теми или иными особенностями, отмеченными выше, и, как показал сравнительный анализ, дают худшее совпадение с экспериментом [12].

Рассмотрим основные условия идеализации. Примем, что общий реальный объем V, участвующий в генерации шума в реальном случае, известен и равен соответствующему объему в идеализированном варианте. Длительность т реального и идеализированного вариантов также одинаковая. Эти два условия можно выразить Б виде

(7.30)

Подставив Qy (t) в (7.30) из уравнения (7.29) и взяв интеграл в правой части равенства, для постоянного К получим следующее выражение:

fc-~U2L±EL

P(l-fe-*»)

(7.31)

Принимая во внимание реальное затухание различных колебательных процессов, создающих аэродинамический шум пульсаци-онного характера, можно рекомендовать а = я/х. Расчетные формулы получаются простыми, а результаты расчета удовлетворительно совпадают с данными эксперимента. Подставляя а = я/т в (7.31) и пренебрегая величиной е-" по сравнению с единицей, найдем

/С 27/1?. (7.32)

С учетом этого значения К после преобразований и упрощений [451 в соответствии со схемой, изложенной выше, находим простое, но достаточно точное для практических расчетов выражение для искомых амплитуд объемной скорости потока Qvmi> генерирующего звук на i-й частоте:

(7.33)

Для определения звуковой мощности, излучаемой на г-й частоте, достаточно по формуле (7.33) вычислить амплитуду объемной скорости и подставить полученное значение в выражение (7.26). Однако для высоких частот, для которых (o,->Pl/2, вместо двух формул (7.33) и (7.26) можно использовать одну, более простую;

Lp, = 98 + 20 Ig ]/-40 lgT +20 lg(/o/A). (7.34)

Как показали практические расчеты, эта формула дает удовлетворительные результаты, начиная примерно с шестой гармоники спектра шума. Для определения октавных составляющих уровней звуковой мощности Lpv следует просуммировать полу-

Рис 7.9. Спектр звуковой мощности Lp процесса выпуска (п = 4000 мин"1): .» - . йксперич«нтэльннй; .? - расчетный

120 110 100

63 Ii 250 hOO inOO ?ППП ,

ср v

ценные гармонические составляющие, попавп]ие в каждуи) оитав ную полосу частот по формуле, аналпичиой (7.3). Часто1ныр т;ьт ннцы и октавных полос, Гц, приведены ниже,

. . 63 125 250 300 1000 2000 4000 8 000 ... 45 90 180 355 710 1400 2800 5 600 ..... 90 180 355 710 1400 2800 5600 11200

Для высоких частот, для которых щ > р V 2, для нормальньк атмосферных условий можно воспользоваться интегральной формулой

Lp, = 96 -f 20 Ig V 40 Ig г 10 Ig {Uv М- (.35) Обычно формула (7.35) дает удовлетворительные резу.1гьта1ы, начиная со среднегеометрической частоты fp - 500 Гц. Точность расчегов по формулам (7.34) и (7,35) зависит о г точное! и определения исходных величин, определяющих нтум: обьР7у(я V перетекагои.г,их газов и времени т перетекания гаюв [45].

На рис. 7.9 приведены результаты расчета незаглушенно!0 шу ма выпуска, которые у,я,овлетворительно совпадают с эксгримн-тальными данными. Несколько меньшие расчетные значени? на высоких частотах объясняются отсутствием учета ви>гревой со ставляющей.

В ряде случаев (например, при расчете шума впуска) удобно перейти от амплитуды объемной скорости Q/,,,. газов в формуле (7.25) к амплитуде Qi массового расхода. Тогда формула (7 Щ примет вид

(7.36)

О)ответственно уровень звуковой мощности гй соссявллионеуд Lpi=201gQ„a-f 201gr.0;-f 80, (7.37)

Считая изменение состояния газа в кривошипной камера a.iPa батичны.м, можно получить для впускною окна

Qv(o-=rpx(>яp;Ip-o«

где pi (t) Р it) + Роср; 0

хУ(0*«;

И1. т)

V (J) и p (О - соотостственно объем и избыточное давление среды н к)иво(аипной камере в текущий момент времени t; Ро -- плот-MiicTh с}1еды в невозмуиенним состоянии: йр - средняя скорость пука в крнвошнпкой камере; д, а и 4.в -время соответст-s?tfiHo начала и конца фазы впуска.

Так к.чк кри установир-11емся режиме работы двигателя QV (0> / (/). V if) и (/pj (?)/ci!/ - периодические функции, удовлетворяю-!!ие уоловпчм Дирихле, они могут быть представлены рядами Фурье ociOBHCH частотой щ - -г (где v - число цилин,доов; !октность) С к(1\;плекс:ными коэффициентами Qj, Vj, Pi и р, j, .«.•mcHWM-г! но формуле Эйлера. Тогда выражение (7.38)

Т <hPu

(7.39)

,„, .4iCT0Ta повторения тактов впуска. :!р!! раничеш!» числа членов ряда в уравнении (7.39), в за-i.iciiii.xTH от требуемой точности, амплитудно-частотный спектр мас.сог50]-о рйсхола чере.з воздухазаборное отверстие впускного K.j!iaJia ;.а)л<ет йьпъ описан следующим выражением;

C?.u--2!Q„i/((to,), (7.40)

где К {«>:} дискретпые значения коэффициента пере,дачи впуск-mvo кагшла, ибразоваяно!о впускным патрубком и карбюрато-

иОм lipii застою G)j /.Wg.

Buycivuoii канал М1)Ж1Ю считать в первом приближении от-peiivOM труСоировода с пос]оян!Юй площадью S проходного се-=ii.uu>i l,j.ii;i;vUTpuw D, длшюй /), нагруженного на входное со-:iip...ri!;.;,4 i,i)t: ; лу;5:ителн нли, как в нашем случае, нагруженно-J0 на noi.porawHHKe во.!ayхозаборного отверстия. Если пренебречь •ч ..ч;»,\ ! nil кие и тсг.лищу.тктосхыо и принять во внимание и-»т1г-р.чиых размеров канала ио сравнению с наименьшей

Л iui) chv„ ch73;;Z, ;i-4 , !

(7.41)

arct/

" - /7/7 - V

(7.42)

-vHo.: -y-H« вол„ во

• Р.пл,; v . п 19„Л,чГ --•-1 для незаглушенного

Рис. 7.10. Спектр звуковой мощности Lp процесса впуска (п = 3000 мин"*):

1 - расчетный; 2 - экспериментальный

Таким образом, задаваясь геометрическими размерами впускного тракта, режимом работы двигателя, изменением давления в кривошипной камере в течение фазы впуска и во впускном 12S 2S0 500 /,гц

канале, используя формулы (7.39)-(7.42), можно получить спектр массового расхода Qj через воздухозаборное отверстие впускного канала, а затем по формуле (7.37) - уровень звуковой мощности впуска на каждой гармонической частоте со;. Просуммировав, как и выше, гармонические составляющие в пределах каждой октавной полосы, найдем октавный спектр незаглушенного шума впуска. Некоторое расхождение результатов расчета с данными эксперимента в октавной полосе с/(.р= 1000 Гц (рис, 7.10) объясняется погрешностью регистрации давления в кривошипной камере, отчего может снизиться точность определения высших гармонических составляющих процесса. В целом точность методики удовлетворительна. Расчетная модель определения спектральных составляющих шума, излучаемого корпусом двигателя или его деталями, сводится обычно к предварительному расчету спектралыгой плотности [27] газовых сил Sp (со) и комплексной частотой характеристики К (и) корпуса (его деталей) по скорости или по ускорению. Частотная характеристика реальных деталей определяется числом форм колебаний, возбуждаемых воздействием от газовых сил, в рассчитываемом диапазоне частот. Поскольку излучающие элементы корпуса двигателя имеют, как правило, сложную конфигурацию, аналитический расчет ряда собственных частот оказывается трудно осуществимым, поэтому частотные характеристики корпуса получают обычно экспериментально. Для расчета уровня звукового давления шума корпуса двигателя или его деталей предлагается следующая формула [27 li

L = 20 lg

у I

J S(co),

dco dt/po, (7.43)

где S (сй)р = Sp (со) К ((o)yZ (со) - спектральная плотность звукового давления; Sp (со)-спектральная плотность газовых сил, воздействующая на излучатель при рабочем цикле; К (co)j,- комплексная частотная характеристика излучателя по скорости; Z (to) - акустический импеданс излучателя; ш - текущее значение угловой частоты; t - время; Ро - пороговое значение звукового давления. Эту формулу можно использовать для расчета как при отсутствии специальных средств глушения (незаглушен-ный источник), тан и при их наличии.

8. СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ШУМА ДВИГАТЕЛЯ

8.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ШУМА ДВИГАТЕЛЯ И ЕГО ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Акустическому совершенствованию двигателя должно предшествовать определение допустимых значений, до которых следует снижать уровни его шумовых показателей.

Допустимые уровни шума двухтактных двигателей можно получить с помощью нормативных требований ОСТ 37.004.022-86, поскольку шум мототранспортного средства в значительной степени определяется шумом двигателя. Исследованиями, проведенными в МГТУ им. Н. Э. Баумана и МАДИ, установлено, что 85 ... 94 % звуковой энергии мотоцикла излучает двигатель. С некоторым запасом по уровню шума проектируемых мототранспортных средств можно принять, что 80 % звуковой энергии мотоцикла генерирует двигатель. Тогда допустимый корректированный уровень звуковой мощности ДВС на режиме испытаний транспортного средства

Р А доп

+ 201g()-101g + 101g» +

Адоп-1-ZUlgl-;-) - lUlg-+101gf" + -0,7,

(8.1)

где /-ддоц - допустимый уровень звука мототранспортного средства, ОСТ 37.004.022-86; г - расстояние от акустического центра мототранспортного средства до измерительного микрофона в момент регистрации показаний шумомера (г 7,5 м); = 1 м; Ф - фактор направленности излучения шума в направлении микрофона, Ф л; 2; рв и а, ро и ао - плотность воздуха и скорость звука соответственно в момент изхмерения и при нормальных атмосферных условиях (при изменении температуры воздуха от

-5 до +30 °С

lOlg

РвОв

<0,2дБj; - коэффициент затухания звука в атмосфере, дБ/км, значения которого приведены выше (в данном случае РаГ/1000 < 0,3 дБ).

В формуле (8.1) не учитывается поглощение звука асфальтовым или бетонным покрытием измерительного участка дороги, что приводит к некоторому снижению значения Ьрддоп. но не более чем на 0,5 дБА. Эту погрешность можно допустить, так как она обусловливает небольшой запас по уровню шума проектируемого мототрас портного средства. Если отбросить 232

четвертый и пятый члены правой части уравнения (8.1) ввиду их малости и подставить значения г и Ф, указанные в скобках, то получим

РАДоп = Адои + 24,8. (8.2)

Строгое определение предельно допустимых уровней звуковой мощности для каждого источника шума двигателя является сложной задачей, требующей знания средней стоимости средств его заглушения на 1 дБА. Экономические расчеты [31], выполненные применительно к автомобильным ДВС, показали, что уровень шума источников целесообразно снизить до одинаковых значений, если удельная себестоимость средств заглушения не отличается более чем в 3 раза. Если затраты, связанные с уменьшением шума одного из источников, в 5 раз выше, чем любого другого, то уровень его шума следует снизить вдвое по сравнению с уровнем других источников. Для расчета корректированного допустимого уровня каждого источника шума двухтактного ДВС можно рекомендовать следующую зависимость [49]

РАидоп = -РАдоп- l01g"H +Аиг (8.3)

где Пи - число принимаемых в расчет источников шума; Ад - поправка, устанавливаемая для каждого источника шума с учетом технической сложности и удельной себестоимости его заглушения.

Поскольку в настоящее время отсутствуют точные сведения о средней стоимости заглушения на 1 дБА основных источников шума двухтактных ДВС, а технические трудности заглушения зависят от ряда причин, которые в общем случае трудно оценить количественно, точное определение поправки Ли не представляется возможным. Следует отметить, что поправка должна быть такой, чтобы после энергетического суммирования уровней всех источников, рассчитанных по формуле (8.3), полученный результат был равен значению LpA доп- Для основных источников шума двухтактных ДВС (выпуска, впуска, корпуса) можно ориентировочно принять следующие значения поправки: Аи = -3; 0; +2.

Если шум двигателя или его отдельного источника задан в виде частотного спектра уровней звуковой мощности, то для его нормирования удобно использовать допустимый спектр, значения которого в каждой v-й стандартной полосе частот (например, октавной или 1/3-октавной) можно определить по соответствующей формуле:

для двигателя

1р доп « = -Р А доп - 1 о lg /Пп -f Аи + Aav; (8-4)

ДЛЯ отдельного источника

Р и доп v = -Р А доп - 10 lg (тпПи) + Ди + Av. (8.5)

где V = 1, 2, 3, ... тц; т - число частотных полос, в которых уровень звукоюй мощности превышает допустимый, рассчитан-