автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Внешний шум легкового автомобиля и возможности его снижения

на правах рукописи

РГб од

2 2 ДЕК ?[)ПЭ

Адаклех Ваиль Муртада

ВНЕШНИЙ ШУМ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО СНИЖЕНИЯ

Специальность 05.05.03 - «Колесные и гусеничные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград, 2000

Диссертация выполнена на кафедре «Тракторостроение» Волгоградского государственного технического университета.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

профессор Победин А.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Григорьев Е.А.

кандидат технических наук, профессор Косицина Э.С.

Ведущая организация - МУП «Производство автобусов» (г. Волжский).

Защита диссертации состоится « 9 » ноября 2000 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета К 063.76.02 в Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, проспект Ленина, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан «_£_» октября 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Ожогин В А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Экологическая обстановка в современном городе во многом определяется шумностью на улицах. Технический прогресс неразрывно связан с ростом уровня шума в окружающей среде, который снижает производительность труда людей, приводит к браку в работе и вызывает целый ряд болезней.

Уровень шумности определяется как числом источников повышенного шума, так и шумностью каждого индивидуального источника. Возрастающая интенсивность дорожного движения, рост выпуска автомобилей приводят к увеличению производимого ими шума и неизбежно влекут за собой ужесточение максимально допустимых уровней каждого конкретного ' автомобиля. Допустимые уровни шумности автомобилей в странах Европы и Америки постоянно ужесточаются примерно на ЗдБА за 10 лет. Это относится и к городам Иордании из-за прогрессирующего роста в ней парка легковых автомобилей; растет и уровень шума на улицах больших городов Иордании. Однако проблема транспортного шума усложняется в Иордании еще и тем, что поставляемые в страну автомобили не имеют паспортных данных по шумности и их шумовые характеристики могут не соответствовать допустимым уровням. В стране не проводятся контрольные исследования автомобилей на соответствие международным стандартам, в том числе и по шумности. Отдельные данные шума некоторых марок автомобилей, приводимые в литературе и отчетах по испытаниям, получены часто в условиях,- не соответствующих нормативам и их трудно использовать для оценки и сравнения излучаемого различными автомобилями шума. Отсутствует и методика расчетной оценки внешнего шума конкретных марок автомобилей с учетом их конструктивных особенностей.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью работы является экспериментальное определение внешнего шума наиболее распространенного в Иордании легкового автомобиля Мицубиси Лансир и разработка математической модели расчета внешнего шума подобного типа легковых автомобилей, способной хотя бы в первом приближении давать оценку внешнего уровня звука для стандартных условий и выявлять основные источники, его определяющие.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Легковой автомобиль фирмы Мицубиси, модель Лансир, выпуск 1995 г., с двигателем типа 4С13 с рабочим объемом 1298 см3, мощностью 59 кВт при 6000 об/мин, производства Японии.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Получены экспериментальным путем уровни внешнего звука и спектры звукового давления автомобиля Мицубиси Лансир как для стандартных, так и для некоторых других условий. Построены диаграммы шумового поля и показатель направленности указанного автомобиля. Введены понятия рационального шумового поля и рационального показателя направленности для данного типа автомобиля На основе экспериментальных данных получены эмпирические выражения, позволяющие упростить методику предварительных испытаний и приводить к стандартным условиям некоторые измерения шума, полученные в различных условиях. Разработана адекватная математическая модель расчета внешнего шума автомобилей типа Мицубиси Лансир, позволяющая оценить уровни звука уже на стадии проектирования по их паспортным техническим характеристикам. Модель позволяет также выявить наиболее сильные источники шума и основные пути его распространения во внешнюю среду.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Получена достоверная информация о шумности автомобиля Мицубиси Лансир и некоторых других моделей; выработаны рекомендации по формированию шумового поля автомобиля с учетом не только допускаемого уровня в стандартных условиях, но и организации дорожного движения (правостороннее или левостороннее), а также и повышения информативности о приближении автомобиля к пешеходам; разработана расчетная методика оценки внешнего шума по техническим данным автомобиля, позволяющая найти наиболее экономичные пути снижения уровней звука до допускаемых уже на стадии проектирования и доводки, а также сравнить уровни внешнего звука автомобиля с регламентируемыми без дорогостоящих экспериментов.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на межвузовской конференции студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области (Россия, Волгоград, 1998 г.), на международной конференции «CITY, ECOLOGY, CONSTRUCTION» (Египет. Каир, 1999 г.), на международной конференции «Прогресс транспортных средств и систем» (Россия, Волгоград, 1999 г.), на международной конференции «Проблемы проектирования, испытаний, эксплуатации и маркетинга автотракторной техники, двигателей внутреннего сгорания, строительно-дорожных машин, транспортно-технологических комплексов и вездеходов» (г. Нижний Новгород, 2000 г.) а также на 35,36 и 37-ой научных конференциях ВолгГТУ (1998, 1999 и 2000 г.).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы 142 стр., в том числе 75 рисунков, 35 таблиц и 9 стр. приложений. Список литературы составляет 66 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава. Содержит анализ источников, формирующих внешний шум автомобиля; рассмотрены современные требования, предъявляемые к новым автомобилям при их оценке по шуму. Проведен анализ научных работ, посвященных экологическим проблемам автомобиля и формированию внешнего шума автомобиля на основании работ Луканина В.Н., Гудцова В.Н., Бочарова Н.Ф., Иванова Н.И., Разумовского М.А., Тольского В.Е., Юдина Е.Я., Клюкина И.И., Осипова Г.Л., Постасова В.Ф., Пруткова Б.Г., Шишкина И.А., Крагодиной Н.Л., Ивановой Т.В., Балишанской Л.Г., Дроздовой Л.Ф., Реймерса Н.Ф., Великанова Д.П., Подгорного А.И., Бобкова О.П., Галевко Ю.В., Вайнштайна Л.Л., ВекегАЛ/., Hoover В.J. и других. Констатируется, что одним из основных путей борьбы с шумом в больших городах является снижение уровня шума, создаваемого автомобилями, шумность которых определяется работой целого ряда узлов и систем. Причем, на разных режимах работы автомобиля доминирующими по шуму могут являться совершенной разные

источники. Снижение уровня шума современного автомобиля требует, как правило, значительных затрат. Практически отсутствуют данные по внешнему шуму легковых автомобилей, поставляемых в Иорданию из * разных стран.

Вторая глава. Включает описание объекта исследования, в качестве которого избран автомобиль Мицубиси Лансир. Описывается методика экспериментального исследования внешнего шума автомобиля. Представлены результаты измерения внешнего шума, где показано, что уровень звука для стандартных условий автомобиля Мицубиси Лансир составляет 76,3 дБА, что превышает современные санитарные нормы (74 дБА),.установленные ЕЭКООН 1451*02 (1995 г.) на 2,3 дБА. Представлены также спектры шума движущегося автомобиля (для стандартных условий) в октавных полосах частот (рис. 1, кривая 1). Видно, что наибольшие уровни шума спектральных составляющих находятся в октавах со среднегеометрическими частотами 125-1000 Гц. Однако с учетом поправок по характеристике «А» шумомера (рис. 1, кривая 2) можно сделать вывод, что наибольшие уровни звука соответствуют спектральным составляющим в диапазоне октавных полос 500-2000 Гц. Следовательно, для снижения уровня звука автомобиля необходимо снижать прежде всего именно эти составляющие.

I

20 и---------

О -I--------

31,5 125 500 ^ 2000 Р(Гц)

Рис.1. Октавные спектры внешнего шума и октавные спектры звука автомобиля Мицубиси Лансир.

По результатам замеров уровня звука вокруг автомобиля на расстоянии 1 м от наружной поверхности в 12 точках, при работающем двигателе без нагрузки с частотой вращения коленчатого вала двигателя 4500 об/мин было определено шумовое поле автомобиля (рис. 2). Выявлено, что неравномерность шумового поля достигает 10 дБА. Наибольшая мощность излучения звука - со стороны установки двигателя (спереди слева).

Юо

Анализ спектров шума (рис. 1), полученных при движении автомобиля, и его шумового поля (рис. 2) показывает, что практически излучение шума автомобиля влево и вправо от оси движения мало отличается. Вместе с тем, при правостороннем движении пешеходы и жилые здания расположены ближе к правому борту автомобиля, что при симметричном шумовом поле увеличивает звуковую нагрузку, воздействующую на них. То же можно сказать и относительно

излучения шума вперед-назад и по сторонам. Поэтому на концептуальном уровне рассмотрен вопрос о таком шумовом поле автомобиля, которое бы учитывало не только допустимый уровень звука, но и организацию дорожного движения и большую информативность о приближении автомобиля к перекресткам. Формирование такого поля возможно не за счет заглушения шума (что очень дорого), а за счет перераспределения излучаемой звуковой энергии акустическими экранами.

На основе изложенного можно снизить общий уровень шума автомобиля в стандартной точке измерения без снижения уровня его источников за счет перераспределения энергии шума справа налево и в направлении движения (назад и вперед).

100

Рис. 3. Шумовое поле автомобиля Мицубиси Лансир —х— и предложенное рациональное шумовое поле —•— при движении

на расстоянии 7,5 м

При распределении звуковой энергии автомобиля Мицубиси Аансир в соответствии с такой концепцией можно получить уровень звука при движении на расстоянии 7,5 м от продольной оси автомобиля с левой стороны 74 дБА (рис. 3, точка 10), а с правой стороны - 70 дБА (точка 4), впереди и сзади - 97,5 дБА (точки 1 и 7).

Рациональное шумовое поле построено эмпирически. Разработка методики построения рационального шумового поля и его конфигурация для каждого типа автомобилей, может явиться задачей отдельного исследования.

С целью приведения к стандартным условиям результатов измерений, полученных в различных условиях и по упрощенным методикам, на основе эксперимента предложены следующие выражения:

а) для расчета уровня шума на разных расстояниях от продольной оси автомобиля:

где 1Х - уровень звука в расчетной точке, дБА;

Ц - известный уровень звука на расстоянии Г| от автомобиля, дБА; гх - расстояние от боковой поверхности автомобиля • до

расчетной точки, м; г, - расстояние от боковой поверхности автомобиля до точки, в

которой уровень звука известен, м; Ь - ширина автомобиля, м.

б) зависимость уровня звука автомобиля от частоты вращения коленчатого валя двигателя:

+ <2>

где - уровень звука на известном режиме двигателя, дБА;

л, - частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой

измерен или известен уровень звука, об/мин; п - частота вращения коленчатого вала двигателя на расчетном режиме, об/мин.

в) связь уровня звука на стоянке и при движении на расстоянии 7,5 м от продольной оси автомобиля:

^иж. = Цтоян. + 6,5(-1;+2,5) , (3)

где 1йеиж - уровень звука автомобиля при движении, дБА;

¿•стоя«. _ уровень звука автомобиля при стоянке, дБА. Эти выражения позволяют хотя бы в первом приближении привести к стандартным условиям результаты экспериментов, проведенных по упрощенным методикам (на стоянке с разными скоростными режимами работы ДВС и на различном расстоянии от автомобиля).

Третья глава. Представлена математическая модель и методика расчета внешнего шума автомобиля, разработанная на основе моделей, предложенных Луканиным В.Н., Тольским В.И., Ивановым Н.И., Нуриевым Г.М. и др.

Получены общие выражения для расчета шума, проникающего через открытые проемы капота, панели ограждения, системы выпуска и структурного шума:

^ = £^+С1(ю)-ЗИ-Ь/-а/+101д(1-аз) + Ш-р-С-Х . (4)

^ = Ошмал. - + + 101дл + пн + б , (5)

а

где и - уровень звука / источника на расстоянии 7,5 м от продольной оси автомобиля, дБА; Цм - уровень звуковой мощности I источника, дБА;

С,(ш)- показатель, учитывающий влияние ближнего звукового

поля, нарушение диффузности звукового поля, дБА; Ь, - показатель, учитывающий соотношение между площадями! панели капота, открытыми проемами капота и общей площадью капота, дБА; а, - показатель, учитывающий расстояние от источника шума до

расчетной точки и высоту проемов, дБА; а3 - средний коэффициент звукопоглощения отражающей поверхности;

ПН - показатель направленности, дБА;

Р - добавка, учитывающая расположение источника шума, дБА;

С - числовая добавка (при проникновении шума через панели ограждения С=12,5дБА через открытый проем С=14 дБА в ' открытое пространство С=0);

X - числовая добавка, которая при £2 = я равна 5 дБА, при С2 = 2я - в дБА, при (1 = 4л-- 11 дБА (О - пространственный угол излучения источников, при излучении в открытое пространство он составляет 4тг, в полупространство - 2к в двухгранный угол - л).

1ап1 -звук, излучаемый /-той поверхностью автомобиля, дБА;

А1 - поправка на затухание вибрации на элементах кузова, дБА; - площадь излучающей поверхности, м2;

а - приведенный коэффициент звукопоглощения поверхностей,м2;

'-стлал.— вибрация, передаваемая от источника на пол кузова, дБА;

/, - коэффициент звукоизлучения мгой поверхности стенок кузова, зависящий от материала и условий закрепления.

В модели учитываются различные компоновки исследуемых автомобилей, характеристики источников шума, отражающих поверхностей, показатель направленности. С помощью модели можно определить долю шума практически всех источников шума автомобиля, и пути его распределения, в том числе шум, проникающий через нижний передний проем (под бампером), и через передний проем (через радиатор), что позволит выбрать рациональную тактику снижения его шумности. Модель учитывает структурный шум, создаваемый трансмиссией, и дает возможность определить уровень звука для легковых автомобилей с передними ведущими колесами, где трансмиссия закреплена жестко с двигателем. Позволяет расчетным путем оценить ожидаемый уровень внешнего шума автомобиля по его технической характеристике, что дает возможность уже на стадии проектирования выбрать наиболее эффективную и экономичную стратегию и тактику достижения допустимых норм.

Четвертая глава. Проведена расчетная оценка внешнего шума автомобиля Мицубиси Лансир, для этого разработан алгоритм и программа расчета. На рис. 4 показаны полученные расчетом составляющие уровня звука отдельных источников автомобиля Мицубиси Лансир.

Рис. 4. Уровни звука разных источников автомобиля Мицубиси Лансир на расстоянии?,5 м от его продольной оси.

Видно, что основными составляющими шума легковых автомобилей Мицубиси Лансир являются шум двигателя, проникающий через нижний проем (1дв.н.пр.), шум трансмиссии, проникающий через нижний проем (1_тр.н.пр.), шум двигателя, проникающий через нижний передний проем (1дв.н.пр.пр.), шум шин (1_ш) и шум двигателя, проникающий через передний проем (1дв.пр.пр.). Большая часть шума проникает в расчетную точку через нижний открытый проем капота . При уменьшении площади этого проема на 50% уровень звука снижается на 1,3 дБА. Снижение шума, излучаемого корпусными деталями двигателя и коробки передач, в настоящее время связано со значительными техническими трудностями. Проще, как видно из расчетов, идти по пути уменьшения площади проемов моторного капота за счет применения звукоизолирующих конструкций и увеличения звукопоглощения внутрекапотного пространство. Расчетами получены

также спектры шума. Шум, излучаемый автомобилем, доминирует в диапазоне частот от 95 до 1250 Гц. Однако, из спектров шума, скорректированы с учетом характеристики А шумомера следует, что звук, излучаемый автомобилем доминирует в диапазоне окгавных полос с частотами 500, 1000 и 2000 Гц. Следовательно, для снижения уровня звука автомобиля необходимо прежде всего снизить уровень спектральных составляющих именно этого диапазона. Ширина профиля шин влияет на суммарный уровень звука. С уменьшением ширины на 55 мм суммарный уровень снижается на 0,32 дБА при скорости 50 кмЛ-iac. Доля шума системы выпуска (1_вып.) практически не оказывает влияния на суммарный уровень в стандартной точке.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Установлено, что наиболее массовым легковым автомобилем в Иордании является Мицубиси Лансир, и его внешний шум составляет 76,3 дБА, это превышает современные стандартные нормы - 74 дБА по ЕЭКООН R51 * 02.

2. Построено шумовое поле автомобилей Мицубиси Лансир, Мицубиси Талант и Мицубиси Спецвагон. Выявлено, что неравномерность шумового поля составляет около 10 ДБА. Наибольшая мощность излучения звука - со стороны установки двигателя. Предложено рациональное шумовое поле.

3. Выявлено, что наиболее сильное влияние на уровень звука оказывает частота вращения коленчатого вала. Для всех исследованных моделей автомобилей Мицубиси уровень звука повышается на 5 дБА при увеличении частоты вращения коленчатого вала ДВС на каждую 1000 об/мин.

4. Определена эффективность глушителя шума выпуска автомобиля Мицубиси Лансир. Она составляет 16-18 дБА, что выводит эту составляющую в число наименее значимых.

5. Получены спектры шума движущегося автомобиля Мицубиси Лансир. Выявлено, что уровень внешнего звука этого автомобиля, в основном, определяется октавными полосами со среднегеометрическими частотами 500,1000 и 2000 Гц.

6. На основании экспериментов предложены эмпирические зависимости для приведения уровней звука стоящего неподвижно автомобиля к стандартным.

7. Разработана математическая модель и программа расчета внешнего шума автомобиля типа Мицубиси Лансир, позволяющая рассчитывать уровни всех основных источников шума (с учетом путей их распросгранэния). При этом разница расчетных и экспериментальных данных не превышает среднеквадратической погрешности определения последних.

8. Расчеты внешнего шума автомобиля Мицубиси Лансир по разработанной программе показали, что основными составляющими, формирующими шум, являются:

1) шум ДВС, проникающий через нижний проем;

2) шум трансмиссии, проникающий через нижний проем;

3) шум ДВС, проникающий через передний нижний проем;

4) шум шин;

5) шум двигателя, проникающий через передний проем.

9. Анализ данных исследований, проведенных на математической модели, позволяет заключить, что эта модель может быть с успехом использована для расчета внешнего шума не только автомобиля Мицубиси Лансир, но и других легковых автомобилей подобного типа (объем двигателя 1,3 - 1,8 л с передним приводом), что может значительно сократить затраты на испытания и оценить соответствие этих автомобилей экологическим нормам. Модель позволяет также уже на стадии проектирования автомобиля выбрать наиболее эффективные и дешевые способы доводки его по внешнему шуму.

Основной материал диссертации опубликован в следующих работах:

1. В.М.Адайлех. Исследование шума легкового автомобиля Мицубиси Лансир: Материалы IV межвузовской конференции студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области. - г. Волгоград, Россия, 1998 г. - С. 89-90.

2. ВААдайлех, А.В.Победин, ОДКосов, В.П.Шевчук, Е.В.Мацжов. Внешний шум легкового автомобиля Мицубиси Лансир. // «Город, экология, строительство»:Материалы Международной научно-практической конференции. - г. Каир, Египет, 1999 г. - С. 83-84.

3. В.М.Адайлех, О.Д.Косов, Е.В.Машков. Экспериментальная оценка шума автомобиля Мицубиси Лансир. И «Прогресс транспортных средств и систем»: Материалы международной научно-практической конференции. - г. Волгоград, Россия 1999 г. - С.37-38.

4. В.М.Адайлех. Методика оценки внешнего шума легкового автомобиля. // «Проблемы проектирования, испытаний, эксплуатации и маркетинга автотракторной техники, двигателей внутреннего сгорания, строительно-дорожных машин, транспортно-технологических комплексов и вездеходов»: Материалы международной научно-технической конференции. - г. Нижний Новгород, Россия, 2000 г.- С. 113-115.

Подписано в печать 02_.10.2000 г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100. Заказ № &£3 Типография «Политехник» Волгоградского государственного технического университета 400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35.

ВВЕДЕНИЕ.

1 .АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ, ФООРМИРУЮЩИХ ВНЕШНИЙ ШУМ

АВТОМОБИЛЯ.

1.1 .Экологические проблемы автомобиля.

1.2.Нормирование шума.

1.3 .Формирование внешнего шума автомобиля.

1.3.1.Шум ДВС.:.

1.3.2.Шум выпуска.

1.3.3 .Шум трансмиссии.

1.3.4.Шум шин.

1.3.5.Аэродинамический шум.

1.4.Суммарная оценка внешнего шума автомобиля.

1.5.Выводы и постановка задачи.

2.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНЕГО ШУМА

АВТОМОБИЛЯ МИЦУБИСИ ЛАНСИР.

2.1.Объект исследования.

2.2.0бщая методика исследования шума.

2.2.1.Приборы и аппаратура для измерений.

2.2.2.Предварительная оценка погрешности измерения.

2.2.3.Условия проведения измерений.

2.3.Результаты измерений.

2.3.1.Шумовое поле.

2.3.2.Показатель направленности.

2.3.3.Спектральный анализ.

2.3.4.Статистическая погрешность измерения.

2.4.0ценка внешнего шума автомобиля Мицубиси Лансир.

2.5.Анализ результатов.

2.6.Вывод ы.

3 .МЕТОДИКА РАСЧЕТНОЙ ОЦЕНКИ ВНЕШНЕГО ШУМА.

3.1. Расчет шума двигателя.

3.1.1.Шум двигателя, проникающий во внешнее поле через панели ограждения двигателя.

3.1.2.Шум двигателя , проникающий через нижний открытый проем в капоте.

3.1.3.Шум двигателя , проникающий через передний открытый проем в капоте (через радиатор).

3.1.4. Шум двигателя , проникающий через нижний передний открытый проем (под бампером).

3.2. Расчет шума трансмиссии.

3.2.1.Шум трансмиссии, проникающий во внешнее поле через панели ограждения.

3.2.2.Шум трансмиссии, проникающий через нижний открытый проем в капоте

3.2.3.Шум трансмиссий, проникающий через передний открытый проем в капоте (через радиатор).

3.2.4. Шум трансмиссий, проникающий через нижний передний открытый проем (под бампером).9С

3.3.Расчет шума системы выпуска отработавших газов.

3.4.Расчет шума шин.

3.5.Расчет структурного шума кузова от двигателя и от трансмиссии.

3.6.Вывод ы.

4.РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ВНЕШНЕГО ШУМА АВТОМОБИЛЯ МИЦУБИСИ

ЛАНСИР.

4.1 .Алгоритм расчета.

4.2.0ценка адекватности модели.

4.3. Результаты расчета.

4.4.Анализ результатов расчета.

4.5. Выводы.

Технический прогресс неразрывно связан с ростом уровня шума в окружающей среде, который снижает производительность труда людей, приводит к браку в работе и вызывает целый ряд болезней.

Уровень шумности определяется как числом источников повышенного шума, так и шумностью каждого индивидуального источника. Одним из основных путей борьбы с шумом в больших городах является снижение уровня шума, создаваемого автомобилями.

Шум от городского транспорта составляет 70-90 дБА. Так, в Москве территории со сверхнормативными уровнями шума достигают 30% общей площади городской застройки, где проживает около 3 миллионов человек.

Это относится и к городам Иордании из-за прогрессирующего роста в ней парка легковых автомобилей, который по прогнозу Министерства внутренних дел Иордании к 2010 году будет в 2 раза больше, чем в 1995 г. В связи с этим будет расти уровень шума на улицах больших городов Иордании. Например, уровень шума в центре Аммана - 89 дБА, что значительно больше допустимого (65 дБА) по национальным стандартам. Проблема транспортного шума усложняется в Иордании еще и тем, что в стране не проводятся контрольные испытания автомобилей на соответствие международным стандартам, в том числе и по шумности, а поставляемые в страну автомобили не имеют паспортных данных по шумности и их шумовые характеристики могут не соответствовать допускаемым уровням.

Различные данные шума тех или иных марок автомобилей, приводимые в литературе и отчетах по испытаниям, получены очень часто в условиях, не соответствующих нормативам, и их трудно использовать для оценки и сравнения шумности автомобилей. Отсутствует и методика расчетной оценки внешнего шума конкретных автомобилей с учетом их конструктивных особенностей.

Настоящее исследование ставит своей целью:

1) экспериментально оценить внешний шум наиболее распространенного в Иордании легкового автомобиля Мицубиси Лансир;

2) разработать методику расчетной оценки внешнего шума легковых автомобилей Мицубиси, учитывающую их конструктивные и компоновочные особенности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Получены экспериментальным путем уровни внешнего звука и спектры звукового давления автомобиля Мицубиси Лансир как для стандартных, так и для некоторых других специальных условий. Построены диаграммы шумового поля и показатель направленности (ПН) указанного автомобиля. Введены понятия рационального шумового поля и рационального ПН и предложна концепция их расчета.

2. На основе экспериментальных данных получены эмпирические выражения, позволяющие упростить методику предварительных испытаний и приводить к стандартным условиям некоторые измерения, полученные в различных условиях.

3. Разработана адекватная математическая модель расчета внешнего шума автомобилей типа Мицубиси Лансир, позволяющая оценить уровни звука уже на стадии проектирования. Модель позволяет также выявить наиболее сильные источники шума и основные пути его распространения во внешнюю среду.

Практическая ценность работы заключается в получении достоверной информации о шумности автомобиля Мицубиси Лансир; выработке рекомендаций по формированию шумового поля автомобиля с учетом не только допускаемого уровня в стандартных условиях, но и организации дорожного движения (правостороннее - левостороннее), а также и повышения информативности о приближении автомобиля к пешеходам; в разработке расчетной методики 7 оценки внешнего шума по техническим данным автомобиля, позволяющей найти наиболее экономичные пути снижения уровней звука до допускаемых на стадии проектирования и доводки, а также сравнивать уровни внешнего звука автомобиля с регламентируемыми без дорогостоящих экспериментов.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников, приложений. Общий объем работы 142 стр.; в том числе 75 рисунков, 35 таблиц и 9 страниц приложений. Список литературы составляет 66 наименований, в том числе на английском и арабском языках.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Установлено, что наиболее массовым легковым автомобилем в Иордании является Мицубиси Лансир, и его внешний шум составляет 76,3 дБА, Это превышает современные стандартные нормы - 74 дБА по ЕЭКООН Я 5102 (1995 г.)

2. Построено шумовое поле автомобилей Мицубиси Лансир, Мицубиси Талант и Мицубиси Спец. Вагон. Выявлено, что неравномерность шумового поля составляет около 10 дБА. Наибольшая мощность излучения звука - со стороны установки двигателя. Предложено рациональное шумовое поле.

3. Выявлено, что наиболее сильное влияние на уровень звука оказывает частота вращения коленчатого вала. Для всех исследованных моделей автомобилей Мицубиси уровень звука повышается на 5 дБА при увеличении частоты вращения коленчатого вала ДВС на каждую 1000 об/мин.

4. Определена эффективность глушителя шума выпуска автомобиля Мицубиси Лансир. Она составляет 16-18 дБА, что выводит эту составляющую в число наименее значимых.

5. Получены спектры шума движущегося автомобиля Мицубиси Лансир. Выявлено, что уровень внешнего звука этого автомобиля, в основном, определяется октавными полосами со среднегеометрическими частотами 500, 1000 и 2000 Гц.

6. На основании экспериментов предложены эмпирические зависимости для приведения уровней звука стоящего неподвижно автомобиля к стандартным условиям в зависимости от расположения точки измерения и частоты вращения коленчатого вала ДВС.

7. Разработана математическая модель и программа расчета внешнего шума автомобиля типа Мицубиси Лансир, позволяющая рассчитывать уровни всех основных источников шума (с учетом путей их распространения). При

127 этом разница расчетных и экспериментальных данных не превышает сред-неквадратической погрешности определения последних.

8. Расчеты внешнего шума автомобиля Мицубиси Лансир по разработанной программе показали, что основными составляющими, формирующими шум, являются шум ДВС, проникающий через нижний проем, шум трансмиссии, проникающий через нижний проем, шум ДВС, проникающий через передний нижний проем, шум шин, шум двигателя, проникающий через передний проем. Показана возможность снижения внешнего шума.

9. Анализ данных исследований, проведенных на математической модели, позволяет заключить, что эта модель может быть с успехом использована для расчета внешнего шума и определения возможности его снижения не только автомобиля Мицубиси Лансир, но и других легковых автомобилей среднего класса (объем двигателя 1,3 - 1,8 л) с передним приводом, что может значительно сократить затраты на испытания и оценить соответствие этих автомобилей нормируемым экономическим критериям. Модель позволяет также уже на стадии проектирования автомобиля выбирать наиболее эффективные и дешевые способы доводки его по внешнему шуму.

1. Автомобили: испытания: Учеб. пособие для вузов / В.М.Беляев, М.С.Высоцкий, Л.Х.Гилелес и др.; Под ред. А.И.Гришкевича, М.С.Высоцкого. - Мн.: Выш.шк., 1991. - 187 е.: ил.

2. Автостроение за рубежом, № 4,1998, по материалам фирмы Opel.

3. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных машинах. Иванов Н.И. М., «Транспорт», 1979,272 с.

4. Борьба с шумом. Под ред. проф. Юдина Е.Я., М., Стройиздат, 1964, с. 702.

5. Бородицкий A.C. Спиридонов В.М. Снижение структурного шума в судо вых помещениях. Л.: Судостроение, 1974. - 221

6. Будущие проблемы шумовой эмиссии автомобилей (Vehicle noise - emission limits - influence on traffic noise levels past and future) Berge, Т., Noise Contr. Eng. j., 1994,42, (2), 53-58 (Английский).

7. Вайнштейн Л.Л. Исследование источников легкового автомобиля и путей его уменьшения. Тольятти, 1979.

8. Великанов Д.П. Вопросы развития автомобильного транспорта. Институт комплексных транспортных проблем при Госплане СССР НКТП: изд-во «Транспорт», 1971.

9. Великанова Д.П. Вопросы развития автомобильного транспорта. Москва, 1971.

10. Власко Ю.М., Понизовкин А.Н., Ляликов М.Б. и др. М.: Краткий автомобильный справочник.

11. Вызванная отоакустическая эмиссия в ухе человека (Evoked acoustic emissions from the human ear) Johnsen, N.,J., Parbo, J., Elberling. С., Scand. Au-diol., 1993, 22, (2), 87-95 (Английский).

12. Галевко Ю.В., Енукидзе Б.Н., Иванова T.B. Новые требования к уровню внешнего шума АТС. «Автомобильная промышленность», № 1, 1997.

13. Глейзер Л.А. Автомобильная промышленность капиталистических стран в цифрах (1970 1976 г.г.), Москва. - 1977.

14. Государственный стандарт Союза ССР, Государственная система обеспечения единства измерений машины, Методика выполнения измерений для определения шумовых характеристик ГОСТ 8-055-73. Издательство стандартов, 1973.

15. Государственный стандарт Союза ССР, Тракторы сельскохозяйственные, методы испытаний. ГОСТ 7057-81, Государственный комитет СССР по стандартам, Москва-1981.

16. Государственный стандарт Союза ССР, Система стандартов безопасности труда, Машины сельскохозяйственные самоходные, методы определения вибрационных и шумовых характеристик, Моск&а f 980

17. Государственные стандарты Союза ССР, система стандартов безопасности труда, шум, методы определения шумовых характеристик источников шума, ГОСТ 12.1.026-8О-ГОСТ 12.1.028-80, Москва 1984.

18. ГОСТ 12.4 .095-80, Москва 1980.

19. Государственный стандарт Союза ССР, внутренний шум автотранспортных средств, допустимые уровни и методы измерений, ГОСТ 2743587, Москва 1988.

20. Григорьев Е.А. Статистическая динамика поршневых двигателей. М., «Машиностроение», 1978. 104 с.

21. Жеглов П.Ф., Комкин А.И., Сухорукое В.А. Стенд как средство оценки шума автомобильных шин. «Автомобильная промышленность», № 5, 1997.

22. Дюкова Е. Экологическая безопасность-направление стратегическое // Автомобильный транспорт- 1999. № 4, 40-42 с.

23. Пашков В.И. Динамика автомобильного парка России. Перспективы российских автомобилсстройтелей.//Автомобильная промышленность- 1998. № 12, 4-8 с.

24. Бесшумный Citren Electro-Saxo .//Автостроение за рубежом-1991. № 9, 5 с.

25. Иванова Т.В., Галевко Ю.В., Нукильников Э.Н., Енукидзе Б.М. Шум шин:проблемы, методы и результаты испытаний. Ж. «Автомобильная промышленность», 1996, № 4.

26. Каталог автомобиля Мицубиси Япония, 1995г.

27. Клюкин И.И. Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах, изд. 2-е. Л., «Судостроение», 1971.

28. Колесников Ф.Н., Шевелев А.Г. Автомобильная промышленность капиталистических стран в цифрах. 1967 1972. М. - 1974.

29. Конструкторам автомобилей необходимы знания в области экологии / Филиппов Б.Н.// Научно-технический прогресс в автотракторостроении -проблемы. Реферативный журнал 85: Технологические аспекты охраны окружающей среды -2. Москва, 1994.

30. Контроль за уровнем шума на производственных территориях АТП (Larmrichtwert fur Betriebsgrundstuk) AMZ: Auto, Mot., Zebehor, 1994, 82,13, 91-92 (немецкий).

31. Кузнецов, Никитин С.П. и др. Автомобильная промышленность ведущих зарубежных стран в 1968-1969г.г. М. 1970.

32. Лагунов/!-Ф., Василев Ю.М. Нормирование производственного шума в СССР и за рубежом (обзор)/ всесоюзн. центр, науч.-исслед. ин-т охраны труда ВЦСПС. М., 1973. 51 с.

33. Лезин П.П. Основы научных исследований использования сельскохозяйственной техники: учебное пособие. Саранск: Изд. Мордов. ун.та, 1983. -79 с.

34. Луканин В.Н., Гудцов В.Н., Бочаров Н.Ф. Снижение шума автомобиля. М.: Машиностроение, 1981. 158 е., ил.

35. Материалы против внутреннего шума в АТС. М.Д.Воскун, В.М.Артеменко, В.В.Иванов.

36. Осипов Г.Л., Прутков Б.Г., Шишкин И.А., Крагодина И.Л. Градостроительные меры борьбы с шумом. М., Стройиздат, 1975,- 216 с.

37. Оценка и уменьшение воздействия шума транспортных систем в городах

38. Evaluation of he acoustic action of he transport systems of the cities).j

39. Kirushina, N., Transport Noise'94, Proc. 2 Int. Symp. «Trans. Noise and Vibration», St.Petersburg, Oct. 4-6,1994, 287 (Английский).

40. Победин A.B. Проектирование виброшумоизоляции тракторной кабины: Рекомендовано УМО по автотракторному и дорожному образованию в качестве учебного пособия по специальности «Автомобиле- и тракторостроение». Волгоград, 1994.

41. Подгорный А.И., Бобков О.П. Вопросы эффективности машиностроения и автомобильного транспорта. Кузбасский государственный технический университет. Кемерово, 1994, с. 133-136.

42. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы) М.: журнал «Россия молодая», 1994. - 367 с.

43. Разумовский М.А. Борьба с шумом на тракторах. Минск, Наука и техника, 1973, с. 206.

44. Техническая акустика транспортных машин: справочник / Л.Г. Бали-шанская, Л.Ф.Дроздова, Н.И.Иванов и др.; Под ред. Н.И.Иванова. СПб.: Политехника, 1992. - 365 е.: ил.

45. Снижение шума на дорогах (Lingenierie a coustigne routiere.) Rapin, J.-M., Rev. gen. routes et aerodr., 1995, (731), 38-41 (французский).

46. Снижение шума от землеройной техники. (Larmbelastung beschrank t.) Strassen und Tiefbau, 1994, 48 (5), 28 (немецкий).

47. Устинова З.И. Автомобильная промышленность капиталистических стран в 1971 1972 г.г.

48. Экология, здоровье и природопользование в России / Под ред. В.Ф.Постасова М.: Финансы и статистика, 1995. - 528 е.: ил.

49. Янчова A.JI. Автомобильная промышленность капиталистических стран в цифрах (1966 1971 г.г.). М. - 1972.

50. Becker А.Н., Hoover B.J. Driveline tuning for quicken Vehides SAE Transactions, 1969, Vol. 78, № 2, P. 1145-1153.

51. Hay B. International Legislation on External Industrial Noise. «Applied Acoustics», 8, 1975, p. 133-148.

52. Low-Frequency Traffic Noise and Vibration H.G-Leventhall MSc, phD, FINSTP,FIOA Atkins Researd and Development, Epsom, UK54. (Noise pollution: Standards and control)/ Singal, S.P., S.Sci. and Ind. Res., 1992. 51,C12). 936-947.

53. Noise, Health Effects, S. Martin Taylor PhD, Department of Geography, McMaste University, Hamilton, Ontario, Canada

54. Quiet Vehicle Development, Dernard M. Fave, Ingenieur diplome ENSPM. Docteur d'Etate's Sciences, Renault-Dast, Malmaison, Franse

55. Rathe von E.T. Gerauschmessungen an Baumaschinen, « Acustika», 1970, vol.23. Nr. 3, S. 149-155.

56. Renegotiation sought on toughe noies fests // Transp: Eng. 1994. Aug. - c. 26, 29. - Англ.

57. Road Vehicle Noise Emission Legislation, David Morrison Btech, CEng, MIMechE Ricardo Consultation Engineers, Shoreham by sea UK

58. Some Characteristics of Noise From Single Vehicles, B. Buna BSc, PhD,133

59. MIOA, Institute for Transports Sciences, Budapest, Hangaiy

60. Source of Vehicle Noise , John W. Tyler FIHT, FIOA, Dip Stats , Hon RSM, Consultation, Tpansport and Road Research Laboratory, Crowthorne, UK

61. Tholen p. Schallschutzmen beim Einbau von Verbennungsmotoren in Bau maschinen. «Haus Tech.», 1970. S. 56-58.

62. Traffic Accident in Jordan 1998, Public security in Jordan, Jordan traffic institute

63. Wunderich H.Mull. Problem der Gerduschverminderung bei Seilbaggern and Massnahmen zum erfolgreichen Senkung des Schakkpegels. «Techn. Mitt, Krupp Werksberichere», 25, 1967, N.r. 1/2, S. 21-27.65.