I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

СНИЖЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО ШУМА В ЛЕГКОВОМ АВТОМОБИЛЕ С ПОМОЩЬЮ ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИХ, ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИХ И ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

• Авторы
• Файлы работы
• Наградные документы

Прокопович Е.А. 1

---

1г. Новая Ляля, МАОУ НГО "СОШ №4"

Работа в формате PDF

139.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьника

ВВЕДЕНИЕ

В 20 веке немецкий микробиолог Роберт Кох писал: «Когда-то человечество будет вынуждено бороться с шумом настолько же решительно, как оно борется с холерой или чумой». В нашей семье есть автомобиль Nissan Qashqai, 2012 года выпуска. Мы стали замечать, что при длительных поездках на большие расстояния, появляющиеся в салоне шумы (монотонный гул, удары, скрипы и вибрации) приводят к быстрой утомляемости водителя и пассажиров, тем самым способствуя снижению безопасности движения. Мы предположили, что если существует проблема шума в легковом автомобиле, то существуют практические методы борьбы с таким видом шума.

Объект исследования: внутренний и внешний шум легкового автомобиля.

Предмет исследования: материалы иметоды борьбы с внутренним и внешним шумом в легковом автомобиле.

Цель исследования: выявление и апробация практических методов борьбы с внутренним и внешним шумом (на примере легкового автомобиля Nissan Qashqai).

Задачи исследования:

1. Изучить и проанализировать специальную литературу и другие источники информации по теме проекта.

2. Проанализировать природу возникновения внутреннего и внешнего шума и методы его снижения в легковом автомобиле.

3. Обосновать выбор методов снижения внутреннего и внешнего шума в легковом автомобиле.

4. Оценить экспериментальным путем эффективность выбора методов снижения внутреннего и внешнего шума в легковом автомобиле.

5. Описать технологические процессы выполнения шумоизоляции в легковом автомобиле в форме технологических карт.

Методы исследования: анализ, сравнение, обобщение, эксперимент.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ ШУМА И ШУМОПОДАВЛЕНИЯ

1.1. Основные понятия и характеристики шума

Шумом называется случайное сочетание звуков различной интенсивности и частоты. Шумы создаются звуковыми волнами, возникающими при расширении и сжатии в воздухе и других средах. Звук - волновое колебание упругой среды, воспринимаемое органом слуха в диапазоне частот 16-20 000 Гц.

1.2. Виды шумов в легковом автомобиле

В легковом автомобиле различают шум внешний, оказывающий воздействие на окружающих, и шум внутренний, оказывающий воздействие на водителя и пассажиров. Внешний шум передается в кабину легкового автомобиля через окна, пол и стенки. Внешние шумы не оказывают сильного влияния за звуковой фон в салоне. Шумовая атмосфера формируется в основном за счет внутренних источников [5,6]

1.3. Особенности возникновения и распространения шума

в легковом автомобиле

Воздушный шум от первичных источников проникает в салон через неплотности кузова, а также остекление. Структурный шум проникает через элементы подвески к кузову силового агрегата, трансмиссии, системы выхлопа, ходовой части. Вибрация заставляет колебаться панели кузова, которые излучают структурный шум. Кроме того, звук, излучаемый элементами системы выхлопа (трубами, резонатором, глушителем), приводит к дополнительному возбуждению пола легкового автомобиля, что вносит ощутимый вклад в общий уровень внутреннего шума [6]

1.4. Основные характеристики и действующие нормы шума в легковом автомобиле

В качестве оценочного показателя внутреннего шума легкового автомобиля принимается уровень звука в децибелах, определенный действующими нормами и стандартами.

1.5. Шумометрическая аппаратура

Шумомер – это электронный прибор, состоящий из микрофона, высококачественного усилителя, детектора и индикатора со шкалой, на которой указывается уровень звука в дБ.

1.6. Методы снижения шума в легковом автомобиле

Конструктивный и пассивный метод, который заключается в применении вибро-, звукопоглощающих, звукоизолирующих и уплотнительных материалов.

1.7. Защитные материалы и звукоизоляторы

По своим физико-техническим свойствам защитные материалы классифицируются по таким параметрам: виброизоляция, звукоизоляция, звукопоглощение, тепло- и звукоизоляция, снижение скрипов и уплотнение: тонкий изоляционный материал на тканевой основе, с односторонним клеевым слоем.

В настоящее время существует много видов данных материалов, обобщенные свойства и характеристики представлены в виде таблицы (Приложение № 2).[1,6]

ГЛАВА 2. ЭМПИРИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ШУМОИЗОЛЯЦИИ В ЛЕГКОВОМ АВТОМОБИЛЕ

2.1. Определение порядка проведения практического исследования

С целью оценки эффективности метода снижения внутреннего шума в легковом автомобиле с помощью вибро-, звукопоглощающих, звукоизолирующих и уплотнительных материалов, определен порядок проведения практического исследования:

1. выбор метода снижения внутреннего шума в легковом автомобиле;

2. определение участков кузова легкового автомобиля, требующих шумоизоляции;

3. выбор материалов для шумоизоляции;

4. определение необходимого набора инструментов и вспомогательных материалов для выполнения шумоизоляции легкового автомобиля;

5. расчет и экономическое обоснование выполненных работ;

6. определение алгоритма проведения шумоизоляции легкового автомобиля;

7. выполнение технологического процесса по шумоизоляции легкового автомобиля;

8. выполнение контрольных замеров внутреннего шума в салоне легкового автомобиля до начала и по окончанию работ по шумоизоляции.

2.2. Обоснование выбора метода снижения шума в легковом автомобиле

Легковой автомобиль Nissan Qashqai, объем двигателя 1,6 л. мощность двигателя 114 л.с., 2012 года выпуска – достаточно новая, современная, удобная в эксплуатации и по конструкции модель автомобиля, соответствующая нормам шума по ГОСТ. Поэтому нет необходимости поиска конструктивных методов борьбы с шумом. Наш выбор – подавление шума в салоне легкового автомобиля с помощью пассивного метода, к которому относится шумоизоляция автомобиля с помощью вибро-, звукопоглощающих, звукоизолирующих и уплотнительных материалов.

2.3. Определение участков кузова легкового автомобиля, требующих шумоизоляции

Для выбора приемов и методов шумоизоляции были определены критические точки на кузове автомобиля, т.е. места кузова, подверженные наибольшей частоте и амплитуде колебаний, вызванных передаваемой от источников вибрацией – двери, капот, днище и пол, крыша и багажное отделение. Критические точки источника шума определялись методом наблюдения, изучения и анализа специальной литературы.[2,6]

Шумоизоляция только отдельных участков кузова не принесет желаемых результатов, поэтому было решено провести обработку звукоизоляционными материалами (дверей, багажника, крыши, днища и пола) и вибропоглащающими материалами (дверей, багажника, крыши, капота, днища и пола).

2.4. Выбор материалов для шумоизоляции легкового автомобиля

При выборе учитывались следующие критерии: безопасность, экологичность, долговечность, современность (учет современных технологических разработок). Наш выбор - Вибролист Premium толщиной 2 и 3 мм и изолон.

Вибролист Premium толщиной 2 и 3 мм гасит вибрации кузова и пластика легкового автомобиля.

Изолон теплоизоляционный и звукоизоляционный материал, на самоклеющейся основе из вспененного полиэтилена. Мягкий, эластичный, имеет малый вес. Влагостойкий, долговечный. Экологический безопасный.[7]

2.5. Определение необходимого набора инструментов и вспомогательных материалов для выполнения шумоизоляции легкового автомобиля

Для проведения работ по шумоизоляции легкового автомобиля необходимо иметь следующий набор инструментов и материалов:

- инструмент для демонтажа элементов обшивки салона: фигурные отвертки, плоскогубцы, ключи, съемник пластиковых клипс;

- монтажный инструмент: технический термофен, прикаточный валик, нож со сменными лезвиями, ножницы;

- оснастка и материалы для подготовки поверхности: наждачная бумага, щетка с металлической щетиной, шпатель, состав для обезжиривания поверхности;

- расходные и защитные материалы: ветошь, перчатки.

2.6. Расчет и экономическое обоснование выполненных работ

Общая стоимость выполненных работ включает только затраты на основные и вспомогательные материалы и инструменты. В общую стоимость не учитывалась оплата за выполнение работ (шумоизоляция выполнена самостоятельно), электрическая и тепловая энергия (работы проводились в летний период, при естественном освещении и при температуре воздуха до 20-25 градусов).

Общий бюджет составил:

Для сравнения, стоимость выполнения работ по шумоизоляции легкового автомобиля в условиях специализированных автомастерских составляет от 30 до 50 тыс. руб. Экономия семейного бюджета может составить от 10 до 40 тыс. руб.

Учёт временных затрат:

Таким образом, временные затраты на выполнение шумоизоляции автомобиля составляют от 40 до 50 часов, при условии, что 2 человека будут выполнять весь объем работ.

2.7. Определение алгоритма проведения шумоизоляции легкового

автомобиля

На основе анализа специальной литературы определен алгоритм проведения шумоизоляции в легковом автомобиле:

- демонтаж обшивки салона, снятие элементов, мешающих проведению работ;

- подготовка поверхности: удаление старой изоляции, снятие антикоррозионной защиты, удаление ржавчины (при необходимости), обезжиривание;

- раскрой звукоизоляционного и виброизоляционного материалов на фрагменты нужной формы и размера, нанесение материалов на подготовленные участки;

- монтаж обшивки, установка демонтированных элементов.[6,7]

2.8. Описание технологического процесса шумоизоляции легкового

автомобиля

Практическое выполнение шумоизоляции отдельных участков кузова легкового автомобиля представлено в форме технологических карт.

2.9. Оценка эффективности апробированных методов шумоизоляции

Одним из критериев качественно проведенной шумоизоляции является увеличение веса автомобиля не более чем на 5-7% от его снаряженной массы. Вес установленной шумоизоляции на легковой автомобиль составил 60 кг., что составляет 4,1% от снаряженной массы автомобиля (1450 кг.) Увеличения расхода топлива и роста затрат на содержание автомобиля, после установки шумоизоляции не произошло.

Другим критерием является сравнения показателей уровня шума в автомобиле Nissan Qashqai с шумоизоляцией и автомобиле Nissan Qashqai без шумоизоляции. В качестве метрического прибора использовалось приложение для android-устройства «Шумомер-Lite». Находясь внутри легкового автомобиля поочередно, в течение 30 сек. измерялся уровень шума при работе двигателя 800 об/мин. (что соответствует холостому ходу) и 2000 об/мин. При этом были выключены вентилятор отопления и кондиционер, двери закрыты, стекла подняты. Сравнение полученных результатов позволило сделать вывод: уровень шума в автомобиле с шумоизоляцией при 2000 об./мин. составил 61 дБ, уровень шума в автомобиле без шумоизоляции при 2000 об./мин. составил 65 дБ. Разница между уровнями шума составила 4 дБ, что соответствует снижению интенсивности звука в 3 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы над проектом были изучены и проанализированы практические методы борьбы с внутренним и внешним шумом, проведен сравнительный анализ шумоизолирующих материалов, апробирован технологический процесс выполнения шумоизоляции на легковом автомобиле Nissan Qashqai, разработано руководство по выполнению шумоизоляции с помощью звукоизолирующих, звукопоглощающих и вибропоглощающих уплотнительных материалов в форме технологических карт. В проекте экспериментальным путем проведена оценка эффективности выбора методов снижения шума в легковом автомобиле.

Работы и операции, целью которых является уменьшение внутреннего и внешнего шума в салоне автомобиля, можно выполнить собственными руками, не обращаясь к услугам профессионалов. Для этого нужно знать методику проведения шумоизоляции, иметь минимальный набор инструментов и располагать необходимыми материалами, но при этом надо понимать, что создание абсолютно бесшумного легкового автомобиля невозможно так же, как невозможно построение вечного двигателя.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: [учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Безопасность жизнедеятельности», специальности «Безопасность технологических процессов и производств»] / Н. И. Иванов .- М. : Логос, 2008.- 424 с.

2. Титков М.В., Владимиров А.А., Яцук А.А., Погребной С.Н. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту NISSAN QASHQAI.- М.:Третий Рим, 2011.- 383 с.

3. ГОСТ Р Б2231-2004 «Внешний шум автомобилей в эксплуатации. Допустимые уровни и методы измерения»;

4. ГОСТ Р 51616-2000 «Автомобильные транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний».

Интернет-источники

5. http://globalproblems.narod.ru Сайт «Глобальные проблемы человечества»

6. http://www.autonahodka.ru/dokumentatsiya/stp/ Сайт «Автонаходка»

7. http://avtonam.ru/maintenance/shumoizolyaciya/ Сайт «Автонам»

11