Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований... 9
1.1 Влияние инфразвука на здоровье водителей дорожных машин 9
1.2 Общая характеристика источников аэродинамического шума 12
1.3 Способы снижения аэродинамического шума и звуковой вибрации 24
1.4 Существующие математические модели аэродинамического шума 29
Выводы 34
2 Расчет виброакустических параметров воздушной струи 37
2.1 Взаимодействие воздушной струи с очищаемой поверхностью 37
2.2 Расчет звуковой мощности воздушной струи 44
2.3 Расчет частоты собственных колебаний системы «насадок-воздуховод» 49
2.4 Конструктивные решения снижения аэродинамического шума 53
Выводы 58
3 Системный анализ процесса образования и распространения аэродинамического шума и звуковой вибрации и их математическая модель 60
3.1 Операционная система решения задачи по снижению аэродинамического шума и звуковой вибрации
3.2 Формирование базы исходных данных 64
3.3 Математическая модель аэродинамического шума и звуковой вибрации 75
3.4 Результаты расчета аэродинамического шума, звуковой вибрации и их анализ 84
Выводы 96
4 Экспериментальные исследования аэродинамического шума 97
4.1 Цель и задачи полевых экспериментальных исследований 97
4.2 Методика проведения экспериментальных исследований 98
4.3 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 101
4.4 Анализ аналитических и экспериментальных результатов 108
Выводы 110
5 Экспериментальные исследования звуковой вибрации 112
5.1 Цель и задачи полевых экспериментальных исследований 112
5.2 Методика проведения полевых экспериментальных исследований.. 113
5.3 Результаты измерения звуковой вибрации 116
5.4 Определение реактивной силы воздушного потока 119
5.5 Анализ расчетных и экспериментальных исследований 122
Выводы 126
6 Социальное и экономическое обоснование результатов исследований 128
Выводы 132
Основные выводы 133
Список использованных источников 135
Приложения 151
- Общая характеристика источников аэродинамического шума
- Расчет звуковой мощности воздушной струи
- Формирование базы исходных данных
- Методика проведения экспериментальных исследований
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Совершенствование производства дорожных машин различного назначения, обеспечивающих высокое качество работ, существенное повышение производительности и сокращение материальных, энергетических и трудовых затрат является важной задачей заводов-изготовителей [48,103].
Современный процесс строительства и эксплуатации дорог и аэродромов характеризуется большими объемами работ, которые должны быть выполнены в кратчайшие сроки, поэтому вопросы оснащения дорожных служб эффективными, надежно работающими машинами приобретают все большее значение [48, 76].
Среди большого разнообразия дорожных машин в особую группу выделяется техника для очистки бетонных и асфальтобетонных покрытий большой площади от песка, осколков бетона, камней и прочих посторонних предметов. В эту группу входит вакуумно-нагнетательная уборочная машина В68М-250 (ВНУМ). Особенностью ВНУМ является использование кинетической энергии холодного (не подогретого) воздушного потока для сдувания посторонних предметов [75, 76, 103]. При этом образуется мощный аэродинамический шум и звуковая вибрация.
Многочисленные исследования и повседневная деятельность свидетельствуют, что шум и звуковая вибрация высокой интенсивности оказывают на человеческий организм вредное влияние: изменяется ритм сердечной деятельности, повышается кровяное давление, ухудшается слух, ускоряется процесс утомления, замедляются физические и психологические реакции. Шум является одним из главных факторов утомляемости, который приводит к увеличению травматизма, снижению производительности труда [26].
Следовательно, вопросы, связанные со снижением шума и звуковой вибрации в кабине тягача, агрегатируемого специальным оборудованием, со-
5 держащим мощные источники виброакустической энергии механического и аэродинамического происхождения, выдвигаются на передний план, так как направлены на безопасность жизнедеятельности, а поэтому приобретают значимость и актуальность [13, 40].
Необходимо отметить, что в промышленно развитых странах мира существует предпосылки к снижению нормативного уровня шума в кабине до 76...78 дБА. Поэтому особенно важно разработать методики, позволяющие еще на стадии проектирования прогнозировать виброакустические характеристики машины.
Снижение уровня звукового давления и виброскорости кабины за счет конструктивных изменений источника - один из эффективных методов борьбы с шумом. Проблеме снижения виброакустических характеристик воздушного потока посвящено большое количество исследований. Значительный вклад в развитие аэроакустики внесли ученые России и других стран; Абрамович Г.Н., Андреев Н.Н., Блохинцев Д.И, Гутин Л.Я., Иванов Н.И., Квитки В.Е., Красильников В.А, Мунин А.Г., Непомнящий Е.Я., Никифоров А.С., Релей Дж., Устинов Ю.Ф., Юдин Е.Я., Лайтхилл М, Голдстейн М., Хекл М., Хик-линг Р. и др. [8, 66,77, 106, 143].
Значительных успехов в теории и практике борьбы с шумом и звуковой вибрацией достигнуты в авиастроении, судостроении, автомобилестроении, промышленном и гражданском строительстве [3, 4, 17, 18, 23, 29, 56...58, 62, 69, 73, 105, 107... 109]. Отечественными и зарубежными учеными решены многие задачи по снижению аэродинамического шума авиационных двигателей [3, 4, 18, 55, 101]. Однако все они, как правило, связаны со сложным конструктивным исполнением или направлены на снижение температуры и скорости воздушного потока. Поэтому использование холодной воздушной струи для уборки дорог ставит совершенно новые задачи по снижению шума и звуковой вибрации, без уменьшения производительности машин [9, 18, 29, 33, 80].
Целью данной работы является снижение аэродинамического шума и звуковой вибрации в области инфразвуковых и низких частот вакуумно-нагнетательных уборочных машин за счет конструктивного совершенствования отдельных узлов рабочего оборудования.
На защиту выносятся:
Методика расчета частоты собственных колебаний системы «насадок-воздуховод».
Результаты экспериментальных исследований по определению уровня инфразвука в кабине ВНУМ.
Результаты экспериментальных исследований характеристик воздушного потока ВНУМ.
Методика выбора рациональной формы насадка для снижения аэродинамического шума и звуковой вибрации инфразвукового и низкочастот- л ного диапазонов.
5. Уточненная топологическая схема ВНУМ для численных исследований методом конечных элементов.
Исходя из поставленной цели, определен круг задач, охватывающий разработку уточненных методик расчета распространения аэродинамического шума и звуковой вибрации воздушной струи, проведение лабораторно- полевых исследований на натурном образце машины, поиск рациональных форм насадков, испытания их в лабораторных условиях, разработку практиче- щ ских рекомендаций и др.
Научной новизной в диссертационной работе являются:
Частота собственных колебаний системы «насадок-воздуховод», рассчитанная для устранения явления резонанса.
Результаты экспериментальных исследований аэродинамических параметров, включающие измерение скорости воздушного потока при раз-
4 личных насадках.
3. Уровень инфразвука в кабине ВНУМ определенный экспериментально при насадках различной формы и угла скоса.
4. Рациональная форма насадка для снижения аэродинамического шума и звуковой вибрации.
5. Уточненная топологическая схема ВНУМ для численных исследований воздушного аэродинамического шума методом конечных элементов. Практическая ценность и внедрение результатов. Разработанные ме тодики и конструктивные решения по снижению шума и звуковой вибрации могут быть использованы при проектировании новых и модернизации суще ствующих вакуумно-нагаетательных машин.
Результаты теоретических, экспериментальных и численных исследований используются при виброакустическом проектировании машин в ОАО «Рудгормаш» г. Воронеж, модернизации вакуумно-нагнетательных машин в войсковой части 45809 Московская обл. Одинцовский р-н п. Кубинка-7, а также внедрены в учебный процесс Воронежского высшего военного авиационного инженерного училища.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены на 13" и 15" сессии Российского акустического общества (г. Москва, 2003, 2004 гг.); 6"й и 7"й Международной научно-практической конференции «Высокие технологии в экологии», (г. Воронеж, 2003, 2004 гг.); Международной молодежной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы» (г. Воронеж, 2003 г.); З"6* Международной научной конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (г. Пенза, 2003 г.); Международной научно-практической конференции «Система непрерывного профессионального образования на базе университетских комплексов» (г. Воронеж, 2004 г.); 13~й Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы повышения боевой готовности, боевого применения, технической эксплуатации и обеспечения безопасности полетов летательных аппаратов с учетом климате-
8 географических условий Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока» (г. Иркутск, 2003 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование наземного обеспечения авиации» (г. Воронеж, 2003 г.); 28"й Научно-технической конференции молодых научных сотрудников (г. Люберцы, 2004 г.), 3"** Межвузовских научно-методических конференциях Воронежского военного авиационного инженерного училища «Совершенствование наземного обеспечение авиации» (г. Воронеж, 2002,2003, 2004 гг.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 статей, получен патент на изобретение РФ и два свидетельства о государственной регистрации разработок в отраслевом фонде алгоритмов и программ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованных источников из 150 наименований и 7 приложений. Работа содержит 181 страницу сквозной нумерации, включая 48 рисунков, 16 таблиц и 31 страницу приложений.
Общая характеристика источников аэродинамического шума
Любое нестационарное (неустановившееся) движение газа сопровождается образованием звука, поэтому аэродинамический шум присутствует всю 13 ду, где есть газовые или воздушные потоки. Основными источниками аэродинамических шумов являются [18]: 1. Колебания при периодическом выпуске газового потока в атмосферу, например, выхлоп двигателя внутреннего сгорания. Звуковая мощность пропорциональна четвертой степени от частоты вращения и квадрату геометрического размера излучающей области. 2. Вихри, образующиеся у твердых границ потока. При этом возникает шум при срыве вихрей, сопровождающих обтекание тел, и шум пограничного слоя, возбуждаемый из-за турбулентности потока у стенок или поверхности обтекаемого тела. 3. Турбулентности, образующиеся вдали от границ потоков двигающихся с разными скоростями при их перемешивании, например, шум реактивных двигателей, газоструйных и вакуумно-нагнетательных машин. 4. Периодические изменения давления на лопатках аэродинамических машин - вентиляторов, воздуходувок (шум неоднородности потока) вследствие пульсаций давлений в среде из-за прохождения лопастей мимо фиксированных точек пространства (например, выступов корпуса) и вытеснения среды лопастями (шум вращения). 5. Скачки уплотнения в потоке, движущемся со сверхзвуковой скоростью, когда образуются ударные волны. 6. Взаимодействие потока и неподвижного резонирующего элемента. При этом образуются дискретные частоты - свисты. 7. Горение в ограниченных объемах. 8. Совместные аэродинамические и механические процессы — хлопанье стенок воздуховодов, явление флаттера в авиации.
После выхода струи из сопла между движущимся потоком и окружающей средой образуется кольцевая зона смешения. Начиная приблизительно с расстояния в 0,5 диаметра от среза сопла, поток в этой зоне становится турбулентным. Затем эта зона линейно расширяется во все стороны на расстоянии четырех-пяти диаметров вниз по потоку от среза сопла, пока не заполнит всю струю. Так как течение в конической области, ограниченной турбулентным потоком, остается ламинарным, эту область обычно называют потенциальным ядром [1,2, 7, 9, 71,77].
Безусловно, граница зоны смешения в действительности не проходит по прямой линии, как показано на рисунке 1.3, а скорее имеет вид, показанный на рисунке 1.4. 1 - стенка сопла; 2 - струя; 3 - псевдоламинарная струя; 4 - среднее положение границы Когда зона смешения заполняет всю струю, ее однородное расширение прекращается, и, наконец, приблизительно с восьми диаметров от среза сопла начинается автомодельная область, называемая областью полностью развитого потока [77, 129].
Несмотря на многочисленность проведенных теоретических и экспериментальных исследований проблема образования шума струи полностью не изучена. Это связано с вихреобразованием в зоне смешения струи и вниз по потоку, что обуславливает необходимость исследований взаимосвязи турбулентности и шума [1,77, 80].
Разнообразие работ, выполняемых в процессе содержания и ремонта дорог и аэродромов, а также конструкция и параметры дорожных машин выделяют их в особую группу специальных транспортных средств [75, 76, 103]. На базовое шасси устанавливается различного рода специальное оборудование, шум от которого не учитывается при разработке шумоизоляции кабины автомобиля. Наличие на машине источника шума в виде высокоскоростного воздушного потока также вносит вклад в общее звуковое поле.
Общие компоновки рабочего оборудования газоструйных и вакуумно-нагнетательных машин весьма разнообразны (рисунок 1.5) [52]. 1 - воздуховод; 2 - источник струи; 3 - топливный бак; 4 - базовое шасси Вакуумно-нагнететельные машины по сравнению с газоструйными имеют ряд преимуществ [52]: - отпадает потребность в дорогостоящих системах пуска и контроля за работой газотурбинного двигателя; - требуется меньше энергии для создания холодной (неподогретой) струи; - не образуется наведенного гололеда и температурных напряжений в покрытиях при их обработке холодной струей; - из-за отсутствия разницы температур воздушного потока и окружающей среды, а также более низкой скорости истечения струи машина менее шумная в работе. Тем не менее, общий уровень звукового давления машины остается весьма значительным. В этой связи более подробно рассмотрим источники шума вакуумно-нагнетательной уборочной машины В68М-250 на базе автомобиля КрАЗ -250 [75, 103] (рисунок 1.6). Рабочими органами машины являются заборное устройство, обеспечивающее всасывание посторонних предметов с очищаемой поверхности, и насадок, обеспечивающий сдувание за счет кинетической энергии воздушного потока.
Расчет звуковой мощности воздушной струи
При работе вакуумно-нагнетательной уборочной машины воздушная струя, истекая из насадка в свободное пространство, излучает шум, мощность которого определяется выражением (1.4). Через некоторое время на своем пути струя начинает обтекать бетонную поверхность под углом 7. При этом генерируется вихревой шум, обусловленный наличием твердых границ. Вниз по потоку эти шумы складываются, образуя общий шум. В этом случае при обтекании турбулентным потоком твердого тела на поверхности его образуются вихри - монопольные и дипольные источники, приводящие к некоторому увеличению шума [8,9].
Шум вакуумно-нагнетательной машины в точке приема зависит от расстояния до источника, угла направленности, температуры окружающего воздуха и других факторов. Учитывая, что технологический процесс очистки поверхности осуществляется при температуре окружающего воздуха, как правило, выше 0С, то в общем случае уровень звуковой мощности струи LF, дБ, определяется по формуле [62, 138]: LP=Lpn-2O\gr-0o + \O\gq) (2.23) где Т - расстояние от точки приема до среза насадка, м; ва = 1 \дБ - поправка при излучении в пространство; в0 = 1дБ - поправка при излучении в полупространство; (р -угол направленности суммарного шума струи, рад.
Общий уровень звукового давления (УЗД) L (дБ), создаваемый шумом струи равен: L = IP-101gS , (2.24) где S - площадь поверхности отражающей звук в направлении водителя. Уравнение (2.24) дает приближенное соотношение между уровнем звуковой мощности и средним уровнем звукового давления, что позволяет определить уровень звуковой мощности, измеряя уровень звукового давления на воображаемой поверхности, окружающей машину. Для ориентировочной оценки постоянного широкополосного шума применяют уровень звука LA с учетом коррекции «А», дБА. Коррекция «А» изменяет спектр шума на &LA в соответствии с особенностью восприятия шума разных частот человеком. Ее определяют в октавных или 1/3-октавных полосах частот по таблицам [18]. Система «насадок-воздуховод», подвергающаяся воздействию пульсаций давлений воздушного потока, имеет собственную частоту колебаний, которую также необходимо учитывать при рассмотрении спектра возмущений создаваемых переменной составляющей реактивной силы струи . Таким образом, полученная собственная частота колебаний системы «насадок-воздуховод» лежит в инфразвуковом диапазоне звуковых частот. Флюктуации воздушного потока, образуемого ВНУМ, приводят к колебанию всей конструкции, в том числе и кабины. Для защиты водителя от этих возмущений разработаны различные конструктивные решения снижения звуковой вибрации: 1. В месте крепления системы «насадок-воздуховод» к платформе устанавливаются резиновые виброизоляторы, которые рассчитываются на уменьшение звуковой вибрации с максимальной частотой воздушной струи (рисунок 2.3). 0,36 м - осадительные камеры, закрепленные на платформе; 2 - система «насадок-воздуховод»; 3 - виброизоляторы Рисунок 2.3 Схема установки виброизоляторов в месте крепления системы «насадок-воздуховод» к платформе При расчете резиновых виброизоляторов вначале определяют площади их поперечного сечения, м , исходя из условия прочности [133]: A F/er (2.33) где о -статическое напряжение в резине, Н/м2. Затем находят рабочую высоту виброизолятора, м: раб=ЕдА/С2 (2.з4) где Ед - динамический модуль упругости резины, Н/м2; Cz - линейная жесткость виброизолятора в направлении оси Z, Н/м, Далее определяют полную высоту виброизолятора, м: K-h -тв (2.35) где В - значение, принимаемое в зависимости от типа поперечного сечения виброизолятора. В заключении определяют жесткость виброизоляторов в направлении осей X и Y, Н/м: С, = С, = А?Л/А. (2.36) где GM - динамический модуль сдвига резины, Н/м В результате расчета получено Ct — С= 850 кН/м, hsl = 0,036м, he2= 0,021м. 2. Другой эффективный способ борьбы со структурным шумом — уменьшение виброакустической энергии по пути распространения. Между платформой, на которой расположено специальное оборудование, и рамой ав 55 томобиля установлен деревянный виброизолирующий брус. Но так как крепление платформы и рамы осуществляется посредством стальных болтов, эффект снижения звуковой вибрации падает. Этого можно избежать установкой виброизоляторов исключающих соприкосновение болтов с рамой и платформой (рисунок 2.4). При расчете параметров виброизоляторов получено С, = С,=9250кН/м, Л„ = 0,021 м.
Несмотря на некоторое сужение эллиптического насадка по сравнению с прямоугольным, ширина захвата очищаемой поверхности не снижается, а даже наблюдается некоторый рост. Это объясняется более высокой скоростью уноса воздушной струи. 4. Внешняя граница воздушного потока касается очищаемой поверхно сти на расстоянии двенадцати диаметров насадка. При больших расстояниях методика расчета взаимодействия воздушной струи с очищаемой поверхно стью перестает удовлетворять условиям свободного истечения струи. 5. Определена собственная частота колебаний системы «насадок воздуховод», J к = 7 Гц необходимая для полной оценки спектра возбуждения колебаний кабины от воздушной струи.
Формирование базы исходных данных
В основу реализации вышеуказанной системы на практике можно положить метод конечных элементов (МКЭ). Среди современных методов численного анализа МКЭ принадлежит особое место. Благодаря своим, достаточно простым математическим моделям и очевидному физическому значению, МКЭ является наиболее эффективным методом решения различных задач механики сплошной среды [11, 25]. Практическое использование МКЭ основано на применении матричной алгебры и электронных вычислительных машин (ЭВМ), что позволяет автоматически, эффективно построить и решить систему алгебраических уравнений высокого порядка.[27, 116, 122,124]
Хотя развитие МКЭ имеет глубокие корни, наиболее интенсивная разработка велась в течение сравнительно короткого времени. Это связано с большим объемом вычислительных операций, присущих данному методу, что возможно только с применением ЭВМ [11].
Основой метода при анализе процессов происходящих в конструкции является моделирование сплошной среды (конструкции) разбиением ее на участки (конечные элементы), в каждом из которых среда имеет свое поведение. С помощью выбранных функций, представляющих собой напряжение и перемещение в указанном участке, можно описать поведение среды. Функции необходимо задавать в таком виде, чтобы выполнялось условие непрерывности характеристик во всей среде.
Следовательно, если конструкция в целом неоднородна (что встречается очень часто) и состоит из большого числа конструктивных элементов, поведение каждого описывается своим дифференциальным уравнением. Решение проблемы прогнозирования и снижения аэродинамического шума и звуковой вибрации воздушного потока в кабине машины, как сложной динамической системы сводится к пошаговому процессу. Процесс решения по прогнозированию включает в себя следующие операции: 1) разбиение сплошных сред на отдельные конечные элементы (КЭ); 2) выбор функций интерполяции; 3) вычисление характеристик элементов конструкций; 4) составление уравнений для описания совокупности конечных элементов; 5) решение системы уравнений и расчет требуемых параметров.
Целью численных исследований быстропеременных виброакустических процессов с использованием МКЭ является нахождение взаимосвязи уровней звукового давления и виброскоростей пола кабины от формы и угла скоса насадка к очищаемой поверхности.
Для решения задачи численных исследований колебания воздушной среды в кабине машины была построена плоская топологическая схема, представленная на рисунке 3.2, а колебаний передающихся к кабине по структуре -на рисунке 3.3.
На топологических схемах расчетные точки обозначены соответствующими буквами В, С, D. Расчет осуществлялся на характерных частотах для воздуходувок, воздушной струи и двигателя специального оборудования при установке насадков различных форм и углов скоса.
Схема дает возможность моделировать совместные быстропеременные процессы, вызванные внешним звуковым давлением и звуковой вибрацией воздушной струи, действующих на водителя, в широком диапазоне частот, а также влияние формы и угла скоса насадка на уровень шума в кабине.
Топологическая схема вакуумно-нагнетательной уборочной машины типа В68М-250 при аппроксимации её конечными элементами для расчета структурного шума. ных и тяговых машин», которые были разработаны в ВГАС У и ориентированы на проведение динамических расчетов стержневых и плоских конструкций при различных характерах внешних возбуждающих воздействий (импульсном, гармоническом и других) [125, 126].
Решение и анализ задач прогнозирования и снижения виброакустических параметров представляется следующим алгоритмом [110,117]:
1. Дискретизация расчетной области по заданному размеру конечного элемента, разработка топологии сложной динамической системы на основе принятых конечных элементов. Дискретизация расчетной области среды осуществляется прямоугольными и стержневыми конечными элементами. [42, 45, 122].
2. Определение физико-геометрических характеристик топологической схемы, которые включают в себя: плотность, коэффициент внутреннего трения, модуль упругости, модуль сдвига, моменты инерции сечения, размеры конечного элемента и другие параметры.
3. Выбор локальных систем координат для каждого конечного элемента и глобальной системы координат, связанной с системой отсчета.
4. Формирование матриц масс, жесткости и демпфирования / -го конечного элемента в локальной системе координат.
Методика проведения экспериментальных исследований
Объект исследований. Вакуумно-нагнетательная уборочная машина В68М-250 с двигателем привода специального оборудования 1Д12БС1 [75, 128]. Двигатель через повышающий редуктор приводит во вращение две воздуходувки, от которых воздушный поток, пройдя по трубопроводам, истекает из насадка.
Условия проведения исследований. Для проведения исследований был выбран асфальтобетонный участок: длина - 71м, ширина — 76 м., с продольными и поперечными уклонами не более 0,5%. До ближайших звукоот-ражающих препятствий (строений, зданий и т.д.) не менее 50 м. В этих условиях можно считать, что исследования проводятся в свободном звуковом поле [128].
Метеорологические условия: температура окружающего воздуха -+10 С; относительная влажность воздуха - 60 %; скорость ветра не более 2 м/с; атмосферное давление - 750 мм. рт. ст. Акустические параметры определяются в кабине водителя, скоростные характеристики на уровне оси воздушной струи на высоте 0,025 м от поверхности. Машина должна быть полностью отрегулирована в соответствии с паспортными данными и заправлена топливом. Баки для топлива заполняются не менее чем на 50 %. Метрологическое обеспечение. Для определения размеров участка, обеспечивающего условия свободного звукового поля и метеорологические условий, используются следующие приборы и инструменты: стальная линейка 500 мм ГОСТ 427 - 75; ртутный термометр типа ТМ-6 ГОСТ 112 - 78; анемо 99 метр чашечный МС-13 ГОСТ 6376-74; секундомер механический ГОСТ 5072 , психрометр ПБУ - 1М ГОСТ 17142 - 78.
Комплекс измерительной оснастки и регистрирующей аппаратуры для измерения скорости воздушного потока и параметров шума: Рисунок 4.1 - КУС-1000 и ПВД-18-ЗМСЕР2 1) для измерения скорости воздушного потока в диапазоне 0...100 м/с -термоанемометрическии комплекс для измерения температуры и скорости турбулентных газовых сред ТАИК-ЗМ (абсолютная погрешность ± (ОД + 0,057) м/с) [89, 112]; 2) для измерения скорости воздушного потока в диапазоне 30...250 м/с -комбинированный указатель скорости КУС-1000 с приемником воздушного давления (ПВД-18-ЗМСЕР2)(абсолютная погрешность ± 2 м/с) (рисунок 4.1); 100 3) прецизионный шумомер ОКТАВА-101А в следующей комплектации: измерительно-индикаторный блок; предусилитель микрофонный КММ-400 с микрофонным капсюлем ВМК - 205, блок питания и зарядное устройство- Погрешность прибора не превышает 0,5 дБА, Методика испытаний. Последовательность выполнения опытов [128]: - вывесить машину, установить ее мостами на опорные конструкции; - установить номинальные обороты базового двигателя - 1000 об/мин, двигателя специального оборудования - 1600 об/мин, воздуходувок - 2800 об/мин; - измерить уровни звукового давления в кабине при включенной второй передаче в коробке. Далее последовательно произвести отключение, базового двигателя автомобиля, воздуходувок. При отключении какого-либо агрегата производятся замеры шума в октавных и 1/3-октавных полосах среднегеометрических частот (дБ) и общего эквивалентного шума по шкале «А» (дБА). По-вторность измерений на менее трех раз [49] (рисунок 4.2); - построить спектрограммы изменения шума в октавных и 1/3-октавных полосах среднегеометрических частот для каждой серии опытов при всех включенных источниках и их последовательном отключении; - определить вклад каждого источника акустической энергии в общее звуковое поле, используя формулу энергетического суммирования; - определить скорость воздушного потока на расстоянии от 0 до 40 D„p (приведенных диаметров насадка) и измерить уровни звукового давления дБА с каждым насадком; - построить спектрограммы изменения шума в октавных и 1/3-октавных полосах среднегеометрических частот; - определить рациональные насадки, при которых шум наименьший; - оценить точность полученных результатов и определить интервальные границы на основе теории вероятности и математической статистики [22].
Полученные данные измерений являются исходными для последующего анализа и разработки возможности снижения аэродинамического шума. Результаты измерений по определению вклада основных источников шума в общее звуковое поле кабины. В соответствии с методикой проведения полевых акустических исследований проведены испытания вакуумно-нагнетательной уборочной машины. Установлены следующие значения уровней звукового давления в кабине при работе машины в режиме «сдувание» (таблица 4.1, рисунок 4.3,4.4) [129,136,137]:
Воздуходувки и воздушная струя вносят существенный вклад в общее звуковое поле кабины. При включении воздуходувок общий шум возрастает на 2,5 дБА, который превышает нормы ГОСТа 30691- 01 на 6,3 дБА, что составляет 7,9 %.
Результаты экспериментальных исследований по определению скорости воздушного потока. В соответствии с методикой проведения исследований измерялась скорость воздушного потока на расстояниях от насадка от 0 до 40Dnp. Для сохранения средней скорости истечения воздушной струи, а, следовательно, и производительности машины, приведенный диаметр на входе и выходе из насадков принимается одинаковым.
