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

Тональная составляющая шума реактивного фильтра очистки масла (рис. 34) в третьоктавной полосе 630 Гц выделяется в спектре шума двигателей Д-50, Д-60 и Д-240 только со стороны расположения фильтра. При остановке ротора фильтра уровень звукового давления в

Рис. 33. Спектрограммы шума у топливного насоса УТН-5 двигателя

Д-50 (г=0,25 м):

/--при работе двигателя на номинальном режиме; 2—при прокрутке насоса на

двигателе (подача топлива максимальная)

Рис. 34. Спектрограммы шума у корпуса реактивного фильтра очи­ стки масла двигателя Д-50 (г=0,25 .и):

/—при работе двигателя на номинальном режиме; 2—при прокрутке масляного насоса системы смазки от электромотора (двигатель не работает); 3—то же, ротор фильтра застопорен

60

источников, т. е. на общий шум двигателя он заметного влияния не оказывает. То же можно сказать о шуме во­ дяного насоса и электрогенератора.

Трансмиссии. Передача мощности к движителям трак­ тора посредством силовой передачи и к рабочим органам сельскохозяйственных машин через валы отбора мощности сопровождается излучениями звуковых вибраций и воз­ душного шума. Оба вида шума возникают в результате работы зубчатых зацеплений, подшипников, изгибных и

Рис. 35. Кинематическая схема трансмиссии трактора МТЗ-50

крутильных колебаний валов. Отличительной особенно­ стью трансмиссий пропашных тракторов является их сложность и большое число передач (рис. 35).

Излучение шума при работе механизмов силовой пе­ редачи осуществляется через ее корпусные детали. По­ следние также излучают шумы вследствие вибраций, передаваемых им от двигателя. При жестком креплении корпуса трансмиссии с двигателем, что является типич­ ным для пропашных сельскохозяйственных тракторов, его низкочастотные вибрации и излучаемый воздушный шум, как правило, определяются вибрациями двигателя (см. рис. 16). Поэтому получить полные характеристики шума непосредственно трансмиссии экспериментальным путем на тракторе практически трудно, хотя ее шум (то­ нальные составляющие) часто выделяется даже на слух.

В условиях работы на тракторе могут быть выявлены диапазоны частот, в которых трансмиссия влияет или не

61

влияет на внешний шум и шум на рабочем месте. Для этого проводятся измерения и спектральный анализ со­ ответствующих шумов при работе трактора на разных передачах при одинаковом режиме работы двигателя. Таким путем удается обычно выделить «наиболее шум­ ные» передачи. Например, при испытании трактора МТЗ-50 во время работы на III и VI передачах в октав-

Рис. 36. Спектрограмма шума трансмиссии трактора МТЗ-50 при работе на стенде (прямая передача, r= 1 м)\

1—без нагрузки, п —1700 об/мин; 2—под нагрузкой, /7 = 1700 об/мин, .Ѵ=25 кВт

ной полосе 0,5 к.Гц шума на рабочем месте отмечался уровень звукового давления на 5—7 дб более высокий, чем при работе на остальных передачах (по уровням шума — на 3—5 дбА). Анализ показал, что источником его является первая пара шестерен в коробке, общая для III и VI передач. Этот пример, кроме того, свидетельству­ ет о том, что трансмиссия может быть главным источни­ ком как внутреннего, так и внешнего шума трактора.

Шумовые характеристики трансмиссии определяются в лабораторных условиях на стендах с электрическим приводом. Основные трудности при этом заключаются в обеспечении загрузки трансмиссии. Загрузочные устрой­ ства и приводы должны быть малошумными в работе, в противном случае необходима их надежная звуковиброизоляция.

На рис. 36 приведены спектрограммы шума трансмис­ сии трактора МТЗ-50 на расстоянии 1 м сверху при про­ крутке от электромотора на прямой (транспортной) пере-

62

даче. Нагрузка в процессе испытаний создавалась меха­ ническими колодочными тормозами, установленными на полуосях. Как видно из сопоставления спектрограмм, при работе без нагрузки в шуме механизмов заднего моста составляющие на частотах пересопряжения зубь­ ев шестерен в спектрах не выделяются и основные излуче­ ния сосредоточены в полосе частот наибольшей акусти­ ческой активности корпусных деталей (см. рис. 41). При

Рис. 37. Спектрограммы шума трансмиссии трактора МТЗ-50 при работе на стенде (VI передача, г—I м) :

без нагрузки, л = 1700 об/мин; 2—под нагрузкой, л = 1700 об/мин, ,Ѵ=20 кВт; 3—п=*1700 об/мин, N —27 кВт

работе под нагрузкой в спектрах шума начинают выде­ ляться составляющие на основной частоте пересопряже­ ния зубьев и частотах гармоник низших порядков. В результате увеличивается низкочастотный шум заднего моста.

В спектрах шума трансмиссии при включенных рабо­ чих передачах (рис. 37) высокие уровни звукового давле­ ния отмечаются на частотах пересопряжения зубьев первых, наиболее быстроходных пар шестерен в коробке перемены передач и их гармонических составляющих низших порядков. Эти возмущения по частоте, как пра­ вило, попадают в зону наибольшей акустической актив­ ности корпусных деталей, а поэтому излучения здесь отличаются высокими уровнями звукового давления.

63

Низкочастотный шум заднего моста при включенных рабочих передачах в общем шуме трансмиссии обычно не выделяется из-за значительного уменьшения окруж­ ных скоростей зубчатых колес.

В трансмиссии всегда одновременно работают не­ сколько пар зацеплений, каждое из которых передает весь поток мощности. Это приводит к увеличению уров­ ней и расширению спектра излучаемого шума, так как расширяется частотный ряд возмущений от пересопряжения зубьев в различных парах зацеплений. Если весь поток мощности передается через одну пару шестерен, например, при работе независимого вала отбора мощно­ сти, излучаемый шум остается высоким по уровню, одна­ ко спектр его является более узким.

Как видно из рис. 36 и 37, шум механизмов силовой передачи существенно увеличивается с ростом нагрузки. Для трансмиссии тракторов «Беларусь» при нагрузках от 30 до 100% характерно увеличение среднего уровня шума примерно на 2,0 дбА при увеличении передаваемой мощности на каждые 10 кВт. При постоянной нагрузке уровень шума изменяется в среднем на 0,5 дбА с из­ менением частоты вращения ведущего вала на 100 об!мин.

Классификационные ряды источников шума на трак­ торах. Классификация источников шума по признаку их влияния на общий шум трактора и шум на рабочем месте, или, иначе говоря, составление классификацион­ ного ряда источников, является одной из первоочередных задач акустических исследований на тракторах. В связи с тем что в любой точке поля уровни звукового давления

подробная классификация может дать возможность соблюсти известный принцип последовательного перехо­ да от более шумных источников к менее шумным и по­ лучить в каждом случае определенный эффект. То же можно сказать и об устранении причин повышенной шумности — последовательном переходе от главных при­ чин к менее главным. Отсутствие классификационного ряда источников затрудняет выполнение отмеченных принципов и приводит часто к тому, что даже после пол­ ного исключения второстепенного источника или причины

64

шумности желаемого эффекта по уменьшению шума не получают.

Поскольку в основу нормирования акустически* излучений на тракторах положены уровни звуковогец давления в полосах спектра, составление классификаціи онных рядов источников также удобно производить jio уровням звукового давления в характерных-диапазонах частот. Сравнение главных источников по излучаемому шуму удобнее проводить по уровням звуковой мощной сти, приведенным к одному опорному радиусу. >

5ез_гл^шитепя _

Гвез воздушных фильтров

Рис. 38. Классификационные ряды ^источников шума на тракторах «Беларусь»: а и б ■— по корректированному уровню звуковой мону> ности, приведенной к опорному радиусу .в 1 м (выпуск и впуск, fieq заглушающих устройств); в — по уровням звукового давления' Из расстоянии 1 м от двигателя . в '-тракторной комплектаций'; : ^ 1

На рис. 38 приведены классификационные ряды ис­ точников шума на тракторах «Беларусь», составленные по результатам экспериментальных исследований, кото­ рые характерны для многих пропашных тракторов. Главные источники шума классифицированы по коррек­ тированному уровню звуковой мощности, приведенной к опорному радиусу в 1 м; при этом процессы выпуска и впуска рассматриваются без заглушающих устройств (фильтров). Горизонтальные линии на диаграмме, при­ веденной на рис. 38, в, обозначают диапазоны частот, в которых шум процессов выпуска и впуска при работе без глушителей и фильтров определяет уровень звукового давления общего шума.

Из приведенной классификации следует, что внешний шум тракторов зависит прежде всего от степени заглу­ шения шума процесса выпуска. Шум от остальных ис­ точников проявляется лишь после эффективного заглу­ шения шума выпуска во всем диапазоне звуковых частот.

При установке эффективных глушителей шума выпу­ ска в диапазоне низких частот (октавы 31,5; 63; 125 и 250 Гц) основными источниками внешнего шума и шума в кабинах являются процесс впуска (у быстроходных двигателей) и вибрации облицовки, кабины, корпусных деталей двигателя и силовой передачи (вторичные шу­ мы). Причинами повышенного шума на этих частотах могут быть настройка впускных систем на акустический наддув и недостаточное заглушение шума впуска, не­ уравновешенность двигателя и муфты сцепления, недо­ статочная виброзащита облицовки и кабины, резонанс­ ные колебания. У тракторов с жестким креплением кабин на остове трактора (Т-40, МТЗ-50) главной причиной интенсивного низкочастотного шума на рабочем месте являются исключительно вибрации деталей кабины и ре­ зонансные совпадения. При эффективной виброизоляции кабйн даже у более мощных тракторов (МТЗ-80, ZETOR

68

Г л а в а II

ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И АКУСТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ТРАКТОРА

6. Математические модели акустических процессов

Процессы возмущения, излучения и распространения шума на тракторах носят сложный характер, зависят от множества факторов, и их строгое математическое опи­ сание в большинстве случаев затруднено. Однако исполь­ зование математического аппарата, широко применяемо­ го в физической акустике, при описании подобных про­ цессов в электрорадиотехнике, теории автоматического регулирования и связи, открывает возможности состав­ ления математических моделей акустических процессов на тракторах. Такие модели позволяют в общем виде математически описать и охарактеризовать физические процессы возмущения, излучения и распространения шума при решении различных задач технической акусти­ ки на тракторах; анализировать возможные методы влия­ ния на акустические процессы; разрабатывать методы инженерных расчетов.

Типовые упрощенные схемы акустических процессов излучения и распространения шума на тракторах изоб­ ражены на рис. 39. Под словом «реакция» на схемах подразумевается процесс звуковых вибраций и простран­ ственное излучение воздушного, шума в результате дей­ ствия возмущающих факторов-сил, а под словом «ка­ нал» — воздушная среда и детали конструкции трактора, по которым распространяются звуковые колебания.

Схема I на рис. 39 отображает процессы возмущения звуковых вибраций (реакция I), излучения воздушного шума (реакция II) в источнике и их преобразование в каналах распространения по конструкции трактора I и

69