8.2 Захист від шуму автомобіля

Один з основних джерел шуму в містах - автомобільний транспорт, інтенсивність руху якого постійно зростає. Найбільші рівні шуму 90 ... 95 дБА відзначаються на магістральних вулицях міст з середньою інтенсивністю руху 2 ... 3 тис. і більше транспортних одиниць на годину.

Шум, що виникає на проїжджій частині поширюється не тільки на прима-гістральної територію, але і проникає вглиб житлової забудови, негативно впливаючи на здоров'я людей. При тривалому щоденному впливі шуму на організм з роками може розвинутися погіршення слуху до 20 дБ, що починає серйозно заважати людині. Шумові впливи, накопичуючись в організмі, мають шкідливий вплив на центральну нервову систему: з'являються безсоння, запаморочення, дратівливість, нервову напругу, знижуються обсяг і концентрація уваги, працездатність, збільшується час реакції. Найбільш небезпечно вплив перерахованих факторів для водіїв, тому що в ряді випадків воно може стати причиною дорожньо-транспортних пригод.

У таблиці 8.2 представлені результати, що характеризують зміну психофізіологічних параметрів людини при впливі шуму інтенсивністю 90 і 103 дБА протягом трьох і семи годин (шум такої інтенсивності характерний на робочих місцях водіїв вантажних автомобілів).

Таблиця 8.2

Вплив шуму на організм людини

Погіршення параметрів	Інтенсивність шуму
	90 дБА		103 дБА
	До 3 годин	До 7 годин		До 3 годин	До 7 годин
Час реакції Увага Координація рухів Чутливість слуху	0,5% - - -	15,5% 23,5% 22,5% 56%		15% 22,5% 22% 56%	16,5% 29,5% 32,5% 58%

При розгляді завдання зниження шуму, коли його джерелом є транспортні потоки, а об'єктом шумозахисту - люди, що знаходяться в житлових, громадських або похідних будівлях, всі методи боротьби з шумом можна представити у вигляді послідовного ланцюжка (рис. 8.2). Кожна ланка такого ланцюжка характеризує певну групу методів, що знижують шум, що передається від джерела до об'єкта.

До першої групи відносяться методи зниження шуму в джерелі його виникнення. Вони, в свою чергу, поділяються на дві підгрупи:

- Зниження шуму одиночних автомобілів шляхом вдосконалення їх конструкції (ланка 1).

- Зниження шуму одиночних автомобілів і транспортних засобів потоків методами раціональної організації їх руху (ланка 2).

Рис. 8.2 Схема ланцюжка методів боротьби з транспортним шумом

До другої групи (ланка 3) відносяться методи боротьби на шляху поширення шуму в міському середовищі від джерела до об'єкта шумозахисту. До них відносяться містобудівні методи, пов'язані із застосуванням в проектних рішеннях елементів міського середовища, що сприяють зниженню шуму.

До третьої групи (ланка 4) відносяться методи зниження шуму на об'єкті шумозахисту - конструктивно-будівельні методи, що забезпечують підвищення звукоізоляційних властивостей огороджувальних конструкцій, будівель і споруд.

Так як можливості застосування методів другої і третьої груп найчастіше обмежені вже сформованою структурою міської забудови, найбільш важливими і найефективнішими є методи першої групи, а зниження шуму автомобілів за рахунок вдосконалення їх конструкції - основною ланкою в ланцюжку.

Шум автомобіля - це шум складного джерела, рівень якого складається з рівнів шуму окремих вузлів і агрегатів автомобіля. При русі автомобіля його вузли і агрегати здійснюють різні за амплітудою і частотою коливання в просторі. Коливання виникають внаслідок впливу змінних за величиною і напрямком сил на пружні елементи в конструкції автомобіля. Розвиток коливальних процесів в пружних системах двигуна, трансмісії, кузова, ходової частини автомобіля і допоміжних агрегатів супроводжується випромінюванням енергії коливань в навколишній простір, що призводить до виникнення шуму (рис. 8.3 та 8.4).

Рис. 8.3. Первинний джерело шуму - двигун, що випромінює

повітряний шум

Рис. 8.4. Вторинний джерело шум - панель кузова, «порушувана»

вібрацією силового агрегату (двигуна)

Методи боротьби з шумом в автомобілі можна розділити на конструктивний і пасивний.

Конструктивний метод :

- Застосування відбалансованих силових агрегатів і вузлів трансмісії, підвищення точності їх виготовлення;

- Раціональний підбір і розрахунок еластичних елементів підвіски силового агрегату, трансмісії, ходової частини, системи випуску;

- Правильний розрахунок конструкції системи випуску і визначення точок її підвіски до кузова;

- Вибір оптимальної конструкції кузова і його жорсткості;

- Застосування прогресивних конструкцій додаткових вікон, дверних прорізів і т.д.

Пасивний метод:

- Застосування шумо-, віброізолюючих і ущільнювальних матеріалів;

- Застосування захисних кожухів, капсулювання.

Зниження шуму впуску досягається доданням необхідних звукопоглинальних властивостей очисників повітря, а також застосуванням відповідних конструкцій впускних трубопроводів. Стандартні очищувачі повітря вітчизняних автомобілів зменшують рівень шуму системи впуску на 4 ÷ 20 дБА.

Потужним джерелом шуму в автомобілі є система випуску відпрацьованих газів. Основна причина цього - витікання через випускні клапани і далі через колектор і трубопровід відпрацьованих газів, що володіють високою внутрішньою енергією і великою швидкістю. Рівень шуму при цьому досягає значень 125 ÷ 130 дБА. Для зменшення шуму випуску застосовують глушники. Вимоги, що пред'являються до них, суперечливі. З одного боку, необхідно забезпечити зниження рівня шуму випуску не менш ніж на 25 ÷ 35 дБА - це основна вимога, і з іншого боку, втрати потужності двигуна з глушником не повинні перевищувати 1,5% від номінальної потужності. Крім цього, необхідно забезпечити мінімальну матеріаломісткість конструкції, технологічність, надійність і простоту експлуатації.

За принципом дії глушника шуму випуску можна розділити на активні і реактивні . У глушники активного типу звукова енергія знижується в результаті поглинання звукопоглинальним матеріалом (базальтове волокно, металева "шерсть", в окремих випадках скловолокно), яким покриваються внутрішні поверхні камери і трубопроводів глушника (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Глушник активного типу (поглинач)

Основна перевага таких глушників - досить висока ефективність і простота конструкції. Однак на практиці активні глушники застосовуються рідко через невеликого терміну служби звукопоглинального матеріалу, пори якого швидко закоксовується і ефективність глушника різко падає.

У реактивних глушниках використовуються розширювальні, відбивні і резонаторні камери. У розширювальних камерах потік газів дросолюється за допомогою місцевого опору (дроселя), за яким відразу слід великий об'єм. Енергія розсіюється в дроселі, а при подальшому розширенні потоку згладжуються звукові коливання (рис. 8.6).

Чим більше опір (менше отвори), тим сильніше ефект, але тим більше втрати потужності двигуна. Може використовуватися в якості попереднього глушника в системі.

У відбивних камерах встановлюються кілька «акустичних дзеркал», від яких відбиваються звукові хвилі, і потік газів кілька разів змінює напрямок. Енергія при цьому розсіюється, переходить в теплоту. Конструкція часто застосовується в кінцевих глушниках стандартних систем (рис. 8.7).

Ріс.8.6. Розширювальна камера

Рис. 8.7. Глушник відбиваючого типу

У глушниках типу резонатора використовують замкнуті порожнини, розташовані поряд з трубопроводом і сполучені з ним поруч отворів. Часто в одному корпусі створюються два нерівних обсягу, розділених глухою перегородкою. Кожний отвір разом із замкнутою порожниною є резонатором, збудливим коливання власної частоти. Умови розповсюдження резонансної частоти різко міняються, і вона ефективно гаситься унаслідок тертя частинок газу в отворах. Такі глушники ефективно при малих габаритах гасять низькі частоти і застосовуються в основному в якості попередніх у випускних системах. Суттєвого опору потоку не чинять, т. к. розтин не зменшують (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Резонаторний глушник

На практиці найчастіше застосовуються складні комбіновані глушники, що складаються з послідовно і паралельно з'єднаних розширювальних, відбивних і резонаторних камер (рис. 8.9).

Рис. 8.9. Комбінований глушник