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

с 1700 до 2200 при постоянном значении = 0,6 МН/м2 уровни звукового давления на основной частоте процесса выпуска и в высокочастотной области спектра возраста­ ют на 2—3 дб.

При установке на тракторном дизеле турбокомпрес­ сора шум незаглушенного процесса выпуска по сравне­ нию с шумом процесса без наддува при работе на одина­ ковых режимах значительно уменьшается в широком

Рис. 20. Спектрограммы шума процесса выпуска двигателей при

ТКР-8,5 при*ре=0,65 МНІм2; 3—дизеля Д-240Т при ре—0

диапазоне частот (рис. 20), но и в этом случае шум процесса выпуска определяет общий воздушный шум двигателя во всем диапазоне частот. Уменьшение шума выпуска при работе с турбокомпрессором обусловлено большим сопротивлением выпуску газов, создаваемым турбиной. Однако в высокочастотной области спектра (октавы 8 или 16 кГц) отмечается интенсивный тональ­ ный шум, генерируемый турбиной. Основная частота этого шума зависит от количества рабочих лопаток на колесе турбины и числа его оборотов в минуту (5), воз­ растающего с увеличением нагрузки, а интенсивность уменьшается с увеличением к.п.д. компрессора.

При увеличении расстояния от выпускных отверстий системы до точки измерений шума выпуска в 2 раза уровни звукового давления в октавных полосах спектра уменьшаются на 4—7 дб. Это говорит о том, что практи­ чески отверстия выпускных трактов двигателей по ха­

44

рактеру излучений подобны излучателю нулевого поряд­ ка, т. е. точечному источнику сферических звуковых волн. Показатель направленности излучения (рис. 21) обычно не превышает 4 дб.

До 1970 г. выпускные системы двигателей отечест­ венных сельскохозяйственных тракторов снабжались только искрогасителями. Последние не предназначались специально для глушения шума выпуска, однако, обла-

Рис. 21. Полярные диаграммы показателя направленности шума процесса выпуска:

/ —общего уровня звукового давления; 2—корректированного уровня

дая, как правило, высоким аэродинамическим сопротив­ лением (до 1000—1400 мм вод. ст.), они в некоторой сте­ пени параллельно выполняли функции глушителей. Так, например, искрогасители двигателей тракторов «Беларусь» эффективно глушили шум выпуска на низ­ ких и средних частотах, в то же время на высоких часто­ тах свыше 6—8 кГц они, наоборот, генерировали шумы. В последнее время в связи с возросшими требованиями по уменьшению шума в выпускных системах двигателей всех сельскохозяйственных тракторов устанавливаются глушители-искрогасители. Результаты испытаний и ха­ рактеристики различных тракторных глушителей приве­ дены в гл. III.

Шум процесса впуска можно отнести к разряду низкочастотных шумов с выделяющимися тональной составляющей на основной частоте заполнения цилинд­ ров свежим зарядом (L) и четными обертонами (рис. 22). В отличие от шума выпуска составляющие в высоко­

45

частотной области спектра шума впуска имеют более низкие уровни, так как скорости потока воздуха при впуске значительно ниже, чем скорости потока отрабо­ тавших газов.

Величина звуковой энергии, излучаемой впускными отверстиями, зависит от производительности системы (расхода воздуха), определяемой для каждого конкрет­ ного двигателя скоростным режимом работы, а также от

/—«=2200 об/мин; 2—1800 об/мин

акустических характеристик тракта, воздушных фильт­ ров и глушителей.

У быстроходных двигателей процесс впуска является вторым по значению источником низко- и среднечастотного шума после процесса выпуска. Применение на тракторных дизелях настройки длины впускной трубы для получения эффекта акустического наддува приводит к еще большему увеличению уровней звукового давле­ ния на основной частоте процесса (рис. 23). В тех диапа­ зонах чисел оборотов, где проявляется эффект по наполнению от настройки трубы, уровни звукового дав­ ления на 4—6 дб выше, чем в случае ненастроенной трубы,

При установке на двигателе турбокомпрессора низко­ частотный шум процесса впуска, так же как и выпуска, уменьшается (рис. 24). На характеристики шума про­

46

цесса впуска при турбонаддуве существенное влияние оказывает нагрузочный режим работы двигателя — с уве­ личением нагрузки уровень звукового давления на ос­ новной частоте процесса несколько уменьшается, тогда как в высокочастотной области спектра (октавы 4_ 8 кГц) начинает проявляться и возрастает вихревой шум, создаваемый компрессором. Этот шум обычно хо­ рошо заглушается комплектами воздушных фильтров, в результате чего шум процесса впуска с турбокомпрессо­ ром в. общем воздушном шуме двигателей не выделяется.

До последнего времени во впускных системах трак­ торных дизелей специальных заглушающих устройств не предусматривалось. Их функции во многом выполняли

Рис. 23. Зависимости уровней звукового давления на основной ча­ стоте процесса впуска дизеля при снятых воздушных фильтрах от скоростного режима работы (г=0,25 м):

•47

комплекты воздушных фильтров, конструкции которых, хотя и выполнялись без учета акустических требований, обеспечивали довольно большое уменьшение шума в широком диапазоне частот (см. гл. III). Однако у бы­ строходных тракторных дизелей заглушения на низких частотах, обеспечиваемого воздушными фильтрами, час­ то недостаточно, и шум процесса впуска на основной частоте определяет уровень звукового давления на

Рис. 25. Спектрограммы шума вентилятора системы жидкостного охлаждения двигателя Д-50 при прокрутке (г=1 м):

I —частота вращения ведущего шкива 1500 об/мин; 2—1800 об/мин

рабочем месте и во внешнем шуме трактора. Например, при исключении шума впуска (забор воздуха через спе­ циальную трубу) в октавной полосе 63 Гц уровень зву­ кового давления в кабине трактора МТЗ-80 уменьшался на 4 дб.

Шум вентиляторов системы жидкостного охлаждения тракторных двигателей на фоне остальных источников проявляется обычно в одной-двух октавных полосах, хотя уровень шума на расстоянии 1 м достигает 93— 95 дбА. Как видно из рис. 25, наиболее высокий уровень звукового давления при работе вентилятора системы жидкостного охлаждения имеет мес^о на основной ча­ стоте (5) и второй гармонической составляющей.

С увеличением числа оборотов крыльчатки аэродина­ мические шумы, создаваемые вентилятором, возрастают во всем диапазоне звуковых частот. При этом тональная составляющая шума вращения наиболее выделяется в спектрах при высоких скоростных режимах.

48

У более производительных осевых вентиляторов дви­ гателей воздушного охлаждения интенсивные излучения отмечаются на высоких частотах в октавных полосах 1—2 кГц. Например, при работе вентилятора двигателя Д-37Е на номинальном режиме уровни звукового давле­ ния на частотах свыше 1 кГц на 3—7 дб превышают уровни, создаваемые вентилятором близкого по мощностным показателям двигателя жидкостного охлажде­

ния Д-50.

Двигатели. При исключении источников аэродинами­ ческого шума (выпуск отработавших газов и забор воз­ духа через трубы, отключение вентилятора) интеграль­ ный уровень звукового давления акустических излучений тракторных двигателей определяется, как правило, высокочастотными составляющими в спектре (см. рис. 17). Источниками их являются газодинамические возму­ щения при сгорании топлива в цилиндрах и механиче­ ские возмущения при работе кривошипно-шатунного, кла­ панного механизмов и распределительных шестерен. Кроме того, здесь присутствует шум топливоподающей аппаратуры и агрегатов системы смазки двигателя.

В табл. 6 приведены основные характеристики и ре­ зультаты измерений и расчетов средних уровней шума двигателей пропашных сельскохозяйственных тракторов на расстоянии 1 м при работе на номинальных режимах. Для сравнений в таблице приведены также результаты измерений и расчетов уровней шума двигателей СМД-14 и А-41 тракторов общего назначения. Анализ результа­ тов измерений шума показывает, что наиболее шумными являются форсированные двигатели Д-160, Д-240, Д-240Т, у которых удельная масса составляет 6— 8 кг/кВт. Если сравнивать двигатели с близкими номи­ нальными показателями, то оказывается, что более ме­ таллоемкие двигатели являются менее шумными.

Высокочастотные излучения двигателей, определяю­ щие уровень шума по шкале А, зависят от скоростных и нагрузочных режимов работы. Результаты измерений показывают, что изменение скоростного режима на каж­ дые 100 об!мин приводит к изменению уровней шума в среднем на 0,7 дбА, а изменение среднего эффективного давления на 0,1 МН/м2— на 0,5 дбА.

По уровням шума на одинаковом расстоянии вокруг двигателей, когда полностью исключены источники шума

* Данные НИКТИД.

аэродинамического происхождения, тракторные двигате­ ли практически можно считать ненаправленными излу­ чателями. В то же время при узкополосном анализе шума с той или иной стороны часто выделяются отдель­ ные составляющие. Например, у двигателя Д-50 в спект­ рах шума с правой стороны выделяется составляющая в третьоктавной полосе 630 Гц, которая исчезает после остановки ротора центробежного фильтра очистки масла.

Шум процесса сгорания. От количества и характера подвода тепла — импульса нарастания давления и фор­ мы индикаторной диаграммы во многом зависят акусти­ ческие излучения двигателя. В работах В. Н. Луканина

50