Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Двухтактные карбюраторные двигатели

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [42] 43 44

нения в практических расчетах шумоглушащих ячеек, используе" мых в выпускных системах двухтактных карбюраторных ДВС Отличие действительной температуры от ее среднего значения в пределах ячейки не превышает 15 %. Второе условие для трубопроводов выполняется практически во всем интересующем нас диапазоне частот, а для камер - в ограниченном диапазоне [см. (8.12)1. Если площади сечений входного и выходного трубопроводов в реальных конструкциях несколько отличаются, то в расчетной модели берем их среднее значение. Что касается последнего допущения, то в диапазоне частот до 8 кГц отличие модуля R от единицы не превышает 14 % . Погрешность величины изменения фазы волны при отражении можно компенсировать путем удлинения выходного трубопровода на величину

где Ро - площадь выходного отверстия.

С учетом изложенного потери передачи звуковой мощности для обоих вариантов универсальной ячейки определяем выражением

ALp (ш) = 10 lg {sin* kl cos* kls {[£ (1 - Ц ctg kl-, tg kh) +

+ Gnx ctg kt,r + IE ill tgkk + ctgkl,) - GiH?}], (8.44) где к = ф\ E = Htgkt + l; G = Я - tg/feZa; Я = = ctg kl, - {ц!щ) tg kk; у = (Fk - Ft)/Fx; щ = ц + 1 - для варианта «а», li - р> - 1 - для варианта «б»; Fk и F - площадь проходного сечения соответственно камеры и трубопровода (толщиной стенки трубопровода пренебрегаем).

Теоретическое экспериментирование на основе математической модели позволило изучить шумоглушащие качества камерных ячеек различной конструкции. Характеристики передачи шума ячейками получены с помощью уравнения (8.44) при температуре газов 673 К (рис. 8.14). Они имеют циклическую форму зависимости ALp (со), при которой наряду с областями заглушения наблюдаются полосы частот, в которых характеристика передачи шума расположена в области отрицательных значений, т. е. возникает усиление звуковой мощности на собственных модах колебаний среды в ячейке. Собственные частоты /о колебаний среды в ячейках 1 я 2 могут быть определены в результате решения уравнения

tg {bh) tg (е/о) = о, (8.45)

где b = 2п/т. э/й!; е = 2nlja; /т. э - эквивалентная длина выходного трубопровода с учетом концевых поправок на присоединенную массу; с = Ft/F„.

Согласно зависимости (8.45) первые три собственные частоты колебаний ячейки / составили 487, 1849 и 3443 Гц. Присоединение внешнего трубопровода улучшает акустические качества ячейки: возрастает эффективность, с более низких частот начи-258

-10 -20

62,9

1S5 62,9

68, S



> 0,8 1,2 1,6 2,0 2, 2,8 3,2 3,6 f,Kru Рис. 8.14. Характеристики шумоглушащих камерных ячеек (F„fFt = 7,5)

нается диапазон заглушения (линия 2). Введение входного трубопровода в камеру ячейки 3 на глубину IJ2 с учетом присоединенной массы его отверстия позволяет избежать полуволнового резонанса среды в камере на частоте 1681 Гц. Объясняется это следующим. Эквивалентная длина выходного трубопровода выбрана равной 1/4 длины волны на частоте 1681 Гц. При этом его входное сопротивление без учета потерь равно бесконечности, так как сопротивление нагрузки на выходе принято равным нулю. Это эквивалентно отсутствию отверстия в правой торцовой стенке камеры.

В соответствии с граничными условиями узлы звукового давления первой и более высоких нечетных мод располагаются в плоскости, проходящей через середину камеры. В узле звуковое давление равно нулю, а колебательная скорость максимальна,



Рис. 8.15. Схема шумоглушащей части, состоящей из двух однотипных камерных ячеек

поэтому сопротивление нагрузки на входной трубопровод со стороны камеры равно нулю. Возникает эффект полного отражения (i? = -1) и непрохождение звуковой энергии в камеру на частотах нечетных мод (явление акустического «запирания»). Описанное явление «запирания» входного трубопровода сохраняется, если продлить выходной трубопровод внутрь камеры (ячейка 4). При этом повышается эффективность и расширяется частотный диапазон заглушения. Зависимости 5 и б получены для ячеек, у которых устранены области отрицательных значений ALp на собственных частотах 3160 и 3550 Гц.

Соединяя последовательно ячейки 4 vi 6, можно получить непрерывную характеристику заглушения в широком диапазоне частот. Почастотное суммирование характеристик передачи ячеек при их последовательном соединении неправомочно, так как граничные условия при этом отличаются от принятых в расчетной модели. В первом приближении такой способ вычисления характеристики передачи может быть принят для компоновки исходного варианта шумоглушащей части выпускной системы.

Для компоновки шумоглушащей части на N одинаковых ячеек, конструктивная схема которых соответствует варианту 4, получена аналитическая зависимость для вычисления суммарной характеристики передачи такой системы с учетом взаимного влияния ячеек. Пример схемы соединения ячеек при N = 2 показан на рис. 8.15. Эта зависимость имеет вид

ALp((o) = lOlg

I + 2 liihi (©)

(8.46)

где p,j = {Fi - Ft)/Ft; Fi - площадь поперечного сечения i-й камеры, считая со стороны выхода отработавших газов.

Если площади проходных сечений трубопроводов несколько различаются, то принимают их среднее значение. Величина

1-1 г

1-1 к=а

-ехр (-/20)2 хп

[1-fexp(-/2a)Wa„f)] где /гг-х и Izi - длина участка соответственно выходного и входного трубопроводов, расположенного в t-й камере; и ап - скорости звука соответственно в t-й камере и п-м трубопроводе; /т„ - эквивалентная длина л-го трубопровода. При k = О принять iJioAo = 1.

При компоновке шумоглушащей части используют ячейки повышенной эффективности с требуемой формой зависимости характеристики передачи от частоты. Определяя по приведенным выше формулам ее акустическую эффективность на среднегеометрических частотах октавных полос и сравнивая рассчитанные значения с требуемыми, находят ориентировочное число необходимых ячеек. Для синтезированного таким образом исходного варианта шумоглущащей части вычисляют методом четырехполюсника входное сопротивление и характеристику передачи по объемной скорости. Газодинамическим расчетом уточняют структурную схему и размеры мощностной части и при необходимости корректируют конструкцию первой ячейки шумоглушащей части для подстройки ее входного сопротивления, чтобы удовлетворить требованиям по эффективным параметрам двигателя.

Вычисляют объемную скорость газов на входе в шумоглушащую часть и ее частотный спектр для скоростного режима двигателя, при котором проводится нормирование шума. С помощью рассчитанной ранее характеристики передачи определяют гармонический спектр объемной скорости газов на выходе из глушителя и соответствующий спектр уровней звуковой мощности, излучаемой в окружающую среду. Находят уровни звуковой мощности в стандартных полосах частот и, сравнивая их с допустимыми, решают вопрос о необходимости дальнейшего совершенствования глушителя. При необходимости вносят соответствующие изменения в конструкцию шумоглушащей части и повторяют вычисления. Таким образом, на этапе расчетного проектирования методом последовательного приближения разрабатывают конструкцию шумоглушащей части выпускной системы двигателя.

При конструировании необходимо предусмотреть достаточную звукоизоляцию корпуса выпускной системы. Для этого ужесточаем корпус путем придания его элементам цилиндрической или конической формы и тщательного выполнения сварочных работ. Толщина стенки корпуса должна быть не менее 1 мм. В зоне мощностной части и первой камеры шумоглушащей части целесообразно введение внутренней второй (обычно перфорированной) стенки корпуса глушителя. Герметичность соединения между цилиндром, выпускной трубой и глущителем обеспечивается прокладками из асбеста или силиконовой резины. Внутренние перегородки глушителя должны иметь выпуклую форму и плотно прилегать к его корпусу. Следует обеспечить плотное прилегание элементов шумоглушащих частей между собой во избежание сквозного прорыва газового потока. Для предотвращения передачи вибрации другим конструкциям применяют мягкую подвеску глушителя с помощью виброизоляторов.

Окончательная доводка опытного образца выпускной системы по шумовым показателям и влиянию на эффективные характеристики двигателя проводится экспериментально на стационарных испытательных стендах, размещенных в звукомерных камерах.



8.4. АКУСТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ДОВОДКА СРЕДСТВ

СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ШУМА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОТОРНЫХ МЕТОДОВ АКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Безмоторные методы испытаний и исследований средств снижения шума двухтактных ДВС [26 1 носят, как правило, предварительный характер и в ряде случаев могут быть заменены проектными расчетами. Широкое распространение получили натурные моторные исследования, причем наибольшее развитие такие исследования (испытания) получили при доводке двухтактных ДВС мотоциклов.

Существующие методы экспериментальных доводочных исследований шума мотоциклов в основном можно разделить на две группы: I) применяемые в дорожных условиях при движении мотоцикла на мерном участке; 2) стендовые или лабораторные, при которых мотоцикл (или двигатель с системами впуска и выпуска) устанавливается неподвижно на специально оборудованном тормозном стенде, позволяющем проводить измерения на различных режимах работы двигателя [14].

Основным преимуществом метода дорожных измерений является возможность оценить уровень шума мотоцикла в целом в реальных условиях, близких к условиям эксплуатации. В связи с этим среди прочих методов первой группы значительное развитие получили стандартные методы, позволяющие быстро определять соответствие излучае.мого шума действующим нормам.

Следует отметить довольно большое разнообразие способов измерений уровня шума и нормируемых величин в дорожных условиях. В настоящее время они регламентированы ОСТ 37.004.022-86, который соответствует основным международным требованиям.

Для выяснения причин повышенного шума стандартные дорожные методы испытаний малопригодны, условия испытаний оказываются слишком сложными для анализа их результатов (режим работы двигателя переменный, регистрируемый шум носит кратковременный характер, разделение источников шума на движущемся мототранспортном средстве затруднено). В связи с этим широко применяют нестандартные методы дорожных испытаний. При этом микрофон располагают на определенном расстоянии от линии проезда мототранспортного средства с постоянной скоростью, или в центре круга, по которому с постоянной скоростью движется мототранспортное средство. В последнем случае может оказаться, что водителю трудно поддерживать требуемую высокую скорость движения мотоцикла.

Необходимо отметить также большую трудоемкость дорожных испытаний. Так, для получения октавного спектра шума, 262

создаваемого на заданном расстоянии от линии проезда только в одной точке окружающего пространства с учетом необходимости проезда мототранспортного средства по отношению к микрофону каждой стороной не менее 2-3 раз, общее число проездов (измерений) составит около 50. Если учесть при этом необходимость дополнительных заездов для одновременного определения помимо акустических других характеристик (например, максимальной скорости, расхода топлива и т. д.), а также полевые условия, при которых приходится проводить испытания, то трудоемкость дорожных испытаний становится очевидной.

Объем измерений несколько уменьшается при применении магнитофона с линейной частотной и динамической характеристикой [24 , 34]. Существенно уменьшается трудоемкость измерений при использовании анализатора шума в реальном времени, например анализатора 01012 RFT. Однако дорожные испытания при всей их громоздкости все же не дают необходимой полной информации для доводки средств снижения шума ДВС, поэтому для этой цели широко применяют стендовые моторные испытания.

Одним из основных преимуществ стендовых акустических испытаний является возможность измерения звуковой мощности исследуемых источников шума, что позволяет объективно сравнивать полученные результаты на различных стендах, различными методами, использовать их в акустических расчетах, для выявления механизма шумообразования, построения теоретических моделей и осуществления доводки акустических устройств.

В настоящее время для определения звуковой мощности стационарных источников шума получили в основном распространение следующие методы измерений: 1) в свободном звуковом поле; 2) в отраженном поле помещения; 3) на фиксированном расстоянии от наружного контура шумящей машины; 4) с помощью образцового источника шума (ГОСТ 23941-79, ГОСТ 12.1.024-81*, ГОСТ 12.1.025-81*, ГОСТ 12.1.026-80, ГОСТ 12.1.027-80, ГОСТ 121.028-80 и др.). Последний метод используют при доводочных испытаниях редко, поскольку для его осуществления необходим соответствующий образцовый источник. Обычно его применяют в качестве проверочного метода. Третий метод уступает первым двум по точности измерений. Поэтому остановимся на первом и втором методах.

Основное преимущество первого метода (кроме высокой точности) - возможность измерения наряду со звуковой мощностью характеристик направленности источника. При этом источник устанавливается либо на площадке в открытом пространстве, либо в специальной заглушённой звукоизмерительной камере, в которой осуществляются условия свободного звукового поля, т. е. должны отсутствовать отраженные от ограждающих поверхностей звуковые волны. Для этого поверхности камеры облицовывают клиньями, выполненными из звукопоглощающих пористых материалов, обеспечивающих средний коэффициент зву-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [42] 43 44



0.012
Яндекс.Метрика