Экология транспорта. Учебное пособие

работать с защищенными руками, если на них имеются царапины или ссадины.

При длительном контакте в течение дня со свинцом для исключения попадания пыли в дыхательные пути и желудок следует применять респираторы со сменными ватными фильтрами. Фильтр в течение смены должен обновляться не менее двух раз.

Когда идет заряд свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, наблюдается «кипение» электролита и выделение пузырьков газа — водорода, образующегося за счет разложения (электролиза) воды и электролита. При смешивании водорода с воздухом образуется взрывчатая смесь — «гремучий газ». При содержании водорода в воздухе в размере 4,5–5 % он горюч, а в размере более 6 %

— происходит взрыв. Поэтому помещения для заряда должны быть изолированными от рабочих зон и источников тока и усиленно вентилируемыми.

Поражение электрическим током сопровождается прекращением у пострадавшего дыхания. В результате паралича дыхательных путей у него наступает «мнимая смерть». Нужно немедленно отделить от него токоведущие части и провода, затем сделать искусственное дыхание, предварительно обеспечив доступ свежего воздуха: снять часть одежды, стесняющей дыхание, очистить рот от крови, слизи и т.д.

Работы по обслуживанию и ремонту аккумуляторных батарей должны выполнять не менее двух человек, чтобы в случае поражения током одного из них другому могла быть сразу оказана помощь.

3.2.2.Правила безопасного использования систем зажигания двигателя

Основные тенденции развития автомобильного двигателестроения: повышение степени сжатия, частоты вращения до 5000–8000 мин–1, топливной экономичности и снижение токсичности. В частности, необходимо повысить энергию искры до 15–50 МДж, что позволит увеличить зазор искрового промежутка свечи зажигания до 1,3 мм. Кроме того, надо обеспечить устойчивое искрообразование в условиях нагарообразования свечи, колебаний напряжения бортовой сети и т.п.

Любое загрязнение (пылью, маслом и пр.) приборов и соединяющих их проводов приводит к утечкам тока и нарушению работы системы зажигания.

Свеча зажигания обеспечивает нормальное искрообразование, если она не мокрая (электроды не покрыты пленкой жидкости), ободок резьбовой части не покрыт нагаром (слоем копоти), цвет электродов и изолятора от светлокоричневого до светло-серого (а не темно-коричневого с пятнами). Иногда

51

нарушается герметичность изолятора с электродом или корпусом, и происходит оплавление электродов, изолятора. Неисправную свечу можно определить только на специальном приборе.

Ввысоковольтных приборах могут быть трещины. Возможно их загрязнение и замасливание. В катушках зажигания возможно перегорание дополнительного резистора, нарушение герметичности корпуса или крышки.

Впрерывателях-распределителях в результате подгорания контактов изменяется зазор между ними, что приводит к уменьшению угла замкнутого состояния контактов и увеличению сопротивления в первичной цепи. К изменению угла опережения зажигания (угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до верхней мертвой точки в момент начала искрового разряда) износ подшипника подвижного вала, нарушение целостности диафрагмы и трубки, соединяющий распределитель с карбюратором (выпускным коллектором). В распределителе возможны появление трещин в крышке, подгорание контактов

вкрышке и роторе, перегорание добавочного сопротивления, окисление гнезда и наконечников высоковольтных проводов, износ или выпадение уголька центрального контакта.

Указанные неисправности приводят не только к нарушению работы системы зажигания, но и в большинстве случаев к повышенной экологической опасности работы этой системы. Поэтому при проведении технического обслуживания (ТО) работоспособности приборов системы зажигания уделяют повышенное внимание.

При ежедневном техническом обслуживании (ЕТО) проверяют работоспособность замка зажигания, надежность электрических контактов, крепление приборов. При ТО-1 дополнительно очищают все приборы, провода от пыли и грязи, проверяют наличие трещин в крышке распределителя, высоковольтных проводах и изоляторах свечи. При ТО-2 с помощью переносных приборов (тестеров) диагностируют приборы системы зажигания (прерывательраспределитель, катушку зажигания, свечи), проверяют угол опережения зажигания при движении автомобиля, проверяют и регулируют зазор между контактами прерывателя, смазывают подшипник пластины распределителя. При каждом четвертом ТО-2 снимают эти приборы с двигателя и проверяют иx на специальных стендах.

Снижение мощности двигателя и повышение токсичности отработавших газов может быть из-за работы его с перебоями (двигатель «троит»), или неправильной установки, или нарушения угла опережения зажигания, что может быть связано с нарушением его установки либо работы «автоматов» прерыва- теля-распределителя.

52

При раннем зажигании (угол опережения зажигания велик) воспламенение смеси происходит до прихода поршня в верхнюю мертвую точку. Давление газов действует навстречу движению поршня, и для преодоления этого давления нужно затратить определенную энергию. В результате эффективная мощность двигателя уменьшается.

При позднем зажигании (угол опережения зажигания меньше оптимального) воспламенение смеси происходит после верхней мертвой точки, когда объем камеры сгорания увеличивается. При этом эффективная мощность также падает.

Оптимальный угол опережения зажигания для различных двигателей находится в пределах 6–30°. Его значение зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки, сорта применяемого топлива и других факторов.

Если двигатель «троит», то возможны также неисправности свечей, трещины в головке блока цилиндров. Если приборы системы исправны, то необходимо проверить и установить все зазоры, угол опережения зажигания.

53

4. ПРОЧИЕ ИСТОЧНИКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ АВТОТРАКТОРНЫХ СРЕДСТВ

ИСНИЖЕНИЕ ИХ ВЛИЯНИЯ НА ЭКОСИСТЕМЫ

4.1.Экологическая безопасность использования ходовой части

тракторов и автомобилей

Назначение ходовой части — передавать на почву вес трактора (автомобиля) и преобразовывать вращательное движение движителей в поступательное движение трактора (автомобиля).

Ходовую часть составляют три основных элемента: остов, движитель и подвеска.

Остов — основание машины, связывающее все ее механизмы в одно целое. Он может быть рамным, полурамным и безрамным.

Подвеска соединяет остов с движителями, воспринимает динамические нагрузки со стороны дороги (поля) и обеспечивает плавность хода автомобиля (трактора).

Движитель непосредственно взаимодействует с опорной поверхностью и преобразует подведенное трансмиссией вращательное движение в поступательное движения трактора (автомобиля) по требуемой траектории. Различают колесные, гусеничные и полугусеничные движители. Колесный движитель — это колеса с пневматическими шинами. У гусеничного движителя опорные катки катятся по гладкому искусственному пути, который образуется бесконечной гусеничной цепью.

Воздействие ходовых систем машин на почву стало предметом изучения сравнительно недавно. Однако однозначно доказано, что движители машин существенно изменяют ее структуру и физические свойства.

Наиболее сильно уплотняются верхние слои почвы — до 20 см. Отмечено, что повышенная степень уплотнения сохраняется 1–3 года в слоях почвы, не подвергающихся обработке, и увеличивается при последующих проходах машин.

В почве обитает значительное количество живых организмов, активно участвующих и в рыхлении, и в образовании гумуса, — это бактерии, клещи, улитки, дождевые черви и др. В результате воздействия гусениц и колес происходит деформация почвы, при этом давление в пятне контакта составляет 50– 500 кПа и создается в течение долей секунды.

54

Такое же давление (напряжение) действует в слое почвы до 50 мм, которое понижается по мере увеличения глубины. При таких давлениях гибнут черви, улитки и многие другие мелкие организмы, обитающие в верхних слоях почвы. Значит, объем биомассы, населяющей почву, после прохода машин уменьшается, что вредно отражается на воспроизводстве почвы.

Возможны следующие пути снижения уплотняющего воздействия тракторов на почву: уменьшение их эксплуатационной массы; увеличение опорной поверхности гусениц; оптимальное расположение центра давления с учетом тягового усилия; сокращение расстояния между ведущими направляющими колесами и опорными катками, уменьшение отношения шага катков к шагу гусеницы (желательно ≤ 1,5); снижение динамической нагруженности ведущего колеса и опорных катков за счет рационального выбора системы подрессоривания; замена металлической гусеницы резинометаллической или пневмогусеничным ходом. Снижения максимального давления можно достичь при обеспечении равномерного его распределения по участку контакта за счет изменения формы опорной поверхности трактора. Для увеличения ресурса опорной части ходовой системы необходимо обеспечить более равномерное нагружение опорных катков.

4.2. Шум и низкочастотные вибрации

Шумом называются любые нежелательные для человека звуки, мешающие труду или отдыху, создающие акустический эффект.

Воздействие шума на живые организмы неоднозначно и отличается степенью восприятия. Показателями шумового воздействия являются интенсивность, высота звуков и продолжительность воздействия.

Интенсивность характеризует величину звукового давления, которое оказывают звуковые волны на барабанную перепонку уха человека и измеряется в децибелах (дБА). Оценка интенсивности шума ведется по шкале А (имеются также шкалы В и D) стандартного шумомера Шкала А строится на логарифмах отношений данной величины звука к порогу слышимости (шум в 10 дБА создаваемый дыханием человека). Шум свыше 80 дБА вреден для человеческого организма.

Высота звука — второй показатель воздействия шума и определяется частотой колебаний среды, измеряемой в герцах (Гц). 1 Гц равен 1 колебанию в секунду. В зависимости от частоты звуковые колебания подразделяются на четыре группы:

55

1)инфразвуковые (низкочастотные) с частотой менее 20 Гц, среди которых выделяются следующие пороги воздействия:

– порог опасности смерти — инфразвук с размахом колебания 180– 190 дБА;

– порог потенциальной опасности для жизни человека — инфразвук интенсивностью 155–190 дБА;

– порог переносимости инфразвука (140–155 дБА);

– порог безопасности — инфразвук интенсивностью 90 дБА;

2)акустические (слышимые) с частотами от 16 до 20 000 Гц;

3)ультразвуковые (высококачественные) с частотами от 10 до 20000 Гц, которые практически неслышимы для человека;

4)гиперзвуковые (сверхвысокочастотные) с частотами 109 –1013Гц, которые для автотракторных средств не характерны.

Продолжительность шумового воздействия — третий показатель влияния шума. Длительное воздействия шума оказывает вредное влияние на слух и общее здоровье человека

Законодательство Российской Федерации в области ограничения шумового воздействия включает нормы и правила по защите от шума. Государственные стандарты устанавливают требования к предельно допустимым уровням шума и вибрации транспортных средств.

ГОСТ 12.1.003 - 83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности». Изложены общие вопросы нормирования шума.

ГОСТ 19358-85 «Внешний и внутренний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений». Установленные в них нормы шума дифференцированы для легковых, грузовых автомобилей, автобусов и пассажирских салонов автобусов.

Россия является участницей Соглашения о единообразных условиях утверждения и признания предметов оборудования и частей механических транспортных средств, в рамках которого страны-участницы (28 европейских стран, а также США, Япония, Канада и Австралия) разрабатывают единые правила ЕЭК ООН, содержащие требования к автотранспортным средствам и методам их испытаний.

При соответствии автотранспортного средства правилам его сертифицируют и выдают международный знак официального утверждения: круг с вписанной

внего буквой «Е» и цифрой, обозначающей страну, выдавшую сертификат. Правила ЕЭК ООН № 51 отражают требования экологической безопасно-

сти, по шуму. Они относятся к категории автомобилей общей массой более 3,5 тонн (табл. 9).

56

С момента введения правил № 51 ЕЭК ООН уровень шума для легковых автомобилей снизился на 10–12 дБА, что объясняется развитием новых технологий. В 1995 году вступила в силу поправка 02 к Правилам № 51, а в 2003– 2005 годах введена поправка 03, которые ужесточают шумовые требования. Уровень шума легковых автомобилей ограничивается величиной 74 дБА. Для грузовых автомобилей с мощностью двигателя более 150 кВт согласно ГОСТ 27436-87 внешний шум не должен превышать 84 дБА.

Отвечающие общеевропейским требованиям по шуму грузовые автомобили маркируются соответствующими буквами: L. G, U и S. помещенными в зеленом кружке на табличке, которую крепят на бампере или кабине.

Знак L обозначает тягач с низким уровнем шума. Его наличие на автомобиле обязательно при проезде по территории Австрии. С 1 декабря 1989 года грузовик, проезжающий ночью (с 22.00 до 05.00) по территории Австрии, не должен превышать при ускорении уровень шума 78–80 дБА.

Знак G означает тягач с низким уровнем шума и требуется при проезде через особо охраняемые зоны Германии.

Знак U — Umweet («Природа»), в английском толковании Green Lorry («Зеленый грузовик») устанавливается на автомобилях, отвечающих требованиям токсичности Euro-1, нормам шума 78–80 дБА.

Знак S — Supergrun («Сверхзеленый»), в английском толковании Greener and Safe Lorry («Более зеленый и безопасный грузовик») введен в мае 1996 года и утвержден в 1997 году. Автомобиль с таким знаком должен соответствовать нормам токсичности Euro-2 и нормам шума 78–80 дБА.

В общем случае методы снижения транспортного шума можно классифицировать по следующим трем направлениям: уменьшение шума в источнике его возникновения, включая изъятие из эксплуатации транспортных средств и изменение маршрутов их движения; снижение шума на пути его распространения; применение средств звукозащиты при восприятии звука.

57

Использование того или иного метода или их комбинации зависит в значительной мере от степени и характера потребного уменьшения шума с учетом как экономических, так и эксплуатационных ограничений.

Любая попытка регулирования шума должна начинаться с установления источников этого шума.

Основными источниками шума и вибраций автотракторных средств являются рабочие процессы, протекающие непосредственно в механизмах двигателя, силовой передаче, а также процессы впуска свежего заряда и выпуска отработавших газов, взаимодействия лопастей вентиляторов системы охлаждения с воздухом. При их осуществлении возникают периодические свободные силы, возмущающие (генерирующие) звуковые колебания конструкции — вибрации и колебания в окружающей воздушной среде — шум. К возмущающим относятся газодинамические силы при сгорании топлива в цилиндрах, силы инерции движущихся деталей, удары (при посадке клапанов и выборе тепловых зазоров, при перекладке поршней, пересопряжении зубьев шестерен и т.д.), гидродинамические силы в топливоподающей аппаратуре и системе смазки, газодинамические пульсации при впуске и выпуске и т.п. Динамические возмущения (силы) вызывают колебания различных деталей и элементов конструкции с собственными частотами и определяют вибрации и излучение шума в широком диапазоне звуковых частот.

Методы уменьшения шума на тракторах подразделяются на активные и пассивные. К активным относят уменьшение вибраций и шума в источниках их возникновения, к пассивным — уменьшение вибраций и шума на пути (в каналах) распространения, т.е. путем изоляции оператора от источников шума.

Косновным методам борьбы с шумами механического (газодинамического) происхождения в двигателях и силовых агрегатах относятся уменьшение амплитуды и ширины спектра возмущающих сил, а также снижение акустической активности конструкции.

Ктехнологическим способам борьбы с шумами механического происхождения на тракторах относится все, что касается качества изготовления и сборки отдельных деталей, агрегатов и узлов, двигателей и силовых передач; улучшение и автоматизация контроля за соблюдением допусков на точность изготовления и чистоты обработки сопряженных деталей; строгое соблюдение технических условий при комплектовании движущихся деталей по массе и при сборке узлов и механизмов; динамическая балансировка деталей, узлов и механизмов в сборе; применение акустического контроля готовой продукции — двигателей и агрегатов силовой передачи.

Снижение акустической активности конструкции двигателей и силовых передач (уменьшение механической проводимости), подверженных воздей-

58

ствию возмущающих сил, в связи с тенденцией к уменьшению их металлоемкости — одна из актуальных задач борьбы с шумом на тракторах. На практике для уменьшения акустической активности силовых установок идут по пути изменения жесткости и увеличения поглощения звуковой энергии в конструкции (применение материалов с более высокими демпфирующими свойствами, многослойных вибропоглощающих конструкций, звукоизолирующих прокладок между излучающими шум деталями и др.). За счет изменения жесткости отдельных деталей (участков корпусных деталей) достигается смещение зоны наибольшей акустической активности конструкции по диапазону частот для исключения совпадения ее с диапазоном частот интенсивных возмущающих сил.

Шум, создаваемый движущимися автомобилями, является частью шума транспортного потока. В общем случае наибольший шум генерируется большегрузными автомобилями. При малых скоростях движения по автодорогам и больших частотах вращения коленчатого вала двигателя основным источником шума является силовая установка, в то время как при больших скоростях движения, пониженных частотах вращения и меньшей мощности силовой установки доминирующим может стать шум, обусловленный взаимодействием шин с поверхностью дороги. При наличии неровностей на поверхности дороги преобладающим может стать шум системы подвески, а также грохот груза и кузова.

Дополнительной мерой, которая применима для всех автотранспортных средств, является снижение интенсивности шума в кабинах этих средств.

Интенсивность шума в кабине определяется следующей зависимостью:

где Iв — интенсивность звука, излучаемого в результате вибраций, передаваемых ограждениям кабины от остова рамы трактора (вторичный шум);

In — интенсивность звука, прошедшего через ограждения кабины;

Iр — интенсивность рассеянного в кабине звука в результате многократных отражений от внутренних поверхностей.

Для уменьшения Iв используются методы виброизоляции (ВИ) и вибропоглощения (ВП), a In и Iр соответственно методы звукоизоляции (ЗИ) и звукопоглощения (ЗП).

Тесно переплетаются между собой методы улучшения звукоизолирующих и теплозащитных свойств ограждений кабин (пола кабины, передней стенки, крыши). И в том, и в другом случае положительный эффект дают двойные ограждения с воздушной прослойкой и многослойные конструкции. При применении звукопоглощающих конструкций в кабинах существенно уменьшается обзорность (за счет уменьшения площади стеклянных ограждений с низкими

59

звукопоглощающими свойствами). Применение материалов и конструкций с высоким коэффициентом звукопоглощения на полу кабины ограничено из-за быстрой засоряемости и потери основных свойств. Таким образом, остается возможность использовать их только на внутренних поверхностях крыши и незастекленных поверхностях дверок, боковых и задних стенок.

При правильном выборе параметров виброизоляции кабины удается практически исключить влияние звуковых вибраций силовых агрегатов на уровень шума в кабине, т.е. исключить вторичный шум. Упругая подвеска кабин может быть эффективно использована для уменьшения вибрации не только пола кабины, но и органов управления трактором: рулевого колеса, рычагов и педалей (при их закреплении на виброизолированной кабине). Учитывая специфику и конструктивные особенности остова тракторов (с полурамным остовом), следует считать, что виброизоляция кабин является первоочередным средством уменьшения шума и вибраций на рабочем месте.

На тракторах с форсированными двигателями обеспечить предельно допустимый уровень шума только за счет виброизоляции кабин обычно не удается. Высокий уровень шума от силовых агрегатов даже при абсолютной виброизоляции кабины не отвечает требованиям безопасности. Дальнейшее уменьшение шума достигается за счет усиления звукоизолирующих свойств ограждений. При этом в первую очередь внимание должно уделяться наиболее «акустически нагруженным» элементам кабины (передняя стенка, пол кабины.

Звукоизолирующие свойства ограждений зависят прежде всего от их массы, приходящейся на единицу поверхности, и наличия отверстий и щелей. Поэтому улучшить звукоизолирующие свойства кабины за счет нанесения демпфирующих покрытий, применения двойных и многослойных стенок, увеличения массы ограждения без эффективной герметизации кабины обычно не удается.

Улучшение звукопоглощающих характеристик кабин является дополнительным средством уменьшения шума на рабочем месте, которое достигается за счет оклейки их внутренних поверхностей пористыми звукопоглощающими материалами с перфорированными облицовками или без них. Эффективность звукопоглотителей зависит от толщины материала, параметров перфорированных облицовок и площади поверхности, поглощающей звук.

На тракторах без кондиционеров, когда задачи улучшения микроклимата решаются только частично, за счет вентиляции через открывающиеся люки и окна, кабины выполняют лишь функции экрана (перегородки) на пути распространения звуковых волн. В таких случаях открывающиеся люки и окна должны располагаться на менее акустически «нагруженных» участках: задней части крыши, задней стенке кабины и пр.

60