Определение параметров механического шума автомобиля

Определить уровень механического шума двигателя мощностью 50кВт с частотой вращения 3000 об/мин.

Теоретические сведения:

Шум автомобилей, механизмов и машин с двигателями мешает работе и отдыху людей. Он вредно воздействует на органы слуха и нервную систему операторов машин, снижает производительность труда, мешает восприятию полезных звуковых сигналов, человеческой речи.

Обычно нормируется внешний и внутренний шум машины.

Уровень шума двигателя может служить показателем качества машины, культуры производства и применяемой технологии, его отдельные характеристики используют в качестве диагностических параметров.

Шум двигателя представляет собой акустическое излучение, производимое им при работе. Его изучением и оценкой занимается акустика – область физики о звуке, т.е. об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, слышимых человеческим ухом. Шум представляет собой звук с набором составляющих различной частоты.

Важнейшими характеристиками звука являются:

1. Звуковое давление (р) – переменная часть давления, возникающая при прохождении звуковой волны в среде; только эта величина воспринимается человеческим ухом.

2. Сила звука (I) – количество звуковой энергии, прошедшее через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения звука, Вт/м2;

3. Звуковая мощность (W) – общее количество энергии, излучаемой двигателем в окружающее пространство в виде звука и прошедшей через поверхность полусферы радиуса r в единицу времени, Вт;

4. Уровень звукового давления – десятичный логарифм отношения силы звука к пороговому значению I0=10-12 Вт/м2 или двадцатикратный логарифм отношения звукового давления к пороговому значению р0=2×10-5 Па. Его измеряют в децибелах (дБ):

L=10lg(I/I0)=20lg(p/p0).

5. Уровень звуковой мощности – величина

Lw = 10lg(W/W0),

где пороговое значение W0 = 10-12 Вт.

Человеческое ухо неодинаково воспринимает один и тот же уровень звукового давления в диапазоне частот 10 . 20000 Гц. Поэтому для приближения оценок субъективного восприятия звуков различной частоты их корректируют по частоте, а полученную величину называют уровнем звука (шума) и выражают ее в децибелах.

Современные поршневые двигатели автомобилей и дорожно-строительных машин на номинальном режиме излучают 2 .3 Вт акустической мощности, а на расстоянии 1 м вокруг работающего на стенде двигателя уровни шума составляют от 104 до 120 дБ.

Спектр шума двигателя характеризует распределение энергии его излучения по частотному диапазону. Акустическое излучение двигателя сосредоточено в области от 20 до 8000 Гц.

Источники и излучатели шума двигателя. Причинами возникновения шума в двигателе являются:

- аэродинамическое взаимодействие газовой среды на входе в двигатель и выходе из него, а также движущихся тел (вентилятора) с газовой средой;

- взаимодействие колеблющихся поверхностей двигателя с окружающей средой.

Источниками шума двигателя являются процессы, одновременно или последовательно возникающие при осуществлении рабочего цикла.

При впуске из области перед горловиной впускного патрубка происходит всасывание воздуха, в результате чего возникает акустическое излучение, которое называют шумом впуска, а излучаемую при этом акустическую мощность обозначают Wвп. При движении по впускному тракту свежий заряд будет взаимодействовать со стенками и другими элементами конструкции и вызывать их колебание, что также будет создавать шум.

При сжатии, сгорании и расширении энергия подводится к деталям, формирующим камеру сгорания, что вызывает их колебание.

От них колебательная энергия передается на наружные поверхности двигателя и частично излучается ими в виде шума от сгорания (Wсг).

При выпуске происходит истечение отработавших газов в атмосферу и выделяется также какое-то количество энергии, которое приводит к возникновению шума выпуска (Wвып). Движущиеся по выпускному тракту отработавшие газы взаимодействуют ср стенками трубопроводов, глушителя, вызывая их колебания, которые приводят к шумоизлучению наружных поверхностей.