18.4. Виброизоляция и вибродемпфирование

На строительных и дорожных машинах широко используется двойная система виброизоляции: установка на виброизоляторы двигателя внутреннего сгорания и виброизоляция кабины. Для этих целей применяются, как правило, резинометаллические виброизоляторы. Эффективность виброизоляторов высока (рис. 18.4) и может достигать 20-35 дБ в широком диапазоне частот.

Рис. 18.4. Уровень виброскорости на опорах ДВС:

1 – до виброизоляторов; 2 – после виброизоляторов

Эффективность виброизоляции определяется величиной статического прогиба виброизолируемого объекта на виброизоляторах (разницей между положением виброизоляторов по вертикальной оси до и после нагрузки на них) и соотношением частот вынужденных (f_в) и собственных (f_с) колебаний: чем больше прогиб и отношение f_в/f_с, тем выше эффект виброизоляции. Приближенно виброизоляцию на низких частотах в диапазоне (2-5) f_в/f_с можно оценить следующим образом:

. (18.1)

Для ДВС частота вращения коленчатого вала определяется так:

, (18.2)

где n – число оборотов в минуту.

Частота собственных колебаний виброизолированного объекта:

, (18.3)

где х – статический прогиб этого объекта.

Конструкции виброизоляторов кабин, используемых на строительных и дорожных машинах, показаны на рис. 18.5. Эффективность виброизоляторов зависит от их статического прогиба, поэтому для снижения передачи звуковой вибрации наиболее целесообразны виброизоляторы из мягкой резины. Так, замена жестких виброизоляторов АКСС-400М, на которые устанавливали кабины тракторов, более мягкими АКСС-400И позволила дополнительно уменьшить шум в кабине на 2 дБА.

Рис. 18.5. Типы резиновых виброизоляторов кабин транспортных машин: 1 – кронштейн кабины;

2 и 4 – соответственно основной и дополнительный элементы; 3 – кронштейн рамы промежуточный;

5 – ограничитель; 6 – стяжной болт

Помимо удовлетворительной жесткости резиновые виброизоляторы обладают высокими потерями. Это предопределило их использование на строительно-дорожных машинах. Коэффициент демпфирования или потерь (η) резиновых виброизоляторов достигает значений η = 0,2 - 0,4.

Вибродемпфирование используется для снижения излучаемого звука, возбужденного вибрацией в плоских металлических элементах ограждения кабин. С этой целью на металлический лист наносят различные демпфирующие покрытия с большим внутренним трением, толщина их составляет 1-2 толщины покрываемого металлического листа. В некоторых случаях применяются «сэндвич-конструкции», состоящие из двух металлических слоев и вибропоглощающего материала между ними (рис. 18.6).

Конструкция, изображенная на рис. 18.6, б, используется для звукоизоляции, например, перегородки между дизельным отсеком и кабиной. Здесь дополнительное снижение шума достигается в результате уменьшения как звукопоглощения, так и резонансных эффектов в металлических листах.

В кабинах строительно-дорожных машин, как уже отмечалось выше, широко применяются многослойные комбинированные покрытия, выполняющие одновременно функции звукоизоляции, звукопоглощения и демпфирования. Покрытия состоят как минимум из двух слоев: звукопоглощающего и демпфирующего.

Рис. 18.6. Схемы конструкций с внесенными потерями: а – ограждение с вибродемпфирующим покрытием;

б – «сэндвич -конструкция»; 1 – металлический плоский лист; 2 – вибродемпфирующий материал;

3 – промежуточный вязкий слой с большим внутренним трением

Уровень звука в кабине мощного промышленного трактора до выполнения работ по шумозащите составлял 86 дБА при транспортировке груженого прицепа по твердой поверхности и 89 дБА при пахоте, что превышает допустимый УЗ на 6-9 дБА, а УЗД – в диапазоне частот 250-4000 Гц – на 5-11 дБ (рис. 18.7).

После применения шумозащиты шум в кабине снизился на 5-18 дБ. Использование эффективных акустических материалов, штампованных конструкций снижает шум в кабинах, например тракторов, до 70-73 дБА (рис. 18.7).

Рис. 18.7. Экспериментальные спектры шума в кабине трактора:

1 – пахота (без шумозащиты); 2 – транспортный режим (без шумозащиты);

3 – пахота (с комплексом шумозащиты); 4 – норма шума в кабине ПС-75