Корейские инженеры изучили природу и характеристики шума, попадающего в кабину работающего трактора воздушным путем. С помощью звукоизоляции щелей и испытаний на стенде в полубезэховой камере они добились снижения высокочастотной нагрузки на водителя почти вдвое. Исследование опубликовано в Scientific Reports.
В некоторых профессиях существуют факторы риска, которые способствуют развитию тех или иных специфичных заболеваний. Известно, что водители тракторов имеют более высокие шансы потерять слух, нежели представители большинства других профессий. Сообщалось также, что изменение шума в кабине сказывается на производительности труда трактористов. По этой причине инженеры вместе с физиками активно ищут способы борьбы с этим вредным фактором.
Существует два общих пути, по которым шум попадает в кабину: структурный и воздушный. Первый вызван вибрациями конструкционных элементов, из которых сделана кабина, и доминирует на частотах ниже 250 герц. Второй проникает через разнообразные щели и отверстия и как правило имеет высокие частоты. Несмотря на общее понимание того, как с ним бороться, в литературе нет данных о влиянии звукоизоляции на отдельные частоты воздушного шума. Неизвестно также, какие именно компоненты работающей техники вносят основной вклад в такой шум.
Ответить на эти вопросы смогло исследование корейских инженеров под руководством Ён Джуна Пака (Young‑Jun Park) из Сеульского национального университета. Исследователи провели испытания с работающим трактором в полубезэховой камере и разобрались, из чего состоит воздушный шум, проникающий в кабину. Исследователи показали, что звукоизоляция щелей способна ощутимо снизить этот вредный фактор.
Техника, использованная в эксперименте, обладала четырехцилиндровым дизельным двигателем мощностью 104,5 киловатта. Авторы проверяли шум от работы трактора на 16 передачах переднего хода, а также на нейтральной передаче. Для этого они размещали в салоне испытательный стенд с двумя микрофонами, имитирующими уши тракториста. Инженеры измеряли звуковое давление в обоих каналах в зависимости от показаний тахометра и усредняли его по шкале А .
С ростом передачи шум немного возрастал от 87 до 89 децибел и был больше с правой стороны. Анализ спектрограмм показал, что основными источниками звука в кабине трактора были кратные частоты шума от двигателя, шум впуска и выпуска, шум шестерен трансмиссии и входной шестерни гидравлического насоса, а также шум шин. Наиболее целесообразным при этом было бороться со звуком на частотах, выше 500 герц.
С помощью звуковой камеры исследователи выявили более 20 тысяч квадратных миллиметров площади, которую требовалось звукоизолировать. Она включала себя пространство между машинным отделением и приборной панелью, отверстие в задней части кабины и щель вокруг рычага стояночного тормоза. Авторы обработали эти места с помощью полиуретановой пены, резиновых втулок, а также двухмиллиметровой стальной пластины. Измерения показали, что такая процедура снизила шум в кабине в среднем на 4-6 децибел, что эквивалентно снижению звукового давления внутри кабины наполовину. Авторы считают, что их наработки позволят в будущем повысить безопасность и эффективность сельскохозяйственных работ.
Шум мотора мешает не только водителю, но и окружающем. О том, как с этим борются на автогонках, мы рассказывали в материале «Тише едешь».