CC BY
60
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. На рис. 2 показана форма электродермальной реакции водителя 11 представленная двумя кривыми. Под электродермальной реакцией подразумевается изменения электрокожного сопротивления и кожно-гальванической реакции кожных покровов в месте наложения электродов. Пунктирная линия - проводимость в, мкСм (правая ось ординат); сплошная линия -
Ш (1п С)/ Ш о// /
производная от логарифма проводимости по времени 4 7 ; %/с (левая ось ординат, по оси абсцисс время реакции, с) у1 - максимальная скорость роста, с (максимум производной); у2 - максимальная скорость падения, с (минимум производной). По экстремумам мож-
Ас = — с у2
Рис. 2. Форма электродермальной реакции водителя [2].
Используя параметр ассиметрии, можно прогнозировать изменение состояния водителя, а также прогнозировать изменения реакции водителя.
На основании вышесказанного можно заключить, что для обеспечения безопасности перевозок на дальние дистанции возможна и целесообразна разработка бортовой системы диагностики, которая позволяет в процессе движения прогнозировать состояние водителя и величину тормозного пути.
Такая система позволит снизить вероятности ДТП при любых дорожных условиях.
Литература
1. Тарасик В. П. Теория движения автомобиля. Учебник для ВУЗов. - СПб., БХВ - Петербург, 2006 - 478с.,:ил.
2. П.Л. Лаврентьев. Поддержание работоспособности водителей в темное время суток с помощью технических средств - важный фактор в обеспечении безопасности дорожного движения. Сборник докладов Международной конференции 16-17 сентября 2004 г. Дни безопасности дорожного движения в балтийском регионе. Дорожное движение в темное время суток, Москва 2005. Изменение электродермальной активности при снижении уровня бодровствования.
Об использовании некоторых приемов структурирования материалов для улучшения виброакустических свойств панелей, обивок и ламинатных
прокладок в легковых автомобилях
к.т.н., доц. Фесина М.И., Краснов А.В.
Толъяттинский государственный университет
Известно, что при проектировании легкового автомобиля всегда остаются актуальными проблемы минимизации весогабаритных и стоимостных показателей его деталей в составе шумоизоляционного пакета, при достижении приемлемо-высокого акустического комфорта в салоне и обеспечения низких уровней внешнего шума, удовлетворяющих законодательным
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. требованиям. Проведенные авторами исследования показывают, что комплексное решение вышеперечисленных технических проблем в существенной степени достигается использованием различных приемов конструктивно-технологического структурирования шумопонижающих (звукопоглощающих, звукоизоляционных, вибродемпфирующих) материалов и деталей.
1. Структурированные звукопоглощающие материалы
В конструкциях современных моделей легковых автомобилей используются шумопог-лощающие детали (прокладки, обивки, панели), изготовленные из различных пористых структур звукопоглощающих материалов. Весьма часто, недостатком таких шумопогло-щающих деталей является недостаточно высокая эффективность поглощения ими звуковой энергии. Причинами могут являться как слабое звукопоглощение пористого слоя, так и относительно малые габариты деталей, высокая динамическая жесткость лицевого защитного (декоративного) слоя, низкая степень звукопрозрачности составных слоев (лицевых, адгезионных, термоизоляционных и пр.).
Проведенные экспериментальные исследования показывают, что увеличение степени поглощения звуковой энергии малогабаритными панелями (обивками) может быть достигнуто, в частности, за счет выполнения соответствующего рационального перфорирования пористого слоя звукопоглощающего материала, введения сквозных разрезов в защитном лицевом слое, преднамеренном расчленении (дроблении) монолитной шумопоглощающей детали на несколько составных (той же или меньшей суммарной площади поверхности), формообразования заданного геометрического контура шумопоглощающей детали, сообщающего ей увеличенный периметр внешнего контура при сохранении неизменной (или уменьшенной) площади ее лицевой поверхности [1]. Экспериментальные исследования структурированных образцов звукопоглощающих материалов и полноразмерных шумопоглощающих деталей проводились на лабораторно-стендовой установке «Кабина Альфа», оценочным параметром
(Л
являлся «реверберационный коэффициент звукопоглощения» г ) [2].
Перфорирование монолитного пористого слоя звукопоглощающего материала образует в нем локальные зоны пониженной динамической жесткости, непосредственно прилегающие к контурам (свободным краям) отверстий перфорации. В результате увеличивается динамическая податливость и деформации упругого скелета перфорированной структуры в этих зонах. Это, соответственно, способствует возрастанию эффектов поглощения энергии падающих звуковых волн указанными локальными перфорированными зонами. Также в этом случае, в процесс поглощения звуковой энергии, дополнительно включаются открытые поверхности пористых торцевых зон отверстий перфорации, образованные в скелете звукопоглощающего материала по его толщине. Степень перфорации пористой структуры звукопоглощающего материала характеризуется параметром «коэффициент перфорации» ( ^пер ) как от-
£
ношение суммарной площади проекции отверстий перфорации пер к площади лицевой по-
£
верхности сплошного неперфорированного слоя звукопоглощающего материала лщ :
к пер = £ пер/ £ лиц (1)
Как показали результаты проведенных экспериментов с образцами шумопоглощающих деталей типа плосколистовых панелей толщиной листов 12,5 и 25 мм, изготовленных из от-крытоячеистого пенополиуретана (ППУ), при исследованном диаметре отверстий перфорации 6 мм, в вариантах изменения межосевого шага (12,5 мм, 25,0 мм, 50,0 мм), указывают на
а
рост значений реверберационного коэффициента звукопоглощения г на величину до 0,3
а
(см. рис. 1, а). Максимальное возрастание параметра г достигается при равенстве значений межцентровых расстояний отверстий перфорации толщине звукопоглощающей панели при
к
и) И
о н
ч
> К
у £
ю о о ■о
\ !
-ф- -ф -ф -ф- -ф !
-ф -ф -ф- -ф- -ф^
-ф- -ф- -ф- -<!> -ф- 1,
-ф -ф-ф -ф- -ф-
/спср <0,04, Ь = к
г—:н
У ч /
!опо ;ооо (а)
□ ГЦЦ П
□ □ □ □
1 □ 1 □ п □ ч
□ п □
1ГЯ □ □ □
□ □ / □
500
1000
гооо (в)
4000
8000 Гц
500
10011
2<Ю0 (Г)
40Ш
»0,10 Гц
N »
2
о н
И
►о
о »
я ►о
е-
о
►о £
к
к ^
Й
д
С5-
Рис. 1. Примеры структурирования плосколистовых шумопоглощающих панелей и достигаемый эффект увеличения показателя
«рсвсрбсрационный коэффициент звукопоглощения» аг: 1 - порист ый слой звукопоглощающего материала; 2 - отверстия перфорации; 3 - звукопрозрачный лицевой декоративный или защитный слой; 4 - прорези в лицевом звукоирозрачном декоративном или защитном слое; 5 - воздушные промежутки между расчлененными малогабаритными панелями; Апср - коэффициент перфорации; Ь - межцентровое расстояние отверстий перфорации; Л - толщина звукопоглощающих панелей; (I - диаметр отверстий перфорации; ¿-ширина воздушного зазора между обособленными
малогабаритными панелями; кривая А - величина показателя аг неструктурированной шумопоглощающей панели; кривая В -
величина показателя аг шумопоглощающей панели, структурированной по схеме представленной на верхнем рисунке.
2 I сг
ё о Я
0
►о
н
1
сг
о
►о
й о н
сс рэ
(а)
И
п> ►о
СИ
л а> о Я
К
^
о н
ё о
И
я я
И
к
-г
п> Й 5
Значение коэффициента перфорации ^пер 0'0 обеспечивает наибольший рост ре-верберационного коэффициента звукопоглощения г в исследованном диапазоне изменения
коэффициента перфорации ^пер 0,01 ''' 0,20 .
Образуемое негативное ужесточающее воздействие на внешнюю поверхность пористого звукопоглощающего слоя, «технологически сшиваемого» с ним лицевого защитного слоя звукопрозрачной пленки (например, выполняемого термоадгезивным или огневым способом), в определенной степени может быть устранено его последующим «частичным разрушением». В частности, это может быть реализовано преднамеренным введением сквозных повреждающих разрезов в монолитной поверхности «сшитой» структуры сопряженного защитного и пористого звукопоглощающего слоев. Эффективность данного конструктивно-технологического приема иллюстрируется результатами определения реверберационного коэффициента звукопоглощения а плосколистовых шумопоглощающих панелей толщиной 25 мм. Из приведенных результатов (см. рис. 1, б) следует, что расчленение монолитной плосколистовой шумопоглощающей панели, содержащей внешнюю защитную пленку, на 100 автономных малогабаритных панелей, с последующим их беззазорным мозаичным сопряжением, может приводить к дополнительному увеличению реверберационного коэффициента
звукопоглощения а на величину до 0,3.
Применение отдельных, разнесенных на заданные расстояния малогабаритных шумо-поглощающих панелей, меньшей суммарной лицевой площади поверхности (меньшей, чем заданная базовая площадь сопоставляемой монолитной лицевой поверхности шумопогло-щающей панели), соответственно, с меньшим расходом и стоимостью материала, но имеющих суммарный периметр внешних контуров, превышающий, по крайней мере, не менее чем в 1,25 раза периметр контура этой базовой монолитной шумопоглощающей панели, позволяет достичь эквивалентного звукопоглощающего эффекта, который был получен при применении базовой квадратной панели большей площади лицевой поверхности (с, соответственно, большим расходом и стоимостью материала). Это следует из сопоставительного анализа
результатов измерений реверберационного коэффициента звукопоглощения г, малогабаритных панелей, выполненных в виде 100 идентичных прямоугольников размером 200x50 мм, разнесенных между собой, с образованием воздушных зазоров шириной, равной 25 мм, по отношению к монолитному квадратному плосколистовому образцу, той же лицевой площади поверхности 1000x1000 мм. Из представленных результатов (см. рис. 1, в) следует, что такое преднамеренное дробление монолитной звукопоглощающей панели приводит к суще-
а
ственному увеличению реверберационного коэффициента звукопоглощения г. В частности, в октавной полосе с центром 2000 Гц а увеличивается на величину более чем в 2 раза.
Увеличение периметра внешних контуров монолитной плосколистовой панели, с образованием дополнительной площади открытых торцевых поверхностей, при неизменной площади проекции ее лицевой поверхности, можно достигать за счет придания ей определенной геометрической формы (см. рис. 1, г). Как показали экспериментальные оценки, использование, например, прямоугольной плосколистовой шумопоглощающей панели большего в 4 раза суммарного периметра внешних контуров Р, в сравнении с базовой квадратной монолитной шумопоглощающей панелью той же площади поверхности, позволило дополнительно увеличить реверберационный коэффициент звукопоглощения г на величину до 0,36. Следует заметить, что эффект реализации повышенного звукопоглощения неквадратных по форме панелей с увеличенным периметром контура вызывается также усилением эффекта дифракционного звукопоглощения более протяженными свободными краевыми зонами. 76 Известия МГТУ «МАМИ» № 1(7), 2009
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. Практические примеры использования указанных приемов структурирования пористых звукопоглощающих материалов на конкретных конструкциях деталей и узлов легковых автомобилей представлены на рис. 2, 3, 4.
(а) (б)
(а) Спектр внешнего шума автомобиля на режиме интенсивного разгона на 3
передаче КП со скорости 50 км/ч (ГОСТ Р 41.51-2004).
(б) Спектр шумового излучения системы впуска двигателя. Измерительный микрофон расположен на расстоянии 0,06 м от открытого среза воздухозаборного
патрубка воздухоочистителя. 1 - пористый слой звукопоглощающего материала; 6 - несущая оболочка аэроакустического экрана моторного отсека; 7 - перфорированные шумопоглощающие панели; 8 - шланг подачи очищенного воздуха системы впуска двигателя; 9 - полость камеры воздухоочистителя; 10 - стенки корпуса
воздухоочистителя; Ь - уровень шума; ^ 1 - достигнутый эффект снижения общего уровня шума; ЛЬ - достигнутый эффект снижения уровней шума в отдельных
полосах частот.
Рис. 2. Приемы использования структурированных шумопоглощающих панелей в конструкции нижнего аэроакустического экрана моторного отсека (а), корпусе воздухоочистителя двигателя (б), достигаемые эффекты снижения уровней внешнего шума автомобиля и уменьшения шума впуска 4-х цилиндрового ДВС (пдв = 5000 мин-1, полная нагрузка). Кривые С и Б - 1/3-октавные спектры уровней шума испытуемых объектов, оборудованных, соответственно, неструктурированными и структурированными шумопоглощающими панелями.
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.
П
20
1 СЮ
4СЮ
1600 АЬ
6ЭОО Гц
Я = 3,4 дБА
М = 2,3...7,0 дБА, = 3,4 дБА М = 1,5...5,2 дБА,
(а) (б)
Спектр шумового излучения отопительно-вентиляционной системы (ОВС) легкового автомобиля. Измерительный микрофон расположен на расстоянии 0,5 м от геометрического центра плоскости среза верхнего сопла отопительно-распределительного корпуса. Режим максимальной производительности ОВС. 7 - перфорированные шумопоглощающие панели, облицованные сплошной звукопрозрачной пленкой; 11 - электровентилятор; 12 - отопительно-распределительный корпус; 13 - воздуховоды; 14 - воздухораспределительные заслонки, футерованные перфорированными шумопоглощающими панелями 7; 15 -
выходные сопла; 16 - радиатор; Ь - уровень шума; А Я - достигнутый эффект снижения общего уровня шума; АЬ - достигнутый эффект снижения уровней шума в
отдельных полосах частот Рис. 3. Приемы использования структурированных шумопоглощающих панелей в корпусных деталях (а) и распределительных заслонках (б) ОВС легкового автомобиля, достигаемые эффекты снижения уровней шума ОВС. Кривые С и П - 1/3-октавные спектры уровней шума ОВС функциональные узлы которой оборудованы неструктурированными (С) и структурированными (П) шумопоглощающими панелями.
2. Структурированные звукоизоляционные материалы
Под процессом структурирования типичных двухслойных звукоизоляционных материалов подразумеваются, в частности, технологические приемы несквозного тупикового перфорирования объемной структуры пористого слоя в составе со сплошным плотным зву-коотражающим слоем [3]. Такой тип структурирования позволяет увеличивать звукоизоляционную эффективность материала (оценочный параметр «способность к звукоизоляции» г)
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. в широком частотном диапазоне при меньшем расходе (соответственно - меньшей стоимости) вещества звукопоглощающего слоя.
пЬпп □ □□
□ □□
и
я
4
]01Х>
5000
I о™
ДЬЕ= 1,7... 3,4 дБ А ДЬЕ= 1,5... 2,4 дБА
(а) (б)
Спектры корпусного шума двигателя рабочим объемом 1,6 л, замеренного в 1 м от верхней зоны корпуса ДВС (а) и в 1 м от передней зоны корпуса ДВС (б). Режим полной нагрузки. Моторный стенд, безэховая акустическая камера. 1 - пористый звукопоглощающий материал; 6 - несущие оболочки кожухов;
Ь^ - общий уровень шума; - достигнутый эффект снижения общего уровня
шума.
Рис. 4. Приемы структурирования шумопоглощающих панелей верхнего декоративного кожуха (а) и кожуха привода газораспределительного механизма (б)
А
).
двигателя автомобиля, достигаемые эффекты снижения общего уровня шума ( Кривые С и Б - 1/3-октавные спектры уровней шума испытуемых узлов, оборудованных неструктурированными (С) и структурированными (Б) шумопоглощающими панелями.
Эффект увеличения звукоизоляционной эффективности вызван образованным семейством многочисленных замкнутых звукопоглощающих полостей, позволяющих усиливать процесс динамических деформаций более податливого упругого пористого скелета, с сопутствующим динамическим (колебательным) перемещением воздуха из полостей отверстий перфорации в примыкающие сообщающиеся каналы пористой структуры материала. Указанные динамические процессы сопровождаются интенсификацией процессов поглощения звуковой энергии.
Конструктивно-технологическое структурирование типичного двухслойного звукоизоляционного материала в составе плотного звукоотражающего и пористого звукопоглощающего слоев путем соответствующего перфорирования тупиковыми отверстиями его пористого звукопоглощающего слоя (р) может быть охарактеризовано параметром «коэффициент
структурирования» ( ^стр ):
к СТР = ^ £ п/Б
(2)
где:
Б,
я - суммарная поверхностная площадь поверхности тупикового отверстия перфорации; п - количество отверстий перфорации; Б - площадь лицевой поверхности пористого звукопоглощающего слоя.
Экспериментальные исследования структурированных звукоизоляционных материалов проводились на лабораторно-стендовых установках «Башня Пиза» и «ЯТС-3» с использованием оценочного параметра «способность к звукоизоляции» г) [4]. Эффективность предлагаемого конструктивно-технологического приема иллюстрируется результатами экспериментальных исследований, представленных на рис. 5.
г, дБ -|
■ИХ)
—|—
йЗО
—I—
1000
1600
4000
г < 2d, с1 = 0,5А, ко < 0,5А, кстр = 0,85
бЗОЙ Гц
Дг < +12 дБ, Дш <-13% Рис. 5. Вариант структурирования образца звукоизоляционного материала, смонтированного на несущей панели (1) кузова, с сопоставлением параметра г структурированного (Б) и неструктурированного (С) образцов материалов: 1 - несущая тонколистовая металлическая панель кузова; 2 - пористый звукопоглощающий слой; 3 - плотный звукоотражающий слой; 4 - тупиковые
отверстия перфорации; кстр - коэффициент структурирования пористого
, к звукопоглощающего слоя; п - толщина пористого звукопоглощающего слоя; 1 -
толщина плотного звукоотражающего слоя;
к
0 _
глубина структурирования (высота
тупиковых отверстий перфорации); й - диаметр тупиковых отверстий перфорации; * -
межцентровой шаг тупиковых отверстий перфорации; г - параметр «способность к звукоизоляции»; Аг - величина изменения параметра г в результате структурирования, \т - величина изменения удельного поверхностного веса структурированного
материала
Результаты проведенных экспериментов с плосколистовыми образцами звукоизоляционных материалов, содержащих звукопоглощающий волокнистый слой (толщина к = 20 мм, удельный поверхностный вес 1,2 кг/м2) и весовой звукоотражающий слой типа «септум» на
основе битума (толщина 1 мм, удельный поверхностный вес 5,0 кг/м2), при их структурировании тупиковыми отверстиями (вариант В) указывают на рост параметра «способность к звукоизоляции» г в диапазоне частот 400.. .6300 Гц на величину на 3.. .12 дБ. При проведении указанных экспериментальных исследований использовались следующие параметры структурирования образцов: выполнялись круглые тупиковые отверстия перфорации диаметром d = 10 мм, межцентровым шагом г = 20 мм, глубиной структурирования пористого
слоя
к0 = 10
мм, при
кстр - °>85
. Результаты экспериментальных исследований демонст-
рируют эффективность структурирования пористого слоя с ^стр 0,85 , позволяющего снизить расход материала пористого волокнистого слоя обивки Ат на 13% и существенно (до 12 дБ) увеличить значения параметра «способность к звукоизоляции» г. Дальнейшее потенциальное снижение веса звукоизоляционных материалов возможно, к примеру, за счет увеличения глубины структурирования (к0) при некоторой (допустимой) потере звукоизоляционной эффективности (г) или же при ее сохранении на достигнутом уровне неструктурированного материала (С).
3. Структурированные вибродемпфирующие материалы
Для демпфирования изгибных вибраций кузовных панелей и соответствующего ослабления излучаемого ими структурного шума используют плосколистовые вибродемпфирую-щие прокладки, адгезионно (липким клеевым или термоактивным слоем) сопрягаемые с встречными поверхностями кузовных панелей, образующие ламинатные вибродемпфирую-щие покрытия.
Под структурированными вибродемпфирующими материалами подразумеваются плосколистовые материалы, в составе перфорированной структуры вязкоэластичного слоя - для однослойных жестких и двухслойных армированных со сплошным армирующим слоем виб-родемпфирующих материалов, а также со сквозным перфорированием вязкоэластичного и армирующего слоев - для двухслойных типов армированных вибродемпфирующих материалов [3, 5]. Однослойные жесткие вибродемпфирующие материалы состоят исключительно из
вязкоэластичного слоя (модуль Юнга Е1 > 1,5 х1° Н/м2). Двухслойные армированные вибродемпфирующие материалы, состоят из слоя вязкоэластичного материала (модуль Юнга
Ел > 0,5 х109 Н/ 2) ( Ю Е2 >(68... 70)х 109)
1 Н/м ) и внешнего армирующего слоя (модуль Юнга 2 ).
Экспериментальные исследования характеристик структурированных вибродемпфи-рующих материалов выполнялись на стендовой установке типа ЯТС-3, применяемой для исследований вибрационных и звукоизлучающих свойств твердых пластинчатых структур (оценочный параметр - передаточная функция «сила-вибрация» Н) [4]. В качестве исследуемых образцов использовались композитные структуры, состоящие из несущей тонколистовой металлической пластины (толщиной 1 мм), ламинированной различными вариантами неперфорированных (неструктурированных) и перфорированных (структурированных) плосколистовых вибродемпфирующих материалов. Образованная композитная структура возбуждалась штоком электродинамического вибратора в частотном диапазоне 60... 350 Гц. Из результатов экспериментальных исследований, представленных на рис. 6,а, следует, что
^ _0 2
перфорирование структуры однослойного вибродемпфирующего материала ( пер ) в
составе указанной композитной структуры, приводит к увеличению значений резонансных частот колебаний на 8.27 Гц и снижению амплитуд исследуемой передаточной функции на резонансных частотах изгибных колебаний в 1,1.2,0 раза.
Из результатов экспериментальных исследований, представленных на рис. 6 б, следует,
^ _0 2
что сквозное перфорирование ( пер ) двухслойного армированного вибродемпфирую-щего материала в составе композитной структуры также повысило значения резонансных частот изгибных колебаний (на 10.30 Гц). Одновременно отмечено также снижение в 1,2.1,6 раз амплитуд исследуемой передаточной функции на частотах изгибных резонансов.
Увеличение вибродемпфирующей эффективности (повышения коэффициента потерь) перфорированных вибродемпфирующих материалов обусловлено интенсификацией динамических процессов повышения амплитуд сдвиговых деформаций вязкоэластичного слоя и упругих деформаций «растяжение-сжатие» в локализированных периметрических зонах отверстий перфорации [6]. На рис. 7 а представлены температурные зависимости приведенного
композитного коэффициента потерь ^tot (приведенного к базовой частоте 200 Гц согласно стандарту EN ISO 6721 [7]) неперфорированного образца вибродемпфирующего материала типа DF-5AL, удельным весом 5,0 кг/м2, толщиной вязкоэластичного слоя 3,3 мм, толщиной армирующего слоя 0,2 мм (кривая J) и аналогичной структуры образца (кривая G), с выполненной сквозной перфорацией (перфорирована структура вязкоэластичного и армирующего
слоев, kпер 0' 5 ). ^ак следует из представленных результатов, сквозное перфорирование армированной структуры вибродемпфирующего материала приводит к увеличению до 25%
приведенного композитного коэффициента потерь ^tot - в диапазоне температур +20...+40 оС и более чем в 2 раза - в диапазоне температур +60...+80оС. Таким образом, перфорированный образец исследованного материала (^пер 0' 5) имеет на 25% меньший удельный вес (3,75 кг/м2) при достигнутой более высокой вибродемпфирующей эффективности, проявляющейся в более широком (на «20оС) температурном диапазоне эффективного вибродемпфирования и обладающей при этом улучшенными технологическими свойствами.
Рис. 6 Передаточная функция «сила-вибрация» Н композитной структуры, в составе стальной тонколистовой пластины, ламинированной плосколистовым однослойным (а) и двухслойным армированным (б) вибродемпфирующими материалами Кривые Е и F - передаточная функция «сила-вибрация» композитной структуры с неперфорированным (Е) и перфорированным плосколистовыми вибродемпфирующими материалами вариантов (а) и (б) На рис. 76 представлены температурные зависимости приведенного композитного коэффициента потерь аналогичных структур армированных вибродемпфирующих материалов - неперфорированного образца вибродемпфирующего материала типа DF-5AL (кривая Т) и перфорированного образца материала DF-5AL с перфорированным вязкоэластичным
слоем с кпер 0,40 (структура армирующего слоя - неперфорирована, кривая О). Из представленных результатов следует, что перфорирование структуры вязкоэластичного слоя в составе армированного вибродемпфирующего материала не вызывает заметного изменения
приведенного композитного коэффициента потерь 1;. Следует, однако, заметить, что образец армированного вибродемпфирующего материала с перфорированной структурой вяз-
КеР = 0,40
коэластичного слоя с
имеет на 40% меньший удельный вес (3,0 кг/м ). Эффекты увеличения приведенного композитного коэффициента потерь двухслойных армирован-
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. ных вибродемпфирующих материалов наблюдаются при определенных соотношениях физических параметров составных слоев.
к
пер
Л 1
а = (1...20)й, г = (6...40К М = 0,5.1,8х108 Н/м2,
К > 6,8х107 Н/м = 0,02.0,25; Ат = -2.-25%
АПин < +230%; АТ= +20°С-
ш
еда!
—т—
'Ю
г1 ■
да
во
"С
(а)
а = (1.20)й, г = (2.40)4 М = 0,5.1,8х108
Н/м2,
К > 6,8х107 Н/м кпер = 0,02.0,40; Ат = -2.-40%
Ал™ = ±2%
пер
ч,
20
I
I
60
(б)
»0 •с
1 - несущая тонколистовая панель кузова; 2 - вязкоэластичный слой; 3
армирующий слой; 4 - отверстия перфорации;
к
пер -
коэффициент перфорации; Аш -
величина изменения удельного поверхностного веса материала
• Лш -
приведенный
композитный коэффициент потерь; ^Чш - величина изменения параметра в
,; Лг>ш -
результате перфорирования; АТ - температурный диапазон эффективного
вибродемпфирования (при котором >0,10); к - толщина вязкоэластичного слоя; й - диаметр отверстий перфорации; Ь - межцентровой шаг отверстий перфорации; Аш -величина изменения удельного поверхностного веса материала; М - приведенный модуль потерь материала вязкоэластичного слоя; К - приведенный показатель
_жесткости армирующего слоя_
Рис. 7. Температурные зависимости приведенного композитного коэффициента потерь
( Г]ш ) перфорированных структур плосколистовых двухслойных армированных вибродемпфирующих материалов: / - приведенный композитный коэффициент потерь
неперфорированного вибродемпфирующего материала; С - приведенный
композитный коэффициент потерь перфорированного вибродемпфирующего
материала.
В частности, величина параметра «приведенный модуль потерь» М вязкоэластичного
8 2
слоя находится в диапазоне М = 0,5.1,8x10 Н/м , а показателя «приведенный модуль жесткости» К армирующего слоя К > 6,8х107 Н/м. Приведенный модуль потерь М вязкоэластич-ного слоя и приведенный модуль жесткости К армирующего слоя определяются следующими выражениями:
М = рЧЕ1 и К = Н1ЧЕ2 (3, 4)
где: ß и E -
денный модуль Юнга армирующего слоя.
соответственно приведенный коэффициент внутренних потерь и приведенный
соответственно толщина и приве-
модуль Юнга вязкоэластичного слоя; h и E -
Рис. 8. Схема установки структурированных шумопонижающих деталей на легковом автомобиле: X - панели из структурированных звукопоглощающих материалов (смонтированные на панели капота, щитка передка со стороны моторного отсека, экранных элементах двигателя и моторного отсека, корпусе воздухоочистителя двигателя, корпусных элементах ОВС, лицевых панелях дверей, панелях заднего пола и пола багажного отделения); Y - обивки из структурированных звукоизоляционных материалов (смонтированные в пространстве пассажирского салона на панели щитка передка, панелях переднего и среднего пола ); Z - прокладки из структурированных вибродемпфирующих материалов (смонтированные в пространстве пассажирского салона на панели щитка передка, панелях пола, лицевых панелях дверей и лицевой панели крыши, в пространстве багажного отделения на панелях пола и ниши запасного
колеса).
На рис. 8 представлена схема размещения структурированных шумопонижающих деталей (прокладок, панелей, обивок) на легковом автомобиле B класса.
Выводы
Результаты экспериментальных исследований структурированных шумопонижающих материалов и деталей свидетельствуют о существенном резерве увеличения их акустической эффективности. Представленные типы структурированных шумопонижающих материалов и деталей могут быть эффективно использованы не только в легковых автомобилях, но и в конструкциях других транспортных машинах (наземных, водных, воздушных), а также применены для снижения шума энергетического оборудования, бытовой техники и пр.
Литература
1. Фесина М.И., Краснов A.B., Паньков Л.А. Практические приемы разработок шумопонижающих панелей моторных отсеков транспортных средств с повышенной звукопоглощающей способностью. //Известия Самарского научного центра РАН. Специальный выпуск «Безопасность. Технологии. Управление», 2007, Том 2, с. 177-183.
2. Фесина М.И., Краснов A.B., Паньков Л.А. О некоторых эффективных практических приемах повышения поглощения шума в моторном отсеке легкового автомобиля. //Сборник тезисов докладов международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения». Самара: СГАУ, 2006, с. 111-112.
3. Краснов A.B., Фесина М.И., Рекунов С.А., Ульянова B.E. О некоторых направлениях тен-
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. денций развития эффективных пакетов шумоизоляции кузова легкового автомобиля. //Известия Самарского научного центра РАН. Специальный выпуск «Безопасность. Технологии. Управление», 2007, Том 2, с. 191...203.
4. Краснов А.В. Методики экспериментального определения акустических характеристик деталей кузова легкового автомобиля и звукоизолирующих материалов. //Журнал Автомобильных Инженеров, 2007, №4, с. 34-39.
5. Фесина М.И., Краснов А.В., Паньков Л.А. Перфорированные плосколистовые виброшу-модемпфирующие покрытия для панелей кузова легкового автомобиля. //Сборник докладов научного семинара, посвященного 70-летию кафедры «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э.Баумана. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006, с. 341-349.
6. Фесина М.И., Краснов А.В., Подкорытов И.В. О расчетно-экспериментальных исследованиях перфорированного вибродемпфирующего ламината, смонтированного на изгибно-колеблющейся стальной панели. //Известия Самарского научного центра РАН. Специальный выпуск «Безопасность. Технологии. Управление», 2007, Том 2, с. 164-170.
7. Стандарт EN ISO 6721 «Kunststoffe. Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften», Brüssel, Februar 1996.
Выбор методов электронного управления процессом переключения передач
д.т.н., проф. Шипилевский Г.Б., Горбачёв А.С.
МГТУ «МАМИ», ОАО «НАТИ»
В своё время развитие конструкций тракторных трансмиссий привело к появлению и широкому применению коробок передач с многодисковыми гидроподжимными муфтами, позволяющими осуществлять переключение без разрыва потока мощности, что существенно облегчало работу операторов и применение средств автоматизации. Для работы трактора (и, соответственно, трансмиссии) характерен широкий диапазон нагрузок как статических (сопротивление движению и тяговое усилие орудия), так и динамических (большая масса буксируемых прицепов и момент инерции рабочих органов сельхозмашин, приводимых от вала отбора мощности).
На начальной стадии использования гидроподжимных муфт процесс их переключения осуществлялся с использованием устройств (гидроаккумуляторов и перекидных клапанов), позволяющих, в результате определённой наладки, избежать как чрезмерно резкого включения муфт, так и разрыва потока мощности, и организовать согласование процессов заполнения включаемой и опорожнения выключаемой муфт. Но установленная постоянная наладка не могла обеспечить оптимальное протекание процесса переключения муфт во всём диапазоне нагрузок.
Кроме того, совершенствование тракторных трансмиссий привело к появлению коробок передач с использованием гидроподжимных муфт не только в узле передач, но и в узле диапазонов. В этом случае поток мощности проходит через две последовательно установленные гидроподжимные муфты, что, при некоторых переключениях, требует одновременного переключения двух пар муфт. При таком переключении одна из пар значительно уменьшает, а другая значительно увеличивает передаточное число своего узла. В этом случае относительная угловая скорость дисков во включаемых муфтах значительно выше, чем при обычном переключении, что вызывает большие потери энергии на буксование и осложняет динамику переходного процесса.
На сегодняшний день многие зарубежные производители сельскохозяйственных тракторов применяют механические трансмиссии с многодисковыми гидроподжимными муфтами и тормозами, управление которыми осуществляется средствами электрогидравлического управления, позволяющими добиваться безразрывности потока мощности, подводимой от двигателя к колесам трактора под нагрузкой. Практически все ведущие зарубежные производители сельхозтракторов применяют с этой целью пропорциональные редукционные клапа-
