CC BY
200
УДК.504.056
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОДРОМНОГО КОНДИЦИОНЕРА АК-0,4-9А В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ В.П. Иванов, А.А. Колтаков, А.Ю. Харламов
В статье представлена методика исследований шума, излучаемого в открытое звуковое поле аэродромным кондиционером АК-0,4-9А, и вибрации, распространяющейся в корпусные и рамные конструкции через опорные и не опорные связи в кабину спецавтомобиля
Ключевые слова: шум, вибрация, аэродромный кондиционер, уровень звукового давления,
среднеквадратичные уровни виброускорения
Повышенный шум и вибрация оказывают негативное физиологическое воздействие на человека, вызывают нарушение технологического процесса, выход из строя оборудования и устройств.
При проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, а также при организации рабочего места следует принимать все необходимые меры по снижению шума на рабочем месте до значений, не превышающих допустимые, указанные в СН 2.2.4/2.1.8.562-96, ГОСТ 12.1.003-83. Проблема создания аэродромных кондиционеров с низкими виброакустическими характеристиками выдвигают перед специалистами несколько задач, главными из которых являются выявление причин повышенных вибраций и шума, исследование путей распространения виброакустической энергии и разработка комплекса мероприятий по снижению виброакустических параметров кондиционеров.
Аэродромный кондиционер АК-0,4-9А не является типовой технологической машиной специального назначения, для которой ГОСТом разработана методика исследования шума. Для определения виброакустических характеристик АК-0,4-9А была разработана методика на основе существующих стандартов.
Установлено, что реальные источники виброакустической энергии можно представить как совокупность независимых источников, одни из которых излучают энергию только в окружающее воздушное пространство - воздушный шум, а другие только в корпусные и рамные конструкции через опорные и неопорные связи источников в кабину в виде звуковой вибрации - структурный шум. Следовательно, общий шум в кабине формируется в результате суммирования воздушного и структурного шумов в соответствии с выражением:
Ьр = 101ё(100ДЬстр + 100,1Ьв ) ,дБ (1)
Иванов Владимир Петрович - ВАИУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (473) 226-60-13
Колтаков Алексей Анатольевич - ВАИУ, адъюнкт, тел. (473) 226-60-13
Харламов Алексей Юрьевич - ВАИУ, канд. техн. наук, тел. (473) 226-60-13
где Ьстр - шум в кабине, вызываемый звуковой
вибрацией пола, потолка и панелей кабины, дБ; Ьв -
шум, проникающий в кабину воздушным путем, дБ.
Объект исследований: аэродромный
кондиционер АК-0,4-9А на базе автомобиля КамАЗ-5320. Отличительной особенностью является то, что на рабочих режимах привод спецоборудования осуществляется от дизель-генератора АД100С-Т400-Р (с двигателем ЯМЗ-238), при этом двигатель базового шасси КамАЗ-740 выключен. Для проведения экспериментальных исследований был выбран участок с цементобетонным покрытием длиной 75 м шириной 69 м, продольный и поперечный уклон не превышал 0,5%, расстояние до ближайших звукоотрожающих препятствий составляло более 50 м, таким образом, критерий необходимости нахождения источника в свободном звуковом поле был выполнен.
Для определения размеров участка, обеспечивающего условия свободного звукового поля, и метеорологических условий, использовались следующие приборы и инструменты: линейка
металлическая хромированная 1000 мм ГОСТ 42775; ртутный термометр типа ТМ-6 ГОСТ 112 - 78; анемометр чашечный МС-13 ГОСТ 6376-74; секундомер механический ГОСТ 5072 - 79,
психрометр ПБУ - 1М ГОСТ 17142 - 78.
Для определения параметров шума использовался прецизионный шумомер и
анализатор спектров ОКТАВА - 101 АМ, состоящий из измерительно-индикаторного блока,
предусилителя микрофонного КММ-400 с
микрофонным капсюлем ВМК - 205, аккумулятор, внешнее зарядное устройство. Применяемый шумомер соответствует 1-му классу точности и удовлетворяет требованиям российских и
международных стандартов (ГОСТ 17187, ГОСТ 17168, МЭК 651/804, МЭК 1260).
Для определения параметров вибрации в трех направлениях использовался виброметр общей и локальной вибрации ОКТАВА-101ВМ,
включающий в себя измерительно-индикаторный блок, трехкомпонентный вибродатчик АР2038Р, аккумулятор, внешнее зарядное устройство. Прибор соответствуют 1-му классу точности и
удовлетворяет требованиям ГОСТ 12.1.012 и СН 2.2.4/2.1.8.566-96, МЭК 2631-1, МЭК 5349-1.
В точках измерений уровень звука фонового шума был ниже уровня звука во время работы источника более чем на 10 дБА, что соответствует критерию фонового шума.
При проведении исследований спецавтомобиль был технически исправен и отрегулирован согласно эксплуатационно-технической документации, при этом топливные баки были заправлены на 50%.
Так как кабина оснащена системой кондиционирования воздуха (конструкцией
предусмотрен рукав подачи воздуха с встроенной заслонкой), измерения проводят при закрытых дверях и окнах.
Последовательность выполнения действий:
- спецавтомобиль выставлялся на выбранный участок;
- производились замеры шумовых характеристик в кабине и вокруг аэродромного кондиционера на следующих режимах:
1) работа базового двигателя на номинальных оборотах;
2) «вентиляция» - работают силовой агрегат АД100С-Т400-Р, 3 нагнетателя ЯАЗ-206 с приводом от электродвигателей;
3) «охлаждение» - работают силовой агрегат АД100С-Т400-Р, 3 нагнетателя ЯАЗ-206 с приводом от электродвигателей, компрессоры 2ФУУБС-25 и 2ФУУБС-18, центробежный вентилятор воздуховоздушного радиатора, осевой вентилятор хладоно-воздушного радиатора;
4) «охлаждение с применением защиты» - в
качестве защиты использовались
звукопоглащающие панели, которые располагались по периметру спецавтомобиля от нижнего края кузова до опорной поверхности, не касаясь её. Расстояние от опорной поверхности до нижнего края панелей составляло 80...100 мм.
Контрольную точку измерения в кабине следует располагать на высоте уха среднестатистического человека, подвергающегося воздействию шума, так как работа выполняется сидя. Микрофон должен быть удален не менее чем на 0,5 м от оператора, проводящего измерения, при этом исключается нахождение в кабине кого-либо кроме оператора [2].
Точки измерений лежали на охватывающей источник гипотетической измерительной поверхности площадью 8, стороны которой параллельны сторонам огибающего
параллелепипеда, на расстоянии d от огибающего параллелепипеда. Измерительное расстояние d быть выбрано 1 м [1].
Верхняя точка, лежащая на измерительной поверхности, была исключена из расчётов на основании результатов предварительных измерений, показавших, что исключение этой точки незначительно влияет на вычисляемый уровень звуковой мощности [4].
Число измерений в каждой точке - не менее трех, полученные измеряемые значения выбирались
из временной характеристики SLOW детектора усреднения прибора ОКТАВА - 101 АМ.
В процессе проведения измерений в контрольных точках фиксировались следующие параметры: уровень звукового давления (УЗД) Lp (дБ) в октавных (со среднегеометрическими
частотами 31.5....8000 Гц) и 1/3-октавных (со
среднегеометрическими частотами 25....8000 Гц) полосах, общий корректированный уровень звука с коррекцией по шкале «А» L^^ (дБА).
Точки установки вибродатчика (рис.):
1 - рама АД-100 - на режиме «вентиляция»;
2 - пол кузова под рамой АД-100 - на режиме «вентиляция»;
3 - рама нагнетателей - на режиме «вентиляция»;
4 - пол под рамой нагнетателей - на режиме «вентиляция»;
5 - рама автомобиля - на режиме «вентиляция»;
6 - пол кабины - на режиме «вентиляция», при этом
трехкомпонентный вибродатчик АР2038Р
устанавливался на металлическое основание
кабины, а вибропоглащающий материал (резиновым коврик) извлекался;
7 - рама компрессоров - на режиме «охлаждение»;
8 - пол под компрессорами - на режиме «охлаждение»;
9 - рама автомобиля - на режиме «охлаждение»;
10 - пол кабины - на режиме «охлаждение» (с вышеизложенным условием в точке 6).
В процессе проведения измерений в контрольных точках фиксировались следующие
параметры: текущие среднеквадратичные уровни виброускорения (дБ) со временем усреднения 10 с, в октавных (со среднегеометрическими частотами 1.125 Гц) и 1/3-октавных (со
среднегеометрическими частотами 0,8.160 Гц) полосах [3].
Измерения не могут быть выполнены абсолютно точно. Всегда имеется некоторая неопределенность в значении измеряемой величины. Эта
неопределенность характеризуется погрешностью, которую необходимо знать [5] .
Среднее значение измеряемой величины вычисляется по формуле:
Е А
Лс = —
(2)
где А- измеряемая величина , п - количество измерений одной и той же величины в одних и тех же условиях (п=3).
Случайная погрешность среднего
арифметического значения Ас находится по формуле:
АЛ =„ .
с y,n-1
Е ( л,- Л. )2
1=1
n-1
4П
(3)
n
7777777777777777777777777777777777777777777777777771
Схема компоновки агрегатов аэродромного кондиционера АК-0,4-9А с указанием мест установки вибродатчиков виброметра ОКТАВА - 101 АМ. Обозначения 1.10 - точки установки вибродатчика.
где 1 - коэффициент Стьюдента. Его значения при разных доверительных вероятностях и значениях п имеет табличное значение (задавшись доверительной вероятностью у= 0,95 и числе
степеней свободы п-1=2).
Абсолютная погрешность измерений:
£ = л1аА2 + АА2 , (4)
\ ^с сист > 4 '
где ААсист - системная погрешность прибора
указана в паспорте или на шкале прибора (ЛАсист =
0,7 дБА).
Относительная погрешность:
5 = -^ Л„
(5)
Рассчитанные значения относительных погрешностей показывают достаточно хорошую точность и не превышают допустимую погрешность измерений для быстропеременных процессов.
Использование данной методики позволило получить с достаточной точностью шумовые
характеристики спецавтомобиля АК-0,4-9А, а также установить, что применение шумопоглащающих панелей из плотной ткани снижает УЗД на 4,13 %. Дальнейшие исследования по подбору материалов, входящих в конструкцию панелей, позволят
улучшить их звукопоглащающие свойства.
Литература
1. ГОСТ Р 51402-99 «Шум машин. Определение
уровней звуковой мощности источников шума по
звуковому давлению. Ориентировочный метод с
использованием измерительной поверхности над звукоотражающей плоскостью.
2. ГОСТ 12.1.050-86 «Методы измерения шума на рабочих местах».
3. ГОСТ 12.1.012-2004 «Система стандартов
безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования»
4. ГОСТ 31325-2006 «Шум. Измерение шума строительного оборудования, работающего под открытым небом. Метод установления соответствия нормам шума»
5. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. - Л.: Наука, 1985.
Военный авиационный инженерный университет (г. Воронеж)
TECHNIQUE OF RESEARCHES OF VIBRATING AND ACOUSTIC CHARACTERISTICS AIRDROME CONDITIONER AK-0,4-9A IN FIELD CONDITIONS V.P. Ivanov, A.A. Koltakov, A.Y. Harlamov
In article the technique of researches of vibration which extends on details in a cabin airdrome conditionerAK-0,4-9A and a technique of research of noise which is radiated in air and in a detail is presented
Key words: noise, vibration, the airdrome conditioner, level of sound pressure, root-mean-square levels vibrating accelerations
