Анализ шумоизолирующих конструкций автотракторных кабин

По этим данным построены  графики (см. плакаты)

Выводы и анализ:

По полученным значениям, видно, что шумоизоляция влияет на шум в кабине трактора.

При полной шумоизоляции уровень звука равен 113,5 дБ , в то время как в результатах с частичным и полным снятием уровень звука равен 116,1 дБ А это разница в 2,6 дБ . Видно , что в двух последних опытах уровень звука одинаков. Но если смотреть на низкие частоты, то при отсутствии шумоизоляции, уровень звука ни них высок, по сравнению с опытом без шумоизоляции только на потолке.  При частоте 20 Гц  86,9 дБ против 104,7 дБ

Сравнивая полученные экспериментальным  путём уровень шума с теоретическим, можем их сравнить.

В теоретическом расчёте  уровень шума равен 107 дБ, а в экспериментальном 116. Столь большая разница связана  с тем, что я не учитывал других источников шума кроме как трансмиссии  и двигателя. Вообще шумы очень тонкая тема для проведения опытов, очень многое необходимо учитывать и очень многое остаётся неучтённым.

Рисунок 1 трактор МТЗ8080

Рисунок 2 Шумомер Phonic 

4.Обзор выполненных ранее работ в выбранном направлении

Анализируя свою выбранную  тему выполнения выпускной работы бакалавра, я обнаружил и сделал вывод , что данная тема вполне распространена, и, более того, она очень актуальна. Как человек современной эпохи, я начал делать обзор с электронных ресурсов, используя сеть Интернет. Это поистине море информации, но, как это ни прискорбно, обстоятельной информации для научной, в частности, описательной работы, как моя бакалаврская, по сути нет. Начался долгий процесс отделения зёрен от плевел. Основная информация в сети Интернет по этой теме делится на два базовых типа. Первый тип - это самодеятельные блоги, где люди делятся опытом по шумоизоляции салонов автомобилей и кабин тракторов. Попадались и близкие к ним сайты, основная сфера деятельности которых – просвещение в области тракторов и автомобилей, но я отношу их к типу «самоделкиных» по причине их ненаучности и малой профессиональности. Второй тип – это разного рода ресурсы рекламного содержания. Они недалеко ушли от первых, но всё-таки имеют положительные отличия. Их классификация и ассортимент шумоизолирующих материалов мне весьма пригодились в работе.

Следующий этап моего обзора это исследования литературных источников в нашей научно-технической библиотеке. Разница с сетью сразу бросается в глаза. Присутствует много хороших учебников по моей тематике. Как про шум вообще (например  Тэйлор «Шум»), так и узко про борьбу с шумом в кабине тракторов. Последнее приятно удивило.

Очень важной частью моего  анализа является обзор патентной  литературы. Мною рассмотрены десять патентов. В них описываются разного рода приспособления  для уменьшения шума в кабине трактора. В одном описывается материал , в остальных же это определённые оболочки , пластины и т.п.

Рассмотрим патент на изобретение  «оболочечный объемный поглотитель звуковой энергии транспортного средства» Оно относится к области машиностроения и представляет собой конструкцию устройства, применяемого в шумоактивных транспортных средствах, а также в зашумленных машинных отделениях стационарных энергетических установок и прочих областях техники, в которых актуальна проблема уменьшения шумовых излучений. Отличительной особенностью является то, что структура оболочки перфорирована, внутренняя полость оболочки заполнена хаотично расположенными, с образованием воздушных зазоров, обособленными дроблеными звукопоглощающими элементами произвольной геометрической формы, габаритные размеры которых находятся преимущественно в диапазоне 10 50 мм. Обособленные дробленые звукопоглощающие элементы являются продуктами вторичной переработки пористых структур деталей пакетов шумоизоляции автотранспортных средств, завершивших свой жизненный цикл, или аналогичного типа вышедших из эксплуатации шумопоглощающих деталей состава пакетов шумоизоляции, используемых в шумоактивных энергетических установках и промышленно-технологическом оборудовании, шумопоглощающих строительных конструкций, или технологических отходов и брака производства пористых звукопоглощающих материалов и деталей из них, при этом внутренняя и/или внешняя поверхность перфорированных стенок оболочки футерована по крайней мере одним слоем защитной газовлагонепроницаемой, звукопрозрачной пленки. Обособленные дробленые звукопоглощающие элементы, размещенные во внутренней полости несущей звукопрозрачной оболочки, могут быть предварительно помещены в отдельные герметичные модули (мешки) из звукопрозрачной пленки или ткани. Достигается уменьшение количества отдельных типов полимерных звукопоглощающих веществ, отслуживших свой срок и подлежащих захоронению. Это изобретение обладает рядом достоиинств :

материал оболочки выполнен из вторсырья, что удешевляет её производство и безопасно для экологии, также  материал газо и влагонепроницаема.

Но есть также и недостатки:

- недостаточно высокая шумопонижающая эффективность в отношении использования их в критических зонах с высокой температурой нагрева;

- низкие показатели экологической  безопасности (исключение отдельных  видов полимерных материалов  из процесса их вторичной переработки,  необходимость захоронения отдельных  типов полимерных веществ, не  подлежащих энергетической утилизации  по экологическим требованиям);

- высокая себестоимость изготовления. [10]

Следующий патент, на который  я хотел бы уделить внимание называется так «перегородка с повышенными характеристиками акустического демпфирования». Изобретение представляет собой вставку для герметизации и акустического демпфирования продольной полости, имеющей внутреннюю поверхность, включает одну или более несущих пластин и термически расширяемый материал. Несущие пластины изготовлены из полимерного материала, который не деформируется при нагреве до температуры не выше 180°С. Термически расширяемый материал, в частности полимерный материал, включает основной полимер и виброгасящий полимер. Основной полимер придает механическую прочность несущей пластине. Способ получения вставки для герметизации и акустического демпфирования по первому варианту включает стадию, в которой проводят инжекционное формование несущей пластины. На указанной стадии основной полимер и виброгасящий полимер смешивают до или во время формования несущей пластины. Способ получения вставки для герметизации и акустического демпфирования по второму варианту включает стадию, в которой основной полимер и виброгасящий полимер одновременно впрыскивают в литейную форму. Способ демпфирования вибрации, которая обусловлена потоком воздуха или конструкцией, включает стадии, на которых внутрь полости помещают заполняющую полость вставку в предварительно заданное положение внутри продольной полости. Нагревают указанный термически расширяемый материал для того, чтобы вызвать расширение материала и приведение в контакт с внутренней поверхностью полости, тем самым герметизируя полость. Достигается повышение виброизоляции и герметизации конструкционных компонентов транспортных средств.

Это изобретение обладает важным достоинством - хорошими звукоизолирующими свойствами.

Есть естественно и  недостаток. Использование материалов, которые могут быть токсичными при  несоблюдении условий использования. [16]

Также очень интересное изобретение  называется «панель звукоизолирующая». Изобретение относится к конструкционным слоистым изолирующим материалам, которые могут быть использованы как вибро-, звуко-, теплоизолирующие материалы в различных областях техники. Панель звукоизолирующая содержит эластичный материал. Панель выполнена из чередующихся слоев вулканизованной и невулканизованной резины. Невулканизованная резина обложена со всех сторон вулканизованной резиной. Достигается повышение звуко-, вибро- и теплоизолирующих свойств. Достоинство таково - у изобретения хорошие звуко-, вибро- и теплоизолирующих свойства. А недостатки - невысокая эффективность шумозащиты на низких и высоких частотах, сложность изготовления и возможность использования только для звукоизоляции[15]

Родственное ему изобретение -  многослойное армированное виброшумодемпфирующее покрытие панели кузова автотранспортного средства. Оно как и предыдущее относится к многослойным армированным виброшумодемпфирующим покрытиям (МАВШП), предназначенным для снижения структурного шума тонколистовых панелей кузова автотранспортных средств (АТС). МАВШП панели кузова состоит из армирующего слоя, вязкоэластичного слоя, адгезионного промежуточного слоя и адгезионного монтажного слоя. Указанные составные слои образуют модульную композицию, составленную из матричной несущей основы армирующего слоя, на которой с использованием адгезионного промежуточного слоя упорядочено, мозаичным способом, с образованием воздушных зазоров между противолежащими торцевыми поверхностями смонтированы по крайней мере две группировки обособленных плосколистовых вязкоэластичных прокладок (ПВП) заданных габаритных размеров и геометрических форм, преимущественно, треугольной, четырехугольной или правильной многоугольной геометрической формы, при их идентичных толщинах. Каждая ПВП изготовлена из различных, по крайней мере, двух типов вязкоэластичных вибродемпфирующих веществ с отличающимися физико-механическими свойствами. Упорядоченное размещение предусматривает шахматный порядок их поверхностного распределения. Каждый из габаритных размеров проекций лицевых поверхностей каждой из обособленных плосколистовых вязкоэластичных прокладок не менее чем в 5 раз превышает толщину вязкоэластичного слоя. Достигается улучшение виброшумодемпфирующих свойств в расширенном диапазоне эксплуатационных температур.

К достоинствам отнесу широкий спектр применения – помимо наземных транспортных средств, также тракторов, зерноуборочных комбайнов, дорожно-транспортных машин, а также кабин, пассажирских помещений и моторных отсеков технических средств водного и воздушного транспорта, кожухов и элементов капотирования различных стационарных и передвижных энергетических установок (передвижных компрессорных станций, дизель-агрегатов и т.п.), корпусов установок бытовой техники (холодильников, стиральных машин, посудомоечных машин, пылесосов и т.п.). А к недостаткам - усложнение структурного состава и, соответственно, усложнение и удорожание технологического процесса производства, влекущее соответствующее увеличение стоимости и трудоемкости изготовления таких виброшумодемпфирующих покрытий.[14]

Рассмотрим устройство звуковиброизолирующее . Это устройство звуковиброизоляции в широком диапазоне частот и может быть использовано в морском, речном и наземном транспорте. Оно содержит панель в виде стальных пластин, закрепленных с обеих сторон на гибком материале, в частности на металлической сетке, обложенной с обеих сторон тканью из базальтового волокна, и выполнено из двух и более скрепленных по контуру панелей, содержащих различного размера и геометрической формы стальные пластины. Панели расположены друг относительно друга на расстоянии от 3 до 500 мм под углом от 0 до 45° и соединены между собой регулируемыми вставками, а пространство между панелями заполнено сыпучим гранулированным звуковибропоглощающим и/или волокнистым материалом. Достигается повышение звуковиброизолирующей и звукопоглащающей эффективности устройства.

Достоинства - простота в изготовлении, недостаток недостаточная эффективность звукоизоляции и звукопоглощения

Ещё одно изобретение - остекление с улучшенными виброакустическими амортизирующими свойствами, способ изготовления такого остекления и способ акустической защиты кабины транспортного средства. Виброакустическое амортизирующее остекление содержит виброакустический профиль, стеклянный лист и элемент из амортизирующего материала. Профиль содержит тяжелый элемент, который имеет отнесенную к единице длины массу, превышающую 0,05 кг/м, и который жестко соединен с элементом из амортизирующего материала. Элемент из амортизирующего материала размещен между стеклянным листом и тяжелым элементом и имеет модуль Юнга, меньший 200 МПа при 20°С и при частотах, меньших 5000 Гц. Тяжелый элемент соединен только с поверхностью элемента из амортизирующего материала, противоположная поверхность которого находится в контакте с поверхностью стеклянного листа. Профиль соединен только с остеклением. Остекление выполнено с возможностью размещения в кузове и является полностью независимым от кузова на уровне профиля. Способ изготовления остекления заключается в соединении с остеклением амортизирующего виброакустического профиля. Затем устанавливают профиль, содержащий элемент из амортизирующего материала и тяжелый элемент. После чего выбирают площадь поперечного сечения элемента из амортизирующего материала. Затем жестко соединяют профиль с остеклением по поверхности элемента из амортизирующего материала, противоположной поверхности, соединенной с тяжелым элементом. Способ изготовления остекления заключается в том, что в нем используется виброакустическое амортизирующее остекление. Способ акустической защиты салона транспортного средства заключается в использовании виброакустического амортизирующего остекления, содержащего виброакустический амортизирующий профиль. Достигается уменьшение акустических и вибрационных помех.

Вот его краткое описание: остекление (1) с улучшенными виброакустическими амортизирующими свойствами, содержащее, по меньшей мере, один стеклянный лист (10) и, по меньшей мере, один амортизирующий виброакустический профиль (2), который жестко соединен, по меньшей мере, с одной из сторон (12) стеклянного листа и который содержит, по меньшей мере, один элемент (20) из амортизирующего материала с коэффициентом потери, по меньшей мере, равным 0,4, отличающееся тем, что профиль не соединен ни с каким другим устройством в отличие от стеклянного листа, причем профиль (2) содержит также, по меньшей мере, один тяжелый элемент (3), который имеет отнесенную к единице длины массу, превышающую 0,05 кг/м, и который жестко соединен с элементом (20) из амортизирующего материала, при этом отнесенная к единице длины масса соответствует отношению между массой тяжелого элемента и длиной упомянутого тяжелого элемента по его наибольшей протяженности, находящейся в контакте с амортизирующим элементом, причем элемент (20) из амортизирующего материала размещен между стеклянным листом (10) и тяжелым элементом (3) и имеет модуль Юнга, меньший 200 МПа при 20°С и при частотах, меньших 5000 Гц, при этом тяжелый элемент (3) соединен только с поверхностью элемента из амортизирующего материала, противоположная поверхность которого находится в контакте с поверхностью стеклянного листа, и тем, что тяжелый элемент контактирует только с одной стороной амортизирующего профиля, причем профиль соединен только с остеклением, при этом остекление выполнено с возможностью размещения в кузове, и является полностью независимым от кузова на уровне профиля.