Исследование шума при обработке плоских деталей шарико-стержневым упрочнителем

Введение. В статье представлены результаты исследований обработки поверхностей деталей шарико-стержневым упрочнителем (многоконтактный виброударный инструмент) методом поверхностно-пластического деформирования. Рассматриваемый процесс может использоваться для упрочнения как плоских, так и лекальных поверхностей, создания сжимающих остаточных напряжений, сглаживания каверн, нанесения регулярного микрорельефа на пары трения, а также для обработки сварных швов. При проведении настоящих исследований выявлены технологические возможности обработки, определены закономерности выбора конструктивных параметров устройства. Процесс обработки относится к ударным и сопровождается интенсивным звуковым излучением. Установлено, что шум при обработке значительно превышает допустимые пределы. Материалы и методы. Исследования проводились на универсальном фрезерном станке. Упрочнению подвергались длинномерные плоские детали, которые устанавливались непосредственно на стол станка либо в специальные приспособления. Линейный источник шума принят в качестве модели. Результаты исследования. Получены зависимости для определения звукового давления, собственных частот колебаний детали и спектров шума. Разработан комплекс мероприятий по снижению шума при обработке. Выполнен значительный объем экспериментальных исследований, подтверждающий адекватность полученных теоретических моделей. Обсуждение и заключения. При проведении исследований установлено, что эффективность в снижении шума не может быть достигнута рациональным подбором вибропоглощающего материала. В связи с этим рекомендуется применение пассивной шумозащиты рабочей зоны станка в виде плоского экрана из поликарбонатного стекла, что позволит довести до нормативных значения шума в зоне обработки. Рассчитаны конструктивные параметры предлагаемого акустического экрана.

обработка шарико-стержневым упрочнителем, уровни звукового давления, спектры шума, защитные устройства, processing through ball-and-rod reinforcement, sound pressure levels, noise spectra, protection devices

1. Чукарин, А. Н. Обеспечение комфортных условий труда при виброударной отделочной обработке фасонных деталей за счет снижения вибраций и шума / А. Н. Чукарин, Л. М. Щерба // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении : сб. ст. по мат-лам Всерос. науч.-техн. конф. - Нижний Новгород ; Арзамас, 2002. - С. 352-355.

2. Щерба, Л. М. Проектирование технологических процессов виброударной отделочной обработки шарико-стержневым упрочнителем с учетом снижения шума в рабочей зоне : дис.. канд. техн. наук / Л. М. Щерба. - Ростов-на-Дону, 2003. - 166 с.

3. Аксенов, В. Н. Совершенствование процесса отделочно-упрочняющей обработки многоконтактным виброударным инструментом с учетом ударно-волновых явлений : дис.. канд. техн. наук / В. Н. Аксенов. - Ростов-на-Дону, 2000. - 193 с.

4. Прокопец, Г. А. Интенсификация процесса виброударной обработки на основе повышения эффективности виброударного воздействия и учета ударно-волновых процессов : дис.. канд. техн. наук / Г. А. Прокопец. - Ростов-на-Дону, 1995. - 220 с.

5. Иванов, Н. И. Основы виброакустики / Н. И. Иванов, А. С. Никифоров. - Санкт-Петербург : Политехника, 2000. - 482 с.

6. Рыковский, Б. П. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом / Б. П. Рыковский, В. А. Смирнов, Т. М. Щетинин. - Москва : Машиностроение, 1985. - 152 с.

7. Igginson, R.-F. Errors of measurements when determining radiation of noise / R.-F. Igginson, P. Hapes // Noise Control Engineering Journal. - 1993. - Vol. 40, № 2. - P. 109-111.

8. Linear and Nonlinear Elasticity of Granular Media: Stress Induced Anisotropy of a Random Sphere Pack / D.-L. Johnson [et al.] // Journal of Applied Mechanics. - 1998. - Vol. 65. - P. 380-388.

9. Norris, A.-N. Nonlinear Elasticity of Granular Media / A.-N. Norris, D.-L. Johnson // Journal of Applied Mechanics. - 1997. - Vol. 64. - P. 39-49.

10. Radjai, F. Bimodal character of stress transmission in granular packings / F. Radjai // Physical Review Letters. - 1998. - Vol. 80, № 1. - P. 61-64.

11. Chukarin, А.N., Shcherba, L.M. Obespechenie komfortnykh usloviy truda pri vibroudarnoy otdelochnoy obrabotke fasonnykh detaley za schet snizheniya vibratsiy i shuma. [Comfort working environment engineering under shock-vibrating finishing of shaped parts due to vibration control and noise abatement.] Progressivnye tekhnologii v mashino- i priborostroenii: sb. st. po mat-lam Vseros. nauch.-tekhn. konf. [Advanced technologies in machine-building and instrument-making: Proc. All-Russian Sci.-Tech. Conf.] Nizhniy Novgorod; Arzamas, 2002, pp. 352-355 (in Russian).

12. Shcherba, L.M. Proektirovanie tekhnologicheskikh protsessov vibroudarnoy otdelochnoy obrabotki shariko-sterzhnevym uprochnitelem s uchetom snizheniya shuma v rabochey zone : dis.. kand. tekhn. nauk. [Design of shock-vibrating finishing process through ball-rod reinforcement with account of noise abatement in the working area: Cand.Sci. (Eng.) diss.] Rostov-on-Don, 2003, 166 p. (in Russian).

13. Aksenov, V.N. Sovershenstvovanie protsessa otdelochno-uprochnyayushchey obrabotki mnogokontaktnym vibroudarnym instrumentom s uchetom udarno-volnovykh yavleniy : dis.. kand. tekhn. nauk. [Improvement of finishing-strengthening treatment by multicontact shock-vibrating tool with allowance for shock-and-wave propagation effects: Cand.Sci. (Eng.) diss.] Rostov-on-Don, 2000, 193 p. (in Russian).

14. Prokopets, G.A. Intensifikatsiya protsessa vibroudarnoy obrabotki na osnove povysheniya effektivnosti vibroudarnogo vozdeystviya i ucheta udarno-volnovykh protsessov : dis.. kand. tekhn. nauk. [Intensification of shock-vibrating process on the basis of increasing the efficiency of the shock-vibrating action and with account of shock-and-wave propagation effects: Cand.Sci. (Eng.) diss.] Rostov-on-Don, 1995, 220 p. (in Russian).

15. Ivanov, N.I., Nikiforov, A.S. Osnovy vibroakustiki. [Vibroacoustics Basics.] St. Petersburg: Politekhnika, 2000, 482 p. (in Russian).

16. Rykovskiy, B.P., Smirnov, V.A., Shchetinin, T.M. Mestnoe uprochnenie detaley poverkhnostnym naklepom. [Parts local hardening through surface cold working. ] Moscow: Mashinostroenie, 1985, 152 p. (in Russian).

17. Igginson, R.-F., Hapes, P. Errors of measurements when determining radiation of noise. Noise Control Engineering Journal, 1993, vol. 40, no. 2, pp. 109-111.

18. Johnson, D.-L., et al. Linear and Nonlinear Elasticity of Granular Media: Stress Induced Anisotropy of a Random Sphere Pack. Journal of Applied Mechanics, 1998, vol. 65, pp. 380-388.

19. Norris, A.-N., Johnson, D.-L. Nonlinear Elasticity of Granular Media. Journal of Applied Mechanics, 1997, vol. 64, pp. 39-49.

20. Radjai, F. Bimodal character of stress transmission in granular packings. Physical Review Letters, 1998, vol. 80, no. 1, pp. 61-64.