Расчет шума в кабинах строительно-дорожных машин

Звукоизолирующая кабина – универсальное и эффективное средство снижения шума на рабочих местах операторов и водителей тракторов, строительно-дорожных машин, грузовых автомобилей и пр. Эти кабины имеют свою специфику, в том числе:

• –    малые объёмы;

• –    большая площадь остекления;

• –    наличие вибрации, передаваемой на элементы ограждения кабины от силовой установки;

• 2.    РАСЧЁТЫ ШУМА В КАБИНАХ

Вклад воздушного шума – основной в процессах шумообразования в кабинах строительно-дорожных машин. Он зависит от интенсивности и характера источников шума (точечный, линейный или плоский), взаимного расположения элементов кабины и источников шума, звукоизолирующих свойств элементов ограждения (панелей) кабины.

Были предложены основные расчётные схемы СДМ, а также получены формулы расчёта (табл. 1). Были рассмотрены следующие схемы:

– точечный источник, расположенный в про- странстве, полупространстве или четвертьпрос-транстве;

– плоский источник, расположенный в про- странстве;

– мнимый точечный источник звука, расположенный в полупространстве;

– линейный источник звука, расположен- ный в пространстве;

– точечный источник расположенный вплотную к панели на её плоскости.

L

В табл.1 приняты следующие обозначения:

Wист

– уровни звуковой мощности источни-

ка, дБ; ЗИпан1 – звукоизоляция панели, дБ; ПН – показательнаправленности; Ф – фактор направленности источника (для ненаправленных источников Ф = 1); χ – коэффициент, учитывающий размеры источника и влияние ближнего звукового поля; Ω – пространственный угол излучения (для источника, расположенного на поверхности Ω = 2π, над поверхностью Ω = 4π); r – расстояние от источника шума до расчётной точки, м; τпол. – коэффициент звукопроводности пола; αпов – коэффициент звукопоглощения опорной поверхности; r – кратчайшее расстояние между проёмом и полом (этот параметр берётся для упрощения взамен путей звука, показанных на рис. 2.6); l – длина источника звука, м; r – расист                                     ист стояние от источника шума до ближайшей панели кабины; W икстап – акустическая мощность источников шума расположенных под капотом, Вт; rист – расстояние от источника шума до проёма, м; Ψкап – коэффициент учитывающий характер звукового поля под капотом.

• 3.    ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ШУМООБРАЗОВАНИЯ

В КАБИНЕ

Были выполнены теоретические исследования шума в кабине при изменении основных параметров. На рис. 6-7 показано как изменяется шум в кабине при изменении площади панели (Sкаб) и эквивалентной площади звукопоглощения кабины (Акаб). При увеличении коэффициента звукопоглощения кабины (бкаб) выражение

S

• 10 lg ^пан – уменьшается по экспоненте; для ре- ^Aкаб

альных значений изменения коэффициента звукопоглощения от 0,1 до 0,35 уменьшение шума составляет почти 6дБ (рис. 6). При увеличении площади панели шум в кабине возрастает (рис. 7): приблизительно на 3дБ при каждом удвоении площади.

Таблица 1. Основные расчётные схемы СДМ и формулы расчёта

На шум в кабине влияют геометрические параметры плоского излучателя и расстояния от него до кабины (рис. 8, 9). Эти зависимости выражены экспоненциальными закономерностями. При увеличении линейного размера плоского излучателя в 5 раз шум в кабине возрастает на 6 дБ. При увеличении расстояния плоский источник переходит в источник сферической звуковой волны и шум в кабине снижается (рис. 9).

На рис. 10 показано как изменяется шум в кабине при изменении длины линейного источника. При измерении длины источника на от 0,3 до 1,5 поправка составляет 7дБ.

Чем больше расстояние от линейного источника, тем шум в кабине меньше. При изменении расстояния в 5 раз поправка на влияние линейного излучателя изменяется на 6 дБ.

На рис. 14 и 15 показано как влияет изменения характера звукового поля под капотом на

S

Рис. 6. Зависимость 10lg ^пан при изменении коэффициента звукопоглощения ( б ) в кабине ^Акаб

При а каб =0,3; 5общ=11,8м

10lg

пан

А каб

? 1,0 7 00

19 С' Iti С' 17,0 16,0 13,0 14,С 13,0 12,0

пан !

Ь 0,6    о,/ и

S

Рис. 7. Зависимость 10lg      при изменении коэффициента звукопоглощения (S ) в кабине

^Акаб                                                             ^пан

Рис. 8. Изменение 10lg arctg

При R=1; a=1м

10lg arctg       ^{a ,} дБ!

2 R ^ 4 R ² + a ² + b²

ab

2 R л! 4 R ² + a ² + bb'

при изменении линейного размера плоского излучателя

!                      ab

10lg arctg

2 R 74 R ² + a ² + b ²

Рис. 9. Изменение 10lg arctg _{2   2  2} при увеличении расстояния R_ист плоского излучателя

^{2 R 4 R + a} д ⁺ о ^b расчётной точки.

ист

10lg arctg

l ист

2 г ист

При l =0,5м;

при изменении расстояния r

Рис. 11. Изменение ^{10 l}g arc ^t g ^ист

2rист шум в кабине. При увеличении бкап составляющая шума в кабине от ДВС падает; при увеличении бкап от 0,1 до 0,5 снижение составляет 8дБ. Изменение rист характеризует вклад прямого звука под капотом. При увеличении rист составляющая прямого звука снижается по экспоненте: при увеличении rист в 5 раз (с 0,1 до 0,5м) уменьше ние вклада составило 10дБ.

ВЫВОДЫ

Основными допущениями для разрабатыва

Рис. 12. Изменение шума в кабине при увеличении коэффициента звукопоглощения б_каб

Рис. 13. Изменение 10lg(

1 2 π r_ист

+

4(1 - α кап ) ψ кап ^Акап

) при изменении б кап

При ψ=1; S =11,8; α =0,3 каб            кап

Рис. 14. Изменение 10lg(

² ист

4(1 - α )

кап

ψ кап ^Акап

) при

изменении r_ист.

емых методов расчёта шума являются: звуковое поле диффузное, резонансные явления не учитываются, источники шума (линейные, точечные или плоские) некогерентны.

Разработано 5 основных расчётных схем опи- сания воздушного шума:

– точечный источник, расположенный в про странстве, полупространстве или четвертьпрос транстве;

– плоский источник, расположенный в про

странстве;

– мнимый точечный источник звука, расположенный в полупространстве;

– линейный источник звука, расположенный в пространстве;

– точечный источник расположенный вплотную к панели на её плоскости.

Разработаны формулы расчётов вклада источников в образование воздушного шума в кабинах с учётом: звуковой мощности источников шума (или УЗД), звукоизоляции ограждающих конструкций, звукопоглощения в кабинах, геометрических параметров в кабины, характера излучения звука источником, расположения источника в пространстве, акустических свойств примыкающих к кабине замкнутых объёмов и пр.

Выполненными теоретическими исследованиями установлено:

– увеличение коэффициента звукопоглоще- ния в кабине в диапазоне его реально достигаемых значений максимальное снижение шума в кабине может составить 6дБ;

– если шум в кабине генерируется плоским излучателем звука, то при увеличении его размеров в 2 раза шум возрастает на 3 дБ;

– если шум в кабине генерируется линейным излучателем звука, то при увеличении его длины в 3 раза, шум в кабине возрастает на 4 дБ.