1279

Для проведения инструментальных исследований уровня шума и вибрации используются различные средства измерения. Рассмотрим технические характеристики и направления использования приборов для измерения шума первого класса точности: анализатор шума и вибрации «Ассистент» (Россия), шумомер

Testo CEL-620A (Германия), измеритель шума Extech HD600 (Китай). Сравнительный анализ характеристик средств измерения представлен в таблице.

Сравнительный анализ технических характеристик средств измерения шума [по данным 1, 2]

Анализатор шума и вибрации «Ассистент» подходит для измерения производственных шумов, так как обеспечивает измерение всех параметров шума, вибрации на территориях, в производственных помещениях, административных и жилых объектах [1].

Анализатор шума и вибрации «Ассистент» обладает преимуществами в сравнении с шумомерами того же класса точности, Testo CEL-620A и др. По требованиям ГОСТ 17187–81 измерительная система уровней шума, входящая в состав станции мониторинга шума или существующая в виде отдельного

181

elib.pstu.ru

интегрирующего шумомера, должна соответствовать 1-му или 2-му классу [1]. Системы 1-го класса устанавливают для диапазона температур от –10 до +50 °С, системы 2-го класса – для диапазона температур от 0 до +40 °С. Для измерений в октавных и третьоктавных полосах частот измерительные системы 1-го и 2-го классов должны иметь фильтры соответственно 1-го и 2-го классов. Измерительная система должна обеспечивать хранение объема данных, необходимого для выполнения оценки, либо включать режим дистанционной передачи данных. Предпочтение следует отдавать измерительной системе, позволяющей параллельно с шумом измерять метеопараметры и скорость ветра.

После каждой серии измерений контролируют калибровку всей системы на одной или нескольких частотах с помощью калибратора звука 1-го класса или, в случае измерительной системы 2-го класса, с помощью калибратора звука 1-го или 2-го класса. Если измерения выполняют на большом временном интервале, например в течение дня или больше, то калибровку измерительной системы проверяют акустически или электрически через регулярные промежутки времени и проводят автоматически при наличии такой возможности в системе [3].

Диапазоны измерений прибора «Ассистент» позволяют контролировать значения нормируемых параметров звука, инфразвука, ультразвука общей и локальной вибрации. Технические характеристики прибора обеспечивают виды измерений, предписанные для контроля акустических и вибрационных факторов по действующим нормативным документам.

В меню прибора имеется три пункта: акустика, вибрация, сервис. Пункт «акустика» имеет два диапазона: 20–120 дБ используется для измерений в большинстве случаев; 40–140 дБ применяют для больших уровней шума. Пункт «вибрация» содержит один диапазон, в него попадают все контрольные уровни санитарных норм. Собственный шум виброметра для коррекций Wh, Wd, Wk составляет 55 дБ, что обеспечивает кон-

182

elib.pstu.ru

троль ПДУ для коммунальной вибрации. Максимальный измеряемый уровень, 170 дБ, – контроль ПДУ производственной вибрации.

Режимы измерений:

–постоянный/непостоянный шум: изменение уровня звука

LAS, для изменений больше или меньше 5 дБ на экран выводится соответствующий индикатор;

–импульсный шум: оценка превышений LAI над LAS с выведением индикатора импульсного шума, если он больше 7 дБ;

–тональный шум: контроль превышения уровня в каждой из третьоктавных полос над соседними и выведение на экран индикатора тональности, если есть превышение 10 дБ и больше.

Множество одновременно измеряемых параметров сгруппировано в нескольких режимах индикации, в каждом режиме индикации собраны результаты из раздела «нормируемые параметры» санитарных норм.

Имеется возможность представления результатов на экране

вдвух видах: графическом (гистограмма и числовые значения для выбранного на гистограмме параметра) и табличном (таблица с числовыми значениями всех параметров).

Прибор отличается простым и понятным управлением, готов к проведению стандартных измерений сразу после включения, не требует предварительных настроек. Представление результатов измерения на цветном OLED-дисплее с высоким разрешением организовано с учетом конечной задачи – оформления протокола [4].

Энергонезависимая память прибора способна одновременно хранить до 2000 записей результатов измерений. Прямое подключение к прибору стандартного USB флеш-диска увеличивает доступную память до 2000 000 записей. Записываются все измеренные величины, в том числе дата, время, продолжительность, вид измерения, состояние индикаторов, значение текущей калибровки, статистическое распределение и т.п. Просмотр записей возможен на самом приборе или на ПК.

183

elib.pstu.ru

Список литературы

1.Приборостроительная компания «НТМ-Защита»: офиц.

сайт [Электронный ресурс]. – URL: http://www.ntm.ru.

2.Шумомеры [Электронный ресурс]. – URL: http://www.e-

v-t.ru.

3.Справочник по контролю промышленных шумов: пер.

сангл. / под ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 1979.

4.Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: учебник. – М.: Университетская книга: Когос, 2008.

184

elib.pstu.ru

Н.И. Кузнецов, М.Ю. Петухов

Пермский национальный исследовательский политехнический институт

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ, УНОСИМОЙ

СОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ИЗ ДВИГАТЕЛЯ

ВОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В ПРОЦЕССЕ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Проблема запуска автомобильного двигателя возникает ежегодно с приходом морозов. Существует большое количество особенностей эксплуатации легковых автомобилей при низких температурах окружающей среды. Одной из важных особенностей эксплуатации автомобиля зимой является образование конденсата в системе выпуска отработавших газов [1]. Свидетельство накапливания конденсата можно увидеть на выездах из дворов в виде застывших капель на дорожном покрытии, повторяющих траекторию движения автомобиля

По нашему мнению, накапливания конденсата не происходит только в случае полного прогрева системы выпуска отработавших газов, чего сложно добиться при коротких поездках в городе. В работе [2] было выявлено, что невысокие температуры поверхности глушителя являются причиной накапливания конденсата. Поверхность глушителя не нагревается до температуры, при которой накопившийся конденсат превращается в пар и может быть полностью удален из глушителя.

Критический анализ проблемы запуска и эксплуатации автомобиля в условиях мегаполиса при низких температурах окружающей среды помог сформулировать цель магистерской работы – это определение режимов работы двигателя, которые будут обеспечивать отсутствие образования конденсата в системе выпуска автомобиля, а также разработка рекомендаций по эксплуатации автомобиля. На данном этапе работы перед нами стоит задача моделирования процессов теплообмена в системе выпуска автомобиля.

185

elib.pstu.ru

Цель работы – разработка экспериментально-расчетного метода определения количества тепла, уносимого с отработавшими газами из двигателя в окружающую среду в процессе движения автомобиля.

Согласно схеме (рис. 1) методика расчета количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, сводится к следующим этапам: 1) получение данных часового расхода топлива на определенном участке движения автомобиля; 2) расчет общего количества теплоты, внесенной с топливом в двигатель; 3) расчет количества теплоты, теряемой с отработавшими газами.

Рис. 1. Расчетная схема

Известно [3], что количество теплоты, уносимой с отработавшими газами из двигателя, пропорционально количеству топлива, поступающего в двигатель. Из часового расхода топлива

Hи = 43 930 кДж/кг; Gт – часовой расход топлива, кг/ч. Используя зависимость составляющих теплового баланса

бензинового двигателя с впрыском топлива, получаем приближенное количество теплоты, теряемой с отработавшими газами (25–55 % от общего количества теплоты).

На рис. 2 представлена зависимость [3–6] изменения количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, от частоты вращения бензинового двигателя с коллекторным впрыском топлива.

186

elib.pstu.ru

Изучая зависимости составляющих теплового баланса двигателя с впрыском топлива от частоты вращения коленчатого вала, делаем вывод, что доля теплоты, теряемой с отработавшими газами, мало зависит от нагрузки и увеличивается с ростом частоты вращения двигателя. На характер количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, естественно влияет уменьшение времени охлаждения продуктов сгорания с ростом частоты вращения.

Рис. 2. Изменение количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, от частоты вращения двигателя

Для определения расхода топлива была проведена серия экспериментов.

Совершили пять поездок на автомобиле ВАЗ-2114 (8-клапан- ный двигатель с объемом 1,5 л) в городском режиме движения. Был подключен диагностический сканер SMSdiagnostic, который фиксировал в течение всех поездок данные:

–скорость автомобиля, км/ч,

–обороты двигателя, мин–1,

–часовой расход двигателя, л/ч.

Для оценки расхода топлива в городе выбраны маршруты протяженностью 4,5 км, проходящие по улицам центральных районов г. Перми. Время, за которое автомобиль проехал данный маршрут, составило от 12 до 18 мин.

187

elib.pstu.ru

По результатам зафиксированных данных был построен график скорости двигателя и часового расхода топлива (рис. 3), а также график скорости движения автомобиля (рис. 4).

Рис. 3. Скорость двигателя и расход топлива

Рис. 4. Скорость движения автомобиля

После проведенного расчета определения теплоты, теряемой с отработавшими газами из двигателя в окружающую среду, мы получили следующие значения:

–среднийрасходтопливаавтомобилясоставил10,8 на100 км;

–среднее время движения автомобиля по маршруту составило 14 мин;

–средняя скорость движения автомобиля 25 км/ч;

–средний часовой расход топлива автомобиля составил

2,7 л/ч.

Используя формулу вычисления общего количества теплоты и зависимость изменения количества теплоты, теряемой

188

elib.pstu.ru

с отработавшими газами, от частоты вращения бензинового двигателя, мы получили:

–среднее значение количества теплоты, поступившее из двигателя, – 93 500 кДж/ч;

–среднее значение количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, – 34595 кДж/ч.

На рис. 5 представлен график поступления теплоты с отработавшими газами в систему выпуска автомобиля.

Рис. 5. Количество теплоты, теряемой с отработавшими газами

Данная методика будет полезна, во-первых, при изучении вопросов, связанных с токсичностью отработавших газов, а также для определения теплоты, уносимой из двигателя в окружающую среду на различных режимах работы двигателя. Вовторых, поможет нам в будущем более точно смоделировать реальный процесс прогрева выпускного тракта автомобиля.

Проведенные исследования показывают, что:

–движение в мегаполисе приводит к тому, что выпускной тракт двигателя не в состоянии нагреться и обеспечить работу без образования конденсата;

–приближенное количество теплоты, теряемой с отработавшими газами, составляет 25–55 % от общего количества теплоты;

–средний часовой расход топлива автомобиля ВАЗ-2114 (с объемом двигателя 1,5 л, 8 клапанов) при эксплуатации в городском режиме равен 2,7 л/ч;

189

elib.pstu.ru

– количество теплоты, теряемой с отработавшими газами при эксплуатации в городском режиме автомобиля ВАЗ-2114, равно 34 595 кДж/ч.

Список литературы

1.Техническая эксплуатация автомобилей: учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. / Е.С. Кузнецов [и др.]; под ред. Е.С. Кузнецова. – М.: Наука, 2001.

2.Кузнецов Н.И., Петухов М.Ю., Щелудяков А.М. Об особенностях запуска двигателя легкового автомобиля в современном мегаполисе при низких температурах окружающей среды // Вестник ПНИПУ. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. – Пермь, 2012. – № 1. – С. 137– 143.

3.Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и

доп. – М.: Высш. шк., 2002.

4.Автомобильные двигатели. – 2-е изд., перераб. и доп. / В.М. Архангельский [и др.]: под ред. М.С. Ховаха. – М.: Машиностроение, 1977.

5.Палкрейбк У.В. Основные принципы проектирования двигателей внутреннего сгорания. – М., 2001.

6.Двигатели внутреннего сгорания: в 3 кн. – Кн. 1. Теория рабочих процессов: учебник / под ред. В.Н. Луканина. – М.:

Высш. шк., 1995.

190

elib.pstu.ru