Практический опыт в снижении шума и вибрации сложных инженерных систем
ООО "Стандартпласт"
*****@***ru
Научно-производственная компания «Стандартпласт» более шестнадцати лет является разработчиком акустических решений в области машиностроения, а также производителем широкого спектра материалов и технологий для борьбы с шумом и вибрацией.
Компания широко представлена в автомобильном производстве и поставляет вибродемпфирующие, звукоизолирующие и звукопоглощающие материалы и покрытия на автозаводы. Для компании Ford мы являемся поставщиком первого уровня акустических материалов на все сборочные предприятия.
Кроме того компания имеет положительный опыт в вагоностроении, авиастроении и судостроении.
В состав компании входит аккредитованная лаборатория виброакустических испытаний, проектная служба для разработки материалов и технологий их производства и четыре производственные площадки. На данный момент численность компании составляет 600 человек.
Мы являемся инновационной компанией, и в этом случае спех базируется на непрерывном развитии. Компания позиционирует себя как акустического интегратора. Реальный рост объемов реализации продукции составляет 40% в год.
Знать про опасность и ничего не предпринимать – что это? Привычная лень, радужный авось.
А как быть с опасностями, про которые мы пока еще особо и не задумывались? Оглянитесь: вы с трудом найдете вещи, возможные в обиходе столетней давности. Новые материалы, новые технологии, новая среда обитания, скорость изменения которой намного превышает возможности человека к адаптации. Во-первых, к техногенным воздействиям организм человека биологически не приспособлен. А во-вторых, мы просто не осознаем, что от некоторых последствий прогресса пора уже активно защищаться.
Из всего спектра современных «негативов» самым всеобъемлющим является шум, и ему же уделяется меньше всего внимания. Общественность всерьез озабочена консервантами в продуктах питания, новыми штаммами гриппа, загрязнением воды и воздуха, а проблема токсичного шума пока остается за кадром. К шуму привыкаешь, перестаешь его замечать, но воздействие на слух и нервную систему идет постоянно. Нагрузка колоссальная, и без последствий она не обходится: усталость, раздражительность, ослабление внимания стали уже постоянными спутниками городской жизни. Миллионы механизмов гудят, скрипят, стучат. Визг тормозов на перекрестке, отбойный молоток на соседней стройке, грохот автомагистрали, гул стиральной машины, громкая музыка – это ежедневные атрибуты цивилизации. Мы считаем их неизбежными и, не задумываясь, миримся с их существованием.
А почему, собственно? В кипяток, например, по доброй воле никто руку не сунет. Между прочим, к перепадам температуры человечество привыкало тысячелетия – к врожденному механизму терморегуляции постепенно добавились навыки строить и отапливать жилье, шить одежду по сезону. А как от шума защищаемся? Да никак, просто игнорируем.
Поэтому мы считаем, что постоянное воздействие вредного шума происходит круглосуточно, каждый день, всю жизнь и в связи с этим необходимо защищать себя от шума надо не только на работе, но и дома в транспорте и на отдыхе вне зависимости от пола, возраста, образа жизни и национальности.
Рассмотрим подход компании к снижению шума на примере автомобиля Toyota Camry.
Общеизвестно, что основными источниками шума и вибрации в автомобиле являются двигатель и подвеска, которые непосредственно крепятся к кузову автомобиля и передают ему основную энергию.
Частотный диапазон уровней внутреннего шума условно можно разбить на три части.
Диапазон частот 1-150Гц определяется общей жесткостью кузова и его восприимчивостью к передаваемым вибрационным нагрузкам. В этом диапазоне частот находится максимальная энергия, которая воздействует на водителя и пассажиров в виде вибраций и инфразвука. Снижение энергетики в этом диапазоне возможно только за счет увеличения жесткости кузова. Для этого компанией разработана специальная вспенивающаяся двухкомпонентная эпоксидная система, которая применяется в порогах и поперечных элементах жесткости кузова. На рисунке 1 показана эффективность применения системы. Уровень вибрации на месте водителя уменьшился в шесть раз.
Рисунок 1. Снижение вибрации на месте водителя.
Увеличение жесткости кузова позволяет сместить частотный спектр в сторону более высоких частот, значительно снизить уровни инфразвука и вибрации.
В диапазоне частот Гц наиболее эффективным является применение вибродемпфирующих покрытий разных по массе и коэффициенту внутренних потерь.
В диапазоне частот 1500Гц и более эффективным является применение звукоизолирующих материалов сочетающих в себе пористый и тяжелый мастичный слой.
В отдельный класс акустических материалов можно выделить специальные пены из полиуретана с высокой плотностью, вялым скелетом и обладающие высокими внутренними потерями. Такие материалы используются для демпфирования совместных колебаний металлической крыши автомобиля и декоративной формованной крыши.
Таким образом, комплекс мероприятий по усилению жесткости кузова, применению эффективных вибропоглощающих и звукоизолирующих материалов позволяют снизить уровень вибрации в разы, а общий уровень шума в салоне автомобиля на 3-5дБ.
Для железнодорожного транспорта разработан и успешно применяется трудногорючий, вибродемпфирующий материал VDF. Это листовой самоклеящийся материал, который применяется на отдельных элементах кузова вагона и интерьера и позволяет значительно снизить уровни внутреннего шума в купе. На рисунке 2 представлены результаты ходовых испытаний вагона с применением материала VDF. Материал наносится элементами размером 4м2 в зоне шкворней и по центру вагона с последующим армированием стальным листом толщиной 1.2мм. Таким образом, получается эффективная вибропоглощающая конструкция позволившая снизить уровни шума в купе на 3-5дБ.
Рис.2. Снижение уровней шума в купе вагона.
Материал VDF нашел свое применение в вертолетостроении наряду с легкими негорючими пенами плотностью 6 кг/м3 и легкими звукоизолирующими, конструкционными материалами «металл-полимер-металл».
На рисунке 3 показана эффективность звукоизолирующего комплекта.
Разработанный комплект звукоизоляции для вертолета МИ-8 позволил достичь требований предельного спектра 80дБ, снизить уровень шума в салоне вертолета на 5дБ и снизить массу комплекта на 240кг.
Рис.3. Уровни шума в салоне вертолета МИ-8.
Накопленный опыт по снижению шума на транспорте и широкие возможности для разработки и производства акустических материалов позволяет компании эффективно работать в области архитектурной акустики и звукоизоляции зданий.
