Разработка противошумового и противовибрационного комплекса железнодорожного вагона

Разработка противошумового и противовибрационного комплекса железнодорожного вагона

Содержание

Введение

.     Обоснование модели

.     Основные источники шума и вибрации в вагоне.

.     Расчет черного корпуса вагона.

.     Разработка ПШК вагона

.     Результаты расчёта при использовании плавающего пола.

Заключение

Список используемых источников.

Введение

Основой всех правовых, организационных и технических мер по снижению шумности является оценка результата влияния шума на человека. Соблюдение допустимых значений уровней шума имеет смысл лишь в том случае, когда известно, как измеренные уровни шума связанны с результатом его воздействия. При этом речь идёт о суммарном воздействии на человека , а не об оценке отдельных эффектов.

Как показывает практика борьбы с шумом, требуется чёткий, единый для любого вида шума подход к регламентации его влияния, при котором соблюдались бы все отправные принципы и критерии. Измеряемые величины, методы измерения и регламентации должны быть взаимосвязаны. Ввиду необходимости реального и единообразного подхода к выработке критериев приходится сознательно отходить от требования максимального приближения к результатам психологических и физиологических исследований, например, при оценке по уровням на характеристике А, дБ(А).

В последние годы проводилась интенсивная работа в этом направлении. В результате разработано большое число методов исследования, каждый из которых позволяет получить более или менее полные сведния о психофизических аспектах воздействия шума, таких как громкость, возникновение неприятных ощущений и повреждений, ухудшение восприятия информации. В конечном счёте различия разработанных методов регламентации не существенны, причём возможен приближённый пересчёт одних полученных величин в другие.

В зависимости от целей измерений различают замеры иммиссии эмиссии.

Иммиссия-это воздействие шумов на человека, живущего или работающего в зоне действия источников шума. Она измеряется там, где шум воздействует на человека. Оценка иммиссии шума необходима для того, чтобы знать, находятся уровни шума в допустимых пределах или же превышают их. Для снижения недостаточно только измерений иммиссии. Меры по защите от шума предусматривают в первую очередь ограничение эмиссии, т.е. излучения звука. Эмиссия измеряется непосредственно у источника звука. Допустимая эмиссия связанна с допустимой иммиссией , но при её определении учитываются закономерности распространения звука на пути между точками измерения. Лишь тогда, когда принимается во внимание физическая взаимосвязь между эмиссией и иммиссией, снижение эмиссии приводит к эффективному ументшению иммиссии.

Упущения и ошибки в размещении помещений и в городском планировании привели к тому, что рекомендации о необходимых расстояниях, вытекающие из требований иммиссионной зашиты связанные с законами распространения звука, не могут быть выдержаны в полной мере. Поэтому для эффективной защиты окружающей среды нужно предъявлять более жёсткие требования к оценке эмиссии шума. Государство и общественность должны строго следить за соблюдением указанных требований и за развитием технического уровня.

В соответствии со стандартом ФРГ под шуами понимаются звуковые процессы в воспринимаемом человеческим ухом диапазоне частот от 6 Гц до 16 кГц, не носящие целенаправленного характера. В физическом плане шум характеризуется звуковым давлением, частотой, продолжительностью и повторяемостью. Человек же воспринимает его как громкий, неприятный, затрудняющий общение. Кроме того, шум может вызвать повреждение органов слуха. Из сказанного следует, что шумность должна оцениваться с помощью нескольких критериев.

В настоящее время существуют три принципиально различающихся критерия оценки шумности :

·  по уровню громкости звука;

·        по уровню звукового давления;

·        по кривым предельных спектров.

Различие критериев проявляется в способе суммирования составляющих шума в отдельных диапазонах частот.

1.   Обоснование модели

В данной работе рассчитывается противошумовой и антивибрационного комплекса вагона купе в программном приложении Auto SEA. Общий вид вагона представлен на рис.1.

Рис. 1. Общий вид вагона.

Как видно из рисунка модель составлена из 15 одинаковых частей (купе). При этом из-за особенности autosea для учета влияния звука, проходящего через боковые стенки вагона, в модель были добавлены дополнительные элементы - пластины с очень маленькой плотностью (на рис. 1 голубого цвета). В качестве материала для них была взята тонкая бумага. Модель купе представлена на рис.2 При этом для наглядности некоторые пластины были скрыты.

Рис. 2.

Материалом для построения черного корпуса модели была выбрана сталь 3мм.(на рис. изображена зеленым цветом зеленым цветом). Из-за особенностей алгоритма расчета Autosea вставить окна в модель не удалось.

. Основные источники шума и вибрации в вагоне

Источники шума - колеса и вентагрегат. В качестве источников вибраций взята вибрация на головке рельса. После построения в модели были расставлены источники шума и вибраций. На рис. 3 показан вид модели с расставленными источниками (показаны объемы). Шумы колес расставлены в объем подвагонного пространства, шум вентагрегата приложен к объему вентиляции, а вибрация рельса приложена к плавающему полу.

Рис. 3 Вид модели с расставленными источниками.

Спектр шума колес был взят из книги [1]. При этом в книге приводились данные измерений сделанные на расстоянии 10 метров от проходящего поезда. По формуле

был выполнен пересчет для расстояния 1м от колес. Получившиеся значения представлены в таблице 1. Табл. 3

Табл.1. Спектр шума колес

В таблице 2 представлен спектр вибраций на головке рельса, взятый из [11]

Табл.2. Спектр вибраций на головке рельса

В таблице 3 представлен спектр шума вентагрегата, взятый из [2]

Табл.3. Спектр шума вентагрегата.

Полученные источники были введены в модель Autosea. Был выполнен расчет черного корпуса и сравнение СН 2.2.4/2.1.8.562-96 полученных результатов. В таблице 3 показаны СН 2.2.4/2.1.8.562-96 для шума в купе проводника. шум вагон вибрация пол

Табл.3. Шум в купе проводника СН 2.2.4/2.1.8.562-96

3. Расчет черного корпуса вагона

На рис. 4 отображены результаты расчёта уровней внутреннего шума в вагоне без противошумового комплекса. Расчет был выполнен для уровня звука в тамбуре, купе по центру вагона и купе проводника, а также произведено сравнение полученных результатов с СН 2.2.4/2.1.8.562-96, (соответствует 60дБА)

Рис.4. Внутренний шум в вагоне.

Из графиков хорошо видно, что превышает нормы только шум в купе проводника и в тамбуре. При этом общее превышение допустимого уровня составляет 11 дБа. Для анализа составляющей шума необходимо в пакете AutoSEA2 в раздел Results/Power/Power Inputs (составляющая общего шума).

На рис.5 отображены результаты расчета в пакете AutoSEA2 в разделе Results/Power/Power Inputs составляющей общего шума для купе проводника.

Рис.5 Составляющая общего шума для купе проводника.

На рис.5 видно, что единственным источником шума на средних и высоких частотах является пол тамбура.

4. Разработка ПШК вагона

На основании анализа полученных результатов расчетов были приняты меры по снижению вибраций и увеличению звукоизоляции пола вагона. Конструкция пола вагона была заменена на композитную 3-х слойную. 1-й слой -сталь 3мм, вторым слоем был добавлен материал, имитирующий амортизаторы, и 3 слой - фанера. Таким образом средствами autosea был воспроизведен так называемый «плавающий пол». Свойства слоя, имитирующего амортизаторы:

5. Результаты расчёта при использовании плавающего пола

При применении плавающего пола были получены следующие результаты.

Рис. 6 Применение средств защиты

После применения средств акустической защиты шум в купе проводника составляет 59 дБА. По санитарным нормам уровень звука может достигать 60дБА. При этом уровень звуковой мощности превышает нормы на 2 дБ на частотах 250 и 500 Гц. Благодаря исследованию составляющих шума (рис. 7) (функция Power Inputs) хорошо видно, что на данных частотах основной составляющей шума является излучение пола. В качестве мер по снижению шума можно дать рекомендацию по незначительному увеличению толщины 1 или 3 слоя.

Рис. 7

Заключение

В данной работе произведена разработка противошумового и противовибрационного комплекса вагона купе в программном пакете Auto SEA.

После применения ЗПМ шум в купе проводника стал соответствовать нормам, и равен 59 дБА.

Таким образом, после применения средств ПШК уровень шума в купе проводника снизился на 10 дБА. В купе же по центру вагона данная мера позволила снизить шум на 25 дБА.

Список используемых источников

1.   “Техническая акустика транспортных машин”, ред. Н. И. Иванова, Санкт-Петербург, Политехника, 1992 г.

2.       И. К. Пименов, С. А. Рыков, «Протокол измерений виброакустических характеристик плацкартного вагона модели 61-4177»