Файл: Разумовский М.А. Борьба с шумом на тракторах.pdf

большей акустической активности. Поэтому в практике борьбы с шумами на транспортных средствах с двигате­ лями внутреннего сгорания и механическими трансмис­ сиями при расчетах шумовых характеристик этих источ­ ников применяют принципы подобия и упрощенные эмпирические зависимости.

Двигатели. Анализ результатов экспериментальных исследований воздушного шума тракторных двигателей показывает, что основная зона акустических излучений сосредоточена в октавных полосах 0,5; 1; 2 и 4 кГц с пре­ валирующими уровнями в октавах 1 или 2 кГц, т. е. из­ лучения являются высокочастотными, определяющими корректированный уровень звукового давления и звуко­ вой мощности. В этом диапазоне частот отмечается наи­ большая акустическая активность корпусных деталей (см. рис. 41), а излучаемый шум является следствием импульсных возмущений (см. табл. 7) от газовых сил при сгорании топлива в цилиндрах и ударов при перекладке поршней, выборе тепловых зазоров и посадке клапанов в гнезда, пересопряжении зубьев в механизме распреде­ лительных шестерен. Все эти возмущения имеют широ­ кий высокочастотный спектр.

Низкочастотные излучения, обусловленные гармони­ ческими и полигармоническими возмущениями от инер­ ционных и газовых сил, в общем шуме двигателей не ве­ лики. Это объясняется низким акустическим к.п.д. тракторных двигателей как излучателей низкочастотных звуков, поскольку их линейные размеры в этих случаях значительно меньше длины излучаемых волн. В спектрах звуковых вибраций двигателей, наоборот, низкочастот­ ные составляющие от названных возмущений по уровням амплитуд обычно превалируют над высокочастотными (см. рис. 16). Их распространение на детали с большими поверхностями (облицовки, панели кабины) приводит к увеличению низкочастотного шума на тракторах.

На основании анализа модели I (см. параграф 6 ), выражений (22) — (24) и опытных данных уровень вы­ сокочастотных акустических излучений тракторных дви­ гателей можно выразить функцией следующих основных параметров:

где п — число оборотов коленчатого вала в единицу вре­ мени; рі — среднее индикаторное давление; Ѵл — лит­

105

раж двигателя (полный рабочий объем цилиндров); М — масса двигателя. Первые две переменные характеризуют эффективные показатели двигателя и в определенной степени возмущающие силы, а последние — его размер­ ные и весовые показатели, которые во многом опреде­ ляют акустическую активность конструкции.

Из известных эмпирических зависимостей для расче­ та характеристик шума дизельных двигателей, предло­ женных у нас в стране и за рубежом [25, 52, 70, 71], наи­ более полно отвечает функции (60) формула ЦНИДИ для расчета общего уровня звукового давления на рас­ стоянии 0,5 м от корпусных деталей двигателя

где k — коэффициент, учитывающий конструктивные осо­ бенности дизеля (для рядных двигателей k = \, для Е-образных &= 0,75); D — диаметр цилиндра, м; п — число оборотов в минуту; і — число цилиндров; Q — ко­ эффициент, учитывающий возмущение от газовых сил.

Значение коэффициента Q рекомендуется определять из выражения

Q =

Здесь ре— среднее эффективное давление, кгс/см2; г — коэффициент тактности (для четырехтактных двигателей z = 0 ,5, а для двухтактных z= 1 ).

Формула (61) получена на основании анализа стати­ стических данных по судовым дизелям. Ее применение для расчетов воздушного шума тракторных дизелей дает существенно завышенные результаты (на 5— 8 дб), т. е. применительно к тракторным дизелям требуется коррек­ тирование постоянных в формуле, поскольку в ней не учитываются весовые соотношения.

Учитывая функциональную зависимость (60) акусти­ ческих излучений двигателей от механических и газоди­ намических возмущений, средние уровни шума однотип­ ных двигателей могут быть определены из выражения

(6 2 )

106

щие параметры двигателя; а, Ь, с — постоянные для дан­ ного типа двигателей.

На основании анализа результатов эксперименталь­ ных исследований шума тракторных дизелей автором были определены значения постоянных а, Ь, с в выраже­ нии (62) и получена формула для расчета среднего уров­ ня шума тракторных дизелей на расстоянии 1 м от кор­

где В — постоянный член (5 = 31 дбА)\ п — число оборо­ тов в минуту; рі — среднее индикаторное давление, МПа\ тѵ — масса двигателя, отнесенная к рабочему объему (литражу), кг/л.

Значение постоянного члена В в формуле (63) опреде­ ляется из выражения

В = 10(clgm^ 0 — ö lg « 0 — &lgp(f) + Z(A),дбА.

Формула (63) дает хорошее совпадение рассчитанных по ней и полученных экспериментальным путем средних уровней шума четырехтактных тракторных дизелей, включая двигатели воздушного охлаждения (см. табл. 6 ). При этом расчет может быть выполнен для любого ско­ ростного и нагрузочного режима работы двигателя.

Для построения ориентировочных спектров высоко­ частотных излучений тракторных дизелей от газодина­ мических и механических возмущений может быть ис­ пользован усредненный относительный спектр, приведен­ ный на рис. 51. Уровень звукового давления в октавной

полосе Li = L(А)дв—АLj, где L(A)rb— средний уровень шу­

ма, определяемый по формуле (63).

Переход от средних уровней звукового давления на расстоянии 1 ж от двигателя к уровням звуковой мощ­ ности на опорном радиусе эквивалентной полусферы, равном 1 м, необходимый для выполнения различных

107

акустических расчетов, может быть выполнен по фор­ муле

где l, b, h — соответственно длина, ширина и высота кор­ пуса двигателя, м.

Рис. 51. Осредненный относительный спектр для построения октав­ ного спектра шума двигателя

В тех случаях, когда известны параметры вибраций двигателя, для расчета мощности акустических излуче­ ний В. Н. Луканиным [38] предложена формула

процесса двигателя на подвеске и t-го участка его поверх­ ности.

Первый член формулы характеризует низкочастот­ ную составляющую акустической мощности, излучаемой при колебаниях двигателя на подвеске, а второй — t-м участком поверхности. Один из членов формулы, отно­ сящийся к впускной системе двигателя, здесь опущен.

Следует отметить, что на этапе проектирования опре­ деление скорости колебательного процесса отдёльных участков поверхности двигателя сопряжено с теми же трудностями, что и при определении общей функции преобразования возмущений в акустические излучения.

Расчет параметров низкочастотных вибраций трак­ торных двигателей и остова трактора под действием сил

108