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

Для оценки различных способов устранения главных причин повышенного шума (резонансных совпадений и крутильных колебаний в приводах) на двигателях Д-50, Д-60 и Д-240 автором совместно с В. Т. Квасовым прово­ дились испытания распределительных шестерен с раз­ личным модулем и устройствами для уменьшения кру­ тильных колебаний — с упругим приводом ведущей ше-

Рис. 71. Спектрограммы шума у крышки распределительных шесте­ рен (а) и на расстоянии 1 м от двигателя Д-240 сбоку (б) при его работе на номинальном режиме:

/—шкив обычный; 2—ш кив-гаситель крутильных копебаний

стерни (рис. 68) и динамическим гасителем крутильных колебаний на носке коленчатого вала (рис. 69).

На рис. 70 приведены зависимости уровней и спек­ трального состава шума привода масляного насоса систе­ мы смазки двигателя на режимах прокрутки с номиналь­ ной нагрузкой при поочередной установке шестерен с одинаковым передаточным числом и разным модулем. Как видно из результатов испытаний, изменением моду­ ля удается вывести частоту пересопряжения зубьев из

153

резонансной зоны и в рабочем диапазоне скоростей дви­ гателя существенно снизить шум привода.

При работе с упругим приводом ведущей шестерни, так же как и с гасителем крутильных колебаний, шум распределительных шестерен существенно уменьшается; при этом эффект по снижению шума в обоих случаях был получен практически одинаковый (рис. 71).

В результате устранения резонансных совпадений и уменьшения крутильных колебаний удается снизить шум распределительных шестерен, изготовленных по сущест-

Рис. 72. Шестерни распределения двигателя с демпфирующими эле­ ментами:

о —промежуточный элем ент из текстолита (/—зубчаты й венец, 2—промеж уточ­ ный эл ем ен т, 3 и 4—ш айбы , 5—заклеп ки , 6—ступица, 7—технологическая про­ то ч к а ): б—промежуточный элем ент из привулканінированной резины (/—зу б ­ чатый венец, 2—резиновый элемент, 3—ступица)

вующим стандартам, до уровней ниже фона от остальных источников; при этом в октавной полосе 1 кГц спектра шума двигателей уменьшение уровней достигает 4—5 дб. Дополнительное снижение шума приводов (2—4 дбА на режимах прокрутки) отмечалось после замены обычных шестерен на шестерни с демпфирующими элементами (рис. 72). В то же время при замене всего комплекта шестерен на шестерни с демпфирующими элементами, но

на работающем двигателе практически не наблю­ далось. <

154

Г л а в а IV

МЕТОДЫ ВИБРО- И ЗВУКОЗАЩИТЫ РАБОЧЕГО МЕСТА ТРАКТОРИСТА

14. Применение методов виброзвукоизоляции на тракторах

В практике борьбы с внешним шумом тракторов и шумом на рабочем месте важная роль отводится умень­ шению шума в каналах его распространения методами вибрсзвукоизоляции (см. рис. 42). Хотя эти методы борь­ бы с шумом относятся к пассивным, они в ряде случаев дают возможность решать поставленные задачи более просто и с меньшими материальными затратами.

Методы виброзвукоизоляции применяются как для локализации непосредственно источников (виброизоля­ ция силового агрегата, звукоизоляция двигателя и т. п.), так и для выборочной локализации различного оборудо­ вания, и в частности виброзвукоизоляции рабочего места тракториста.

Виброизоляции принадлежит решающая роль в борь­ бе со звуковыми вибрациями и низкочастотным вторич­ ным шумом в кабинах в связи с широким распростране­ нием на тракторах скоростных двигателей с теоретически неуравновешенной схемой кривошипно-шатунного меха­ низма. Не менее важна ее роль и при уменьшении звуко­ вых вибраций, возмущаемых переменной составляющей опрокидывающего момента от газовых сил в цилиндрах. Опыт показывает, что при отсутствии виброизоляции и резонансных совпадениях уровень звукового давления на низких частотах в закрытых кабинах может достигать болевого порога.

У машин с рамной конструкцией остова или несущим кузовом, например у автомобилей, проблема уменьшения вторичного воздушного шума решается путем виброизо­ ляции силового агрегата от рамы-кузова. Техника вибро-

156

изоляции силовых агрегатов от остова машин широко освещена в литературе [14, 42, 58, 59]. На пропашных сельскохозяйственных тракторах в связи с особенностями конструкции остова чаще приходится решать обратную задачу — виброизолировать кабину и другое оборудова­ ние от силового агрегата, на котором они монтируются.

Виброизоляция осуществляется посредством установ­ ки изолируемого объекта на упругих прокладках-аморти-

Ркс. 73. Схемы применения виброизоляции на пропашных тракторах

заторах. На рис. 73 показаны характерные схемы приме­ нения виброизоляции на пропашных тракторах при наи­ более распространенной классической компоновке и компоновке с виброизолированным двигателем. Остов трактора (на схемах обозначен жирной линией) опирает­ ся на упругие элементы, функции которых выполняют пневматические шины и упругая подвеска переднего мо­ ста. Кабина и облицовка изолированы от остова путем индивидуальной упругой подвески.

157

Отличительной особенностью второй схемы является упругая подвеска двигателя, в результате чего его корпус не является несущим, а остов трактора образуют корпус­ ные детали силовой передачи и более развитая полурама. Примером такой компоновки может служить трактор ZT-ЗОО (ГДР).

Схема виброизоляции, приведенная на рис. 73, б, па пропашных тракторах применяется редко, так как при этом значительно усложняется задача передачи мощно­ сти от двигателя на упругой подвеске по двум потокам — к независимому валу отбора мощности и ведущему валу основной трансмиссии. Кроме того, такая компоновка не исключает необходимости виброизоляции кабины и обли­ цовки от остова, потому что силовая передача сама по себе является источником интенсивных звуковых вибра­ ций. Однако при виброизолированном двигателе требова­ ния к упругим характеристикам подвески кабины и дру­ гого оборудования могут быть снижены.

Для получения необходимых упругих характеристик остова трактора применяется также промежуточный ва­ риант рассмотренных схем — передняя опора двигателя выполняется упругой, а в задней части сохраняется жест­ кое крепление. Например, на тракторе МТЗ-80 таким путем достигнута отстройка собственных частот колеба­ ний остова трактора из зоны наиболее интенсивных воз­ мущений.

При разработке схемы виброизоляции с целью умень­ шения шума на пропашных тракторах особое внимание уделяется кабине и деталям облицовки, имеющим боль­ шие поверхности. Только после надежной виброизоляции кабины и различных «мостиков» передачи вибраций (тяги, трубопроводы и т. п.) ее ограждения перестают быть излучателями вторичного шума на рабочем месте и в полной мере начинают выполнять присущие им зву­ коизолирующие функции.

Для локализации воздушного шума источников на транспорте применяют различные по конструкции звуко­ изолирующие кожухи и капоты [26, 33, 53]. Примени­ тельно к двигателям автотракторного типа ведутся поис­ ковые работы по созданию легких звукоизолирующих кожухов-футляров из тонкой листовой стали толщиной до 1 мм, устанавливаемых на расстоянии до 30 мм от по­ верхности двигателя [76]. При надежной их зиброизоля-

158

ции без использования дополнительных покрытий полу­ чают значительное снижение воздушного шума двигате­ лей — по общему уровню до 24 дб.

ѵ Методы локализации воздушного шума силовых агре­ гатов на тракторах до настоящего времени распростра­ нения не получили, поскольку это связано с усложнением конструкции, ухудшением условий охлаждения двигате­ лей и доступа к агрегатам. Применяющиеся декоратив-

Рис. 74, Влияние облицовки (капота) на звуковое поле над двига­ телем при исключенном шуме процессов выпуска и впуска:

І—облицовка сн ята; 2—облицовка установлена

ные облицовки при достаточной виброизоляции выпол­ няют лишь функции звуковых экранов. Влияние типичной облицовки на звуковое поле вокруг двигателя показано на рис. 74.

Для улучшения акустических характеристик трактор­ ных кабин в последнее время начали использовать мето­ ды виброзвукопоглощения. Для поглощения вибраций в качестве конструктивного материала широко применяют­ ся пластмассы, а на металлические панели наносятся вибродемпфирующие покрытия из материалов,’ обладаю­ щих высокими поглощающими свойствами. С целью уменьшения воздушного шума на рабочем месте исполь­ зуют также специальные звукопоглощающие облицовки внутренних поверхностей ограждений кабин*

Основы методов изоляции и поглощения шумов и при­ меры реализации их на тракторах рассматриваются ниже.

159

В практике борьбы с шумом на сельскохозяйственных тракторах чаще всего приходится сталкиваться с задачей виброизоляции кабины и прочего оборудования от вибри­ рующего остова — силовой установки. Масса изолируе­ мого оборудования обычно значительно меньше массы вибрирующего основания. Это дает возможность при ин­ женерных расчетах виброизоляции вводить существен­ ные упрощения.

Эффективность виброизоляции на данной частоте оце­ нивается по величине отношения амплитуды виброскоро­ сти кронштейнов крепления оборудования при жестком присоединении к амплитуде виброскорости после установ­ ки между кронштейнами и основанием виброизолирую­ щих прокладок, т. е. по величине коэффициента передачи колебаний К = Ф(/). Выраженная в децибелах виброизо­ ляция определяется по формуле

где Ѵ\ и ѵ2—амплитуда виброскорости соответственно при упругом и жестком креплении.

На рис. 75 приведены упрощенные схемы жесткого

(а) и упругого (б) и (в) креплений объекта на вибрирую­ щем основании. Поскольку при данной схеме коэффици­ ент передачи усилий от вибрирующего основания объекту численно равен коэффициенту передачи усилий от вибри­ рующего объекта основанию (обратный процесс), вос­ пользуемся формулой для определения величины вибро­ изоляции [33], выведенной применительно ко второму

а б б

Рис. 75. Упрощенные схемы установки оборудования на вибрирую­ щем основании:

о—ж естк ое крепление; б—крепление через упругую прокладку с распределен ­ ными параметрами; в —крепление через упругий элем ент с сосредоточенны ми параметрами (пружину)

1 6 0

случаю при допущении отсутствия рассеивания энергии в прокладке:

кладки, ж2; I — высота прокладки, м.

На низких частотах ввиду малости аргумента можно

где Е = рс2 и С = -J—— соответственно модуль упругости

и жесткость прокладки, а /0 — частота свободных верти­ кальных колебаний объекта:

рами, т. е. как упругость (рис. 75, в), и ее виброизоли­ рующий эффект определяется упругими характеристика­

ми. В этом случае ее виброизолирующий эффект опреде­ ляется отношением акустических сопротивлений материа­

f

При— = 1 на низких

fo

пают резонансные колебания. На высоких частотах при hierin (п = 1, 2, 3, ...) виброизоляция отсутствует — имеет место волновой резонанс прокладки. Иначе говоря, вол­ новой резонанс наступает на частотах, когда по высоте прокладки укладывается целое число половин длин волн.

/о

Рис. 76. Зависимости виброизоляции от отношения частоты возму­ щающих колебаний к частоте свободных колебаний:

/—без демпфирования; 2—с демпфированием

изоляция отрицательна, т. е. колебания изолируемого объекта выше, чем при жестком креплении. Здесь, так же как и при волновых резонансах, положительную роль играет наличие трения в прокладках и демпфирование колебаний, которое более заметно проявляется с увеличе­ нием частоты. Вне резонансных зон демпфирование при вязком трении в прокладках приводит к некоторому уве­

162