книги из ГПНТБ / Разумовский М.А. Борьба с шумом на тракторах

Р а з у м о в с к и й М. А. Борьба с шумом на тракторах. Минск, «Наука и техника», 1973, стр. 208.

В книге рассматриваются задачи технической аку­ стики на сельскохозяйственных тракторах, методы и ре­ зультаты экспериментальных исследований шума и зву­ ковых вибраций. Приводятся математические модели процессов возмущения и распространения шума на тракторах и методы инженерных акустических расчетов. Анализируются пути и средства борьбы с шумом в ис­ точниках и кабинах с учетом специфических особенно­ стей конструкции и эксплуатации универсально-пропаш­ ных тракторов.

Рассчитана на инженерно-технических и научных работников, занимающихся конструированием тракторов и исследованием их шума, а также может быть полезна для слушателей курсов повышения квалификации и студентов, изучающих теорию двигателей и тракторов.

Таблиц 15. Рисунков 95. Библиография — 79 на­ званий.

Р е ц е н з е н т ы :

доктор технических наук В. В. ГУСЬКОВ, кандидат технических наук В. А. СКОТНИКОВ

0422—098

Р---------------127—74 М316-73

( с ) Издательство «Наука и техника», 1973 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В общей программе улучшения условий труда на скоростных сельскохозяйственных тракторах проблема уменьшения шума в последние годы занимает одно из первых мест. Вызвано это тем, что последовательное увеличение энергонасыщенности тракторов всех тяговых классов за счет форсирования двигателей привело к увеличению шума на рабочем месте и его уровни стали намного превышать безопасные пределы. Особенно не­ благоприятные условия труда по шуму на рабочем месте сложились на пропашных тракторах, что обусловлено их конструктивными особенностями.

Медицинские исследования показывают, что продол­ жительное воздействие повышенного шума на человека приводит к тяжелым заболеваниям — потере слуха, рас­ стройству нервной системы и как следствие к заболева­ ниям сердечно-сосудистой системы, желудка и т. д. По­ стоянный контакт человека во время работы с вибрирую­ щими деталями вызывает развитие вибрационной болезни — заболевания кровеносных сосудов. Повышен­ ный шум является причиной быстрой утомляемости, потери реакции, снижения производительности труда. В связи с этим требования по ограничению шума и виб­ раций на рабочем месте и внешнего шума тракторов, которые широко используются в сельском хозяйстве как транспортные средства, значительно повысились.

Особенностью борьбы с шумом сложных мобильных машин, к которым относятся сельскохозяйственные трак­ торы, является то, что одни и те же конечные результаты могут быть достигнуты разными методами и средствами,

отличающимися по сложности, стоимости и соответствию прочим требованиям, предъявляемым к машине. Поэто­ му одной из главных задач технической акустики тракто­ ров является поиск оптимальных путей уменьшения шума.

В книге сделана попытка систематизировать и обоб­ щить опыт, накопленный при исследовании различных ме­ тодов и средств борьбы с шумом на сельскохозяйствен­ ных тракторах с учетом специфики их конструкции и условий работы. В основу ее положены акустические ис­ следования семейства универсально-пропашных тракто­ ров «Беларусь», выполненные автором на кафедре «Тракторы и автомобили» Белорусского института меха­ низации сельского хозяйства, Минском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции тракторном и моторном заводах.

Приведенные в книге результаты экспериментальных йрЬдедований в ряде случаев получены на опытных об­ разцах тракторов и двигателей в разной стадии их до­ водки, поэтому акустические характеристики у оконча- ,т^)>но отработанных моделей могут отличаться.

Автор выражает благодарность профессору Д. А. Чудакіэву, Н. Г. Шабуне, В. Т. Квасову, Г. Г. Коваленко и А. Л. Гутману за участие в исследованиях и помощь в р'а&оте над книгой, а также Генеральному конструктору по,пропашным тракторам И, П. Ксеневичу и доктору технйчОрких наук В. Н. Луканину за ценные замечания.

V .. \

Г л а в а

ШУМЫ НА ТРАКТОРАХ

1. Задачи технической акустики на тракторах. Источники шума

В тепловых энергетических установках, к которым можно отнести сельскохозяйственные тракторы с двига­ телями внутреннего сгорания, преобразование и передача энергии связаны с превращением части ее в звуковую энергию. Такое превращение принято характеризовать коэффициентом акустического излучения, определяемым как отношение акустической энергии W к подведенной тепловой энергии Q:

W

На тракторах следует различать два вида акустиче­ ских излучений: 1) неизбежные, связанные с протекани­ ем рабочего процесса преобразования энергии, напри­ мер, в процессе сгорания топлива в цилиндрах, выпуска отработавших газов, впуска свежего заряда, охлаждения двигателей, и 2) излучения, интенсивность которых обусловлена недостатками конструкции, технологии про­ изводства, теми или иными дефектами. В первом случае величина т|а характеризует эффективность применяемых заглушающих устройств и специальных мероприятий по борьбе с шумом, во втором — совершенство конструкции, ее техническое состояние, уровень технологии и культуры производства. Не случайно, что в настоящее время шум­ ность трактора считается одним из главных показателей, влияющих на его конкурентоспособность.

Акустические излучения на тракторах привлекают внимание с нескольких точек зрения:

Ü

пропашные) тракторы имеют принципиальные конструк­ тивные особенности, которые с точки зрения технической акустики выделяют их в особую группу машин. К основ­ ным из них относятся:

безрамная или полурамная конструкция остова трак­ тора, который обычно составляют корпусные детали силовой установки;

компактное расположение и сконцентрированность всех основных источников шума, включая систему выпу­ ска двигателей (выпускные отверстия),

низкий процент капотировки и декоративной облицов­ ки силовых агрегатов.

Практически у пропашных тракторов все оборудова­ ние, в том числе и кабины, монтируется на силовой уста­ новке. Такие особенности классической компоновки и конструкции усложняют задачи борьбы с шумом и огра­ ничивают применение для этих целей методов и средств, отработанных в наиболее близких отраслях транспорт­ ного машиностроения.

В задачи технической акустики на тракторах, подчи­ ненные общей цели борьбы с шумами, входят исследова­ ния процессов излучения и распространения шума, клас­ сификация источников по шуму, определение характери­ стик внешнего шума и шума на рабочем месте, отыскание наиболее рациональных методов и средств его уменьше­ ния с учетом конструктивных особенностей, специфиче­ ских требований и условий эксплуатации. Особый инте­ рес представляют теоретические исследования и разра-

С

ботка инженерных методов расчета акустических процессов на тракторах, открывающие возможности подбирать необходимые средства борьбы с шумом и в первом приближении оценивать их еще в стадии проек­ тирования новых моделей тракторов. Если учесть пер­ спективу форсирования мощности двигателей на про­ пашных тракторах до 100—ПО кВт, решение этих задач технической акустики приобретает еще большую акту­ альность.

На тракторах приходится в равной степени сталки­ ваться с двумя видами акустических излучений — воз­ душным шумом, или звуковыми волнами, распространяю­ щимися в упругой воздушной среде, и звуковыми вибрациями — структурным шумом в деталях конструк­ ции. Оба вида шума обусловливают друг друга, возни­ кают, как правило, одновременно и часто переходят из одного вида в другой.

Основными источниками шума на тракторах являют­ ся силовые установки — двигатели и агрегаты трансмис­

которых характерно ограниченное время работы вообще или работы под нагрузкой. К этой группе источников можно отнести также вентиляторы в кабине, отопители, кондиционеры. Очевидно, одним из основных условий установки их на тракторе является низкий уровень шума при работе. У тракторов гусеничной модификации источ­ ником шума является также ходовая часть.

Подробная дифференциация и классификация источ­ ников шума на тракторах с двигателями внутреннего сгорания показаны на рис. 1. В основу классификации положены следующие принципы акустических возмуще­ ний: аэрогазодинамический, механический (в механиз­ мах), гидродинамический и электрический.

Шумы аэрогазодинамического и гидродинамического происхождения вызываются колебаниями рабочей сре­ ды — воздуха, газа или жидкости. Эти колебания обус­ ловлены пульсациями давления, вихреобразованиями и неоднородностью потока.

Механические шумы вызываются инерционными воз­ мущениями в механизмах, соударениями и трением между деталями в кинематических парах.

7

Шумы

на тракторах

Принципы возмущения колебаний

Рис. 1. Классификация источников шума на тракторах

8

Шумы электрического происхождения обусловлены колебаниями, возникающими в результате взаимодейст­ вия магнитных полей. На тракторах эти шумы, как и шумы гидродинамического происхождения, незначитель­ ны ввиду сравнительно малых мощностей используемого оборудования.

Для удобства анализа источников шума на тракторе по степени независимости излучения и применяемых

Рис, 2. Главные источники шума на тракторе:

/ —процесс выпуска; 2—процесс впуска; 3—вентилятор системы охлаждения; 4—двигатель; 5—силовая передача

средств для уменьшения шумности с некоторыми допущениями можно выделить следующие главные (автоном­ ные) источники (рис. 2): процесс выпуска отработавших газов, процесс впуска воздуха, вентилятор системы охлаждения, двигатель и трансмиссию. Под понятием «двигатель» здесь подразумевается группа источников шума, таких, как кривошипно-шатунный и клапанный механизмы, шестерни распределения, агрегаты системы смазки, питания и т. п., излучение шума которыми осу­ ществляется главным образом через корпусные детали двигателя, а поэтому рассматривать и исследовать их в отрыве от него не имеет смысла.

Первые три источника являются главными излучате­ лями воздушного шума аэродинамического происхожде­ ния. Что касается последних, то они являются основны­ ми источниками шума механического происхождения и излучают интенсивный как структурный, так и воздуш­ ный шум. Кроме того, двигатель излучает шумы, возму­

9