Расчётное определение разброса шума тягово-транспортных средств

Полный текст

Уровень шума вокруг тягово-транспортных средств (ТТС) и на рабочем месте операто- ра, как показывают экспериментальные данные [1 - 3], имеет большой разброс значений да- же у одной и той же модели, выпущенной одним и тем же предприятием в одно и то же вре- мя. Это относится практически ко всем видам ТТС - новым и имеющим определённую нара- ботку, при массовом, единичном и серийном производстве, и при совершенно одинаковых условиях эксплуатации. Вместе с тем статистические исследования шума ТТС в различных точках создаваемого им шумового поля показывают, что такой разброс существенен [4 - 6]. Так, для новых автомобилей ВАЗ, прошедших только предпродажную подготовку (имеющих практически нулевой пробег), общий уровень шума под капотом на одном и том же режиме работы ДВС и в одних и тех же условиях окружающей среды имеет разброс в 5…7 дБА. Раз- брос уровня шума автомобилей ГАЗ, находящихся в эксплуатации, существенно выше (ри- сунок 1.) [3, 7, 8]. Причины этого, видимо, прежде всего определяются полями допусков на изготовление деталей и регулировки (или сборки) систем и агрегатов ТТС. 110 L , дБА σL 100 σL 90 80 70 7000 60 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 n, об/мин Рисунок 1. Статистическая зависимость уровня звука у КП автомобиля ГАЗ от частоты вращения ДВС При этом если методика статистической обработки результатов измерения шумности различных технических объектов довольно хорошо отлажена [8, 9], то методики расчётной оценки возможного разброса шума ТТС в настоящее время нет. А она была бы весьма полез- на разработчикам для предварительной оценки шумности ТТС на этапе его проектирования, так как позволила бы существенно сократить дорогостоящие доводочные испытания. Разброс шумности с оценкой его вероятного разброса в первом приближении можно сделать на основе данных по разбросу уровня шума отдельных источников. При этом необ- ходимо помнить, что в общем случае формирование шума в кабине на рабочем месте опера- тора ТТС определяется несколькими составляющими [10]: воздушным (или проникающим) шумом; структурным (или вибрационным, корпусным) шумом; отражённым (вторичным) шумом; шумом внутренних источников (вентилятор, отопитель и др.). И если шум от внутренних источников легко исключать при испытаниях и расчётах, то первые три составляющие тесно связаны между собой, так как они определяются одними и теми же внешними источниками и акустической постоянной кабины, оператора или салона. Однако поскольку пассивные методы борьбы с воздушным и структурным шумом ТТС существенно различаются, в настоящей работе будет речь идти только о воздушной состав- ляющей шума и связанным с ней вторичным шумом (хотя подход к определению возможно- го разброса и структурного шума будет таким же). Определение уровней звукового давления (УЗД) воздушного шума в конкретных рас- чётных точках от различных источников шума (у отдельных панелей) проводится в общем случае по формулам с одинаковой структурой [4, 11]. Поэтому для примера определения разброса рассчитанного шума рассмотрим только одну формулу - для расчёта УЗД у панели кабины (салона) от шума двигателя, проникающего через нижний открытый проем в капоте: L  L   4  S 10 lg kap.dv  kap.dv 10 lg pr 10 lg 1   20 lg R , (1) n dv  4r 2 B  S 3  dv kap.dv  kap где: 3 средний коэффициент звукопоглощения отражающей поверхности; Ldv звуковая мощность, излучаемая двигателем; Skap площади ограждений капота двигателя; S pr площадь проема; kap.dv коэффициент, учитывающий влияние ближнего звукового поля двигателя; kap.dv коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля; rdv расстояние от двигателя до панели капота; hdv высота установки двигателя над отражающей поверхностью; Rdv расстояние между корпусом двигателя и рабочим местом. B  Akap Skap3  постоянная капота. R  h2  (R / 2)2 . kap.dv 1 3 1 3 dv dv Из курса вычислительной математики известно, что конечное приращение функции (определяющее разброс её значений) можно подсчитать по формуле, связывающей погреш- ность функции с погрешностями аргументов [12]: n F i  F  i1 x i  x , (2) где: x  - погрешность аргумента; i F - конечное приращение функции; F xi - частная производная функции по i- тому аргументу; n - общее число независимых аргументов. В формуле (1) используются приближённые значения таких исходных величин, как Ldv , 3 , Bkap.dv и, соответственно, они будут иметь конечные приращения L   ,  , dv 3 B   kap .dv 3 Skap  . 3 1 2 Если обозначим   4  С  kap.dv  kap.dv , то с учётом выражений (1) и (2) можно полу-  4r 2 B  чить:  dv kap.dv      3 Ln   Ln  , Ln Ldv 3 Bkap.dv B kap .dv здесь: Ln 3 частная производная функции (1) по 3 ; Ln Bkap.dv частная производная функции (1) по Bkap.dv . Ln  10 lg e 1 и Ln 4 1 2  10 lg e kap.dv . Тогда: 3 1 3 1 Bkap.dv 4B C Bkap.dv     10 lg e kap .dv 10 lg e 3 . (3) C B Ln Ldv 2 kap.dv 1- α3 Поскольку погрешность при её известном законе распределения однозначно, с задавае- мой доверительной вероятностью, определяет и доверительный интервал функции, то по ней можно судить и о разбросе результатов расчёта УЗД в заданной точке от отдельного источ- ника шума. При нескольких источниках необходимо провести энергетическое сложение результа- тов расчёта от каждого из них. А следовательно, и разброс суммарного уровня шума будет определяться разбросом значений каждой из складываемых величин. Для энергетического сложения УЗД используется выражение [4, 11, 13]:  n  L  10lg 100.1Li   , (4)  i1  здесь: Li - математические ожидания значений звуковой мощности слагаемых источников. Обозначим через L  разброс значений величин i Li (можно считать половину доверительного интервала для величин Li ). Тогда с учётом формулы (2), получим n L i L  L  i1 L  i , L Li  10  lg e  0.1  ln1010 0.1Li n 100.1Li  i1 10  lg e  ln(10 0.1 . 10 0.1Li n 100.1Li  i1 Поскольку lg e  ln10  1, то L  100.1Li n и, следовательно, Li n 10 100.1Li  i1  0.1Li L  L  i1 n i . (5) 100.1Li i1 Таким образом, общая методика вероятностного разброса расчётной оценки шумности ТТС состоит из следующих этапов: оценка разброса (доверительного интервала) акустической мощности каждого независи- мого источника шума; определение расчётной функции (выбор или составление формул для расчёта); определение разброса (доверительного интервала) для коэффициентов звукопоглощения и других независимых переменных; определение частных производных расчётной функции по каждой независимой перемен- ной; получение функциональной зависимости разброса результата от разброса входных фак- торов (аргументов); расчёт численной оценки разброса (доверительного интервала) результата определения шумности ТТС.

Об авторах

А. В Победин

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

Email: ts@vstu.ru
к.т.н. проф.; +78442248162

А. А Долотов

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

Email: ts@vstu.ru
+78442248162

А. И Искалиев

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

Email: ts@vstu.ru
+78442248162

Список литературы

Дополнительные файлы