокман.- М.: Изд-во «АСВ», 1999. -319 с.

2. Юдашкин М. Я. Очистка газов в металлургии / М. Я. Юдашкин.- М.: Металлургия, 1978. 258 с.

3. Обеспыливание в литейных цехах машиностроительных предприятий / В. А. Минко и др.. М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

4. Старк С. Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии / С. Б. Старк,-М.: Металлургия, 1997. 315 с.

5. Промышленная и санитарная очистка газов: обзор, информ. / ЦНТИхимнефтемаш.- М., 1990. 124 с.

6. Современные способы очистки вредных выбросов в атмосферу: обзор, информ /ЛДНТП.- Л., 1991. 115 с.

7. Литейные машины: отрасл. каталог. М.: НИИМАШ, 1979.

8. Литейные машины: отрасл. каталог. М.: НИИМАШ, 1984.

9. Литейные машины: отрасл. каталог М.: НИИМАШ, 1988.

10. Орлов Г.М. Автоматические установки для выбивки литейных форм / Г. М. Орлов. М.: Машгиз, 1961. - 131 с.

11. Бодатков Н.М. К вопросу о рабочих процессах выбивных механизмов. Вопросы теории литейных процессов / Н. М. Бодатов, Г. М. Орлов. М.: Машгиз, 1960.

12. Аксенов П. Н. Оборудование литейных цехов: учеб. для вузов / П. Н. Аксенов. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. - 510 с.

13. Степанов Ю.А. Формовочные материалы / Ю. А. Степанов, В. И. Семенов. М.: Машиностроение, 1969. - 157 с.

14. Аксенов П.Н. Технология литейного производства / П. Н. Аксенов. М.: Машгиз, 1957. - 664 с.

15. Лиоуконович Л. Ф. Механизация и автоматизация процессов выбивки и очистки чугунных отливок: учеб. пособие / Л. Ф. Лиоуконович, М. И. Жиляев. М.: Машиностроение, 1981. - 47 с.

16. Повидайло В.А. Вибрационные устройства в машиностроении / В. А. Повидайло, Р. И. Силин, В. А. Щигель. М. - К.: Машгиз , 1962. - 111 с.

17. Карпов Ю.Н. Инерционная выбивная решетка с изменяющимися энергетическими параметрами / Ю. Н. Карпов, В. П. Букарев В. П. // Литейное производство. 2000. - № 4. — С. 28.

18. Фукс Н. А. Механика аэрозолей / Н. А. Фукс. М.: Изд-во АН СССР, 1955.486 с.

19. Исследование дисперсных систем при решении вопросов охраны окружающей среды: сб. науч. тр. / КарГУ. Караганда, 1983.- 127 с.

20. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Т.1 /Л. И. Седов,- М.: Наука, 1983.314 с.

21. Дейч М. Е. Газодинамика двухфазных сред / М. Е. Дейч, Г. А. Филиппов.-М.: Энергоиздат, 1981. 267 с.

22. Экспериментальное исследование движения и дробления капель жидкости в газовом потоке / Е. В. Стекольщиков и др. // Инженерно-физический журнал, 1972. - Т. XXIIL, № 2.- С. 226.

23. Поляков А.А. Измерение параметров газообразных и жидких сред при эксплуатации инженерного оборудования зданий: справ, пособие / А. А. Поляков, В. А. Канаво, Г. Н. Бобровников. М.: Стройиздат, 1987,- 238 с.

24. Ужов В. Н. Подготовка промышленных газов к очистке / В. Н. Ужов, А. Ю. Вальдберг.- Л.: Изд-во "Химия", 1975.- 189 с.

25. Алиев Г.М.-А, Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: справ. / Г. М. А. Алиев. М.: Металлургия, 1986.- 544 с.

26. Зиганшин М. Н. Проектирование аппаратов пылегазоочистки / М. Н. Зиганшин , А. А. Колесник, В. Н. Посохин.- М.: Татполиграф, 1998. 312 с.

27. Волынский М.С. Деформация и дробление капель в потоке газа / М. С. Волынский, А. С. Липатов // Инженерно физический журнал. - 1970. - Т. 18, №5.- С. 838.

28. Грин X. Аэрозоли: пыли, дымы, туманы: пер. с англ. / X. Грин, У. Лейн; под ред. А. П. Сытина.- М.: Химия, 1968.- 342 с.

29. Гордон Г. М. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии / Г. М. Гордон, И. Л. Пейсахов.- М.: Металлургия, 1977.- 267 с.

30. Теория и практика обеспыливания воздуха /Беспалов В.И. и др.. Киев, 2000.

31. Пажи Д. Г. Основы техники распыливания жидкости / Д. Г. Пажи, В. С. Галустов. М.: Химия, 1984.

32. Очистка промышленных газов от пыли / В. Н. Ужов. и др.. М., 1981.

33. Методы и средства снижения влияния токсичных газовыделений литейных форм на окружающую среду: обзор, информ. / С. Б. Кантор и др.; ВНИИТЭМР. М., 1991. - 64 с. - (Сер. Технолог, и оборуд. литейн. пр-ва; вып.2).

34. Справочник по пыле и газоулавливанию / Под ред. А. А. Русанова. М.: Энергоатомиздат, 1991.

35. В. И. Саранчук, А. Е. Маслов, В. В. Рекун // Экологическая технология и очистка промышленных выбросов: межвуз. сб. науч. тр. / ЛТИ. JL, 1982. -С.51-57.

36. Зимон А. Д. Адгезия пыли и порошков / А. Д. Зимон. 2-е изд. перераб. — М.: Химия, 1976.-432 с.

37. Моделирование и проектирование систем гидрообеспылевания / В. И. Саранчук и др.. — Киев: Наук, думка, 1990. 132 с.

38. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха / А. И. Пирумов. М.: Стройиздат, 1981.

39. Внутренние санитарно-технические устройства. Вентиляция и кондиционирование воздуха: справ, проектировщика / под ред. И. Г. Староверова. М.: Стройиздат, 1978. - 511 с.

40. Справочник по борьбе с пылью в горнодобывающей промышленности / Под. ред. А.С. Кузьмича. М.: Недра, 1982.-240 с.

41. Шиляев М. И. Аэродинамика и тепломассообмен газодисперсных потоков: учеб. пособие/ М. И. Шиляев, А. М. Шиляев. — Томск: Изд-во Томск, гос. архитектур.-строит. ун-та, 2003. -272 с.

42. Беспалов В.И. Моделирование и проектирование систем борьбы с промышленной пылью / В. И. Беспалов, В. П. Журавлев // Обеспыливание при проектировании, строительстве и реконструкции промышленных предприятий: сб. науч. тр./РИСИ. Ростов н/Д, 1989.

43. Журавлев В.П. Системный подход к решению проблемы обеспыливания воздуха в промышленности / В. П. Журавлев, В. И. Беспалов // Борьба с пылью в строительстве и промышленности: сб. науч. тр. / РИСИ. Ростов н/Д 1989.

44. В. П. Журавлев и др. // Исследование и разработка способов и средств борьбы с дисперсными системами, загрязняющими окружающую среду / КарГТУ. Караганда, 1987. - С. 46-52.

45. Системы борьбы с пылью на промышленных предприятиях / В. И. Саранчук и др.. Киев: Наук, думка, 1994. - 189 с.

46. Методика определения валовых выбросов в атмосферу от основного технологического оборудования предприятий автомобильной промышленности. -М.: ГИПРОАВТОПРОМ, 1985. 7 с.

47. Методические указания по расчету валовых выбросов веществ в атмосферу предприятия и химического машиностроения. — М.: НИИОГАЗ, 1984. 20 с.

48. Каталог рекомендуемых технических решений по вентиляции сталечугунных, кузнечно-штамповых и термических цехов отрасли/ СПКИ. -М.: СПКИМТСХМ, 1983.

49. Лазаренков А. М. Состояние и пути улучшения охраны труда и окружающей среды в литейном производстве / А. М. Лазаренков. Минск, 1989. -108 с.

50. Безопасность производственных процессов: справ. / под общ. ред. С. В. Белова. М.: Машиностроение, 1985. - 448 с.

51. Борьба с вибрацией на производстве: темат. сб.- М.: ВЦНИИОТ ВЦСПС, 1976. 128 с.

52. Вибрационная болезнь в условиях современного производства / под ред. М.И. Лосевой. Новосибирск: Изд-во Мединститута, 1980. - 112 с.

53. Вибрация в технике: справ.: в 6 т. / под ред. В. Н. Челомея. М.: Машиностроение, 1978. - Т. 6. - 456 с.

54. Вибрация на производстве / под ред. А. А. Летавета, Э.А. Дрогичиной. М.: Медицина, 1971. - 243 с.

55. Вильсон У. Вибрационная техника / У. Вильсон. М.: ГТГГИМЛ, 1963. - 415 с.

56. Матвеев Э.И. Оценка виброопасности труда по дозовому принципу / Э. И. Матвеев, В. Н. Потоков, В'. Я. Онищенко // Комплексные проблемы охраны труда. М.: Профиздат,Л985. - С. 75-78.

57. Микулинский A.M. Воздействие локальной вибрации на вопросы виброзащиты / А. М. Микулинский, JI. С. Шейман, Т. М. Радзюкович. -Горький: Волго-Вятское кн. изд.-во, 1983. 176 с.

58. Иванович В.А. Защита от вибрации в машиностроении / В. А. Иванович, В. Я: Онищенко. -М.: Машиностроение, 1990. 272 с.

59. Бабичев А. П. Вибрационная обработка деталей / А. П. Бабичев. 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1974. - 135 с.

60. Лавендел Э. Э. Машины для вибрационной обработки деталей / Э. Э. Лавендел // Вибрации в технике: справ. Т.4. — М.: Машиностроение, 1981. — Т. 4.

61. Борьба с шумом на производстве: справ. / Под ред. Е.Я. Юдина — М.: Машиностроение, 1985. 339 с.

62. Бабичев А.П. Вибрационные станки для обработки деталей / А. П. Бабичев, В. Б. Трунин, Ю. М. Самодумский. -М.: Машиностроение, 1984. 168 с.

63. Бабичев А.П. Конструирование и эксплуатация вибрационных станков / А. П. Бабичев, Л. К. Зеленцов, Ю. М. Самодумский. — Ростов н/Д: Изд-во РГУ, 1981.- 154 с.

64. Хараг В.И. Снижение шума машин / В. И. Хараг // Безопасность труда в ' промышленности. 1992. - №7. - С 33-43.

65. Копылов Ю.Р. Виброударное упрочнение / Ю. Р. Копылов. Воронеж: Воронеж, ин-т МВД России, 1999. - 386 с.

66. Гольдсмит В. Удар / В. Гольдсмит. — М.: Стройиздат, 1965. — 448 с.

67. Боголепов И. И. Промышленная изоляция / И. И. Боголепов. — Л.: Судостроение, 1986.

68. Борисов Л.П. Звукоизоляция в машиностроении / Л. П. Борисов, Д. Р. Гужас. -М.: Машиностроение, 1990. —256 с.

69. Козочкин М. П. Методы снижения шума металлорежущих станков и их узлов: метод, рекомендации / М. П. Козочкин. — М.: Машиностроение, 1986. 68 с.

70. Ржевский С. Н. Курс лекций по теории звука / С. Н. Ржевский. — М.: Изд. МГУ, 1960.-335 с.

71. Стрельченко С. Г. Виброакустические расчеты и проектирование систем шумозащиты при центробежно-ротационном наклепе / С. Г. Стрельченко, А. Н. Чукарин, С. А. Шамшура; ДГТУ. Ростов н/Д, 2005. - 164 с.

72. Иванов Н. И. Основы виброакустики / Н.И. Иванов, А. С. Никифоров. -. СПб.: Политехника, 2000.-482 с.

73. Иванов Н. И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных машинах / Н. И. Иванов. М.: Транспорт, 1987. - 223 с.

74. Иванов Н. И. К расчету ожидаемой шумности на строительных машинах / Н. И. Иванов, Г. М. Курцев // Труды ЛИИЖТа. 1977. - Вып. 408.- С. 38-57.

75. Иванов Н. И. Расчет эффективности малых акустических экранов /Н. И. Иванов, М. М. Самойлов // Проблемы шумозащиты. Днепропетровск, 1980. - С. 21-23.

76. Техническая акустика транспортных машин: справ. / Л. Г. Балишанская и др.; под ред. Иванова. СПб.: Политехника. - 1992. - 365 с.

77. Заборов В. И. Звукоизоляция в жилых и общественных зданиях /В. И. Заборов, Э. М. Лалаев, В. Н. Никольский. -М.: Стройиздат, 1979. 254 с.

78. Седов М. С. Теория инерционного прохождения звука / М. С. Седов // Изв. вузов. Сер.: Строительство и архитектура . — 1990. № 2. — С. 37-42.

79. Седов М. С. Проектирование звукоизоляции / М. С. Седов; ГГУ. Горький, 1980. -54 с.

80. Седов М. С. Расчет звукоизоляции облегченных ограждающих конструкций: учеб. пособие / М. С. Седов, В. И. Юлин, А. А. Кочкин; ГГУ. -Горький, 1980. — 55 с.

81. Лалаев Э. М. Исследование и интерпретация одного эффекта повышения звукоизоляции многослойных ограждений / Э. М. Лалаев, Р. Ю. Винокур // Звукоизоляция и защита от шума жилых и общественных зданий. М,: ГлавАПУ Мосгорисполкома, 1987. - С. 5-15.

82. Охрана труда. 4-е изд., доп. - М., 2000. - 336 с. (Б-ка журнала «Трудовое право РФ»),

83. Месхи Б. Ч. Улучшение условий труда операторов металлорежущих и деревообрабатывающих станков за счет снижения шума в рабочей зоне. (Теория и практика) / Б. Ч. Месхи; ДГТУ. Ростов н/Д, 2003. - 131 с.

84. СанПиН 2.24.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений / Госсанэпиднадзор Минздрава России. М., 1996

85. ГОСТ 12.1.005 88. ССБТ Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования. -М.: Изд-во стандартов, 1988.

86. ГН 2.2.5.1313-03. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны. М., 2003.

87. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки / Госсанэпиднадзор Минздрава России . М., 1996

88. ГОСТ 12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности,- М.: Изд-во стандартов, 1983.

89. ГОСТ 12.1.026-80. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума в свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью. Технический метод. М.: Изд-во стандартов, 1980.

90. ГОСТ 12.1.028-80. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума. Ориентировочный метод.- М.: Изд-во стандартов, 1980.

91. ГОСТ 17187-81. Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1980.

92. СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация. Вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. — М., 1996.

93. ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования. -М.: Изд-во стандартов, 1980.

94. ГОСТ 12.4.012-83 ССБТ Вибрация. Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1980.

95. Хиггинсон Р. Ф. П. Погрешности измерений при определении излучения шума: обзор / Р. Ф. Хиггинсон, П. Хапес // Noise Control Engineering Journal.- 1993. -Т. 40, № 2. -C.173-178.

96. Журцев В. Г. Статистические методы контроля качества на часовом производстве / В. Г. Журцев, А. И. Кубарев, М. В. Усан. М.: Изд-во стандартов, 1972. — 218с.

97. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей / П. А Коузов, JI. Я. Скрябина. Л.: Химия, 1983. - 142 с.' 130

98. Мозговой; А. В: Виброзащитная система рабочего места оператора выбивной решетки для; отделения формовочной' смеси / Мозговой А.В. // Вестник Дон. Гос. Техн. ун-та. 2008. - Т. 8, №4 (39). - С. 441- 446.

99. Ден Гартог Дж. П. Механические колебания / Дж. П. Ден Гартог.- М.: Физматгиз, 1960. 580 с.

100. Защита от вибрации и ударов: справ. / под ред. К.В. Фролова. М.: Машиностроение, 1981. -Т.6. -456 е.

101. Расчеты на прочность в машиностроении / под ред. С.Д. Пономарева. -М.: Машгиз, 1959. 884 с.

102. Беспалов В.И. Оценка процессов и расчет аппаратов защиты окружающей среды: учеб. пособие / В. И. Беспалов, С. В. Мещеряков, О. С. Гурова. — Ростов н/Д: ООО «Мини Тайп», 2007. 192 с.

103. Мозговой А. В. Математическое описание процесса и выбор технических средств .улавливания и очистки воздуха от загрязняющих веществ / А. В. Мозговой // Изв. Института управления и инноваций авиационной промышленности (ИУи АП). — 2006. №1-2.

104. Беспалов В; И. Комплексное использование активированных местных , отсосов и гидрообеспыливания / В; И. Беспалов, С. В. Васильевский // Теплоснабжение и вентиляция агропромышленного комплекса: межвуз. сб. / РИСИ. -Ростов н/Д, 1988. -С. 33-38.

105. Вибрации в технике: справ.: в 6-ти т. М.: Машиностроение, 1981. - Т. 4: Вибрационные процессы и машины.- 509с.

106. Месхи Б. Ч. Техническое описание устройства для борьбы с пылью, образующейся в рабочей зоне выбивной решетки литейного цеха / Б. Ч. Месхи, А. В. Мозговой // Изв. Института управления и инноваций авиационной промышленности (ИУи АП). -2007. №3-4.

107. Смачивание пыли и контроль запыленности воздуха в шахтах / Кудряшов В .В.и др.. М.: Наука, 1979. - 199 с.

108. Качан В.Н. Выбор эффективных оросителей для систем орошения / В. Н. Качан, Г. Н. Соколова // Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем. Одесса, 1986. - С. 115-116.

109. Установку устройства ПШЗ пыле-шумозащиты над полотном выбивной решетки, обеспечивающего улавливание и очистку воздуха от пыли, а также снижение уровня

110. ПРЕДСТАВИТЕЛЬ ОАО «РОСТВЕРТОЛ»:ассистент кафедры «БЖДиЗОС»