Вопрос 39 Источники шума и вибрации при работе на автомобиле, Воздействие шума и вибрации на оператора и мероприятия по их устранению.

Источники автомобильного шума представляют собой сложный комплекс эффектов – звуки с улицы, вибрации, результат трения, циркуляция воздушных и тепловых потоков. Да и сама по себе машина (как и большинство механических автоматизированных конструкций) является источником шумов. Рассмотрим подробнее, откуда берутся шумы в автомобиле.

Внутренние и внешние шумы автомобиля

Для начала, стоит определить шумы по признаку воздействия:

• Внешний шум автомобиля проявляется в окружающей среде – вне автомобиля; оказывает воздействие на окружающих людей. Внешние шумы активно взаимодействуют и с конструкциями внешней среды - стены гаража, например, глухие дорожные ограждения, дорожное покрытие, оконные стекла, и прочие звукоотражающие поверхности.

• Внутренний шум ограничен пространством непосредственно внутри транспортного средства. Такой шум воздействует на пассажиров и самого водителя автомобиля. Источники шумов проявляются как в слышимом – скрипы, свист, стук, гул и завывания, так и неслышимом частотном диапазоне – инфра- и ультразвук, а также вибрации сверхнизкой частоты.

Внутрироссийская государственная система определения стандартов (ГОСТ) и международные стандарты определяют нормы допустимого уровня шумов для легковых автомобилей:

• Россия: ГОСТ Р51616-2000: не более 77 дБ. по внутреннему и внешнему шуму

• Европейский стандарт: не более 74 дБ по внешнему шуму

Происхождение шумов

Стоит определить природу происхождения шумов в автомобиле:

• Воздушные шумы распространяются в воздушной среде – проводником шумовых эффектов является непосредственно сам воздух. Как правило, посредством воздушной среды эффективно передаются шумовые и звуковые эффекты слышимого диапазона частот, причем, довольно широкого диапазона.

• Структурные шумы получают распространение в твердотельной среде. Например, вибрации двигателя во время работы передаются кузову автомобиля посредством элементов крепления. Панели кузова в различных режимах работы двигателя могут издавать звуки различной интенсивности.

Что может являться источником шума в автомобиле

Первичным источником шумаможет являться результат работы двигателя, КПП, выхлопной системы; также – покрышки и аэродинамический шум (потоки воздуха, обтекающие автомобиль во время интенсивного движения);

Вторичными источниками шумаможет являться результат передачи вибраций деталям автомобиля. Как правило, это двери, арки колесных ниш, крылья, пол и крыша. В салоне автомобиля также немало источников – дверные накладки, декоративные панели, пластмассовая декоративная оснастка приборных панелей, кожух рукоятки КПП. Тяги стеклоподъемников и привода дверных замков. Мелкие металлические элементы отделки.

Каким образом шум проникает в автомобиль?

В салоне автомобиля воздушные шумыот первичных источников образуются, прежде всего, при наличии «относительно открытых» пространств – технологических отверстий, негерметичных зазоров дверных проемов, зазоров панелей кузова и автомобильного остекления. Толщина стекол и панелей кузова машины влияет на уровень шума – чем толще элементы конструкции, тем лучше снижается шум. Качественные конструктивные решения, применяемые в производстве автомобиля (это касается, прежде всего, конструкции самого двигателя, а также выхлопной системы и трансмиссии) уже способны обеспечитьэффективное снижение уровня шумов.

В результате воздействия структурных шумов, возникают колебания практически всех панелей кузова. В этом немалая заслуга и элементов подвески автомобиля, через которые и передаются вибрации, ходовой части, двигателя, системы выпуска отработанных газов. Последняя, кстати, передает немалую часть воздушных и структурных шумов через пол автомобиля.

Акустические свойствасалона автомобиля – отдельно рассматриваемый аспект образования нежелательных шумов и звуков. Здесь имеет немалое значение отражение звуковых волн от деталей во внутреннем пространстве автомобиля. Качество дорожного покрытия, равно как и само качество покрышек (высота рисунка протекторов) вносят свою коррекцию в общий уровень шума автомобиля.

Степень воздействия общей вибрации на организм характеризуется следующими показателями:

.состоянием основных нервных процессов в центральной нервной системе (возбуждения и торможения);

.реакциями со стороны сердечно-сосудистой системы (изменением сердечной деятельности);

.общим состоянием: утомлением, проявлением в связи с воздействием В. других неприятных ощущений (зуда, тошноты, ощущения тряски внутренних органов и т. д.).

При изучении биологического действия вибрации принимается во внимание характер ее распространения по телу человека, которое рассматривается как сочетание масс с упругими элементами. С точки зрения механики человеческое тело всего лишь механическая система, обладающая определенными собственными резонансными частотами. Различные внутренние органы и отдельные части тела (голова, сердце и др.) можно рассматривать как колебательные системы с определенной массой, соединенные между собой «пружинами», с определенными упругими свойствами и параллельно включенными сопротивлениями. Очевидно, что такая система обладает рядом резонансов, частоты которых могут совпадать с частотами работающих машин, механизмов и др.

Для стоящего на вибрирующей поверхности человека имеются два резонансных пика на частотах 5-12 Гц и 17-25 Гц, для сидящего - на частотах 4-6 Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6-9 Гц. Особенно опасна вибрация с частотой около 8 Гц из-за ее возможного совпадения с ритмом биотока мозга.

Исследованиями была выявлена очень важная биологическая закономерность. Например, ослабление внимания наблюдается на частотах порядка 10-12 Гц, если вибрация частотой выше 15 Гц (особенно 60-90 Гц) воздействует на человека вдоль его туловища в направлении вертикальной оси, то снижается острота зрения.

Способность следить за колебательными движениями объекта утрачивается на частотах 1-2 Гц и почти исчезает при 4 Гц. Частота вибрации, вызванная неровностями дороги и несовершенством наземного транспорта, лежит в диапазоне до 15 Гц, т.е. представляет собой реальную опасность и может послужить причиной аварий.

При частотах от 4 до 10 Гц речь человека искажается, а иногда прерывается.

Систематическое воздействие общих вибраций в резонансной или околорезонансной зоне может быть причиной стойких нарушений физиологических функций организма. Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружения, плохого сна, пониженной работоспособности, плохого самочувствия, нарушения сердечной деятельности, а при совпадении резонансных частей вибрации и органа могут вызвать механическое повреждение или даже разрыв этих органов.

Можно подразделить методы эффективного снижения шума в автомобиле на пассивный и конструктивный.

Пассивные методы снижения шумапредполагают применение материалов, обеспечивающих эффективное гашение (поглащение) звуков, звукоизоляцию. Также практикуется применение уплотнительных материалов. В рамках пассивного метода обеспечиваетсяшумоизоляция автомобиляс помощью защитных кожухов конструкций.

Щумоизоляция автомобиляс помощью изолирующих и уплотнительных материалов наиболее эффективна, когда конструктивные характеристики машины приведены к максимальному уровню качества. Именно в этом случае, проявляются все положительные свойства качественной автомобильной шумоизоляции:

• Улучшение акустических характеристик внутреннего пространства (в салоне авто)

• Существенное снижение уровня внешних, внутренних шумов, колесного гула

• Улучшение показателей теплоизоляции

Конструктивные методы снижения шума базируются на улучшении качественных механических характеристик автомобиля:

• Применение качественных комплектующих при сборке автомобиля и его агрегатов;

• Балансировка узлов трансмиссии, подбор эластичных элементов подвески двигателя;

• Применение эффективных уплотняющих материалов, используемых в окнах и дверных проемах

• Расчет нагрузок при моделировании кузова автомобиля