Чугуны с повышенным демпфированием звуковой энергии
Воздействие шума на организм человека в условиях горного производства. Применение металлических сплавов (сталей, чугунов) с повышенными демпфирующими свойствами для изготовления конструктивных элементов машин и механизмов, работающих в режиме соударений.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.06.2018 |
| Размер файла | 227,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.ru/
Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева
Кафедры БЖ
Чугуны с повышенным демпфированием звуковой энергии
Е.Б. Утепов, д.т.н., профессор
С.Т. Калдыбаева, докторант
М.У. Алиманова, докторант
г. Алматы
Аннотация
Воздействие шума на организм человека в условиях горного производства протекает на фоне других неблагоприятных факторов производственной среды (вибрация, запыленность и т.д.). Комбинированное действие этих факторов усиливает вредное влияние шума на организм. Наиболее перспективным методом снижения шума ударного происхождения является использование металлических материалов на основе железа (стали и сплавов) с повышенными демпфирующими свойствами. Такими материалами являются сплавы железа с углеродом (стали и чугуны). Стали и чугуны - самые распространенные конструкционные материалы, из которых изготавливается большинство конструктивных элементов машин и механизмов, работающих в режиме соударений.
Задачи исследований: разработать новые демпфирующие металлические материалы на основе железа (чугуны).
Ключевые слова: чугун, виброускорение, сплав, характеристика, соударение, шар-ударник, шум, демпфирование.
Развитие производственных мощностей современного оборудования в горно-металлургическом комплексе приводит к неуклонному возрастанию вредного для человеческого организма шума и вибраций, что ухудшает условия труда непосредственно работающего на нем персонала. Проблема шума является одной из острейших проблем развития современной цивилизации. Неблагоприятное акустическое воздействие в той или иной мере ощущает почти каждый второй житель нашей планеты.
Вибрационные характеристики исследованных стандартных чугунов (СЧ20, СЧ15, СЧ10, СЧЦ1, СЧЦ2) и таких новых демпфирующих сплавов чугуна, как ЕА-1, ЕА-2 и ЕА-3, представлены в таблицах 1, 2 и на рисунках 1-3.
В таблице 2 представлены вибрационные характеристики образцов (пластины размером 50х50х5 мм) из стандартного серого чугуна СЧ20, СЧ15, СЧ10 и антифрикционные (Т-образные) СЦ1, СЦ2 после соударения с шарами-ударниками диаметрами d = 9,5 мм, d = 12,7 мм, d = 15,2 мм и d = 18,3 мм из стали ШХ15.
Характер кривых уровней виброускорений (УВУ) имеет следующий вид:
- уровни виброускорения исследованных образцов изменяются в диапазоне 51-128 дБ;
- максимумы уровней виброускорения наблюдаются на частотах 63-250 Гц, 2000 Гц, 16 000 Гц и 31 500 Гц;
Таблица 1
Химический состав исследуемых сплавов чугуна и стали
|
№ п/п |
Марка сплавов, образцов |
Химический состав, % вес |
|||||||||
|
С |
Si |
Mn |
Cr |
Al |
Ni |
S |
P |
Cu |
|||
|
не более |
|||||||||||
|
1 |
СЧ20 |
3,3-3,5 |
1,4-2,4 |
0,7-1 |
- |
- |
- |
0,15 |
0,2 |
- |
|
|
2 |
СЧ15 |
3,5-3,7 |
2,2-2,4 |
0,5-0,8 |
- |
- |
- |
0,15 |
0,2 |
- |
|
|
3 |
СЧ10 |
3,5-3,7 |
2,2-2,6 |
0,5-0,8 |
- |
- |
- |
0,15 |
0,3 |
- |
|
|
4 |
СЧЦ1 |
3,2-3.6 |
- |
0,6-0,9 |
0,2-0,55 |
0,1-0,15 |
0,3-0,4 |
0,2-0,55 |
0,15 |
0,2-0,3 |
|
|
5 |
СЧЦ2 |
3,2-3.6 |
- |
0,6-0,9 |
0,2-0,55 |
0,1-0,15 |
0,3-0,4 |
0,2-0,55 |
0,15 |
0,2-0,3 |
|
|
6 |
1К |
3,3-3,5 |
1,5-2,6 |
0,8-1,1 |
0,8-0,85 |
- |
- |
0,20 |
0,22 |
- |
|
|
7 |
2К |
3,3-3,5 |
1,6-2,7 |
0,8-1,1 |
0,85-1,1 |
- |
- |
0,14 |
0,23 |
- |
|
|
8 |
3К |
3,3-3,5 |
1,7-2,7 |
0,8-1,1 |
0,9-1,3 |
- |
- |
0,18 |
0,25 |
- |
|
|
9 |
Ст. 45 |
0,42-0,5 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
0,25 |
- |
0,25 |
0,04 |
0,035 |
0,25 |
Таблица 2
Вибрационные характеристики стандартных чугунов (пластины 50х50х5 мм)
|
№ п/п |
Марка чугуна |
Диаметр шара-ударника, d, мм |
Уровень виброускорения, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц |
ОУВУ, дБ |
|||||||||||
|
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
16000 |
31500 |
|||||
|
1 |
СЧ20 |
9,5 |
71 |
74 |
76 |
66 |
57 |
52 |
53 |
73 |
88 |
83 |
82 |
95 |
|
|
12,7 |
81 |
87 |
87 |
72 |
75 |
59 |
59 |
60 |
61 |
59 |
65 |
94 |
|||
|
15,2 |
77 |
61 |
61 |
59 |
57 |
54 |
54 |
55 |
53 |
54 |
51 |
97 |
|||
|
18,3 |
65 |
55 |
54 |
61 |
58 |
59 |
92 |
84 |
80 |
92 |
91 |
97 |
|||
|
2 |
СЧ15 |
9,5 |
59 |
58 |
68 |
64 |
53 |
56 |
52 |
53 |
54 |
58 |
50 |
105 |
|
|
12,7 |
51 |
53 |
63 |
60 |
58 |
55 |
54 |
60 |
59 |
54 |
53 |
120 |
|||
|
15,2 |
70 |
98 |
94 |
91 |
70 |
54 |
55 |
55 |
54 |
58 |
63 |
126 |
|||
|
18,3 |
88 |
88 |
85 |
84 |
61 |
57 |
52 |
58 |
58 |
56 |
54 |
129 |
|||
|
3 |
СЧ10 |
9,5 |
71 |
85 |
70 |
56 |
58 |
51 |
53 |
53 |
55 |
52 |
52 |
91 |
|
|
12,7 |
78 |
75 |
70 |
72 |
69 |
64 |
65 |
67 |
67 |
54 |
57 |
96 |
|||
|
15,2 |
65 |
66 |
65 |
64 |
55 |
58 |
54 |
56 |
54 |
54 |
53 |
102 |
|||
|
18,3 |
57 |
52 |
54 |
55 |
64 |
71 |
81 |
82 |
83 |
85 |
82 |
126 |
|||
|
4 |
СЧЦ1 |
9,5 |
114 |
96 |
68 |
68 |
65 |
63 |
61 |
69 |
72 |
73 |
74 |
120 |
|
|
12,7 |
114 |
113 |
108 |
105 |
101 |
73 |
74 |
55 |
58 |
58 |
57 |
128 |
|||
|
15,2 |
113 |
113 |
109 |
100 |
96 |
73 |
102 |
112 |
102 |
87 |
86 |
128 |
|||
|
18,3 |
107 |
110 |
103 |
96 |
92 |
96 |
97 |
97 |
97 |
68 |
63 |
122 |
|||
|
5 |
СЧЦ2 |
9,5 |
112 |
108 |
60 |
47 |
48 |
47 |
46 |
44 |
44 |
43 |
42 |
119 |
|
|
12,7 |
110 |
106 |
105 |
96 |
84 |
80 |
81 |
82 |
83 |
83 |
82 |
128 |
|||
|
15,2 |
112 |
106 |
110 |
81 |
68 |
67 |
66 |
66 |
67 |
66 |
65 |
125 |
|||
|
18,3 |
115 |
111 |
114 |
80 |
58 |
57 |
53 |
55 |
57 |
56 |
55 |
126 |
- минимумы уровней виброускорений образцов характерны для частот 63-16 000 Гц (52-54 дБ);
- максимальные значения уровней виброускорений сравниваемых образцов характерны при соударениях с шаром-ударником диаметром d = 18,3 мм;
- минимальные значения уровней виброускорений сравниваемых образцов характерны при соударениях с шарами-ударниками диаметрами d = 9,5 мм и d = 15,2 мм;
- максимумы уровней виброускорения по характеристике «Lin» у образцов СЧ20, СЧ15, СЧ10, СЧЦ1 и СЧЦ2 наблюдаются при соударении шарами-ударниками диаметрами d = 15,2 мм и d = 18,3 мм (127-129 дБ).
При исследовании характеристик звукоизлучения сплавов обнаружено амплитудно-зависимое демпфирование виброускорения. Амплитудно-зависимое демпфирование (АЗД) виброускорения заключается в том, что при соударении шара-ударника большой массы с образцом генерирует уровень виброускорения меньшего значения, чем при соударении шара-ударника меньшей массы. Амплитудно-зависимое демпфирование обнаружено в следующих случаях. демпфирующий чугун шум конструктивный горный
На рисунке 1 представлены характеристики виброускорений образца СЧ20 при соударении. В соответствии с рисунком на частоте 500 Гц при соударении образца СЧ20 шаром-ударником диаметром d = 12,7 мм УВУ = 75 дБ, а при соударении образца СЧ20 с шаром-ударником диаметром d = 15,2 мм УВУ = 57 дБ. Эффект ДАЗД = 18 дБ.
Рисунок 1 - Характеристики виброускорений образца СЧ20 при соударении
На рисунке 2 представлены характеристики виброускорений образца СЧ15 при соударении.
В соответствии с рисунком 2 максимальный эффект амплитудно-зависимого демпфирования обнаружен на частоте 31 500 Гц при соударении образца СЧ15 с шаром-ударником диаметром d = 15,2 мм УВУ = 63 дБ, а при соударении СЧ15 с шаром-ударником диаметром d = 18,3 мм УВУ = 54 дБ. Эффект ДАЗД = 9 дБ.
На частоте 63 Гц при соударении образца СЧ15 шаром-ударником диаметром d = 15,2 мм УВУ = 98 дБ, а при соударении образца СЧ15 с шаром-ударником диаметром d = 18,3 мм УВУ = 88 дБ, т.е. меньший по массе шар-ударник d = 15,2 мм генерирует уровень виброускорения повышенного значения, чем при соударении с шаром-ударником d = 18,3 мм. Эффект ДАЗД = 10 дБ.
В соответствии с рисунком 3 максимальный эффект амплитудно-зависимого демпфирования обнаружен на частоте 500 Гц при соударении образца СЧ10 с шаром-ударником d = 12,7 мм УВУ = 69 дБ, а при соударении образца СЧ10 с шаром-ударником диаметром d = 15,2 мм УВУ = 55 дБ, т.е. меньший по массе шар-ударник d = 12,7 мм генерирует уровень виброускорения повышенного значения, чем при соударении с шаром-ударником диаметром d = 15,2 мм. Эффект ДАЗД = 14 дБ.
На рисунке 3 представлены характеристики виброускорений образца СЧ10 при соударении.
На частоте 8000 Гц при соударении образца СЧ10 шаром-ударником диаметром d = 12,7 мм УВУ = 67 дБ, а при соударении СЧ10 шаром-ударником диаметром d = 15,2 мм УВУ = 54 дБ. Эффект ДАЗД = 13 дБ.
Выводы:
1. Обзор литературы позволил оценить методы снижения шума соударений и выбрать один из самых оптимальных - использование демпфирующих металлических материалов в источнике возникновения.
2. При исследовании характеристик звукоизлучения сплавов обнаружено амплитудно-зависимое демпфирование виброускорения. Амплитудно-зависимое демпфирование виброускорения заключается в том, что при соударении шара-ударника большой массы с образцом генерирует уровень виброускорения меньшего значения, чем при соударении шара-ударника меньшей массы.
3. Сравнительный анализ уровней звукового давления разработанных и стандартных сталей позволил выявить самый «тихий» сплав при соударениях, который рекомендуется для конструкторов и технологов.
Рисунок 2 - Характеристики виброускорений образца СЧ15 при соударении
Рисунок 3 - Характеристики виброускорений образца СЧ10 при соударении
Список литературы
1. Фавстов Ю.К., Шульга Ю.Н., Рахштадт А.Г. Металловедение высокодемпфирующих сплавов. М.: Металлургия, 1980. 272 с.
2. Утепов Е.Б., Лидтке В.Ю., Мякотин В.Н., Утепов Т.Е. // Снижение шума в направляющих трубах токарных автоматов. Алматы: Шевченко, 1998. С.72.
3. Утепов Е.Б., Утепова А.Б., Ерконыр А.К. и др. Влияние производственного шума на организм человека // Сб. науч. тр. «Безопасность жизнедеятельности (охрана труда, защита человека в чрезвычайных ситуациях, экология, валеология, токсикология, экономика и организация производства). Алматы, 2005. Вып. 2. С.43-50.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Маркировка, химический состав и механические свойства хромистых чугунов. Основные легирующие элементы, стойкость чугунов в коррозии. Литая структура чугунов с карбидами. Строение евтектик белых износостойких чугунов, области применения деталей из них.
курсовая работа [435,0 K], добавлен 30.01.2014Микроструктура и углеродистых сталей в отожженном состоянии, зависимость между их строением и механическими свойствами. Изучение диаграммы состояния железо - углерод. Кривая охлаждения сплавов. Структура белого, серого, высокопрочного и ковкого чугуна.
презентация [1,5 M], добавлен 21.12.2010Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных, твердых сплавов и композиционных материалов. Анализ конструкции и технология производства механической пружины. Особенности работы упругих элементов. Рессорно-пружинные и теплоустойчивые стали.
курсовая работа [60,5 K], добавлен 13.01.2011Применение металлов и сплавов в городском хозяйстве. Понятие о металлических и неметаллических материалах, способы их изготовления, области применения, технологии производства, способы обработки и использования. Стандартизация конструкционных материалов.
методичка [831,2 K], добавлен 01.12.2009Производство проволоки из высоколегированных сталей и сплавов. Особенности технологии обработки высоколегированных сталей и сплавов. Технические требования, правила приемки, методы испытаний. Технологическая схема изготовления, транспортировка, хранение.
контрольная работа [32,7 K], добавлен 13.10.2011Рассмотрение правил проведения макро- и микроанализа металлов и сплавов, определению твердости, исследованию структур и свойств сталей и чугунов, цветных сплавов и пластмасс. Практические вопросы термической и химико-термической обработки металлов.
учебное пособие [4,4 M], добавлен 20.06.2012Обзор состава простых конструкционных сталей. Получение чугуна и легированных сталей. Характерные особенности медно-никелевых сплавов. Применение алюминиевых бронз, нейзильбера, мельхиора в народном хозяйстве. Механические свойства сплавов меди с цинком.
презентация [3,3 M], добавлен 06.04.2014Классификация чугунов по составу и технологическим свойствам. Температуры эвтектического и эвтектоидного превращений. Процесс образования графита в сплавах железа с углеродом. Схема образования структур при графитизации. Специальные свойства чугунов.
презентация [7,7 M], добавлен 14.10.2013Разработка технологии напрессовки внутреннего порошкового слоя на цилиндрические детали. Токсикологическая характеристика химических веществ алюминиевого производства. Специфика производства металлических порошков и их воздействие на организм человека.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 12.02.2014Роль в процессе кристаллизации, которую играет число центров и скорость роста кристаллов. Изменение свободной энергии в зависимости от температуры. Классификация чугунов по строению металлической основы. Основные применения цветных металлов и их сплавов.
контрольная работа [878,0 K], добавлен 06.03.2013Определение эксплуатационных свойств белых чугунов количеством, размерами, морфологией и микротвердостью карбидов. Влияние температуры отжига на механические свойства промышленного чугуна. Технологические схемы изготовления изделий повышенной стойкости.
доклад [50,8 K], добавлен 30.09.2011Классификация, маркировка и области применения сталей. Сплавы с особыми физическими свойствами: прецизионные, магнитные, аустенитные. Химический состав электротехнических сталей. Натуральный и синтетический каучуки. Свойства резин специального назначения.
контрольная работа [133,3 K], добавлен 10.01.2013Понятие о металлических сплавах. Виды двойных сплавов. Продукты, образующиеся при взаимодействии компонентов сплава в условиях термодинамического равновесия. Диаграммы состояния двойных сплавов, характер изменения свойств в зависимости от их состава.
контрольная работа [378,1 K], добавлен 08.12.2013Характеристика и химический состав низколегированных и углеродистых сталей, применяемых для повышения долговечности рабочих органов машин. Свойства электродных материалов для наплавки. Технология электрошлаковой наплавки зубьев ковшей экскаваторов.
курсовая работа [509,6 K], добавлен 07.05.2014Классификация методов борирования сталей и сплавов. Марки сплавов, их основные свойства и области применения. Технологический процесс прокатки. Схема прокатного стана. Диффузионная сварка в вакууме. Сущность сверления, части и элементы спирального сверла.
контрольная работа [745,5 K], добавлен 15.01.2012Классификация и разновидности железоуглеродистых сплавов в зависимости от содержания в них углерода. Кристаллизация заэвтектического чугуна, этапы данного процесса и его конечные продукты. Формирование структуры при охлаждении сталей и серых чугунов.
презентация [3,7 M], добавлен 29.09.2013Характеристика высокопрочного и ковкого чугуна, специфические свойства, особенности строения и применение. Признаки классификации, маркировка, строение, свойства и область применения легированных сталей, требования для разных отраслей использования.
контрольная работа [110,2 K], добавлен 17.08.2009Схемы микроструктур сплавов. Возможные фазы в сплавах: твердые растворы, чистые металлы, химические соединения. Связь между фазовым составом и механическими, технологическими свойствами сплавов. Диаграммы состояний и влияние примесей на "чистые" металлы.
реферат [306,8 K], добавлен 01.06.2016Закаливаемость и прокаливаемость стали. Характеристика конструкционных сталей. Влияние легирующих элементов на их технологические свойства. Термическая обработка сплавов ХВГ, У8, У13 и их структуры после нее. Выбор вида и режима термообработки детали.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 12.01.2014Технический процесс, применение, спекание и окончательная обработка порошковых изделий. Технология производства и свойства металлических порошков. Особенности формования заготовок из порошковых материалов. Сущность и эффективность порошковой металлургии.
контрольная работа [871,3 K], добавлен 30.03.2010
