ный по формулам (8.4) и (8.5); Аду - частотная коррекция на форму характеристики А шумомера, значения которой для октавных полос приведены выше.

Сравнение фактического корректированного уровня звуковой мощности двигателя с допустимым позволяет решить вопрос о необходимости применения средств глушения. Если допустимый уровень оказывается превышенным, то следует нормировать каждый источник шума двигателя с помощью соответствующих допустимых спектров, чтобы определить, в каких полосах частот н насколько необходимо снизить уровень шума того или иного источника, т. е. найти требуемое снижение уровня звуковой мощности в v-й полосе!

ALp V = Lp и V Lp и ДОП V» (8-6)

где LpHv - уровень звуковой мощности в v-й полосе частот источника шума двигателя.

Величина Lpn v может быть рассчитана, как это показано выше. Таким образом, на ранних стадиях проектирования можно осуществить нормирование шума двигателя теоретическим методом, определить значение и частотный диапазон требуемого снижения шума и вести разработку средств глушения шума одновременно с созданием двигателя.

8.2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ШУМА

Необходимое снижение уровня шума двигателя обычно удается получить путем одновременного заглушения всех источников, уровни звука которых превышают допустимые, начиная с доминирующего. В этом случае, как правило, достигается максимальный эффект снижения шума двигателя при меньших затратах. Такой подход выбора объекта первоочередного заглушения обычно применим на любом из этапов акустического совершенствования двигателя.

Снижение уровня шума можно осуществлять по трем направлениям: I) в источнике его возникновения; 2) по пути распространения колебательной энергии от источника до излучателя; 3) в излучателе, посредством уменьшения излучения шума в окружающую среду.

Первое направление основано на ограничении величины и частотного диапазона сил, приводящих к образованию шума или звуковой вибрации. В двухтактных ДВС действует целый спектр различных силовых факторов, имеющих импульсный характер изменения во времени, которые приводят к интенсивной генерации шума: возникающие при сгорании топлива, при осуществлении процессов впуска и выпуска; ударного происхождения в цилиндро-поршневой паре, при пересопряжении зубьев зубчатых пар, в коробке передач и трансмиссии. Заметное влияние на процесс шумо-234

образования оказывают переменные во времени силы, например неуравноветенные инерционные силы p;ifu,iioniHxcH и возвратно-поступательно движущихся деталей цвкгагеля, i плы нсо.ик> родного механического трения.

Для импульсных процессов характерно го. что с уве.;1м«еине-ч длительности М импульсного возмущакядего воздействия уменьшается ширина его частотного спектра Лг. так как MAj const. Для ограничения спектра в его высокочастотной qacn;, осоСспич неприятной для человека, следует стремг-пься к y.Medr.uics4Ri величины Ati\f путем подбора оптимальной (например Ki-j,iOKo./io-образпой) формы силового импульса в к увеличскивз его длятель-ности Выбор средств осуществления этих рекомендаций :5ависит от природы источника шума и возхюжностя их рсалп:*;!ц;1п бег ухудшения рабочих характеристик двпгатсл!!.

Шум процесса горения зависит в знаипс.и.лоа мере от хар.чк-тера индикаторной диаграммы, т. е. ее частичного спектра. Практические методы акустической опт1гмилаплй iTpcioei:ca и-реиля включают выбор рациональной формы у.ш?ры сгорания, а-. !>83-деление на части, соединенные переходкы.м каналом, ycmjcpmeitvr-вование способа смесеобразозани.ч и ряд чругкх мепо1!р1;яП!;и Факторы, влияющие на акустические качсч-тва iipoiiccca и-рсння двухтактных ДВС, изучены еще нсдоста7очно. Расоютрим лить некоторые нз них.

Уровень шума возрастает при упеличсняи скоросп! Быделения теплоты Q в процессе горения топлива 126]:

где р и У - текущие значения соответственно да,влст1я над поршнем в цилиндре; у - показатель адиабат;,-!; поворота коленчатого вала.

Из уравнения (8.7) следует необход[™и:ль -jipaHHiof мичности рабочего процесса: уыепь.цюпп! скпостп л:, давления ф/Лр к его максимального зь-пченпч р,,. П.прл-, бочего процесса удобно изменять путем варь!-- вакии зн угла опережения зажигания 0., и степени сжатйи е. Ь

й 8.2 приведены ре:льтаты исследовалгя. получсп.пс ¥.

РЫЖОВЫМ на двухтактных ДВС воздушно. о .-.хлаждсши:

Уь - 350 см«.

С уменьшением Од и s на6люлэет.:я синженис махе

скорости нарастания давления (dpidtp)„n, н.-?личаш р,,

вательно, корректированного уровня вуис.шй чюил!

двигателя Однако при этом ухулишю1о< его ii-jubio:-: Лгл;

мические показатели. Последнее сущестпсапо о.л.ааьч!

можности воздействия па парамипаплчего npoeci.

гичные результаты были получе)!ы а;;горами д.;!.я ,iB<

объеыом" 175 и 250 см».

н об

лЛ;л.

\гол

M л

!1КЛ

J-. i -KOiKi-

Н-!ЛЛ-

8 1, liapofieipb рабочею процьл-а в ьаьисямости 01 изменения угла вз опережения зажигания

27 18

13,6 12,5 11,5

г/(кВт-ч)

496 530 557

dqi max МПаЛ

1,14

0,73 0,40

fig, Д\Па

2,80 2,55 2,40

8.2. )»аранетры рабочего процесса в зависишости or 1и(1енения степени сжатия е

ipA, ДВА

119 116

L[.4.H Снижения уройяя иеханнческого шума в источниках его созн\1КН«)бения используют кинструкчивные и технологические ме-ропр11И1ин и средства. Главным источником механического шума двухГактных ДВС является импульсное возбуждение конструкции при ударах поршня о цилиндр двигателя [5].

цш снижения энергии соударения применяют следующие кон-1лру.1мииые меры: уменьшакг в допустимых пределах массу шатуно-поршневой группы; увеличивают жесткость гильзы ци-Л11НД»а; обеспечивают минимальный рабочий зазор в цилиндро-портевой паре путем повышения класса точности изготовления порщня а цилиндра; снижают температуру и обеспечивают более равн(1>1ервый прогрев специально профилированного поршня по высо! и в поперечных 1;ечениях. Выбор соотнишений раз.меров порщня, гю.Южения его центра тяжести относительно оси поршневого пальца является сложной задачей, решение которой связано с прЁДйарихельнын теоретическим экспериментированием и по-(•-,1ед\ющей Проверкой полученных результатов на спчитных образце

riiiif leafcrtHe деааксналь!1ого нривотитю шатунного механизма не всй1да одноачачно )1риводит к снижению уроння luyMa. Мате-fiauijtooe моделирование удара показывает, чю введние дезак-сажа ytie()L«iaev ударные силы в отдельных точках рабочего цикла h уь.пичивае» в других, Поэтому величину дезаксажа следует вы6н] йть (13 ус.позия обеспечения мининума суммарной энергии, переда:!ной циллндру при ьсех ударах поршн.н, происшедших 236

за время оборота коленчатого вала. Немаловажное значение имеет правильный выбор смазочного материала и способа смазывания цилиндропоршневой группы.

Уровень шума трансмиссии, включая коробку передач, как правило, ниже (в среднем на 3 ... 4 дБ А) уровня шума от ударов поршня. Методы и средства снижения виброакустической активности зубчатых передач достаточно полно изложены в специальной литературе [4] и подробно не рассматриваются.

Для снижения инерционных сил уменьшают массу вращающихся и возвратно-поступательно движущихся деталей, применяют противовесы и кинематически уравновешенные системы. Выбором сорта масла и способа смазывания, улучшением обработки трущихся поверхностей уменьшают изменяющиеся силы трения, которые также приводят к возникновению шума.

К технологическим мероприятиям по снижению механического шума можно отнести; соблюдение обоснованных допусков на точность изготовления и требуемых параметров шероховатости сопрягающихся поверхностей деталей; входной виброакустический контроль комплектующих узлов; динамическую балансировку деталей и механизмов; специальные правила сборки и монтажа и пр.

Если не удается в достаточной степени снизить уровень шума процесса горения и механический шум в источниках возникновения, то принимают меры к ослаблению виброакустической энергии при ее распространении до излучателей и уменьшают излучение ими звуковой мощности в окружающую среду. Излучение шума в данном случае осуществляется наружной поверхностью корпуса двигателя, поэтому его называют корпусным.

Анализ отдельных излучателей корпусного шума двухтактных ДВС показывает, что приоритетное значение имеют элементы системы воздушного охлаждения: ребра охлаждения головки и цилиндра. Приблизительно 85 % звуковой энергии корпусного шума излучают оребренные детали. Шум образуется преимущественно на собственных частотах изгибных колебаний ребер. Снизить шум, излучаемый ребрами, можно несколькими методами: отстройкой их собственных частот от частот наиболее мощных составляющих в спектре вынуждающих сил; улесточениеи конструкции ребер; вибродемпфированием с помощью специальных элементов, выполненных из материала с высоким внутренним трением; уменьшением активной площади излучателей и созданием акустического «короткого замыкания».

Для реализации этих мероприятий необходимо знать собственные частоты и формы изгибных колебаний ребер [28, 52]. Для относительно коротких ребер головки цилиндра реализуется меньшее число форм колебаний в диапазоне частот, в котором наблюдается наибольшее возбуждение конструкции. Кроме того, излучение звуковой энергии снижается с уменьшение.м размеров ребра относительно длины звуковой волны. Эффект акустического «короткого замыкания» проявляется в большей мере, если размеры

Рис. 8.1. Схема разделения ребра го- Рис. 8.2. Ребра цилиндра двигателя с ловки цилиндра двигателя иа части: вибродемпфирующнм элементом (ре-

/ - основание головки; 2 - утолщения ре- ВИИОВоЙ трубкоЙ) бер в местах их разделения

ребра соизмеримы (особенно если они меньше) длинам волны, излучаемых в окружающее пространство. Поэтому при разработке двигателя рекомендуется в допустимых пределах уменьшать высоту ребер, а также разделять их по длине на отдельные части таким образом, чтобы щели между этими частями составляли по ширине не менее 5 мм, а по длине - примерно 2/3 высоты ребра (рис. 8.1). Длину каждой части следует выбирать приблизительно равной высоте ребра. Однако необходимо сохранить достаточными теплоотдачу и прочность конструкции головки цилиндра.

Для снижения уровней вибрации и шума в ряде случаев целесообразно увеличивать жесткость оребренных деталей. Для этого свободные края ребер соединяют с помощью сварки перемычками из алюминиевого сплава [1, 51. Снижение уровня звука, излучаемого оребренными деталями двухтактных ДВС, составляет при этом в среднем 2 ... 3 дБА.

Вибродемпфирование ребер головки и цилиндра осуществлякуг с помощью специальных элементов, изготовленных из эластичный материалов на основе резины. Вибропоглощающие элементы могут быть выполнены цилиндрической формы диаметром 15 ... 17 мм с плоскими или выпуклыми торцами. Устанавливают их с определенной степенью предварительной деформации между ребрами в зонах максимальных поперечных виброперемещений и колебательных скоростей. Число применяемых элементов зависит от состава и вида форм подлежащих демпфированию колебаний, а также требуемого шумоглушения. Например, установка 42 элементов, изготовленных из резины марки 278-4, между ребрами головки и цилиндра двигателя рабочим объемом 175 см* позволила снизить уровень корпусного шума на 2 ... 4 дБА [52]. Аналогичный результат получен для двигателей рабочим объемом 350 см* [1].

Конструктивно вибродемпфирующие элементы могут быть объединены в специальную «гребенку», устанавливаемую на ребра охлаждения, в результате чего упрощается и ускоряется процесс сборки двигателя. Иногда применяют вибродемпфирующие эле-238

Рис. 8.3. Зависимости уровней звука и внешние скоростные характеристики двигателя рабочим объемом 175 см с выпускными окнами различной формы: 1 - овальной; 2 - треугольной; 3 " М-об-разной

\квтЧ 550 500 450 w0

WOO woo s000n,MUH

менты в виде трубок 1, пропущенных сквозь ребра 2 через высверленные отверстия (рис. 8.2). Выбирая диаметр отверстий несколько меньшим наружного диаметра трубки, обеспечивают требуемую величину ее деформации (обжатия) в зоне контакта с ребрами. Трубчатые вибродемпфирующие элементы установлены, например, на двигателе мотоцикла ММВЗ-3.115. При использовании вибропоглощающих элементов, как правило, ухудшается тепловой режим двигателя, так как затрудняется прохождение охлаждающего воздуха между ребрами, что приводит к повышению температуры головки и ребер цилиндра в среднем на 10 ... 15 °С. Если элементы нагреваются более чем на 120 °С, то возникает их пластическая деформация, что приводит к резкому снижению вибропоглощающих свойств. Больший эффект шумоглушения может быть достигнут в результате применения вибропоглощающих экранов. Конструктивно экраны представляют собой пластины из алюминиевого сплава, которые через резиновые прокладки плотно прилоты к ребрам цилиндра по обеим сторонам и к ребрам головки с помощью специальных стягивающих устройств [I . Эффект от установки экранов на двигателях рабочим объемом 175 и 350 см составил 3 ... 5 дБА. Возможно также частичное капотирование двигателя, при котором горловина воздухозаборного патрубка впускной системы соединена с вибропоглощающим экраном [I].

Снижение уровня шума процессов впуска и выпуска также осуществляют по трем направлениям. Практической реализацией первого из них (шумоглушение в источнике) является специальное профилирование впускного и выпускного окон ДВС. Например, применение выпускного окна треугольной или М-образной формы [И 1 позволяет уменьшить уровень шума выпуска в широком диапазоне частот вращения п (рис. 8.3). При использовании М-об-разного окна эффективные показатели двигателя практически не ухудшаются.

Энергия от источников шума впуска и выпуска до излучателей передается главным образом по газовой среде и частично по деталям впускной и выпускной систем. Передача звука по второму пути обычно незначительна вследствие большого различия волнового сопротивления газовой среды и материала конструкции. При необходимости ее можно уменьшить с помощью виброакустической развязки корпусных деталей.