Снижение шума силовых установок строительно-дорожных машин звукоизолирующими капотами

В настоящее время одной из наиболее острых экологических проблем, является проблема защиты от шума [1−5]. Повышенный шум — это вредный фактор, крайне негативно влияющий на человека в любом месте его пребывания. Нарушение нервной и сердечно-сосудистой деятельности, повышенное артериальное давление, глухота — вот неполный список негативных последствий, возникающих при воздействии на человека повышенного шума [6−9]. Так, у работающих в условиях повышенного шума операторов СДМ через 5 лет ухудшается слух, а через 10 лет может наблюдаться неврит слуховых нервов [10].

Значительный вклад в акустическое загрязнение городов вносят транспортные машины, которые перемещаясь выполняют различные виды работ: строительных, погрузочно-разгрузочных, уборочных и др. Среди этих машин выделяются машины, выполняющие строительные работы, и которые носят название строительно-дорожных (СДМ) — наиболее массовые по степени акустического воздействия.

Как известно из литературы [2,3,11,12], акустические характеристики значительной части СДМ, работающих на стройплощадках, не удовлетворяют требованиям санитарных норм (СН). Внешний шум СДМ на расстоянии 7,5 м может достигать 75−85 дБА. Если учесть, что норма шума, например, в жилой застройке в дневное время — 55 дБ А- [6], то шум стройплощадок может превышать нормы на 20 дБА и более. Из-за повышенного шума во многих странах, в том числе и в РФ, запрещено производство строительных работ в ночное время вблизи жилья, медицинских учреждений и пр.- это ограничение снижает возможности строительных технологий, увеличивает затраты на строительство.

Основным источником шума большинства типов транспортных машин (тракторов, строительно-дорожных машин, тягачей, грузовых автомобилей) является силовая установка (бензиновый или дизельный двигатель внутреннего сгорания — ДВС).

Из литературы [3] известно, что шум корпуса ДВС в зависимости от объема двигателя, мощности, частоты вращения и др. лежит в основном в диапазоне 100−110 дБА (измерения на расстоянии 1 м). Предпринимаются попытки снижения шума в источнике: корпус ДВС изготавливается из специальных материалов, выполняются меры по конструктивному демпфированию корпуса и др. Эти меры или ведут к неприемлемому для практики удорожанию ДВС, или снижают надежность их работы, поэтому не находят широкого применения.

Более доступный путь — путь акустического капотирования, т. е. заключения корпуса ДВС в звукоизолирующий капот (ЗИК) [12−23]. Эти капоты имеют сложное конструктивное устройство, требуют выполнения специальных расчетов. Такие капоты, в зависимости от конструктивного исполнения, имеют эффективность, достигающую 8−10 дБ, А и более [2,3,11]. Во многих случаях такой эффективности бывает достаточно для требуемого снижения внешнего шума СДМ и, казалось бы, что капоты должны применяться повсеместно, т. е. едва ли не каждое транспортное средство должно быть оснащено штатным ЗИК. На практике капотами оснащаются отдельные машины, и внешний шум большего числа транспортных машин превышает нормы в жилой застройке на сотни метров от работающей машины [3].

Отсутствие массового применения ЗИК для снижения шума силовых установок транспортных машин объясняется весомыми причинами. При установке ЗИК на силовую установку меняется ее тепловой режим, что приводит к ухудшению ее функционирования. Налицо противоречие между акустикой и теплотехникой: чем больше загерметизирован капот, тем выше его акустические свойства, но хуже теплообмен между подкапотным пространством и окружающей средой и наоборот. В разрешении этого противоречия лежит путь к успеху массового применения ЗИК для силовых установок.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: создать научные основы акустического проектирования звукоизолирующих капотов силовых установок, выделяющих тепло при работе.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА: в диссертации обоснованы и разработаны научные методы расчета, проектирования и выбора ЗИК на силовые установки путем решения следующих научных задач:

1. Предложен метод расчета УЗ и УЗД СДМ с закапотированными силовыми установками с учетом дифракции звука вентиляционными проемами (отверстиями) и отражения звука от близкорасположенных поверхностей.

2. Предложен метод расчета эффективности встроенных во внутреннее пространство ЗИК акустических экранов (АЭ) в зависимости от площади проема, конструктивных особенностей АЭ и акустических свойств ЗИК.

3. Доказана корректность применения статистической теории акустики для выполнения акустических расчетов ЗИК.

4. Найдены пути организации движения воздушных потоков под капотом, обеспечивающие его максимальную акустическую эффективность.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ:

1. Получены результаты сравнительной акустической эффективности встроенных шумозащитных элементов ЗИКдоказана наибольшая эффективность встроенных АЭ по сравнению с другими применяемыми конструкциями.

2. Разработана и испытана опытная конструкция ЗИК, обеспечившая при небольших затратах снижение шума на 10 дБА и на.4−16 дБ в диапазоне частот 250−8000 Гц с соблюдением теплового режима закапотиро-ванного двигателя за счет обеспечения требуемого воздухообмена при. рабочих нагрузках.

3. Разработаны рекомендации по проектированию ЗИК, в которых требования акустической защиты согласованыс требованиями теплообмена в подкапотном пространстве.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ осуществлялось:

1. При разработке звукоизолирующего капота для снижения шума дизельного двигателя С9 .

2. При разработке и проектировании опытного образца шумозаглушен-ной передвижной компрессорной станции типа МЗА.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ:

Основные результаты работы доложены на:

XIV Международной^ научно-технической конференции «МАШИНОСТРОЕНИЕ И ТЕХНОСФЕРА XXI. ВЕКА» г. Севастополь 17−22 сентября 2007 г., II Международный конгресс ЕЬР1Т 2009 г., г. Тольятти, 19 сентября 2009 г., II Всероссийской конференции с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия». Санкт-Петербург 17−19 марта 2009 г., III Всероссийскойконференции с международным участием «Защита населенияот повышенного5 шумового воздействия». Санкт-Петербург 22−24 марта 2011 г.

ПУБЛИКАЦИИ:

Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах, 2 работы выполнены в личном авторстве, доля автора в остальных работах составляет от 40 до 70%. В изданиях по списку ВАК опубликованы 2 работы, в том числе: Специальный выпуск «ЕЬР1Т-2007» Том 2. Серии «Машиностроение» и «Экология», 6 е.- Журнал «Безопасность жизнедеятельности» № 8, 2009 год, 8 с.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ: У.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 99 наименований и 4-х приложений. Основной материал, включая 78 рисунков и 39 таблиц, изложен на 131 странице, объем приложений — 58 страниц.