12. Источники шума

12.1. Классификация

Источниками возникновения шума могут быть следующие явления: ударное взаимодействие двух и более тел, трение взаимодействующих поверхностей, вынужденные колебания твердых тел, возникновение газовых вихрей у твердых границ потока, перемещение газовых потоков при их движении с разными скоростями, пульсации давления в гидравлических системах, действие переменных магнитных сил и т.д.

В зависимости от причин и характера возникающего шума все источники подразделяются на четыре основных типа (рис. 12.1):

1. механический;

2. аэродинамический;

3. гидродинамический;

4. электромагнитный.

Рис. 12.1. Классификация источников шума

Механический шум обусловлен колебаниями деталей и их взаимным перемещением. Он возникает, например, в зубчатых и цепных передачах, подшипниках, кулачковых механизмах, редукторах, роторах и вызывается ударами в сочленениях, силовыми взаимодействиями вращающихся масс, трением в соприкасающихся элементах и т.п. Возбуждение механического шума носит ударный характер, при этом в излучающих системах возникает весь спектр их собственных частот.

Интенсивность излучаемого шума и характер его спектра зависят от массы соударяющихся деталей, скорости соударения (или вращения, качения и пр.), модуля упругости этих деталей, площади излучения.

При значительных скоростях движения (соударения) спектр механического шума высокочастотный (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Спектры шума некоторых источников: 1 – выпуск двигателя внутреннего сгорания (ДВС);

2 – корпус ДВС; 3 – гидронасос; 4 – вентилятор; 5 – трансмиссии; 6 – всасывание ДВС

Причинами аэродинамического шума являются (рис. 12.3):

• периодический выпуск газа в атмосферу; этот шум называется сиренным (объемным), так как типичным примером его является звук сирены; механизм подобного шума характерен для воздуходувок, пневматических двигателей, компрессоров, выпуска и впуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС);

• возникновение вихрей и неоднородностей потока у его твердых границ; этот шум называется вихревым, он характерен для вентиляторов, турбовоздуходувок, турбокомпрессоров, воздуховодов;

• возникновение отрывных течений, которые приходят к пульсации давления (силовой шум); это происходит в деталях воздуховодов (в тройниках, в местах изменения сечения, дроссель - клапанах и т.п.);

• перемешивание потоков, движущихся с разными скоростями (шум свободной струи) вдали от твердых границ, которое вызывает турбулентный шум, преобладающий в шуме выброса сжатого воздуха и реактивных струях.

Характер спектра аэродинамического шума, как правило, высокочастотный (рис. 12.2).

Рис. 12.3. Механизмы возникновения аэродинамического шума

Гидродинамический шум может быть обусловлен следующими явлениями (рис. 12.4):

• образованием вихрей или неоднородностей потока жидкости вблизи твердых границ (вихревой шум);

• образованием пульсаций давления при изменении сечения потока движущейся жидкости;

• автоколебаниями упругих конструкций в жидкости (автоколебания в арматуре и кранах и др.);

• кавитацией в жидкости из-за потери ею прочности при уменьшении давления: образуются полости и пузырьки, заполненные газами, при захлопывании которых возникает звуковой импульс.

Гидродинамический шум в основном носит средне- и высокочастотный характер (рис. 12.2).

Рис. 12.4. Классификация источников гидродинамического шума

Источником электромагнитного шума являются электромагнитные вибрации, которые вызываются вращающимися магнитными силами и моментами, действующими в воздушном зазоре электрической машины. Электромагнитный шум зависит от частоты колебаний статора, виброскорости, площади и свойств излучающей поверхности. Характер спектра в основном низко- и среднечастотный.

Электромагнитный шум, например, трансформатора создает его сердечник, на который действует периодически меняющаяся индукция, с частотой в основном 100 Гц. Из-за магнитострикционного эффекта периодически изменяется длина сердечника, в результате возникают его изгибные колебания, возбуждающие низкочастотный шум.

Контрольные вопросы

1. Какие основные типы источников шума имеют место при работе транспортно-технологических машин?

2. Чем обусловлен механический шум?

3. Каковы причины возникновения аэродинамического шума?

4. Основные виды гидродинамического шума. Чем они обусловлены?

5. Источники электромагнитного шума. Какими процессами он генерируется?