7 Лабораторна робота № 7 випробування двигуна на шум

7.1 Ціль роботи

7.1.1 Ознайомиться з методикою визначення шуму двигуна внутрішнього згоряння.

7.1.2 Визначити залежність рівня шуму від числа оборотів при роботі двигуна по зовнішній характеристиці.

7.2 Загальні відомості

При роботі автотракторного двигуна виникає шум, що мішає людині або дратує його. Проблема зменшення шуму в даний час є дуже актуальною. Роботи лікарів-гігієністів у нашій країні і за рубежем показали, що шум робить негативний вплив на органи слуху людини і може привести до повної або часткової втрати його, порушує зорово-рухову координацію, роботу серцево-судинної системи, стравоварильного тракту й інших функцій, важливих для життя і діяльності людини. При регулярному і тривалому впливі шуму в людей виникають часті головні болі, гіпертонічні і склеротичні явища, різні неврози. Підвищення інтенсивності шуму знижує продуктивність праці. У зв'язку з цим, в умовах сучасного розвитку моторизованих транспортних засобів, проблемі боротьби із шумом додають не менше значення, чим боротьбі з забрудненням атмосфери токсичними речовинами.

В Україні розроблені і діють санітарні норми і правила по обмеженню шуму, відповідно до яких шум нормується по двох параметрах - рівню і частотному складу. Велику роботу в цьому напрямку веде Міжнародна організація по стандартизації (ІСО). Відповідно до рекомендацій ІСО прийняте вважати, що шум не робить травмованої дії на орган слуху, що працює в тому випадку, якщо його спектр не перевищує в жодній із точок, так названу криву №80. Ця крива проводиться по точках, що відповідає припустимому значенню рівня звукового тиску в октавних смугах із середньогеометричними частотами (таблиця 7.1).

Таблиця 7.1 - Параметри кривої №80 ІСО

Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
дБ	99	92	86	83	80	77	76	74

На моторних заводах автомобільної і тракторної промисловості, у науково-дослідних інститутах, у вищих навчальних закладах є лабораторії, що створюють конструкції малошумних двигунів, вузлів і агрегатів на основі досліджень процесів виникнення акустичного випромінювання. Однак, поки ще не вдалося розробити двигун, що робить мінімальне акустичне випромінювання.

Шум виникає внаслідок розвитку коливальних процесів у пружних системах автотракторних двигунів із наступним випромінюванням енергії коливань у навколишній простір. Шум являє собою складний звук, який складається з окремих простих звуків, частоти й амплітуди яких різні. Для того, щоб всестороннє охарактеризувати складний звук, указують його частотний склад (спектр). По спектрі можна бачити, яким частотам відповідають найбільше інтенсивні складові з даного звука.

Людське вухо не однаково дошкульно до звуків різної частоти. Тому при встановленні норм указують припустимі рівні звукового тиску на різних частотах і боротьбу за зниження шуму починають із придушення насамперед частотних складових, що мають найбільший рівень у досліджуваному спектрі. Придушення рівня меншої складової практично не знижує рівня сумарного шуму.

Людина сприймає звукові подразнення в діапазоні частот 20-20000Гц і здатний виконувати аналіз і синтез звуків, вибирати з великої маси корисні звуки і відповідним чином реагувати на них. До звуків із частотою 20Гц (інфразвуки) і 20кГц (ультразвуки) людське вухо не дошкульно. Інтенсивність звука оцінюється рівнем сили звука або рівнем звукового тиску. Тиск звука - це надлишковий тиск, що виникає в газоподібному середовищі при проходженні через неї звукових хвиль. Шум двигуна оцінюють рівнем звукового тиску L, що представляє собою логарифм відношення середньоквадратичного значення звукового тиску Р в точці його виміру до розміру звукового тиску на порозі чутності:

(7.1)

Рівень звукового тиску вимірюється в децибелах (дБ). Рівні звукового тиску вказують на різних частотах. Весь частотний діапазон шумів розбивають на декілька ступенів (смуг), у кожній із який найбільша частота коливань удвічі перевищує найменшу. Такі ступені називаються октавами. Частота, обумовлена по формулі:

, (7.2)

де: і - нижня і верхня граничні частоти смуги фільтрів, Гц, називається середньогеометричною частотою.

Для оцінки шуму двигунів установлені припустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот.

Основними джерелами виникнення шуму в карбюраторних і дизельних двигунах є: система впуску в циліндри повітря, робочої суміші і випуску відпрацьованих газів; інтенсивність наростання тиску в процесі згоряння робочої суміші; удари поршнів при перекладці; газорозподільний механізм; система охолодження двигуна; прилади паливоподачі. Спільна дія названих джерел шуму викликає інтенсивне акустичне випромінювання в навколишнє середовище і створює складне звукове поле біля двигуна (рисунок 7.1).

а - ЗІЛ-130: 1 - n = 1000 об/хв; 2 - n = 3400 об/хв;

б - Д-37М: 1 - n = 1000 об/хв; 2 - n = 1200 об/хв;

3 - n = 1400 об/хв; 4 - n = 1600 об/хв

Рисунок 7.1 - Шумові діаграми двигунів ЗІЛ-130 та Д-37М

при їх роботі по зовнішній характеристиці

Аналіз діаграми шуму, приведеної на рисунку, свідчить, що максимальні рівні шуму в двигуна ЗІЛ - 130 відзначаються в точці біля повітреочищувача. Різниця між максимальним і мінімальним рівнями складає 8дБ. Цей розмір характерний для будь-якого карбюраторного двигуна. У дизелів ця різниця менше і складає 3-4дБ. У двигуні Д-37М високі рівні шуму відзначаються в точках, розташованих на осі вентилятора і біля паливоподаючого насоса. Рівень шуму зростає з підвищенням частоти обертання колінчатого вала двигуна і навантаження. Загальний рівень дизеля значно вище, чим у карбюраторного двигуна.