МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ 

Факультет автомобильно-дорожный 
 

Кафедра организации  перевозок, управления и безопасности на автомобильном транспорте  
 
 

Курсовой проект

«Шумоизоляция автомобиля» 
 
 

Работу выполнила студентка группы ОБД-V 

Харламова Н.С. ____________

                                                     

Курсовой  проект

защищен с  оценкой 

Работу принял к.т.н.,

Доцент Башкардин А.Г.

                                                       
 
 
 

2011 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

ВВЕДЕНИЕ

     Шумовое загрязнение, особенно в крупных городах, всегда имеет локальный характер и это преимущественно вызывается средствами транспорта - городского, железнодорожного и авиационного. Уже сейчас на главных магистралях крупных городов уровни шумов превышают 90 дБ и имеют тенденцию к усилению ежегодно, что неблагоприятно влияет на самочувствие и работоспособность человека. Под действием шума увеличивается скрытый период двигательной реакции, сокращается зрительное восприятие, нарушается координация движений и функций вестибулярного аппарата, наступает преждевременное утомление. Выше перечисленное может привести к возникновению дорожно-транспортных происшествий и  людским жертвам, что непосредственно отражается на уровне безопасности дорожного движения.

 

 Шум и источники шума в автомобиле

 

     Шум определяют как совокупность апериодических звуков различной интенсивности  и частоты. Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь – 50...60 дБ А, автосирена – 100 дБ А, шум двигателя легкового автомобиля –80 дБ А, громкая музыка –70 дБ А, шум от движения трамвая –70...80 дБ А, шум в обычной квартире –30...40 дБ А.

     По  спектральному составу в зависимости  от преобладания звуковой энергии в  соответствующем диапазоне частот различают низко-,средне-и высокочастотные шумы, по временным характеристикам – постоянные и непостоянные, последние, в свою очередь, делятся на колеблющиеся, прерывистые и импульсные, по длительности действия – продолжительные и кратковременные.

     По  природе происхождения шумы делятся  на воздушные и структурные. Средой распространения воздушного шума является воздух. Средой распространения структурного шума является твердое тело. Применительно к автомобилю это выглядит так. Работающий двигатель через элементы крепления передает вибрацию на кузов, панели которого в зависимости от степени вибрации издают более или менее интенсивный звук – структурный шум.

     Различают шум внешний, оказывающий воздействие  на окружающих, и шум внутренний, оказывающий воздействие на водителя и пассажиров. Значение показателей шума для транспортных средств нормируется ГОСТ и международными стандартами.

 

     

Нормирование  показателей шума

1. Внешний шум.

      Внешний шум от автомобиля нашей стране нормируется  ГОСТом ГОСТ Р 52231-2004 «Внешний шум автомобилей в эксплуатации. Допустимые уровни и методы измерения».

      Внешний шум автомобиля - совокупность звуков, производимых механизмами, системами и узлами автомобиля при его работе (функционировании) и представляющих собой волновое механическое движение частиц (акустические колебания) воздушной среды с большим числом частот различных амплитуд.

Уровень шума- характеристика внешнего шума выпускной системы двигателя по ГОСТ 17187 на расстоянии 0,5 м от среза выпускной трубы, дБА.

      Допустимый  уровень шума- установленный предельно допустимый уровень шума системы выпуска отработавших газов, дБА.

      Допустимые  уровни шума выпускной системы двигателей автомобилей, находящихся в эксплуатации

Табл.1.

     Измерение уровня шума проводят на неподвижном  автомобиле.

Устанавливают микрофон над поверхностью площадки на высоте расположения выпускной трубы глушителя, но не ниже 0,2 м и на расстоянии 0,5 м от среза выпускной трубы При работе двигателя в режиме холостого хода с минимальной частотой вращения n_min нажимают на педаль управления подачей топлива и устанавливают повышенную частоту вращения n_пов  с отклонением не более ±100 мин^-1. После работы двигателя в течение 5-7 с с повышенной частотой вращения n_пов, снимают усилие с педали до установления минимальной частоты вращения n_min,.

Данный режим  работы двигателя повторяют с интервалом 8-10 с не менее трех раз. Измеряют максимальное значение уровня шума в каждом режиме работы двигателя с повышенной частотой вращения n_пов,  и во время периода замедления вращения коленчатого вала до n_min,. Измеренные значения уровня шума округляют до целого числа и сравнивают с контрольными значениями, приведенными в таблице 1.

1. Внутренний шум. Нормируется ГОСТ Р 51616-2000 «Автомобильные транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний».

     Автотранспортные  средства одного типа в отношении внутреннего шума не должны иметь существенных различий в следующих характеристиках:

• конструкции кузова, места установки двигателя;
• длины и ширины автотранспортного средства;
• типа двигателя (с искровым зажиганием или с воспламенением от сжатия, двухтактный или четырехтактный, поршневой или роторный), типа и конструкции системы питания и газораспределения, номинальной или максимальной мощности и соответствующей частоты вращения коленчатого вала двигателя, типа электродвигателя и т. д.;
• наличия вспомогательных систем, не являющихся необходимыми для получения движения, но используемых при движении автотранспортного средства (система отопления, кондиционирования и вентиляции кузова или пассажирского помещения, далее - вентиляционная установка);
• конструкции трансмиссии (в части типов: коробки передач, главной передачи, раздаточной коробки, дополнительной коробки), числа передач и передаточных чисел;
• других систем, влияющих на образование внутреннего шума.

     В качестве оценочного показателя внутреннего шума принимается уровень звука в децибелах.

     Допустимые  уровни внутреннего шума автотранспортных средств приведены в таблице 1.

Таблица 2 

 
 

     Методы  измерения шума:

1. Измерения уровня шума в кабине  необходимо проводить в следующих точках:

• У сиденья водителя (для всех категорий автотранспортных средств) - микрофон, расположенный у сиденья водителя, должен быть смещен от его оси симметрии на (0,20 + 0,02) м в направлении центра автотранспортного средства.

• Над каждым рядом сидений - микрофон, расположенный у сидений пассажиров.
• В зонах, предназначенных для стояния пассажиров, измерения проводят на высоте (1,6 + 0,1) м от пола ближе к продольной оси симметрии автотранспортных средств.
• В зонах, предназначенных для лежания пассажиров, измерения проводят над серединой подушки на высоте (0,15 + 0,02) м.

2. Измерение шума при разгоне:

     При достижении стабильной начальной скорости v₀ резко нажимают до упора на педаль управления дроссельной заслонкой или подачей топлива и удерживают ее в таком положении до достижения окончания разгона скорости v_k Не допускается переключение передач во время разгона. За результат измерения принимают максимальное значение уровня звука, зарегистрированное в процессе разгона автотранспортного средства от v₀ до v_k.

3. Измерение шума при движении автотранспортного средства с постоянной скоростью
4. Измерение шума вентиляционных установок автотранспортного средства

    При измерении шума вентиляционной установки  кондиционеры, отопители или вентиляторы  должны быть включены в наиболее шумном режиме, предусмотренном изготовителем  для продолжительной работы при  движении автотранспортного средства.

Оценка  результатов :

     Если  уровень шума испытуемого автотранспортного  средства не превышает более чем на 1 дБЛ предельное значение, приведенное в таблице 2, считают, что тип автотранспортного средства соответствует требованиям настоящего стандарта.

 

Источники шума на автомобиле

     Источники шума условно можно разделить на две группы:

     а) первичные:

     двигатель, трансмиссия, система выпуска отработанных газов, шины, потоки воздуха, обтекающие автомобиль при движении (аэродинамический шум);

     б) вторичные:

     металлические панели кузова (пол, крыша, крылья, двери, арки колесных ниш и т.д.), крупногабаритные пластмассовые детали интерьера автомобиля (панель приборов, формованные накладки дверей, декоративный кожух переднего пола под рукоятку КПП, накладки стоек), мелкие металлические конструкции (тяги привода замков, стеклоподъемников и т.п.).

      

     

     Рис.1. Первичный источник шума – двигатель (воздушный шум), вторичный источник шума – панель кузова (структурный шум).

Пути  распространения  шума в автомобиле

     Воздушный шум от первичных источников проникает в салон автомобиля через неплотности кузова (дверные проемы, технологические отверстия переднего пола), а также остекление автомобиля. Чем толще стекло и панели кузова, тем выше их звукоизоляционные свойства. Воздушный шум от первичных источников тем ниже, чем оптимальнее конструкция самих источников: двигателя, трансмиссии, системы выхлопа, шин (высота и рисунок протектора), уплотнителей дверей.

     Структурный шум проникает в автомобиль через  элементы подвески к кузову силового агрегата, трансмиссии, системы выхлопа, ходовой части. Вибрация, передаваемая через элементы подвески, заставляет колебаться все без исключения панели кузова, которые в свою очередь, излучают структурный шум. Кроме того, звук, излучаемый элементами системы выхлопа (трубами, резонатором, глушителем), приводит к дополнительному возбуждению пола автомобиля, что вносит ощутимый вклад в общий уровень внутреннего шума. В общий уровень шума в салоне автомобиля немалую долю вносит отраженный звук. Отраженный звук – звук, получающийся при отражении звуковых потоков, издаваемых первичными источниками, от дорожного покрытия.

Методы  борьбы с шумом

     Методы  борьбы с шумом разделяются на конструктивный и пассивный.

Конструктивный  метод:

1) применение  отбалансированных силовых агрегатов  и узлов трансмиссии;

2) правильный  подбор и расчет эластичных  элементов подвески силового  агрегата, трансмиссии, ходовой части,  системы выхлопа;

3) правильный  расчет конструкции системы выхлопа  и определение точек ее подвески  к кузову;

4) правильное  моделирование конструкции кузова и его жесткости;

5) выбор прогрессивных  конструкций уплотнителей окон  и дверных проемов и т.д.

     Большинство отечественных автомобилей сходящих с конвейера не вписываются в  ГОСТ (общий уровень шума в салоне более 77 дБА), хотя это конструктивно заложено. Этому причиной низкое качество комплектующих и сборки не улучшают акустику салона автомобиля.

Пассивный метод:

1 – применение  вибро-, звукопоглощающих, звукоизолирующих  и уплотнительных материалов; 
 

2 - применение  защитных кожухов.

     Применение  шумоизолирующих материалов последняя  ступень в создании «тихого» автомобиля, т.е. прежде всего автомобиль «доводится»  конструкционно, а уже потом если возможности конструкции исчерпаны  – используются вибро-, звукопоглощающие, звукоизолирующие и уплотнительные материалы.

Рис. 2. Снижение воздушного шума с помощью звукоизолирующих материалов.

Рис. 3. Снижение воздушного шума с помощью звукопоглощающих материалов.

Рис. 4. Снижение структурного шума с помощью вибропоглощающих материалов.

 

Основные варианты устранения и защиты от шума современными материалами.

1. Скрипоизоляция.

      Помогает  удалить звуки, вызванные «гулянием» кузова машины и/или его отдельных  деталей при движении. В салоне чаще всего скрипят обшивки багажника и дверей. Для избавления от скрипов используют специальные пористые материалы, которые способны поглощать звук. Данный материал уникален тем, что отталкивает влагу и состоит из «закрытых пор». Благодаря этой особенности, скрип исчезает.

      Скрипоизоляция требует достаточно времени и терпения, чтоб аккуратно проклеить все необходимые места в автомобиле. Скрип под капотом устраняют с помощью других негорючих элементов, имеющих теплоотражающий слой.

2. Виброизоляция.

   Снижение  шумов, возникающих при вибрации тех или иных механизмов (узлов, элементов). Для устранения вибрации применяют листовые самоклеющиеся материалы, изготовленные на основе битумных смол. Принцип действия - превращение механической энергии вибрации в тепловую. Материал различается по толщине 2 - 6 мм, иногда применяют и более толстые прослойки от 10 до 15 мм. Если есть необходимость создать хорошую акустику для прослушивания музыки в салоне автомобиля, то виброизоляция необходима.

3. Шумоизоляция.

   Включает  в себя весь комплекс работ по устранению шумов, вибрации и скрипов.

4. Теплоизоляция.

     Автомобиль отделывается звукоизолирующими материалами, которые обладают высокими свойствами теплоизоляции, что позволяет уменьшить потери тепла салона и двигателя в зимний период.

Материалы прокладочные противоскрипные:

1. БиПласт. Разновидности:

10К (10 х 750 х 1000), (лист 0,75 м.кв.)

5К (5,0 х 750 х 1000) ., (лист 0,75 м.кв.)

БиПласт - Звукопоглощающий материал на основе вязко-эластичного  пенополиуретана. Обладает уникальным свойством «памяти», т.е. при инсталляции  сжимается практически в ноль, а впоследствии стремится принять  первоначальную форму, заполняя при этом все пустоты между обработанными деталями. Благодаря высокому коэффициенту звукопоглощения успешно применяется для обработки крыши, декоративных пластиковых деталей салона, колесных арок и перегородки моторного отсека.

Обладает  высокими механическими характеристиками:

- высокий  коэффициент звукопоглощения (0,43 ед.);

- высокое  значение собственных внутренних  потерь (0,69 ед.)

2. Битопласт. Разновидности:

(10 х 1000 х 2000 )., (лист 2 м.кв.)

(5 х 1000 х 2000 )., (лист 2 м.кв.)

     Битопласт – уплотнительный материал на основе пенополиуретана толщиной 10мм или 5 мм с липким слоем, защищенным антиадгезионной прокладкой, со специальной пропиткой, которая придает материалу водостойкость, долговечность, улучшает его звукопоглощающие свойства и значительно улучшает стойкость к ультрафиолетовому излучению. Материал может эксплуатироваться при температурах от – 45 °С до + 100 °С. Битопласт - модифицированный битумными композициями эластичный пенополиуретан. В сжатом состоянии непроницаем для воды, пыли, дыма. Относится к перспективным материалам.

Зоны обработки- это пластмассовые детали салона – для устранения скрипов, панель приборов, крыша. Представляет самоклеящийся  прокладочный материал. Липкий слой, защищенный антиадгезионной бумагой или пленкой, позволяет существенно снизить трудозатраты при монтаже материала на поверхность изделия.

     3.Гербэнд

Ленточный герметик. Используется для герметизации швов, стыков и монтажа других материалов. Обладает вибропоглощающими свойствами. 
 

 

Материалы Виброизолирующие

1. БиМаст.

  Вибропоглощающий, теплоотражающий самоклеящийся материал толщиной 4 мм/3мм х длиной 750 мм х шириной 530 мм (лист 0.4 м.кв.).

 

  Бимаст - серия новых вибропоглощающих материалов, на основе битумной и мастичной композиции. Эти материалы сочетают в себе все лучшие качества традиционных материалов и имеют ряд преимуществ.

Рекомендуемые зоны обработки: полы салона и багажника, щиток передка  со стороны салона.

     Вибропоглощающий  материал с лучшими рабочими характеристиками

 Идеально подходит для аудиоподготовки автомобиля

 Монтаж с применением  промышленного фена 

 Коэффициент механических  потерь 0, 40 ед.

 Максимальный эффект  увеличения жесткости 

 Оптимальный эффект  достигается при обработке 40-50% площади 

 Толщина материала  4 мм 

 Удельный вес 6,0 кг/м2

     Преимущества  монтажа Bimast по сравнении с традиционными  битумными материалами состоят  в следующем:

 •Bimast более эластичен  и легко раскраивается с помощью ножниц или ножа

 •Bimast можно устанавливать  без применения теплового пистолета. Единственным условием является обеспечение монтажа материала при температуре не ниже 20.С. Незначительный нагрев материала до 25-30 С.,  

позволяет существенно  улучшить пластичность и сократить  время монтажа.

 •Мастичный слой  позволяет надежно монтировать материал на поверхности подверженные воздействию влаги и широкого диапазона температур.

 •Лицевой слой  из полиэтиленовой пленки материала  Bimast Standart (Super) предотвращает загрязнение ролика используемого при прокатке материала.  

     2. Вибропласт самоклеящийся материал толщиной 1,5/2 мм. х длина 750 мм х ширина 530 мм (лист 0,4 м.кв.)

     Самоклеящийся вибропоглощающий материал, состоящий  из алюминиевой фольги с тиснением  и липкого полимерного слоя из резиновой смеси, наполненной тех. углеродом, защищенного антиадгезионной бумагой. Легко монтируется на неровные поверхности, не требует дополнительного обезжиривания и нагрева при установке. Материал не впитывает влагу и не разлагается, обладает свойством герметика. Область применения: щиток передка, двери, крыша, пол, арки колес, багажник, подкапотное пространство. 

     3. ИЗОМАТ МП

 

  Материал марки МП представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из лицевого слоя, листа на основе нефтебитумной композиции и клеевого монтажного слоя, защищенного антиадгезионной прокладкой. В качестве лицевого слоя используют алюминиевую фольгу.

      4. Однокомпонентная мастика NoiseLIQUIDator

жидкий вибропласт. (Мастика воднодисперсионная вибропоглощающая антикоррозионная.)

      Мастика представляет собой вязкую однородную пасту на основе водных дисперсий полимеров, наполнителей и целевых добавок (ингибиторов коррозии, загустителей и др.). Предназначена для получения антикоррозионных вибропоглощающих покрытий на различных поверхностях. Используется в интервале температур от - 30 до + 700С. 

 Свойства:

 Наименование показателя __________Значения показателя

 Плотность, кг/м3 ____________________1400-1700

 Устойчивость к  удару при -300С_________Отсутствие  трещин и отслоения образца

 Устойчивость к  коррозии 

 после выдержки  в 5%-ом растворе

 хлорида натрия  в течение 14 суток________Отсутствие  следов коррозии

 Коэффициент механических  потерь,

f=200 Гц, Ст.0,8 мм, 200С,  не менее___________0,15 

Материалы звукопоглощающие и шумопоглощающие

1. Акцент 8ЛМ КС, 10ЛМ КС ,15ЛМ КС (10/15 мм х ширина 1000 х 2000 ) и т.д.

     Акцент - самоклеющийся звукопоглощающий, иглопробивной материал из пенополиэтилена, эластичен, водостоек, не разлагается  и обладает теплоизолирующими свойствами.

     Эффективный звукопоглощающий материал избавляет  от шума двигателя, колес. Индекс КС - клеящий слой. Предназначен для поглощения шума, распространяемого в воздушной среде. Материалы монтируются в непосредственной близости от источника шума. Работающий двигатель, шум колес и встречный поток воздуха являются основным источником шума. Фольгированный слой присутствует только на материалах, в названиях которых фигурирует ЛМ. 
 
 

      

2. «Изофлекс ЛМ»  – звукопоглощающий материал на основе пенополиуретана (поролона) с лицевым  маслобензостойким покрытием из полиэтилентерефталатной пленки. Материал имеет толщину от 5 мм до 50 мм, выпускается в листах. Размер листа 1250х2000 мм.

     

Основные  характеристики:

       Прочность связи материала с  несущей поверхностью – не  менее 4 н/см 

     Эффективное звукопоглощение происходит на частотах в диапазоне от 400 Гц до 5000 Гц.

3. Изотон ЛМ (аналог изофлекс ЛМ)

.

     Состоит из лицевой звукопрозрачной лавсановой металлизированной пленки, эластичного  пенополиуретана и клеевого монтажного слоя, защищенного антиадгезионной  прокладкой. Лицевое покрытие маслобензостойкое. Материал обладает также теплозащитными свойствами. Эффективное звукопоглощение материалов находится в диапазоне частот от 600 до 4000 Гц и составляет не менее 0,4 – 0,94 усл. ед. Материал имеет толщины от 10 до 40 мм. Материал работоспособен при температурах от – 40 °С до + 100 °С. Прочность связи материала с несущей поверхностью не менее 4 Н/см.

     Изотон  ЛМ применяется для шумоизоляции подкапотного пространства автомобилей. Пенополиуретан на простых или сложных  полиэфирах имеет открытоячеистую  структуру, позволяющую с высокой эффективностью поглощать шум.

     Лицевое покрытие представляет собой звукопроницаемую металлизированную лавсановую пленку. Липкий монтажный слой, защищенный антиадгезионной бумагой или  пленкой, позволяет существенно  снизить трудозатраты при монтаже материала на поверхность изделия.

     4  ПРОЛИН и т.д

     Пролин - эластичный пенополиуретан различной  толщины с липким слоем. Пенополиуретан имеет открытоячеистую структуру, позволяющую поглощать звук. Имеет  толщину от 5 до 40 мм. Гораздо дешевле своих конкурентов. 

Теплоизолирующие  материалы

1. СПЛЭН

 Самоклеящийся  звукотеплоизолирующий материал  от 2 до 15мм.

     Сплэн - пенополиэтилен с липким  слоем. Материал обладает прекрасными  теплоизоляционными свойствами, эластичен,  водостоек, экологически безопасен, что позволяет использовать его в качестве прокладки, уплотнителя, тепло- и звукоизолятора во многих отраслях производства: строительстве, машиностроении, автомобильной промышленности.

   Липкий  слой, защищенный антиадгезионной бумагой  или пленкой, позволяет существенно снизить трудозатраты при монтаже материала на поверхность изделия.