Вплив вібрацій та шуму, Системи безпеки та комфорту
Вплив вібрацій на деталі автомобіля
Вібрація призводить до втомного руйнування деталей. Вона може виникнути в одному місці автомобіля, а вібраційні руйнування – в іншому. Особливо небезпечні резонанси. Тому особливої важливості набуває вивчення джерел виникнення вібрації та особливостей її передачі різними частинами автомобіля на різних режимах роботи.
Крім того існують і інші впливи вібрації на деталі автомобіля: ослаблення нерухомих з'єднань, зношування та зміна дисипативних властивостей сполучених з'єднань, зіткнення та збільшення зазорів у з'єднаннях із зазорами. Вібраційні дії, не викликаючи руйнувань вузлів, можуть призводити до порушення їх нормального функціонування (порушення контактних з'єднань в електрообладнанні, порушення роботи систем автоматичного керування тощо).
Здатність вузла не руйнуватися при вібраційному впливі називається віброміцністю, а здатність нормально функціонувати вібростійкістю. Мета віброзахисту вузлів - підвищення їх віброміцності та вібростійкості.
Втомне руйнування зазвичай починається з появи мікротріщин, які під впливом циклічного навантаження починають збільшуватися. Послаблюється кристалічна структура металу. Після того, як втомна тріщина досягає критичної довжини, се швидкість поширення різко зростає, і настає руйнування втоми. Поверхня зламу - характерна крупнозерниста, кристалічна.
Довговічність деталей при втомному руйнуванні визначається числом циклів N навантаження до руйнування. Для чорних металів і сплавів крива втоми в логарифмічних координатах а - N, де а - напруга, що відповідає похилій прямій з різким переходом догоризонтальній ділянці після мільйона циклів (для кольорових металів та сплавів — кривої лінії з повільним зменшенням зі збільшенням N). Мільйон циклів для напівосей автомобіля зазвичай відповідає 3 тис км пробігу. За межу витривалості часто приймають напругу, що відповідає 10 млн. циклів, для алюмінієвих сплавів – 5*10^8 циклів.
Часто матеріал піддається не тільки змінним, а й статичним навантаженням. При цьому небезпека втомного руйнування зростає, причому тим більше, чим вище статичні напруги.
Вплив вібрацій на водія та пасажирів
Вібрації не завжди надають на людину шкідливий вплив. Помірна вібрація в певній дозі покращує харчування тканин тіла, прискорює загоєння ран, стимулює трудову діяльність, але в автомобілі вібрація шкідливо впливає на людину.
Людина сприймає вібрації вестибулярним апаратом, очима, суглобами, м'язами, шкірою. Сприйняття вібрацій людиною залежить від частоти: при низьких частотах сприйняття пропорційно до прискорень, при середніх — швидкостях, за високих — частот. Чим більше амплітуди вібрацій, тим неприємніше відчуття.
Чутливість людини до вібрацій певною мірою залежить від положення тіла, способу впливу вібрацій на тіло, психологічних факторів, індивідуальних особливостей, але найбільше від частоти. Вважається, що зазвичай людина відчуває вібрації в діапазоні частот 10-1 ... 10-5 Гц. Шкідливі наслідки (запаморочення, порушення зору, порушення мови тощо) зазвичай спостерігаються при тривалому впливі вібрацій у діапазонах частот 1…10^2 Гц. Найбільш чутливий людський організм до вертикальних вібрацій у діапазоні частот 4...8 Гц і до горизонтальних - у діапазоні 1...2 Гц.
Впливвнутрішнього шуму на водія та пасажирів
Шум не завжди чинить на людину шкідливий вплив. Для нормального існування, щоб не вважати себе ізольованим від зовнішнього світу, людині потрібен шум 20…30 дБ. Однак у салоні автомобіля рівень шуму при швидкості 50 км/год може становити 60...70 дБ і більше, при 100 км/год - 70...80 дБ і більше.
Сприйняття шуму людиною залежить від рівня шуму та частоти, а також від її зміни у часі, психологічних та інших факторів, індивідуальних особливостей людини. Підвищений шум є причиною погіршення чутності, передчасної втоми та зниження продуктивності праці. Хоча людське вухо чує звуки в діапазоні частот 16 ... 20000 Гц, проте на людський організм шкідливо впливають і нечутні інфразвуки. Слабкі інфразвуки, діючи на внутрішнє вухо, спричиняють відчуття морської хвороби. Сильні інфразвуки, викликаючи вібрацію внутрішніх органів, можуть призвести до їх ушкодження і навіть до зупинки серця.
Рівень шуму автомобіля зазвичай оцінюють у дБА, враховуючи характер суб'єктивного сприйняття гучності звуку людиною. При вимірі цієї величини використовують шумомір з відповідним контуром (корекцією А, що частково зрізає складові спектру з частотами менше 500 Гц).
Однак у ряді випадків шум в автомобілі з меншим рівнем шуму, дБ А, сприймається людиною як неприємніший, ніж в автомобілях з вищим рівнем шуму. Тому часто додатково використовують інші параметри оцінки. Так, наприклад, використовуєтьсяіндекс артикуляції ІА. Індекс артикуляції характеризує можливість розмовляти нормальним голосом усередині автомобіля. Експериментально визначено рівень промови на відстані 1 м. Прийнято ІА = = 100%, якщо шум в автомобілі зовсім не заважаєрозуміння мови, і ІА = 0, якщо він повністю перекриває розмовну мову. Для сучасних легкових автомобілів середнього класу за швидкості руху 120 км/год індекс артикуляції зазвичай перебуває у межах 25…50%. Різниця в рівнях шуму в дБ або дБ А в легкових автомобілях при швидкості 100 км/год часто досягає 25...30 дБ, що вказує на високу частку інфразвуку в загальному спектрі шуму.