Шумность автотранспортных средств

Автомобильный транспорт являются главным источником шума на улицах городов. Борьбы с ним - актуальнейшая соци­альная и гигиеническая проблема, важнейшая задача по улучшению санитарного состоя­ния окружающей среды. Предприятия, уч­реждения и организации обязаны проводить мероприятия по предупреждению, снижению интенсивности и устранению шу­ма. Законодательные нормы возлагают особую ответствен­ность за это на работников транспортных предприятий.

Звук представляет собой волновое колебание упругой среды. Физиологически он определяется ощущением, воспринимаемым органом слуха при воздействии на него звуковых волн. Орган слуха человека воспринимает не все колебательные процессы, а лишь колебания, частота которых находится в пределах от 16 до 20 000 гц. Один герц (единица частоты) – это одно колебание в секунду. Колебания. с частотой менее 16 гци с частотой выше 20 000 гц, на-зываемые соответственно инфразвуком и ультразвуком, ухом не воспринимаются (неслышимые звуки). Частота – одна из главных характеристик звука.

Другая величина, характеризующая звуковую волну, – интенсивность звука. Звуковые колебания вызывают повы­шение и понижение давления в воздушной среде. Разность между этим давлением и атмосферным называется звуковым давлением. Звуковое давление измеряют в ньютонах на квад­ратный метр (н/м²;1 н/м² = 0,102 кгс/м²).По звуковому дав­лению судят об интенсивности звука. Интенсивностью звука называют среднее количество звуковой энергии, проходящей в 1счерез площадку, равную 1м²и перпендикулярную на­правлению распространения звуковой волны. Интенсивность звука измеряется в вт/м². Обычно пользуются величиной уров­ня звукового давления, т. е. отношением некоторого звуково­го давления к пороговому значению звукового давления, рав­ного 2 × 10⁵ Н/м².

Уровни звуковых давлений выражают в логарифмических единицах – децибелах (дб),т. е. огромный диапазон значе­ний звуковых давлений выражают не многозначными числа­ми, а логарифмами отношений этих величин к значениям, со­ответствующим порогу слышимости при эталонной частоте, равной 100 гц. Максимальное и минимальное звуковые давления и интенсивности, воспринимаемые человеком как звук, называются пороговыми. Минимальное значение – порог слышимости – соответствует едва ощутимым звукам. Макси­мальное значение – порог болевого ощущения – соотвегсгвует звукам, которые не воспринимаются как звуки, а вызы­вают в органах слуха болевые ощущения.

Характерные уровни шума,дБ: порог слышимости – 0, шелест листьев, тихий шепот (в 1м) – 10, спокойный сад – 20; шум листвы, тиканье часов – 30; шум города ночью, городская квартира, приглушенный разговор – 40; пашущая, машинка – 50; легковой автoмобиль (в 1м), громкий раговор (в 1м), трамвай - 60; среднее уличное движение – 70; мопед, крик (в 1м) – 80; мотоцикл с глушителем – 80; грузовой железнодорожный вагон (в 7м) – 90; вагон метро (в 7м) – 100; грузовой автомобиль – 100; в самолете – 110; автомобильная сирена, вертолет, отбойный молоток (в 1м) – 120; пушечный выстрел – 130; самолет на старте; болевой порог, сирена воздушной тревоги – 140; реактивный, двигатель на стенде, старт ракеты–160.

Шум повышает нервное напряжение, снижает производи­тельность труда, способствует развитию заболеваний. Шум вызывает серьезные функциональные нервные рас­стройства. Изменяется сила, уравновешенность и подвиж­ность нервных процессов. Эти изменения выражены тем боль­ше, чем интенсивнее шум. К тому же шум обладает кумуля­тивными качествами: физиологические сдвиги, накапливаясь в организме, все сильнее угнетают нервную систему.

Реакция на шум выражается в повышенной воз­будимости и раздражительности, охватывающих всю сферу чувственных восприятий.

Шум оказывает вредное влияние на зрительный и вести­булярный анализаторы, снижает устойчивость ясного виде­ния и рефлекторную деятельность. И чем больше уровень шума, тем меньше устойчивость ясного видения. Это положение от­носится как к водителям автотранспорта, работающих в ус­ловиях интенсивного шума и вибрации, так и к жителям крупных городов с большим уровнем шума.

Зву­ковое давление автомобильного сигнала на расстоянии 2- 3 мсоставляет в 95—100 дб.Установлено, что зрительная ре­акция при уровне шума 90 дбуменьшается на 25%.

Шум вызывает возбуждения вестибулярного анализатора, в результате чего появляется -головокружение, нарушается устойчивость, а при воздействии шума с нарастающей интен­сивностью до 130 дбнаблюдается и иллюзорное перемеще­ние предметов в пространстве.

Вибрации, механические колебательные так же далеко не безразличны для организма. А если учесть, что шум является одним из неблагоприятных спутников вибра­ции, то вредное комбинированное влияние шума и вибрации представляет серьезную опасность для организма.

Вредное влияние оказывают и неслышимые звуки. Осо­бенно опасны ультразвуки, занимающие заметное место в гамме транспортных и производственных шумов. Хотя ухо их не воспринимает, они воздействуют на организм через другие органы чувств, вызывая нарушение функций нервной системы. Даже слабые инфразвуки могут оказывать на че­ловека существенное воздействие, в особенности, если они носят длительный характер.

Борьба с транспортным шумом ведется по нескольким направлениям. Оптимальное из них - подавление шума и вибрации в самом источнике их возникновения: двигателе, его вспомогательных механизмах и устройствах. В этих це­лях используется широкий комплекс мероприятий конструк­тивного, технологического, эксплуатационного характера, (уменьшение неуравновешенных сил, поглощение энергии ко­лебаний, улучшение технологии изготовления и сборки, над­лежащая эксплуатация и т. д.).

Другое эффективное направление в борьбе с транспорт­ным шумом — применение звуко- и виброизоляции непосредственно на транспортных средствах. Это позволяет снизить уровень колебательной энергии, распространяющейся от источников ее возникнове­ния по воздуху и конструкциям (воздушный и структурный, шумы).

Немаловажное значение имеют законодательные и админи­стративные меры борьбы с транспортным шумом. Они являются основой для совершенствования конструкции транспортных средств. Особо следует отметить роль санитарных норм и правил по ограничению шума и вибрации.

При установлении нормативов шума учитываются многие факторы: общий уровень и спектральный состав шума, его характер и продолжительность действия, распределение шума в течение рабочего дня, результаты натурных испытаний и лабораторных исследований по влиянию шума на организм человека и другие физические и гигиенические факторы. например, при нормировании внешнего шума, создаваемого транспортом, наряду с учетом фактических уровней и спект­рального состава шума, времени его действия (ночь, день, лето, зима), учитываются и «место действия» (село, город, пригород), а также реакции на различные уровни шума. При, нормировании исходят из условий, при которых вредное воз­действие шума на организм либо совсем не проявляется, ли­бо оно незначительно.

Норма шума устанавливается не только по фи­зическим параметрам шума – уровню шума и частотному со­ставу, но и по длительности воздействия шума на организм, зависящей от производственных особенностей и режима тру­да

Меры и способы борьбы с шумом и вибрацией осуществляются и применяются на всех видах современного транспорта и, таким образом, являются общи­ми средствами защиты людей как от внешнего шума, созда­ваемого транспортом во время его движения, так и от внут­реннего шума, проникающего внутрь водительских кабин, пассажирских салонов и т. п.

Борьба с транспортным шумом – проблема сложная, комплексная, для ее успешного ведения требуются немалые усилия, настойчивая последовательность в рабо­те ученых, конструкторов, гигиенистов, работников производ­ства и эксплуатационников и многих других специалистов, от которых в той или иной мере зависит ее эффективное решение. Автомобиль играет важнейшую роль во всех областях жизни страны. В экономическом отношении досто­инства автомобиля очевидны. Однако с гигиенической точки зрения у него имеются серьезные недостатки: загрязнение воздушной среды отработавшими газами, шум и вибрации.

Количество автомобилей непрерывно растет, необходимо думать не только о решении чисто технических проблем, но и о том, как уберечь, сохранить здоровье людей от шума и грохота автолавин, которые создают прерывистый, сильно раздражающий звук. Недостаточная изоляция дви­гателей, несовершенство конструкций глушителей – общий акустический недостаток современных автомобилей.

Источников шума и вибрации в автомобиле – двигатель с системами впуска и выпуска, охлаждения, зуб­чатые передачи в трансмиссии и т. д.

Совокупное действие всех источников акустического излу­чения и приводит к тем высоким уровням шума, которыми характеризуется автомобиль. Эти уровни зави­сят и от других причин - состояния дорожного покрытия, скорости и изменения направления движения, изменения чис­ла оборотов двигателя и нагрузки и т. д.

Совершенно бесшумным автомобиль с двигателем внутреннего сгораниия быть не может, но снизить общий уровень шума, задача осуществимая. Разрабатаны меры для борьбы с шу­мом и вибрацией в источнике их возникновения. Совершенствуются про­цессы работы двигателя и других систем автомобиля, обес­печивающие минимальные уровни акустического излучения. Установлено, что шум можно значительно уменьшить различного рода заглушающими устройствами. В частности, шум впуска снижается путем создания соответствующих кон­струкций впускных труб. Такие конструктивные решения, как активная длина трубы, радиус впуск­ной горловины, геометрические параметры впускных патруб­ков в головках блока, размеры воздухоочистителя, способст­вуют уменьшению шума впуска. Воздухоочистители уменьшают шум на 10 – 25 дб, а воздухоочистители дизелей, имеющие заглушаю­щее устройство на крышке, еще больше.

Процесс выпуска наиболее шумный. Причи­на шума - интенсивная пульсация отработавших газов при истечении через выпускной клапан. Уровни шума при этом достигают 125 – 130 дб. Поэтому при разработке заглушаю­щих средств системе выпуска уделяется особое внимание, для чего применяют различные заглушающие устройства: резо­наторы, расширительные камеры, каналы, обработанные внутри звукопоглощающими материалами, интерференцион­ные элементы и т. д. Комбинации из этих элементов, выпол­ненных в различных сочетаниях, представляют собой глу­шитель выпуска. Наилучшие из них обеспечивают снижение шума выпуска до 80 дб и ниже.

Ла­биринтное движение газов внутри глушителя снижает шум в широком диапазоне частот. При этом в глушителе получается минимальное аэродинами­ческое сопротивление.

Рационально спроектированная подвеска двигателя поз­воляет снизить шум, возникающий при работе кривошнпно-шатупного механизма. В двигателях амортизаторы подвески обеспечивают хорошую изоляцию от действия сил инерции, возникающих при торможении и трогании с места или ударах при движении по неровной дороге.

Для снижения шума применяют вибропоглощающие по­крытия (мастики). Опыты показали, что вибропоглощающее покрытие снижает шум, возникающий при работе топливоподагощей аппаратуры, на 5-6 дб, а уровни шума вентилято­ра при нанесении покрытия на его кожух - даже в 3-4 ра­за. Вибропоглощающие покрытия обеспечивают снижение шума в среднем на 4-10 дби оганичивают распространению звука.

Для виброизоляции кабин применяют упругую подвеску, а внутренние поверхности кабин кузовов автомобилей и са­лонов автобусов покрывают специальными, состоящими обычно из твердого основания и перфорирован­ного покрытия, размещаемого на определенном расстоянии от основания. Для звукопоглощения используют пер­форированный картон, пенопласт и др. Пассажирский сало­н тщательно изолируют от двига­теля. Для увеличения звукоизоляции кузоза или кабины все отверстия в переборке, отделяющей отсек для дзигателя, гер­метизируются. На панели, отделяющие двигатель от кабины или салона, наносят звукопоглощающие покрытия, двигатель “капсулируют” съемными или открывающимися панелями, капот снабжают резиновыми уплотнительными прокладками, стекла окон плотно подгоняют, по­толок кузова обивают звукопоглощающим материалом, на рамах дверей прокладывают резину и т. д. Шум тормозов уменьшается подбором ма­териалов для накладок и тормозных барабанов. Для умень­шения колебаний пола кузова, возникающих в результате вибраций карданного вала, его тщательно балансируют, а также применяют упругие опоры и муфты.

Уменьшение вибрации от колес и шип достигается также балансировкой. Рационально выполненная подвеска (рессорная, пневматическая) уменьшает колебания кузова.

При правильном подборе конструктивных материалов, применяемых в двигателестроении, также можно снизить ин­тенсивность шума и вибрации. Установлено, например, что конструкционные сорта чугунов обладают максимальными поглощающими свойствами по сравнению с алюминиевыми сплавами и сталями. Затухание в алюминиевых деталях в три раза больше, чем в стальных, и в три раза меньше, чем в чугунных. Так, в результате замены алюминиевых головок блока чугунными у двигателя ЗИЛ-130 шум в механизме га­зораспределения снизился на 2 дб. Однако наилучшей спо­собностью поглощать энергию колебаний обладают полимер­ные синтетические материалы. Они широко применяются в практике автомобилестроения.

Фирмы постоянно работают над модернизацией и совер­шенствованием выпускаемых машин и, в частности, над улуч­шением их шумовых характеристик.

При установке автоматической гидромеханической коробки передач значительно облегчается и упрощается управление, в 1,5 – 2 раза повышается долговечность силовых агрегатов, снижается уровень шума.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Акопян Р.А. Эксплуатационные свойства автобусов с пневматическими подвесками. – Львов: Львовский университет, 1972. – 222 с.

2.Аксенов П.В. Многоосные автомобили. – М.: Машиностроение, 1989. – 280 с.: ил.

3.Боровский Б.Е. Безопасность движения автомобильного транспорта. – Л.: Лениздат,1984. – 304 с.: ил.

4.Бортницкий П.И., Задорожный В.И. Тягово-скоростные качества автомобилей. Справочник. – Киев: Вища школа, 1978. – 176с.

5.Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. – М.: Транспорт, 1990. – 135 с.: ил.

6.Голомидов А.М. Эксплуатационные свойства автомобилей с приводом на передние колеса. – М.: Машиностроение, 1986. – 112 с. ил.

7.Гинцбург Л.Л. Гидравлические усилители рулевых управлений автомобилей. – М.: Машиностроение. 1972. – 208 с.: ил.

8.Гришкевич А.И. Автомобили: Теория: Учебник для вузов. – Мн.: Выш. шк., 1986 – 208 с.: ил.

9.Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Тормозное управление автомобиля. – М.: Транспорт, 1978. – 152 с.: ил.

10.Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Пневматический тормозной привод автотранспортных средств. – М.: Транспорт, 1988. – 224 с.: ил.

11.Дербаремдикер А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей. – М.: Машиностроение, 1989. – 236 с.: ил.

12.Дубовской В.И. Автомобили и мотоциклы России (1896-1917гг.) – М.: Транспорт, 1994. – 302 с.: ил.

13.Ерохов В.И. Экономичная эксплуатация автомобиля. – М.: ДОСААФ, 1986. – 128 с.: ил.

14. Закин Я.Х. Маневренность автомобиля и автопоезда. – М.: Транспорт, 1986. – 136 с.

15.Закин Я.Х. Прикладная теория движения автопоезда. – М.: Транспорт, 1967. – 252 с.: ил.

16.Зимелев Г.В. Теория автомобиля. – М.: Машгиз, 1959. – 312 с.

17.Иванов В.Н., Ерохов В.И. Экономия топлива на автомобильном транспорте. – М.: Транспорт, 1984. – 302 с.: ил.

18.Иларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля (теоретический анализ). – М.: Машиностроение, 1966. – 280 с.

19.Кнороз В.И., Кленников Е.В. Шины и колеса.- М.: Машиностроение, 1975. – 184 с.

20.Колесников К.С. Автоколебания управляемых колес автомобиля. – М.: Гостехиздат, 1955. – 238 с.: ил.

21.Краткий автомобильный справочник/ А.Н.Понизовкин, Ю.М.Власов, М.Б. Ляликов и др. – М.: "Транскосолтинг", НИИАТ, 1994. – 779 с.

22.Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности "Автомобилии автомобильное хозяйство".– М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.: ил.

23.Лысов М.И. Рулевые управления автомобилей. – М.: Машиностроение, 1972. – 344 с.: ил.

24.Мазалов Н.Д., Трусов С.М. Гидромеханические коробки передач. – М.: Машиностроение, 1971. – 296 с.

25.Михайловский Е.В. Аэродинамика автомобиля. – М.: Машиностроение, 1973. – 224 с.

26. Пархиловский И.Г. Автомобильные листовые рессоры.- М.: Машиностроение, 1978. – 238 с. ил.

27.Равкин Г.О. Пневматическая подвеска автомобиля. – М.: Машгиз, 1962. – 288 с.: ил.

28.Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. – М.: Машиностроение, 1972. – 372 с.: ил.

29.Селиванов И.И. Автомобили и транспортные гусеничные машины высокой проходимости. – М.: Наука, 1967 – 272 с.: ил.

30.Степанова Е.А., Лефаров А.Х. Блокирующиеся дифференциалы грузовых автомобилей. – М.: Машгиз, 1960. – 128 с.: ил.

31.Стешенко В.П. Исследование некоторых эксплуатационных качеств переднеприводных автомобилей. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. – М.: МАМИ, 1968. –16 с.

32.Транспортные средства на высокоэластичных движителях /Н.Ф. Бочаров, В.И. Гусев, В.М. Семенов и др. – М.: Машиностроение, 1974. – 2О8 с.: ил.

33.Трусов С.М. Автомобильные гидротрансформаторы. – М.: Машиностроение, 1977. – 271 с.

34.Хальфан Ю.А. Первые русские автомобили и их эксплуатационные свойства.- М.: Автотрансиздат, 1960. – 43 с.

35.Чайковский И.П., Саломатин П.А. Рулевые управления автомобилей. – М: Машиностроение, 1987. – 176 с.: ил.

36.Фалькевич Б.С. Теория автомобиля. – М.: Машгиз, 1963. – 239 с.

37. Шасси автомобиля. Атлас конструкций: Учебное пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 1977. –308 с.: ил.

38.Шегуров Л.М. и Ширшов В.П. Автомобили страны советов.- М.: ДОСААФ СССР, 1983. – 128 с.

39.Экономия горючего /Е.П. Серенсен, А.И. Босенко, В.Е. Бычков и др. – М.: Воениздат, 1986. – 190 с.: ил.

41.Яценко Н.Н., Прутчиков О.К. Плавность хода грузовых автомобилей. – М.: Машгиз, 1969. – 220 с.: ил.