Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Кабины трактора

Конструктивные решения по снижению уровня шума в кабине

В любой мобильной машине существует, как правило, несколько источников шума, однако определенная часть их доминирующая. Обычно эффективное снижение шума до среднего уровня получают при частичной ликвидации шума именно от этого ограниченного числа доминирующих источников. Например, если в машине имеется три источника шума с уровнями 72, 72 и 80 дБ, то доминирующим является источник, создающий шум уровнем 80 дБ, а общий уровень шума этой машины составит 81 дБ. Если уровень доминирующего источника шума уменьшить до 70 дБ, то общий уровень снизится до 76 дБ. Однако если дополнительной доработкой доминирующего источника уменьшить уровень его шума до 65 дБ, то общий уровень снизится на 1 дБ и составит 75 дБ. Таким образом, после снижения уровня шума доминирующего источника до среднего значения дальнейшее уменьшение уровня шума машины возможно только в результате обработки всех источников. Основные первичные источники шума на тракторах силовая установка с вспомогательными агрегатами, система всасывания, система выхлопа, трансмиссия и подвеска, взаимодействие между движителем машины и поверхностью грунта (шум движения), потоки воздуха, обтекающие внешние контуры трактора (аэродинамический шум). Вторичным источником шума может быть сама кабина. Различают два направления основных методов устранения шума на тракторах: уменьшение излучаемой вибрационной и акустической энергии (активные меры); уменьшение количества этой энергии, проходящей от источника шума к органам слуха оператора (пассивные меры).

Активные меры снижения шума связаны с конструктивными изменениями силовых агрегатов (двигателя, трансмиссии) трактора. Разработка малошумных узлов и агрегатов - это наиболее перспективное направление снижения шума машин в целом. Однако оно связано с рядом трудностей, так как современная тенденция к увеличению мощности силового агрегата и вспомогательных гидравлических и пневматических систем неизбежно сопровождается повышением уровня шума этих источников. Но разработка новой конструкции, например двигателя, связана с большими затратами.

Поэтому с экономической точки зрения целесообразны меры по уменьшению шума вновь проектируемого агрегата. Для модернизируемых машин целесообразно не перерабатывать все узлы агрегата, а изменять конструкцию лишь наиболее шумных его элементов. Так, определенный эффект по снижению шума дает увеличение размеров воздушного фильтра на входе в двигатель или установка двух обычных фильтров вместо одного. Шум, создаваемый вентилятором, можно уменьшить, установив перед радиатором рассекатели воздушного потока или специальные камеры, покрытые изнутри звукопоглощающим материалом, в котором направление потока воздуха изменяется. Особенно важно применять малошумные конструкции гидросистем, поскольку возникающий при их работе шум по шлангам, трубопроводам и контактирующим с ними деталям может передаваться практически в любые точки машины, где располагаются элементы управления работой гидросистем и прежде всего в кабину оператора. Кабина оператора, как отмечалось выше, может быть вторичным источником шума. Обычная стальная кабина, рационально спроектированная с большой площадью окон, может обеспечить снижение уровня шума на рабочем месте оператора на 30 дБ. Но, если по компоновочным или другим причинам не удалось обеспечить установочных нормативов по уровню шума на рабочем месте, акустические характеристики кабины можно улучшить с помощью следующих мер: увеличить толщину металлического листа нижней части передней стенки кабины в зоне установки педалей (подвесных) или установить в этой зоне двойные листы меньшей толщины; усилить жесткость передних и боковых стоек, а также крепления стекол между стойками и крышей. Основная шумопередающая поверхность в кабине пол. Поэтому необходимо герметизировать пол, изолировать его и размещенные на нем органы управления от рамы или остова, покрыть шумопоглощающим ковриком из тяжелой и плотной резины. Уровень шума на рабочем месте оператора существенно зависит от наклона стенок кабины, а также от способа крепления стекол и панелей. Во всех случаях следует избегать строго параллельных поверхностей, создающих в кабине эффект реверберации. Такие шумоизлучающие узлы, как клапаны гидросистемы высокого давления, необходимо устанавливать за пределами кабины и желательно под герметичными кожухами. К основным мероприятиям по пассивной шумозащите относят ослабление шума, передающегося посредством твердых сред, звукоизоляцию, вибродемпфирование и звукопоглощение. Первые два мероприятия нацелены в основном на отражение вибрационной и акустической энергии в направлении источника. Следующие мероприятия необходимы для усиления рассеивания вибрационной и акустической энергии посредством ее превращения в тепло.

Для ослабления шума, передающегося через твердые среды, используют эластичные элементы, например, между источником шума и конструкцией, к которой он распространяется. Передача вибрационной энергии через эластичные прокладки и опоры зависит от динамической жесткости материала, а также условий работы его в верхней и нижней частях эластичного элемента. Эффективность упругих элементов зависит от их формы, размеров, материала, направления и значения напряжений, температуры и других факторов. Звукоизоляция необходима для ослабления передачи шума в воз Душной среде. Для этого устанавливают препятствия между источником шума и участком, куда его проникновение нежелательно. Такие Мероприятия особенно важны, если источник и приемник шума находятся в разных средах. Для звукоизоляции используют защитные экраны, переборки, стенки и т. п.

Так, фирма "Итальяна Келлер" для звукоизоляции рекомендует использовать тонкую листовую сталь с многослойным противошумным покрытием, т. е. с так называемым звукоизолирующим комплексом. Самый простой звукоизолирующий комплекс состоит из одного слоя гибкого материала с малым модулем упругости на сжатие и одного слоя гибкого непористого тяжелого материала, обладающего шумо-защитными свойствами. Обычная стенка, покрытая слоями этих материалов, приобретает звукоизолирующие свойства двойной стенки. Вибродемпфирование применяют для ослабления вторичных вибраций в кабине трактора посредством преобразования их энергии в тепло. Для этой цели применяют вязкоупругие материалы, имеющие в своей структуре макромолекулы, благодаря которым увеличивается коэффициент внутреннего трения. Однако эти материалы из-за их механических свойств невозможно использовать в качестве конструкционных. Указанные материалы наносят на стальную панель или другую подложку, которые и обеспечивают им необходимые механические свойства. Слой вибродемпфирующего материала можно наносить как на одну сторону материала подложки, так и между двумя стальными листами или между стальным листом и упрочняющим внешним слоем. Звукопоглощение направлено на ослабление отражения звуковых волн от поверхности в результате рассеивания акустической энергии за счет процессов внутреннего трения. С этой целью используют пористые прокладки, устанавливаемые на металлических поверхностях, перед воздушной полостью; пористые прокладки с перфорированным защитным слоем, например перфорированный поливинил хлорид; вибропоглощающие пластины или мембранные резонаторы; объемные резонаторы. Эффективную звукопоглощающую поверхность в кабинах представляют находящиеся в них коврики, обивка, сиденье.

Штампованные элементы кабин из жестких пластиков обычно работают как резонаторы, усиливая звук. Перечень звукоизолирующих, вибродемпфирующих, звукопоглощающих и облицовочных материалов для применения в кабинах тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин установлен РТМ 23.2.6076, в котором регламентировано также следующее: порядок проектирования звукоизолирующих и звукопоглощающих конструкций; основные технические требования к материалам; номенклатура рекомендуемых отечественных материалов и их основные технические характеристики; перечень звукоизолирующих и звукопоглощающих конструкций и места их установки; некоторые особенности нанесения материалов; основные методические указания по определению эффективности конструкций. Один из наиболее распространенных шумопоглощающих материалов - вспененная масса (например, пенополиуретан). Толщина применяемых покрытий из таких материалов постоянно увеличивается для улучшения звукопоглощающих свойств. Наряду с этим сопротивление воздушному потоку растет за счет использования вспененных масс с закрытоячеистой структурой. Звукопоглощающая способность материала обусловлена наличием большого числа пор. Общая пористость должна составлять не менее 75 % по объему. Для уменьшения действия шума поглощающие и вибродемпфирую-щие материалы часто устанавливают с воздушной прослойкой между защищаемой поверхностью и панелью с покрытием. Воздушный зазор принимают равным 25...100 мм; причем если на средних частотах коэффициент звукопоглощения практически не зависит от значения зазора, то при частотах до 1000 Гц и выше 4000 Гц влияние зазора существенно. При увеличении зазора до 100 мм коэффициент звукопоглощения возрастает в 2...3 раза. При установке шумозащитного материала на панели с воздушным зазором толщина его может быть принята меньшей при той же эффективности по снижению шума. Способность материала к звукопоглощению и вибродемпфированию существенно снижается при воздействии на него влаги, грязи,, масла. Для защиты от таких воздействий материалы обычно покрывают защитными пленками (например, из алюминиевого полиэфира, полиуретана) и пропитывают специальными составами. Одно из важных требований, предъявляемых к шумозащитным материалам, пожаробезопасность. Согласно требованиям Финляндии показателю "Огнеопасность" материала должна соответствовать скорость горения 100 мм/мин. Материалы для изоляции участков, нагревающихся в процессе работы, должны также сохранять свои свойства при температуре, т. е. обладать термостойкостью. Кроме того, высокая термостойкость необходима в процессе многих технологических операций (склеивание, окраска), требующих выдержки при температурах до 200 °С. Повышения огнестойкости добиваются введением в материал специальных добавок или пропиткой его огнестойкими составами. Для обеспечения достаточной долговечности и надежности шумозащитный материал должен обладать биостойкостью. Один из эффективных способов повышения биостойкости - замена натуральных, подверженных гниению и грибковым болезням материалов на синтетические или антисептическая их обработка. Степень покрытия шумозащитными материалами панелей кабины У различных тракторов не одинакова. Так, если в кабинах тракторов серии 40 фирмы "Дир и К°" шумозащитными материалами покрыты практически все непрозрачные поверхности, включая вертикальные стойки и пульт управления, то в тракторах Фаворит фирмы "Фендт" и в тракторах фирмы "Дэвид Браун - Кейс" с кабиной фирмы "Секура" вертикальные стойки не облицованы.

Рассмотрим примеры использования шумозащитных материалов в кабинах тракторов. Так, фирма "Саме" (Италия) покрывает потолок, крылья и заднюю панель кабин тракторов пенополиуретановой обивкой и дублированной перфорированной пленкой. Толщина обивки на потолке около 20 мм, на остальных панелях около 10 мм. Кроме того, на потолке между материалом и панелью крыши преду, смотрен воздушный зазор (20 мм) для повышения звукопоглощающей способности конструкции. На пол кабины положен резиновый коврик, дублированный искусственным войлоком толщиной 10 мм. С одной стороны войлок закрыт слоем вспененного поливинил хлорида или полиэтилена толщиной 3 мм. В кабине трактора МБ Трак 1300 (ФРГ) на потолке применен пенополиуретан толщиной 50 мм. На тракторе Тайгер III стенки кабин оклеены 50-миллиметровым пенополиуретаном с ребристой декоративной поверхностью. В нише под приборной панелью также применен пенополиуретан толщиной 50 мм. На полу кабины уложен коврик, выполненный из резины в сочетании со звукоизолирующим материалом - вспененным поливинилхлоридом или полиэтиленом [3]. Наиболее широко применяют соединение шумозащитного материала и панели с помощью клея, который можно наносить не сплошным слоем, а отдельными точками. Наряду с клеевыми и сходными с ними соединениями широко используют механические крепежные элементы (упругие пистоны, шпильки с упругими наконечниками, пружинные скобы, защелки и т. п.). Использование упругих элементов позволяет снизить требование к точности выполнения отдельных элементов узла крепления и, следовательно, повысить технологичность этой операции, что особенно важно при массовом производстве. Для крепления обшивок и шумозащитных панелей применяют также заклепки (в том числе и термопластические), кулачковые зажимы, крючки. Крепление вибродемпфирующих материалов возможно и с использованием магнитных сил за счет введения в состав материалов магнитных наполнителей. Новое направление в акустическом благоустройстве кабин - применение формованных шумозащитных конструкций, которые обеспечивают снижение трудоемкости облицовки и уровня шума аналогично наклеенным шумозащитным материалам при более высоком технико-эстетическом уровне интерьера кабин в массовом или крупносерийном производстве. Отмечают также сокращение расхода, металла при использовании формованных конструкций в качестве несущих (потолок кабины, передняя стенка, изолирующая кабину от моторного отсека) или декоративных элементов, закрывающих проводку или воздуховоды систем нормализации микроклимата. Формованные шумозащитные конструкции в кабинах тракторов применяют фирмы "Фиат", "Рено" (серия ТХ), "Дойтц" (серия ДХ), "Интернэшнл Харвестер", "Массей Фергюсон" (серия 2000), "Ламбар-дини" [61]. Такие конструкции крепят на панелях кабины винтами, зажимами, защелками и т. п. Это крепление более рационально, чем на клей или липкую основу, так как со временем клеевой слой может утратить скрепляющие свойства. Тогда панель станет вторичным источником шума. Применение защелок, зажимов и подобных элементов позволяет периодически очищать и ремонтировать панели. Важные факторы снижения шума в кабине повышение ее герметичности и виброизоляция от пола. Для повышения герметичности кабины широко применяют подвесные педали, а рычаги управления закрывают герметичными манжетами. При использовании жестких тяг рычагов управления места их соединения следует комплектовать гибкими вставками и втулками, а выход рычага в кабину закрывать герметичной манжетой. Герметичность кабин существенно зависит от качества уплотнителей дверных и оконных проемов и плотности прилегания стекол и дверей к проемам. Установка кабины на амортизирующих резиновых подушках во многом защищает ее от проникновения шума. Наибольший эффект дает применение эластичных опор, более мягких в горизонтальной плоскости и более жестких в вертикальной. Однако в таком случае кабина оказывается подвижной, что может нарушить соединение размещенных в ней органов управления с рабочими агрегатами машины. Поэтому виброизоляторы рекомендуется размещать симметрично относительно центра тяжести кабины.

Кинематическая схема подвески выбирается таким образом, чтобы опоры располагались в узлах колебаний, а центр масс совпадал с центром жесткости амортизирующего крепления кабины. В тракторах широко используют резиновые и резинометалличес-кие опоры, в которых может быть применено активное виброгашение. Например, фирма "Дир и К°" запатентовала виброизолирующую опору Для тракторной кабины, состоящую из двух резиновых блоков, охваченных снаружи цилиндрической втулкой. Один блок имеет постоянную характеристику упругости, а другой регулируемую. Регулировка осуществляется упорным болтом из кабины оператора. Таким образом можно изменять жесткость опоры и резонансную частоту кабины. Кроме устройства с принудительным изменением характеристик Упругости существует большая группа резиновых и резинометалли-ческих опор, в которых жесткость увеличивается с ростом нагрузки (амплитуды) благодаря конструктивным особенностям. Такие опоры имеют различные по форме и расположению прорези, выемки, полости, зазоры и т. п. При небольших нагрузках жесткость опор сравнительно невелика, но при увеличении нагрузки полости выбираются, стенки их смыкаются и жесткость опоры увеличивается. Например, фирма "Поэстpa С. А." (Франция) предложила конструкцию эластичного опорного блока с тремя полостями. При нагружении блок, деформируясь, работает на срез и изгиб, а когда полости закроются на сжатие. Наряду с традиционными цилиндрическими резиновыми блоками, завулканизированными между двумя концентрическими металлическими втулками, или прямоугольными блоками, привулканизирован-ными к верхней и нижней металлическим пластинам, применяют резино-металлические элементы сложной конфигурации с целью подбора требу, емых характеристик упругости.

Создание таких сложных форм представляет определенные трудности, поэтому в тракторостроении используют более простые опоры. Во многих технических решениях применяют конические, куполообразные резиновые элементы, работающие на сдвиг и сжатие и обеспечивающие гашение продольных, поперечных, а в некоторых случаях и крутильных колебаний. Достичь эффективного демпфирования можно также с помощью двух резинометаллических опор, установив их под наклоном. В таких опорах простые резиновые блоки работают на сжатие и сдвиг. Например, фирма "Тоёта" (Япония) предложила располагать опорную площадку левой опоры задней части кабины под углом 45° к горизонтальной поперечной плоскости, а опорную площадку правой опоры под углом 60°. При этом за счет различий упругих и демпфирующих характеристик опор устраняется резонанс, возникающий при синхронном возбуждении сторон. Долговечность резинометаллических опор можно повысить несколькими способами. Один из них - уменьшение действующих на опоры нагрузок. Чем выше нормативная долговечность, тем более строго назначают допустимые напряжения. Другой способ повышения долговечности - изготовление резиновых элементов упругих опор, подверженных воздействию масла, грязи и т. п., из специальных масло-влагостойких сортов эластомеров или покрытие их неопреном, хайна-лоном и др. Эффективно и более доступно использование специальных защитных кожухов.

Кабины практически всех новых тракторов устанавливают на остове или раме трактора через виброизоляторы. Определенный эффект по снижению шума, как отмечалось выше, дает и установка панорамных стекол. Так, установка переднего и заднего панорамного стекла в кабинах трактора фирмы "Волво" привела к снижению уровня шума на 3 дБ по сравнению с установкой плоских стекол. Эффективное шумозащитное покрытие и конструктивное исполнение трактора и самой кабины (полное отделение ее от моторного отсека, подвесные педали, жесткость конструкции кабины, виброизоляция) обеспечили, по данным фирмы "Шлютер" (ФРГ), снижение уровня шума от всех источников до 50 %. Для уменьшения уровня шума снаружи и внутри кабины двигатель экранируют или закрывают капотом. Такое решение реализовано на тракторах МБ Трак 1300, серии ДХ фирмы "Дойтц", ТХ фирмы "Рено", 2000 фирмы "Массей - Фергюсон" (в этой серии шумозащитный капот выполнен съемным).

На тракторе МБ Трак 1300 боковые ограждения капота выполнены из двойного пластмассового листа с воздушной прослойкой, а верхнее ограждение - из слоя пластмассы, соединенного со слоем металла. Задняя стенка капота отделена от передней стенки кабины воздушной прослойкой и имеет с внутренней стороны полимерное напыление. Общая толщина ограждения капота З...3,5 мм.

Реклама