Промислова екологія - Апостолюк C.O. - Круглопилкові верстати

Це обладнання характеризується найвищим рівнем віброакустичної активності порівняно з іншим обладнанням, що експлуатується на промислових підприємствах різних галузей промисловості. Надто високий рівень віброакустичної активності деревообробного обладнання пояснюється наявністю специфічних особливостей, які пов'язані зі специфікою матеріалів, що обробляються, і специфікою конструкції обладнання та його режимними параметрами.

Дослідження [1,2,16,18, 24, 27, 33, 35] засвідчують, що причин шуму та вібрації деревообробного обладнання налічується більше п'ятдесяти. Однак при аналізі віброакустичної активності цього обладнання врахування всіх причин є складним і трудомістким завданням. Для полегшення його виконання науковцями кафедри безпеки життєдіяльності УкрДЛТУ запропонована спрощена класифікація причин шуму й вібрації деревообробного обладнання, що поділяються дві групи: причини, що залежать від технічного стану конструкції деревообробного обладнання; причини, що залежать від виду матеріалу, що обробляється, режимів оброблення тощо. На рис. 7.6 наведена класифікаційна схема причин шуму й вібрації деревообробного обладнання.

Коротко розглянемо особливості віброакустичної активності основних видів деревообробного обладнання.

Круглопилкові верстати

Під час роботи цих верстатів виникає шум трьох видів: аеродинамічний (у результаті завихрення

Рис. 7.6. Класифікаційна схема причин шуму і вібрації деревообробного обладнання

і пульсації повітря у ділянці зубчастого вінця пилки), вібраційний (у результаті поперечних коливань полотна пилки) і шум різання (внаслідок коливань волокон деревини і тертя зубців у пропилі). Додатковими джерелами шуму й вібрації круглопилкових верстатів є їх привід, підшипники шпинделів і система пневмовідсмоктування тирси.

Спектр шуму в холостому режимі роботи круглопилкового верстата (рис. 7.7) має різко виражений високочастотний характер із резонансним піком, наявність якого пояснюється поперечними коливаннями пиляльного диска на ряді власних частот у високочастотній ділянці спектра. Збудником цих коливань є турбулентність повітря біля зубців пилки та вібрація, що передається пиляльному диску підшипниками. Турбулентні процеси мають суцільний спектр, отже, в спектрі шуму при холостому режимі роботи круглопилкового верстата обов'язково знаходяться частотні складові, що збігаються з частотами власних коливань пиляльного диска. Таким чином настає резонанс. У результаті резонансу амплітуда коливань на цих частотах різко зростає.

Рис. 7.7. Спектр шуму круглопилкового верстата Ц-3 в режимах: 1 — робочому; 2 — холостому

Частотний спектр шуму під час пиляння деревини (див. рис. 7.7) за характером близький до спектра холостого режиму роботи круглопилкового верстата, однак у ділянці середніх частот виділяються піки, зумовлені власними коливаннями диска пилки, внаслідок чого зростає рівень високочастотних складових.

Важливим є той факт, що в спектрі шуму круглопилкового верстата наявні інтенсивні ультразвукові складові, що можуть негативно впливати на обслуговуючий персонал. Інтенсивність шуму під час роботи круглопилкового верстата залежить від частоти обертання інструмента, розміру і товщини пилкового диска, заточування і числа зубців, параметрів оброблюваного матеріалу, швидкості різання і подачі, конструкції пилки та точності її балансування.

Пилковий диск — це складна коливна система із багатьма ступенями свободи. Досліди [2] вчених засвідчують, що в робочому і холостому режимах роботи рівні шуму круглопилкових верстатів у багатьох випадках бувають приблизно однаковими, відрізняючись лише частотними спектрами. Це свідчить про те, що основну роль у шумоутворення відіграють коливання пилкового диска на власних частотах, незалежно від того, що є причиною цих коливань.

На частоти власних коливань пилкового диска впливають розміри диска і затискних шайб, частота обертання і ступінь проковування пилки.

Інтенсивність шуму аеродинамічного походження під час роботи дискових пилок зростає із збільшенням швидкості обертання та діаметра різального інструмента. Аеродинамічний шум знижується зі збільшенням товщини диска пилок і кількості зубців. На інтенсивність аеродинамічного шуму найбільше впливає кругова швидкість пилкового диска, при цьому основними факторами впливу на інтенсивність шуму круглопилкових верстатів у робочому режимі є швидкості різання та подачі.

Для визначення загальних рівнів шуму круглопилкових верстатів під час поздовжнього пиляння можуть бути використані перетворення формули [13; 16]

де Ья, Ь — загальні рівні шуму в холостому та робочому режимах, дБА; V — швидкість обертання пилки (швидкість різання), м/с; и — швидкість подачі, м/хв; £> — діаметр пилки, м; 5 — товщина диска пилки, мм; Z — число зубців пилки.