Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 8
1.1 Влияние шума на здоровье автогрейдеристов 8
1.2 Основные конструктивные особенности автогрейдера типа ГС-10.01
1.3 Методы и средства снижения шума в кабинах
землеройно-транспортных машин 26
Выводы 29
2 Оценка ожидаемого уровня звука в кабине автогрейдера на ранней стадии проектирования 32
2.1 Уточненная методика ориентировочной оценки шума в кабине автогрейдера на стадии эскизного проекта 32
2.2 Снижение вибрации в кабине с помощью динамического гасителя колебаний 41
Выводы 45
3 Программа и результаты экспериментальных исследований акустических характеристик автогрейдера 46
3.1 Цель и задачи экспериментальных исследований 46
3.2 Методики и условия проведения экспериментов 47
3.2.1 Методика и условия проведения эксперимента по оценке влияния режима работы автогрейдера на уровень звука в кабине 47
3.2.2 Методика и условия проведения эксперимента по определению вклада основных источников в звуковое поле кабины 50
3.2.3 Методика и условия проведения эксперимента по определению уровня звуковой мощности автогрейдера 51
3.2.4 Методика и условия проведения эксперимента по исследованию методов снижения шума в кабине 52
3.2.5 Оценка погрешности результатов исследований 54
3.3 Результаты экспериментов и их анализ 61
3.3.1 Результаты экспериментов по оценке влияния режима работы автогрейдера на уровень звука в кабине 61
3.3.2 Результаты эксперимента по определению вклада основных источников шума в общее звуковое поле в кабине 65
3.3.3 Результаты экспериментального определения уровня звуковой мощности автогрейдера 68
3.3.4 Результаты экспериментального исследования методов снижения шума в кабине автогрейдера ГС — 10. 01 70
Выводы 74
Разработка уточненной математической модели акустического процесса в кабине автогрейдера и её реализация методом конечных элементов 76
4.1 Разработка алгоритма численных исследований акустического процесса в кабине 77
4.2 Математическая модель в векторной форме 78
4.3 Топология конструкции кабины и замкнутого воздушного объёма воздуха в ней 83
4.4 Результаты численных исследований и их анализ 87
4.5 Проверка результатов численных исследований экспериментальным путём 100
Выводы 102
Оптимизация звукозащиты и рекомендации по снижению шума в кабине автогрейдера 104
5.1 Оптимизация звукозащиты в кабине 104
5.2 Практические рекомендации по снижению шума в кабине
автогрейдера типа ГС - 10.01 ПО
Выводы 112
Социально-экономическое обоснование мероприятий по снижению шума в кабине автогрейдера 113
Выводы 119
Основные выводы 120
Список использованных источников
- Основные конструктивные особенности автогрейдера типа ГС-10.01
- Снижение вибрации в кабине с помощью динамического гасителя колебаний
- Методика и условия проведения эксперимента по исследованию методов снижения шума в кабине
- Топология конструкции кабины и замкнутого воздушного объёма воздуха в ней
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Повышение качества жизни людей в цивилизованных странах зависит от многих причин и, в значительной степени, от состояния и темпов развития промышленного, гражданского и дорожного строительства, связанных с выполнением больших объемов земляных работ. Качество и темпы возведения объектов во многом определяются выбранным комплексом строительных и дорожных машин, правильно подобранными по типу, номенклатуре и производительности. В этой связи, уровень конструктивного совершенства строительных и дорожных машин, в том числе и землерой-но-транспортных, постоянно повышается. Конструкции современных автогрейдеров в последние десятилетия претерпели существенные изменения. Появляются новые их виды, которые существенно отличаются конструктивно, по энерговооруженности, по типу силовой установки, коробки передач и других узлов, агрегатов и механизмов. Рост технологических и транспортных скоростей движения, действующих нагрузок на рабочий орган, ходовое оборудование, трансмиссию и рамные конструкции автогрейдеров, применение форсированных двигателей неизбежно приводят к увеличению динамической нагру-женности, вибрации и шума [41, 50, 51,66].
Исследования отечественных и зарубежных учёных показывают, что воздействие шума и вибрации оказывает негативное влияние на организм человека, так как вызывает функциональные расстройства нервной, сердечнососудистой, и желудочно-кишечной систем, повышает общую заболеваемость. При этом повышенный шум ухудшает условия и качество труда. Установлено, что воздействие шума в отдельных случаях снижает производительность труда на 15...20%. Следовательно, вопросы, связанные со снижением шума в кабине автогрейдера, выдвигаются на передний план, так как направлены на безопасность жизнедеятельности, а поэтому приобретают значимость и актуальность [1, 3, 13, 8, 97, 99]. В этой связи отечественными и зарубежными учёными решены многие задачи по звукоизоляции источников шума механического и аэ 5 родинамического происхождения, представляющие интерес для практики [10, 48, 71, 50, 51, 84,85, 89,91,126,115].
Значительный вклад в проблему борьбы с шумом в различных отраслях машиностроения, на транспорте, в промышленности внесли учёные России и других стран: В. И. Заборов, И. И. Боголепов, М. Н. Исакович, Н. И. Иванов, И. И. Клюкин, А. С. Никифоров, В. Н. Луканин, Г. Л. Осипов, Ю. Ф. Устинов, Б.Д. Тартаковский, Л. Беранек, Е. Я. Юдин, Л. Кремер, М. Лайтхилл, К. Вест-фаль, М. Хекль, Е. Майер, и др.
В последние десятилетия накоплен значительный экспериментальный материал, созданы фундаментальные теории звукозащиты. Однако общее развитее науки и создаїше мощных вычислительных средств открывают новые возможности в борьбе с шумом на рабочих машинах [6, 75, 76,106,116,117].
Значительных успехов в теории и практике борьбы с шумом и вибрацией достигнуты в авиастроении, судостроении, автомобилестроении, промышленном и гражданском строительстве [12, 13, 38, 45, 49, 51, 52, 57, 60, 64, 81, 96, 98,100,119,123].
Большой опыт по уменьшению шума и вибрации на строительных и дорожных машинах накоплен в Германии, США, Франции, Японии и др. [50, 97, 119,120].
Ведущими фирмами по производству бульдозеров, погрузчиков, автогрейдеров, скреперов, такими, как Каттерпиллер, Кейс, Камацу, Фаун, Уникел-лер и другими, разработаны новые кабины с высокой виброакустической защитой, сидения операторов. Ими проведена большая работа по уменьшению шума и вибрации в источниках [14,42, 50, 51,97,119,120].
Необходимо отметить, что в промышленно развитых странах Европы, Азии и Америки существует тенденция к снижению нормативного уровня шума в кабине, который в настоящее время достигает 76...78 дБА [50, 103, 119, 122]. В таком случае вопросы звукозадшты оператора выдвигаются на первый план. Особенно важно разработать методики, позволяющие еще на стадии проекта сования прогнозировать виброакустические характеристики машины, чему и посвящена данная диссертационная работа.
Целью данной работы является снижение шума в кабине легкого автогрейдера с использованием численных методов исследований.
На основании поставленной цели, определён круг задач, охватывающий разработку уточненной методики ориентировочной оценки уровней звука в кабине на ранних стадиях проектирования, проведение лабораторно-полевых исследований на натурном образце машины, разработку уточненной математической модели распространения звука в замкнутом объёме кабины и её реализация методом конечных элементов, разработка методики технико-экономической оптимизации звукозащиты и практических рекомендаций по улучшению противочумного комплекса кабины автогрейдера и др.
Перечисленный комплекс задач в общем случае сводится к задаче звукозащиты оператора, которая может быть сформулирована как задача нахождения отклика динамической системы в виде поля распределения звукового давления по объёму кабины.
Научной новизной в диссертационной работе являются:
1. Уточненная методика расчета ожидаемых уровней звука в кабинах автогрейдеров легкого типа с колесной формулой 1x2x2 на стадии разработки эскизного проекта, учитывающая вид источников шума машины, пути его распространения в зависимости от компоновочной схемы.
2. Выявленные экспериментальным путем виброакустические параметры автогрейдера, вклад источников шума в общее звуковое поле и характерные частоты, на которых шум в кабине наибольший.
3. Экспериментально установленная зависимость уровня звука в кабине от режима работы автогрейдера.
4. Результаты экспериментальных исследований внешнего шума автогрейдера и его звуковой мощности. 5. Уточненная математическая модель акустического процесса в кабине
автогрейдера, учитывающая физико-геометрические параметры элементов конструкции кабины.
6. Методика технико-экономической оптимизации виброшумозащитного комплекса кабины.
Практическая ценность и внедрение результатов. Разработанные диссертантом методики и технические решения звукозащиты могут быть использованы при проектировании новых и модернизации существующих дорожных и строительных машин различного назначения.
Результаты теоретических, экспериментальных и численных исследований используются при акустическом проектировании кабин самоходных машин в ОАО "Рудгормаш" г. Воронежа, а также внедрены в учебный процесс Воронежского государственного архитектурно-строительного университета при чтении лекций по курсам "Механизация работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог", "Автотракторное оборудование" и в тематику дипломного проектирования.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на трех научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАСУ (г. Воронеж, 2001...2003 гг.), 5-й и 6-й международных конференциях "Высокие технологии в экологии" — 2002...2003, (г. Воронеж). Технические разработки демонстрировались на VI Международной специализированной выставке "Безопасность и охрана труда — 2002" (г. Москва), 14-той межрегиональной выставке "Строительство" (г. Воронеж, 2002 г.) и удостоены дипломами.
Основные конструктивные особенности автогрейдера типа ГС-10.01
В задачи технической акустики автогрейдеров, подчиненные общей цели борьбы с шумами, входят исследования процессов излучения и распространения шума, классификация источников по шуму, определение характеристик внешнего шума и шума на рабочем месте, отыскание наиболее рациональных методов и средств его уменьшения с учетом конструктивных особенностей, специфических требований и условий эксплуатации.
Автогрейдеры, как известно, предназначены для послойного резания фунта и перемещения его рабочим органом на некоторое расстояние с целью придания грунтовой поверхности определенных продольных и поперечных уклонов. Таким образом, для автогрейдера характерны два режима работы: тяго 12 вый и транспортный, что влечёт за собой резко различаемые нагрузки в трансмиссии и двигателе.
Общий вид автогрейдера ГС - 10.01 представлен на рисунке 1.1.
Конструктивные особенности автогрейдера ГС — 10.01 следующие: - наличие двух рам (основной и рабочего органа), увеличивающих массу и объём металлоконструкций, при этом хребтовая рама соединена с основной сферическим шарниром; - высокая концентрация источников виброакустической энергии (двигателя внутреннего сгорания, коробка передач, ведущий мост - в одном блоке) усложняет колебательный процесс рамы и кабины автогрейдера; - расположение силового блока в непосредственной близости под полом кабины, что создает благоприятные условия для образования плоских звуковых волн; - отсутствие в подвеске мостов упругих и амортизирующих элементов, что влияет на амплитуду и время затухания колебательных процессов в раме; - безбалансирное устройство задних приводных колес, т. к. конструкция задних колес одноосная; - наличие рабочего оборудования и системы управления им для выполнения технологического процесса являются дополнительными источниками виброакустических излучений; - низкий процент капотирования и декоративной облицовки силовых агрегатов; - близкое расположение кабины от двигателя, глушитель расположен перед задним стеклом кабины.
Основные технические данные автогрейдера ГС - 10.01 представлены в таблице 1.1. p о
Из схемы, представленной на рисунке 1.2 видно, что шум проникает в кабину двумя путями: по воздушной среде и при передаче вибрации по конструкциям автогрейдера. В технической акустике при исследовании шума в кабине структурный шум, вызываемый вибрациями, передаваемыми по конструкциям машин, и шум, проникающий в кабину по воздушной среде, считают двумя раздельными источниками шума и их рассматривают независимо [93,101]. Оба вида шума обуславливают друг друга, возникают, как правило, одновременно и часто переходят из одного вида в другой. Основным источникам шума и вибрации на автогрейдере является силовая установка - двигатель и агрегаты трансмиссии. К прочим источникам относятся агрегаты рабочего оборудования — гидронасосы, вентиляторы, электрические машины и устройства, рабочий орган, гидравлическая система, привод переднего моста и др.
На автогрейдере можно выделить еще одну группу источников (точнее излучателей) так называемого вторичного шума, к которым относятся детали с большими поверхностями — облицовки, крылья, панели кабины и т. п. Не являясь источниками шума в прямом смысле, они могут усиливать акустические излучения в результате вибрации и резонансных явлений.
На установившихся динамических режимах акустические излучения источников создают установившееся звуковое поле вокруг автогрейдера и на рабочем месте и довольно стабильно повторяются при воспроизведении режима.
Двигатель внутреннего сгорания. На автогрейдере ГС - 10. 01 установлен поршневой четырехцилиндровый дизельный двигатель Д — 243 номинальной мощностью 57,4 кВт и номинальной частотой вращения коленчатого вала 2200 об/мин [42, 102]. Согласно источников [39, 50, 62, 64, 80], форсированные двигатели Д - 243, Д - 240, Д - 240Т, у которых удельная масса составляет 6...8 кг/кВт, являются наиболее шумными. Более металлоемкие двигатели являются менее шумными [3,4, 50, 51,103].
Характер виброакустического излучения ДВС зависит от возмущающих факторов, возникающих при его работе. В зависимости от нагрузки, частоты вращения коленчатого вала и виброизоляционной характеристики подвески вибрация ДВС будет различной [101,111].
При работе двигателя на режиме холостого хода при малой частоте вращения коленчатого вала общий уровень виброакустической мощности, излучаемой в опоры, определяется интенсивностью основной гармоники опрокидывающего момента ДВС. С увеличением частоты вращения коленчатого вала в спектрах вибрации опор двигателя уменьшается уровень составляющих, обусловленных действием опрокидывающего момента, и возрастает уровень составляющих, вызываемых дисбалансом, неуравновешенными силами и моментами сил инерции [101].
Для ДВС, устанавливаемых на автогрейдерах, является характерной зависимость излучаемой виброакустической энергии от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя [50, 51, 74, 105, 113]. Результаты измерений показывают, что изменение скоростного режима на каждые 100 об/мин приводит к изменению уровней шума в среднем на 0,7 дБА, а изменение среднего эффективного давления на ОД МПа - на 0,5 дБА [50].
Снижение вибрации в кабине с помощью динамического гасителя колебаний
Высокое качество измерений является важной задачей, от успешного решения которой зависят конкурентоспособность промышленной продукции, научно-технический прогресс и эффективность производственного комплекса, конструкторских и технологических мероприятий по защите операторов машин от вредного влияния виброакустического излучения. Отличительная особенность измерений различных физических параметров ЗТМ — высокая познавательная ценность, состоящая в том, что устанавливаются однозначные соответствия между измеряемыми параметрами и их числовыми значениями в эксперименте на натурном образце машины в реальных грунтовых условиях [16, 19, 26...37, 55, 56,62,65,72, 80, 88].
Целью экспериментальных исследований является установление зависимости виброакустических характеристик автогрейдера ГС - 10.01 от различных режимов работы, а также оценка влияния технологических и конструктивных факторов на структурный и общий шум в кабине.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи: 1) провести тяговые испытания автогрейдера и выявить влияние режима работы автогрейдера на уровень звука в кабине; 2) применить современный способ разделения источников виброакустической энергии непосредственно к автогрейдеру ГС — 10.01. Определить вклады источников в общее звуковое поле машины; 3) определить уровни звука вокруг кабины и установить, какие панели кабины облучаются наибольшим потоком звуковой энергии; 4) определить (корректированный по А) уровень звуковой мощности автогрейдера; 5) определить наиболее важные возмущающие воздействия в агрегатах и механизмах в различных диапазонах частот; 6) провести другие лабораторно-полевые исследования для определения влияния конструктивных устройств на снижение воздушного и структурного шума в кабине.
Для решения поставленных целей и задач разработаны рабочие методики, которые в общем случае отражают: планирование эксперимента и выбор его метода [28, 30]; составление и расчет измерительных схем [33, 35]; выбор измерительных схем [28, 30, 33]; выбор измерительных средств [33]; оценки точности эксперимента [27, 37, 88]; выбор методов и средств обработки результатов измерений [34,35,37].
Тяговые испытания автогрейдера проведены согласно ГОСТ 27247 — 87 и методики Н. А. Ульянова. Экспериментальное определение тяговой характеристики автогрейдера ГС — 10.01 проводились на научно-учебном полигоне Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (ВГАСУ). Перед началом опытов выполнялось техническое обслуживание автогрейдера в соответствии с инструкцией завода изготовителя. Осуществлялся прогрев двигателя, агрегатов и гидравлической системы управления рабочими органами автогрейдера до температуры 85...90 С, (рекомендуемой заводом изготовителем), проездами с тяговым усилием, близким к номинальному значению.
Испытательная площадка представляла собой прямолинейный участок с горизонтальной поверхностью. Длина измеряемого участка составляла не менее 100 м, а подъездные пути позволяли стабилизировать скорость движения и нагрузку до въезда на измеряемый участок. Продольный уклон площадки был менее 0,5 %, а уклон поперечного профиля от оси площадки к обочинам движения менее 2,5 %. Испытания проводились в прямом и обратном направлениях.
Опыты проводились на свежесрезанном суглинистом грунте. Рекомендуемая влажность грунта 12...23% . Пробы грунта для определения влажности при испытаниях брались на глубине 5, 10 и 15 см в трех точках, равномерно распределенных по мерному участку.
Плотность грунтовой свежесрезанной поверхности измеряли ударником ДорНИИ, и по числу ударов определяли категорию грунта. При определении плотности производили не менее 15 измерений равномерно по площади мерного участка. В итоге производилось осреднение результатов измерения влажности и плотности грунта.
Торможение автогрейдера производилось специальной динамометрической тормозной установкой, разработанной во ВГАСУ [104, 107]. Данный тормозной агрегат позволяет плавно изменять тормозное усилие в диапазоне 0...100 кН. Тяговая нагрузка прикладывалась к специальному тягово-сцепному устройству автогрейдера. Направление ее действия было горизонтальным и находилось в вертикально-продольной плоскости симметрии расположения движителей. Отклонение направления нагрузки в процессе испытаний было не более 3 %.
С целью получения более точных результатов измерения параметров вибрации и шума опыты проводились в свободном звуковом поле, то есть до ближайших звукоотражающих поверхностей (здания, сооружения и т.п.) было не менее 50 м.
Методика и условия проведения эксперимента по исследованию методов снижения шума в кабине
Установлено, что реальные источники виброакустической энергии можно представить как совокупность независимых источников, одни и которых излучают энергию только в окружающее воздушное пространство (воздушный шум), а другие только в корпусные и рамные конструкции через опорные и не опорные связи источников и кабины в виде звуковой вибрации (структурный шум) [50, 51, 59]. Следовательно, общий шум в кабине Lp формируется в результате суммироваїшя воздушного и структурного шумов в соответствии с выражением [51,107]. /.,=10 (10 - + 100 ), дБ, (3.1) где L - шум в кабине, вызываемый звуковой вибрацией пола, потолка и панелей кабины, дБ; Le- шум, проникающий в кабину воздушным путём, дБ.
Таким образом, звуковую вибрацию, распространяющуюся по элементам и конструкциям ЗТМ, можно приближенно оценивать с помощью виброскорости. Опытами подтверждено [81, 101], что среднеквадратичное значение виброскорости, измеренное в какой либо точке конструкции в частотном диапазоне от 10 до 1000 Гц, наиболее точно отражает определенный уровень звуковой энергии (мощности) в данной точке.
В пол кабины виброакустическая энергия передается в основном через опорные связи (виброизоляторы). При этом виброскорость пола зависит от частоты и физико-геометрических характеристик пола и виброизоляторов.
Экспериментально исследовалось влияние массы пола на виброакустическую энергию, излучаемую в кабину и влияние облицовки капота двигателя виброшумопоглощающим материалом на УЗД в кабине. Все опыты проводились на твердой поверхности в свободном звуковом поле, автогрейдер вывешивался над опорной поверхностью. В коробке передач включалась первая передача, частота вращения вала двигателя устанавливалась максимальной и составляла 2200 мин"1. Измерения осуществлялись с помощью прецизионного шумомера и виброметра типа 2203 с набором 1/3-октавных фильтров типа 1616 фирмы "Брюль и Къер" с соответствующим акселерометром и микрофоном при закрытой кабине.
Па рисунке 3.2 представлена схема расположения датчиков и микрофонов на автогрейдере во время проведения экспериментов.
При обработке опытных данных необходимо оценить погрешности для получения достоверных результатов измерений. В литературе изложено много методов обработки экспериментальных данных [27,30, 36, 35,37, 88].
Вероятностно-статистические методы получили широкое распространение для определения результата многократных измерений и оценки их погрешностей. Выбор метода зависит от распределения исходных данных. Установлено, что в большинстве случаев распределение случайных погрешностей при тяговых исследованиях не противоречит нормальному закону распределения [63, 88]. Поэтому в законодательной метрологии наибольшее признание нашли статистические методы.
Осциллограммы, полученные при тяговых испытаниях, обрабатывались методом ординат, дающим достаточно высокую точность определения средней ординаты тягового усилия [63]. Число измерений ординат к при обработке осциллограмм, необходимое для получения заданной точности обработки по ГОСТ 27247 - 87 (ИСО 7464 - 83), подсчитывалось по формуле [63]: где S - сумма отклонении отдельных измерений пробного ряда от средней арифметической, мм; М — средняя арифметическая величина ряда измерений, проведенных при обработке типичной осциллограммы тягового процесса, мм; п — число измерений при пробной обработке (п«50); т - необходимая точность обработки осциллограмм, т.е. заданная относительная ошибка среднего арифметического. Допустимую погрешность обработки осциллограмм принимают обычно равной 0,005 (0,5 %).
Точность измерений исследуемых параметров оценивалась по величине погрешностей, возникающих при калибровке измерительных каналов, отсчета измеряемых величин на ленте осциллографа и спектрограммах на ленте двух канального анализатора типа 2034 фирмы "Брюль и Къер".
Калибровка измерительных каналов проводилась до начала и после окончания опытов. Калибровочный цикл повторялся до 5 раз. По результатам калибровки определялись текущие значения калибровочных коэффициентов для каждого измеряемого параметра. В дальнейшем проводилась статистическая обработка всего массива полученных калибровочных коэффициентов.
Среднее значение (математическое ожидание в первом приближении) калибровочного коэффициента К определяется так K=±Kt In. (3.3) где п - объем выборки; К, - результат отдельного калибровочного коэффициента, / = 1...П. Дисперсия выборки Dk: Вк = 1/(п-1) {Кг-К)\ (3.4) 1-і где / - число связей, наложенных на выборку и равных числу групп опытов. Стандарт выборки 6К 3К=Щ. (3.5)
Из теории вероятности известно, что максимальное значение отклонения нормально распределенной случайной величины с надежностью а=0,9544 равно удвоенному стандарту (правило двух сигм), то есть при а»0,95 абсолютная погрешность калибровочного коэффициента равна Ак= 2ак.
Топология конструкции кабины и замкнутого воздушного объёма воздуха в ней
Звуковое давление Р, кПа внутри кабины с противошумным комплексом в расчетных точках 135,139,231,235, 327, 331,423,427 в функции времени действия возмущающей силы Fm, Н сниженной за счет облицовки капота двигателя ВЗП материалом в 1/3-октавной полосе со среднегеометрической частотой/= 200 Гц. внешнее звуковое давление на заднюю панель кабины, изменяющееся по гармоническому закоігу (силовое возмущение), смещения опорных связей кабины под действием рамы машины (кинематическое возмущение). Остальные зависимости по 1/3-октавным полосам представлены в приложении А. На топологической схеме (рисунок 4.1) расчетные точки обозначены номерами 135,139,231,235,327,331,423,427.
Все номера расчетных точек, в которых определяются акустические параметры, на графиках показаны слева вверху. Также на графиках показаны масштабы и max/min значения параметров. По оси абсцисс отложено время 100 интервалов. Один интервал равен: 6 10Г с. - для графиков, полученных при действии возмущающей силы на панели кабины, 3 10 4 с. - для графиков, полученных при кинематическом воздействии на опорные связи. Следует обратить внимание на то, что на графиках значения акустических параметров показаны без знака порядка, например, значение уровня звукового давления 436 - 6 следует читать 436 10" кПа.
На основании полученных графических зависимостей (рисунки 4.4...4.8 и рисунки АЛ ...А.20) составлена таблица 4.2, в которой представлены расчетные значения акустических параметров шума в кабине автогрейдера ГС - 10.01.
По данным таблицы 4.2 построен график (рисунок 4.13) расчетных уровней шума в кабине в 1/3-октавных полосах частот. Из которого видно, что пики уровней звукового давления наблюдаются в 1/3-октавных полосах со среднегеометрическими частотами 40, 63, 80,125,200, 315 Гц.
В полосе с/= 40 Гц УЗД в основном определяется структурным шумом от вибрации панелей кабины возникающей от действия неуравновешенных сил инерции движущихся масс в ДВС (См. таблицу 1.2). В полосах с/— 63, 80 Гц УЗД определяется воздушным и структурным шумом, так как в этих полосах максимальный шум обеспечивается процессом сгорания топлива, системами впуска и особенно выпуска, т.к. глушитель находится напротив заднего стекла кабины, а также действием накопленными при изготовлении шестерен ошибками. В полосе с/= 125 Гц наблюдается значительный рост уровня звукового давления, который в основном формируется за счет воздушного и структурного шума, генерируемого в газораспределительном механизме двигателя в основном при посадке клапанов и ударах при выборе тепловых зазоров, а также при работе вентилятора ДВС и коробки передач. В полосах с/ = 200, 250, 315 Гц высокий уровень ЗД в основном обеспечивается шумом и вибрацией возни кающей от действия накопленных ошибок при изготовлении шестерен коробки передач и редукторов. Пересчитав уровни звукового давления в 1/3-октавных полосах частот в УЗД в октавных полосах частот, построен график (рисунок 4.14), на который наложен допустимый спектр шума в октавных полосах частот в соответствии с ГОСТ-12.1.003-83.
Из графика видно, что уровни звукового давления на рабочем месте штатной кабины в октавных полосах с среднегеометрическими частотами в диапазоне/ = 63 - 500 Гц превышают допустимые значения с максимумом в 5 дБ на частоте/= 250 Гц. Суммарный уровень звука штатной кабины (82,7 дБА) также превышает допустимое значение (80 дБА) [34,50].
Анализируя спектр шума в кабине с улучшенным противошумным комплексом, выясняем, что только в полосе со среднегеометрической частотой /= 250 Гц имеется небольшое превышение допустимого УЗД в данной октавной полосе (на 3 дБ), а суммарный УЗ (А) меньше допустимого на 1,6 дБА.
При применении дополнительно облицовку капота двигателя ВШП материалом суммарный уровень звука составил 75,8 дБА, и не в одной октавной полосе УЗД не превышают допустимых значений, что является очень хорошим результатом, на уровне самых современных зарубежных образцов дорожной техники [50].
Установлена зависимость звуковой вибрации панелей кабины от толщины пластины пола. При увеличении толщины пластины пола на 1 мм в пределах 3...7 мм, шум в кабине снижается на 0,28 дБА.
Результаты численных исследований показывают высокую эффективность МКЭ в решении задач по прогнозированию шума в кабине автогрейдера ГС - 10.01. Благодаря этому методу удалось расчетным путем подобрать противошумный комплекс кабины автогрейдера, позволяющий снизить уровень шума в кабине на 6,9 дБА.