Повышенный уровень шума на рабочем месте тракториста отрицательно влияет как на производительность машины, так и на здоровье самого тракториста [5]. Вместе с тем эффективность применения звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов зависит от ясности представления оформировани и шума вк абине [4]. Поэтому важно проанализировать не только акустическую активность основных источников шума трактора, но и найти каналы, по которым шум наиболее интенсивно поступает на рабочее место.

Основные пути распространения воздушного шума в кабину трактора лежат через элементы её ограждения (стёкла, потолок, пол и т.д., вобщем случае – панели).

Для их анализа в соответствии с общепринятыми ограничениями и допущениями создана методика расчета шума вк абине трактора К-700А на основе модели ожидаемой шумности трактора, разработанной Ивановым Н.И. и КурцевымГ.М. [1, 3].

Суть методики расчета состоит в том, что шум на рабочем месте в кабине трактора формируется в результате энергетического сложения уровней звука, проникающего отдельно друг от друга через все составные элементы кабины, что позволяет оценить вклад каждой панели в образовании общего шума. В связи с этим вся ограждающая поверхность кабины была разбита на 21панель, которые имеют практически одинаковую шумоизоляцию.

В таблице даны формулы для определения долей ожидаемой шумности в кабине трактора К-700А, проникающих через каждую из панелей (в общем случае i-ю) от основных источников. Используя их, а также выражение для энергетического сложения звукового давления от нескольких источников [2], разработана программа расчёта воздушного шума внутри кабины (рис.1) в программном комплексе MatLAB. Она содержит три основные программы и14подпрограмм. С помощью основных программ выполняется расчет воздушного шума, проникающего через панели, от всех основных источников в совокупности. Подпрограммы служат для расчета воздушного шума, проникающего через панели, от каждого источника по отдельности. Для удобства исходные данные модели и результаты расчета отображаются в виде таблиц в офисном приложении Excel, которое предварительно соединяется сMatLAB.

Программа позволяет рассчитывать уровни звукового давления в третьоктавных полосах частот, проникающих в кабину трактора через каждую панель по отдельности и от каждого источника. Программа может легко адаптироваться для любого трактора.

Воздушный шум, проникающий через i-ю панель

В таблице приняты следующие обозначения:

ДВС – двигатель внутреннего сгорания;

КПП – коробка перемены передач;

– шум от системы выхлопа ДВС, проникающий через панели кабины;

– шум от турбокомпрессора, проникающий через панели перегородки между моторным отсеком и кабиной;

– шум от турбокомпрессора, проникающий через пол;

– шум от турбокомпрессора, проникающий через пол с учетом отражения от опорной поверхности трактора;

– шум от турбокомпрессора, проникающий через капот ДВС и панели кабины;

– шум от ДВС, проникающий через панели перегородки между моторным отсеком и кабиной;

– шум от ДВС, проникающий через пол;

– шум от ДВС, проникающий через пол с учетом отражения от опорной поверхности трактора;

– шум от ДВС, проникающий через капот ДВС и панели кабины;

– шум от вентилятора системы охлаждения ДВС, проникающий через панели перегородки между моторным отсеком и кабиной;

– шум от вентилятора системы охлаждения ДВС, проникающий через пол;

– шум от вентилятора системы охлаждения ДВС, проникающий через пол с учетом отражения от опорной поверхности трактора;

– шум от вентилятора системы охлаждения ДВС, проникающий через капот ДВС и панели кабины;

– шум от коробки перемен передач, проникающий через пол;

L_wвып – звуковая мощность выпуска, дБ;

R_i – расстояние от точки измерения до i-й панели кабины, м;

r=0,06 – расстояние от среза выпускной трубы до точки измерения, м;

ПНi – показатель направленности для i-й панели кабины;

x – числовая добавка, учитывающая пространственный угол излучения источника выпуска;

ZI_i – звукоизоляция i-й панели кабины, дБ;

t_i – добавка к звукоизоляции i-й панели кабины в зависимости от расположения панели по отношению к выпуску, дБ;

S_i – площадь i-й панели кабины, м2;

n – число панелей кабины;

А_каб – среднее звукопоглощение кабины, м2;

L_wтрк – звуковая мощность турбокомпрессора, дБ;

r _{трк.пер.i} – расстояние от среза трубы турбокомпрессора до i-й панели перегородки, м;

B_кап – постоянная капота, м2;

Акап – среднее звукопоглощение капота, м2;

α _ср.кап – средний коэффициент звукопоглощения капота;

ZI _пер.i – звукоизоляция i-й панели перегородки, дБ;

S _пер.i – площадь i-й панели перегородки, м2;

r _{трк.пол} – расстояние от среза трубы турбокомпрессора до пола, м;

ZIп_ол – звукоизоляция пола, дБ;

Sпол – площадь пола, м2;

rтрк.пр – расстояние от среза трубы турбокомпрессора до нижнего проема капота, м;

Sпр – площадь нижнего проема капота, м2;

Sкап – общая площадь ограждений капота, м2;

α_отр – средний коэффициент звукопоглощения отражающей поверхности;

h_трк – высота установки турбокомпрессора над отражающей поверхностью, м;

r _{трк.кап} – расстояние от среза трубы турбокомпрессора до капота, м;

ZI_кап – звукоизоляция капота, дБ;

r=0,25 – расстояние от турбокомпрессора до точки измерения, м;

L_wдвс – звуковая мощность, излучаемая корпусом ДВС, дБ;

r _{двс.пер.i} – расстояние от акустического центра ДВС до i-й панели перегородки, м;

r _{двс.пол} – расстояние от акустического центра ДВС до пола, м;

r _двс.пр. – расстояние от акустического центра ДВС до нижнего проема капота, м;

h_двс – высота установки ДВС над отражающей поверхностью, м;

r _{двс.кап.} – расстояние от акустического центра ДВС до капота, м;

r=0,25 – расстояние от корпуса ДВС до точки измерения, м;

L_wвент – звуковая мощность, излучаемая вентилятором ДВС, дБ;

r _{вент.пер.i} – расстояние от вентилятора до i-й панели перегородки, м;

r _{вент.пол} – расстояние от вентилятора до пола, м;

r _{вент.пр.} – расстояние от вентилятора ДВС до нижнего проема капота, м;

h_вент – высота установки вентилятора ДВС над отражающей поверхностью, м;

r _{вент.кап.} – расстояние от акустического центра вентилятора ДВС до капота, м;

r=0,25 – расстояние от вентилятора ДВС до точки измерения, м;

L_wкпп – звуковая мощность, излучаемая корпусом КПП, дБ;

R_кпп – расстояние от точки измерения до пола, м;

r_кпп=0,02 – расстояние от корпуса КПП до точки измерения, м.

Структура расчёта (рис.1) содержит программы:

–glpan(v) – расчет шума, проникающего через панели кабины, от всех источников;

–glper(v) – расчет шума, проникающего через панели перегородки между моторным отсеком и кабиной, от всех источников;

–glpol(v) – расчет шума, проникающего через пол, от всех источников;

подпрограммы:

–vipusk(v) – расчет шума, проникающего через панели кабины от выхлопа ДВС;

–trkkap(v) – расчет шума, проникающего через капот и панели кабины, от турбокомпрессора ДВС;

–dvskap(v) – расчет шума, проникающего через капот и панели кабины, от корпуса ДВС;

–ventkap(v) – расчет шума, проникающего через капот и панели кабины, от вентилятора ДВС;

–trkper(v) – расчет шума, проникающего через панели перегородки между моторным отсеком и кабиной, от турбокомпрессора ДВС;

–dvsper(v) – расчет шума, проникающего через панели перегородки между моторным отсеком и кабиной, от корпуса ДВС;

–ventper(v) – расчет шума, проникающего через панели перегородки между моторным отсеком и кабиной, от вентилятора ДВС;

–trkpol(v) – расчет шума, проникающего через пол, от турбокомпрессора ДВС;

–trkpolotr(v) – расчет шума, проникающего через пол с учетом отражения от опорной поверхности трактора, от турбокомпрессора ДВС;

–dvspol(v) – расчет шума, проникающего через пол, от корпуса ДВС;

–dvspolotr(v) – расчет шума, проникающего через пол с учетом отражения от опорной поверхности трактора, от корпуса ДВС;

–ventpol(v) – расчет шума, проникающего через пол, от вентилятора ДВС;

–ventpolotr(v) – расчет шума, проникающего через пол с учетом отражения от опорной поверхности трактора, от вентилятора ДВС;

–kpppol(v) – расчет шума, проникающего через пол, от КПП трансмиссии.

Рис.1. Структура расчета вMatLAB

Рис.2. Диаграмма уровней звука, проникающего через панели кабины

На рис.2 изображена диаграмма уровней звука панелей кабины, полученная в результате обработки итогов моделирования вMatLAB. Анализ диаграммы показал, что наибольший уровень шума проникает в кабину трактора через пол и стенки перегородки между моторным отсеком и кабиной. Поэтому для снижения шума в кабине следует, прежде всего, увеличить звукоизоляцию этих ограждений.

Основные выводы:

–разработана программа расчета воздушного шума в пакете MatLAB, позволяющая оценивать вклад каждого источника и каждой панели ограждения в суммарный шум в кабине трактора;

–основная доля шума проникает на рабочее место через пол и стенки перегородки между моторным отсеком и кабиной.

Рецензенты:

Славуцкий В.М., д.т.н., профессор кафедры автотракторных двигателей, ВолгГТУ, г. Волгоград;

Рябов И.М., д.т.н., профессор кафедры «Автомобильные перевозки», ВолгГТУ, г. Волгоград.

Работа поступила в редакцию 08.09.2014.