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

Т а б л и ц а 15

Звукопоглощающие свойства человека и сиденья

Современные измерительные средства позволяют легко и с хорошей степенью точности определить время реверберации в кабине трактора, а затем по формуле

(123)оценить суммарное звукопоглощение.

18.Пути совершенствования акустических характеристик

тракторных кабин

Технические требования к основным параметрам и размерам рабочего места на самоходных сельскохозяйст­ венных машинах в Советском Союзе регламентированы ГОСТ 16527—70. Пути и методы обеспечения этого комп­ лекса требований в процессе проектирования и модерни­ зации кабин могут совпадать или накладывать взаимные ограничения, требующие отыскания компромиссных ре­ шений. С этим часто приходится сталкиваться при реше­ нии задач улучшения акустических характеристик кабин, обеспечения заданных параметров микроклимата и об­ зорности. Например, общей задачей при улучшении аку­ стических свойств кабины и микроклимата при исполь­ зовании кондиционеров является ее герметизация. Тесно переплетаются между собой методы улучшения звуко­ изолирующих и теплозащитных свойств ограждений ка­ бин (полика, передней стенки, крыши). В обоих случаях положительный эффект дают двойные ограждения с воз­ душной прослойкой и многослойные конструкции. Су­ щественно ограничивают использование звукопоглощаю­ щих конструкций в кабинах требования обеспечения до­ статочной обзорности и в связи с этим большой процент остекления кабин. Если учесть, что применение звукопо­ глощающих конструкций с высоким коэффициентом по-

глощения на полике кабины органичено их засоряемостью, то для этих целей остается возможным использо­ вать только поверхности крыши и оставшиеся незастек­ ленными поверхности боковых и задней стенок.

Как было показано в параграфе 16, при правильном выборе параметров виброизоляции кабины удается прак­ тически исключить влияние звуковых вибраций силовых агрегатов на шум в кабине, т. е. исключить вторичный воздушный шум. При этом параллельно решается задача защиты от звуковых вибраций водителя и всего оборудо­ вания, размещенного на кабине: контрольно-измери­ тельных приборов, приборов электрооборудования и т. д. Упругая подвеска кабин может быть эффективно исполь­ зована также для уменьшения вибраций органов управле­ ния трактором: рулевого колеса, рычагов и педалей. Опыт показывает, что в конструкциях с закреплением ор­ ганов управления на виброизолированной кабине и ее каркасе практически полностью решается задача их виб­ розащиты —’ уровни вибраций полика и органов управле­ ния в этих случаях обычно не выходят за пределы, огра­ ниченные ГОСТ 16527—70.

На акустическую эффективность виброизоляции ка­ бин существенное влияние могут оказывать различного рода «звуковые мостики», по которым вибрации от сило­ вых агрегатов распространяются на панели кабины, ми­ нуя основные опорные связи — виброизолирующие амор­ тизаторы. Поэтому в конструкциях органов управления жесткие связи должны быть по возможности исключены. Такие связи, как тяги от рычагов и педалей, трубопрово­ ды и т. п., должны иметь достаточное число степеней свободных перемещений и обладать малой жесткостью с тем, чтобы не ограничивать неизбежных относительных перемещений кабины на амортизаторах относительно ос­ това трактора в направлении координатных осей и вокруг них. В таких случаях они, как правило, не оказывают су­ щественного влияния на акустическую эффективность ви­ броизоляции кабин. Широкие возможности в этом отно­ шении открываются при замене механических приводов (тяг, рычагов) гидравлическими или пневматическими.

Учитывая специфику конструкции остова подавляю­ щего большинства сельскохозяйственных тракторов у нас в стране и за рубежом, нетрудно видеть, что виброизоля­ ция кабин является первоочередным средством уменьше-

194

ния шума на рабочем месте. Выполняя конструкцию ка­ бины в едином узле и устанавливая ее на виброизолиру­ ющих амортизаторах на тракторах с двигателями до 40 кВт, например на тракторе МТЗ-50, удается достиг­ нуть уменьшения шума ниже предельного спектра № 80. На тракторах с более мощными и скоростными двигате­ лями достигнуть предельных норм по шуму только за счет виброизоляции кабин обычно не удается. Высокие уровни воздушного шума, излучаемого силовыми агрега­ тами у таких тракторов, приводят к тому, что даже при абсолютной виброизоляции (см. рис. 88) шум на рабочем месте далеко не отвечает нормам и во многом зависит от звукоизолирующих свойств кабин.

На тракторах с хорошей виброизоляцией кабин даль­ нейшее уменьшение шума на рабочем месте может быть достигнуто за счет увеличения звукоизолирующих свойств ограждений. При этом в первую очередь внима­ ние должно быть уделено увеличению звукоизолирующих свойств наиболее «акустически нагруженных» элементов кабины. Как показывают экспериментальные исследова­ ния и расчеты, к таким элементам прежде всего относят­ ся полик кабины и передняя стенка. Звукоизолирующие свойства их в октавах 0,5; 1 и 2 кГц у большинства трак­ торных кабин являются сравнительно низкими из-за большого количества отверстий и щелей под рычаги, пе­ дали, рулевой привод и т. п. В таких случаях существен­ но увеличить звукоизолирующие свойства и снизить шум за счет применения демпфирующих покрытий, стального листа увеличенной толщины, двойных стенок без улуч­ шения герметизации обычно не удается. Попытки при­ крывать отверстия и щели чехлами или резиновыми ков­ риками также существенно не повышают звукоизоляцию.

Пример акустической эффективности от реконструк­ ции (герметизации) передней стенки кабины на опытном тракторе МТЗ-80 приведен на рис. 94.

Улучшение герметизации полика и передней стенки кабин может быть получено путем выполнения конструк­ ции органов управления с закреплением осей качания педалей и рычагов (шарниров) на полике кабины (рис. 95) и передней стенке. В этом случае одновременно ре­ шается задача виброизоляции органов управления вместе

рычагов. На опытных кабинах для тракторов «Беларусь» с такой конструкцией органов управления автором были получены хорошие результаты по уменьшению их вибра­ ций и шума на рабочем месте [51].

При решении задач улучшения микроклимата в каби­ нах за счет улучшения вентиляции (выполнение откры­ вающихся вентиляционных люков на крыше, открываю-

Рис. 94. Октавные спектры шума в кабине трактора МТЗ-80 при ра­ боте на тормозном стенде (кабина не имеет связей с остовом трак­ тора) :

/ —кожух щитка приборов с отверстиями для рычагов закреплен на баке гидро­ системы; 2—опытный кожух без отверстий закреплен на передней стенке кабины

щихся окон и т. п.) необходимо иметь в виду, что в этом случае звукоизолирующие свойства кабины значительно ухудшаются (см. рис. 13). При большой площади откры­ вающихся люков и окон кабина выполняет лишь функ­ ции экрана (выгородки) на пути распространения звуко­ вых волн к рабочему месту. Оптимальным с точки зрения акустических характеристик кабины в таких конст­ рукциях является расположение открывающихся люков и окон на менее «акустически нагруженных» участках ограждений — задней части крыши, задней стенке кабины и т. п.

Каждой конструкции кабины характерен спектр ре­ зонансных частот — акустической активности. Границы спектра наибольшей акустической активности кабины могут быть ориентировочно определены расчетным путем еще в стадии проектирования по формулам (116) и (117). При этом необходимо учитывать, что высокочас­

196

тотные (волновые) резонансы проявляются мало, а пос­ ле нанесения демпфирующих покрытий практически не проявляются вообще. Что касается низкочастотных резо­ нансов (мембранные колебания), то здесь часто может возникать необходимость отстройки частот собственных колебаний панелей и стекол окон из зоны наиболее ин­ тенсивных возмущений. В таких случаях желательным является смещение часто­ ты резонанса в сторону ее уменьшения, так как уже­ сточение панелей, напри­ мер, путем наваривания различных ребер жестко­ сти снижает их звукоизо­ лирующие свойства [33].

Для оконных стекол эта задача решается путем изменения упругих харак­ теристик заделки, приме­ нения стекол другой тол-

Рис. 95. Пример конструкции педали с осью, закрепленной на полике кабины:

/ —педаль; 2—полик кабины; 3—ось; 4—рычаг

щины (изменения массы) или изменения размеров окон. Нанесение демпфирующих покрытий на панели ка­ бин, например, мастики № 580 (см. табл. 13) часто дает заметный акустический эффект. То же можно сказать и о звукопоглощающих облицовках и конструкциях. Одна­ ко этот эффект максимально проявляется при высоких звукоизолирующих свойствах кабины и хорошей ее виб­ роизоляции. В связи с этим следует отметить, что в неко­ торых конструкциях тракторных кабин недостатки звуко- и виброизоляции пытаются компенсировать за счет звуковибропоглощающих облицовок и покрытий. Такой путь нельзя считать целесообразным, так как это приво­

дит обычно к удорожанию конструкции кабины.

197

Фактическая звукоизоляция кабин (см. выражение (42)) новых моделей пропашных тракторов в октавных полосах 0,5, 1,0 и 2,0 гГц не превышает, как правило, 6— 8 дб, а в октавных полосах 4,0 и 8,0 к Г ц — 12—15 дб. Реальные пределы ее улучшения путем применения до­ полнительных звукопоглотителей при этом не превышают 2—3 дб. Поэтому увеличение фактической звукоизоляции за счет рационального сочетания всех рассмотренных выше средств и приемов герметизации, изоляции и погло­ щения звуков остается актуальной задачей. В выборе оптимальной последовательности методов и средств уве­ личения фактической звукоизоляции тракторных кабин большую помощь конструкторам могут оказать аналити­ ческие исследования с использованием функциональных схем и инженерных алгоритмов, рассмотренных в пара­ графе 8 (см. рис. 45). Опыт показывает, что расчетный анализ дает наиболее точные результаты для сравнитель­ ной оценки акустической эффективности разрабатывае­ мых мероприятий и может значительно сократить время и материальные затраты на их поиск. Дальнейшее совер­ шенствование методов расчетного анализа с применени­ ем ЭВМ за счет более строгого учета факторов излучения и распространения шума позволит более точно прогнози­ ровать и абсолюные значения уровней шума в кабинах.

Задача уменьшения шума в кабинах на первом этапе до безопасных пределов (на новых моделях тракторов опа решена или близка к разрешению), а в дальнейшем до обеспечения комфортных условий труда при постоян­ ной тенденции форсирования и увеличения энергонасы­ щенности тракторов не должна решаться односторонне — только за счет улучшения звукоизолирующих (поглоща­ ющих) свойств кабин. Параллельно с улучшением аку­ стических характеристик кабин необходимо разрабаты­ вать и внедрять мероприятия по уменьшению шума глав­ ных его источников на тракторах •—•двигателей и транс­ миссий. На основании анализа опытных данных для тракторов с эффективными глушителями шума процесса выпуска и надежно виброизолированными кабинами за­ дачи в этом направлении можно перечислить в такой по­ следовательности: акустическое совершенствование про­ цесса сгорания, уменьшение шума шестерен в двигателях и силовых передачах, шумов при перекладке поршней и работе клапанного механизма. На тракторах с двигате­

198

ЛИТЕРАТУРА

минара «Уменьшение шума автомобилей», вып. 5. М., ОНТИ— НАМИ, 1966.

9.Сб. «Борьба с шумом и вибрацией». Под ред. В. И. Заборо­ ва. М., Госстройиздат, 1966.

10.Сб. «Борьба с шумом на транспорте». Под ред. С. П. Алексе­ ева и А. В. Кузнецова. М„ ГОСИНТМ, 1960.

2 0 0

14. В и л ь с о н К. Вибрационная техника. М., Машгиз, 1963.

15.Вибрации и шум зубчатых передач. В сб. «Труды ЦНТГИТМАШ», вып. 21. М„ 1961.

16.Вопросы диагностики и обслуживания машин. Материалы

кконференции под ред. Б. В. Павлова. Новосибирск, СибВИМ, 1968.

17.Г е н к и н Л. М. Шум зубчатых колес, причины его возник­ новения, контроль, анализ. В сб. «Современные методы оценки ка­ чества и пути повышения точности изготовления зубчатых передач». М., Машгиз, 1962.

Влияние работы двигателя Д-37Е на шумность в кабине трактора.

30.И н з е л ь Л. И. Основы глушения шума выхлопа двигате­ лей внутреннего сгорания. М., Машгиз, 1949.

31.И о р и ш Ю. И. Виброметрия. М„ «Машиностроение», 1964.

32.К а н е А. Б. Борьба с шумом всасывания дизелей. Л., «Машиностроение», 1969.

201

35. К о ш к и н В. Е., Л у к а н и н В. Н., Т о л ь с к и й В. Е. Методы измерения и экспериментального исследования шума и ви­ браций автомобильных двигателей. М., ОНТИ—НАМИ, 1961.

зникающего при рабочем процессе в двигателе внутреннего сгора­ ния. Изв. вузов СССР, «Машиностроение», 1971, № 6.

ных параметров впускного тракта дизеля с воздухоочистителем, обе­ спечивающих увеличение наполнения. В сб. «Двигатели внутреннего

43.О л с о н Г. Динамические аналоги. М., ИЛ, 1947.

44.О с и п о в Г. Л. и др. Измерение шума машин и оборудо­

ний шума в кабинах тракторов «Беларусь». Труды семинара «Умень­ шение шума автомобилей», вып. 3. М., ОНТИ—НАМИ, 1964.

202