Источниками шума в автомобиле являются колеблющиеся твердые и газообразные тела, поэтому при разработке конструкции необходимо принять соответствующие меры по снижению их воздействия на окружающую среду. Это направление должно включать:
• определение наиболее интенсивных источников вибрации и шума;
• поиск причин их возникновения;
• определение путей снижения вибрации и шума в источниках;
• создание конструкций узлов и агрегатов с уменьшенными вибрацией и шумом;
• применение новых конструкционных материалов, обладающих высокими вибро- и шумопоглощающими свойствами;
• изучение путей передачи вибрации и шума от источника возникновения в окружающую среду;
• разработку средств вибро- и шумоизоляции и вибро- и шумопоглощения.
По природе происхождения шумы делятся на воздушные и структурные. Средой распространения воздушного шума является воздух. Средой распространения структурного шума является твердое тело. Применительно к автомобилям это выглядит так: работающий двигатель через элементы крепления передает вибрацию на кузов, панели которого в зависимости от степени вибрации издают более или менее интенсивный звук — структурный шум.
Источники шума на автомобиле можно разделить на две группы:
1) первичные — двигатель, трансмиссия, система выпуска отработанных газов, шины, потоки воздуха, обтекающие автомобиль при движении (аэродинамический шум);
2) вторичные — металлические панели кузова (пол, крыша, крылья, двери, арки колесных ниш и т. д. ), крупногабаритные пластмассовые детали интерьера автомобиля (панель приборов, формованные накладки дверей, декоративный кожух переднего пола под рукоятку КПП и др. ), мелкие металлические конструкции (тяги привода замков, стеклоподъемников и т. п. ).
Вибрация, передаваемая через элементы подвески, заставляет колебаться все без исключения панели кузова, которые, в свою очередь, излучают структурный шум. Кроме того, звук, излучаемый элементами системы выхлопа (трубами, резонатором, глушителем), приводит к дополнительному возбуждению пола автомобиля, что вносит ощутимый вклад в общий уровень внутреннего шума.
Методы борьбы с шумом можно подразделить на конструктивные и пассивные. Конструктивные методы:
• применение отбалансированных силовых агрегатов и узлов трансмиссии;
• правильный подбор и расчет эластичных элементов подвески силового агрегата, трансмиссии, ходовой части, системы выхлопа;
• правильный расчет конструкции системы выхлопа и определение точек ее подвески к кузову;
• правильное моделирование конструкции кузова и его жесткости;
• выбор прогрессивных конструкций уплотнителей окон и дверных проемов и т. д.
Снижению уровня шума двигателей способствуют:
• совершенствование систем впуска горючей смеси (воздуха) и выпуска отработавших газов. Глушители впуска, конструктивно объединенные с воздушными фильтрами, значительно снижают уровень шума впуска. Так, уровень неза-глушенного шума впуска достигает 120... 122 дБА, а при использовании глушителей он снижается на 30... 35 дБА. Необходимо применение высокоэффективных глушителей выпуска отработавших газов, общий объем которых должен быть равен 4—8 объемам цилиндров двигателя, так как незаглушенный уровень шума выпуска составляет 125... 126 дБА;
• установка на двигателе специальных звуконепроницаемых устройств (капсул), не соприкасающихся с двигателем;
• использование для двигателей других видов топлива, обеспечивающих более плавный рабочий процесс. Так, двигатель, работающий на газовом топливе, создает шум, уровень которого на 7... 8 дБА ниже, чем у бензинового двигателя аналогичной модели;
• применение для двигателей более совершенных конструкций вентиляторов, создающих внешний шум в диапазоне частот 300... 600 Гц.
Пассивные методы:
• применение шумо-, виброизолирующих и уплотнительных материалов;
• применение защитных кожухов.
Как отмечалось ранее, основными источниками шума на машинах являются силовая передача (трансмиссия) и двигатель внутреннего сгорания.
Рациональными методами уменьшения вибрации и шума трансмиссии машины являются:
• выбор оптимальных параметров колебательной системы «коробка перемены передач — карданный вал — ведущий мост — полуоси» для исключения явления резонанса во всем диапазоне нагрузочных и скоростных режимов этой системы;
• применение самонастраивающихся демпферов колебаний, эластичных вставок в карданную передачу и нанесение на стенки ее корпуса различных поглощающих покрытий;
• выбор оптимальных конструкций и регулировок зубчатых зацеплений и вариантов крепления корпусов коробки перемены передач и ведущего моста к шасси машины;
• повышение точности и чистоты обработки поверхности зубьев.
При повышении жесткости корпуса и коэффициента перекрытия в зубчатых передачах уровень звуковой мощности снижается на 2—3 дБА, причем повышение коэффициента перекрытия приводит к снижению составляющих уровней шума на частотах, обусловленных частотой зацепления зубьев нагруженных колес, что делает такие передачи менее чувствительными к деформации корпуса.
Повышение точности изготовления зубчатых колес на одну ступень приводит к снижению уровня шума передач на 3—4 дБА во всем рабочем диапазоне нагрузок и скоростей. Учитывая высокую стоимость мероприятий по пассивной защите от шума рабочего места машины, повышение точности изготовления зубчатых колес является экономически целесообразным.
Вибропоглощающие слоистые материалы типа «металл—пластик—металл», применяемые в конструкции корпусных деталей, таких как крышки, поддоны и др., позволяют снизить внешний шум машины на 1—2 дБА. Применение шумоизолирующих материалов — последняя ступень в создании менее шумного автомобиля, т. е. прежде всего решаются конструкционные задачи, а уже потом, если возможности конструкции исчерпаны, используются вибро-, шумоизолирующие и уплотнительные материалы. Материалами, применяемыми для шумоизоляции легкового автомобиля, являются вибропласт, визомат, изотон, изолон и др.
Экраны с облицовкой акустическими материалами обусловливают снижение шума на 2—4 дБА, а акустические капсулы вокруг агрегата уменьшают воздействие на окружающую среду до 6 дБА.
Для снижения акустического воздействия ДВС в их конструкции следует использовать картерные детали с высокой изгиб-ной жесткостью, что на частотах 1000—2000 Гц способствует уменьшению структурного шума на 1—4 дБА. При этом применение двухступенчатого впрыска топлива, муфты отключения вентилятора системы охлаждения, выполнение коленчатого вала в виде спицеобразной конструкции позволяют снизить структурный шум поршневого ДВС на 3—10 дБА.
Для снижения воздушного шума ДВС в конструкции необходимо применить глушители различных типов. По принципу действия их подразделяют на абсорбционные, реактивные (рефлексные) и комбинированные.
Рис. 1. Схемы глушителей шума: а — абсорбционный глушитель; б, в — реактивные; 1 — звукопоглощающий материал; 2, 3 — специальные элементы
Снижение шума в абсорбционных глушителях происходит за счет поглощения и преобразования в тепловую звуковой энергии звукопоглощающими материалами 1, в то время как в реактивных — в результате отражения звука обратно к источнику путем использования в них настроенных на определенные частоты специальных элементов 2 и 3. Комбинированные глушители представляют собой устройства смешанного типа, сочетающие принципы действия абсорбционного и реактивного (камерного, резонаторного) глушителей. Выбор типа глушителя зависит от спектра шума и конструкции ДВС, а также допустимого аэродинамического сопротивления.
Предварительная оценка шумовых характеристик автомобиля проводится на обкатанном (не менее 3000 км), технически исправном автомобиле по ГОСТ Р51616—2000. В результате оценки устанавливается уровень общего шума внутри автомобиля и снаружи. Однако этих оценочных показателей будет недостаточно для того, чтобы правильно выбрать марку шумопоглощающего материала и место его установки. Для правильного выбора приемов и методов необходимо знать:
• критические точки на кузове автомобиля, т. е. места кузова, подверженные наибольшей частоте и амплитуде колебаний, вызванных передаваемой от источников вибрацией;
• доли вклада в общий уровень шума внутри автомобиля шумов воздушного и структурного;
• основные пути распространения воздушного и структурного шумов;
• частотную характеристику шума внутри салона и вибрации на панелях кузова, особенно в критических точках, и т. п.
Эффектом применения шумо- и теплоизоляционных комплектов является снижение шума двигателя, трансмиссии, подвески; устранение скрипов пластмассовых деталей салона и др.
Используемая литература: Графкина М. В., Михайлов В. Л., Иванов К. С.
Экология и экологическая безопасность автомобиля : учебник / М. В. Графкина, В. А. Михайлов, К. С. Иванов. — М. :
ФОРУМ, 2009. — 320 с. — (Высшее образование).
Скачать реферат: