Лабораторна робота №17

Мета: розглянути основні випадки використання глушників, їх види, вивчити принципи роботи і набути практичних навиків проектування.

Теоретична частина

Розрахунок глушників включає три етапи: визначення спектру рівнів звукової потужності шуму впуску і випуску двигуна без глушника; розрахунок необхідного зниження шуму цих джерел в октавних смугах частот; розрахунок глушників впуску і випуску, що забезпечують необхідне шумопоглинання. У табл. 1 як приклад приведені орієнтовні значення рівнів звукової потужності в октавних смугах частот Lр шуму впуску і випуску без глушників, а також шуму, яке випромінюється поверхнею корпусу двигуна деяких моделей автомобілів.

Таблиця 1

Принципова схема будови глушників включає глушник впуску і випуску. Глушник впуску повинен містити повітряний фільтр, який є одночасно шумоглушним елементом з послідовною фрикцією. Його слід розташовувати на вході повітря в глушник. Окрім нього, в схему глушника можуть бути включені реактивні елементи: резонатори – паралельно, і камерні – послідовно повітряному потоку. Камерний елемент доцільно розміщувати на виході повітря з

глушника. Іноді для підвищення ефективності на середніх і високих частотах застосовують абсорбуючі елементи глушення з паралельною фрикцією.

Глушник випуску є комбінацією камерних і резонаторних елементів шумопоглинання, які налаштовані так, щоб їх області заглушення перекривали весь частотний діапазон необхідного зниження шуму.

Таким чином, будь-які за складністю глушники можуть бути синтезовані з типових елементів шумоглушення: абсорбції – з послідовною або паралельною фрикцією і реактивних – камерного або резонаторного типу.

Порядок виконання роботи:

Проектування глушників впуску і випуску проводиться в такій послідовності:

1. Визначаємо очікувані рівні звукового тиску L незаглушеного впуску або випуску двигуна в октавних смугах частот при випробуваннях за формулою:

де R – відстань від вимірювального мікрофону до проїжджаючого транспортного засобу (R≈7,5);

ПН – показник спрямованості випромінювання шуму на впуску і випуску двигуна (ПН≈0).

2. Виходячи з допустимого рівня загального шуму транспортного засобу LАдоп, знаходимо допустимі рівні звукового тиску в кожній октавній смузі частот:

де LАдоп − допустимий рівень загального шуму транспортного засобу; для легкових автомобілів 82 дБА; для вантажних автомобілів і автобусів – 84, 89 або 91 дБА залежно від маси транспортного засобу і потужності двигуна; для мотоциклів – 82, 84, 85 або 85 дБА залежно від робочого об’єму двигуна;

А складає 26, 16, 9, 3, 0 -1, -1 і 1 дБ відповідно при 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 і 8000 Гц;

m – число октавних смуг, що враховуються.

3. Визначаємо необхідне зниження октавних рівнів звукового тиску шуму впуску і випуску:

Lтр L Lдоп 10 lg n дБ, (3)

n – кількість основних джерел шуму транспортного засобу, зазвичай n=3.

Якщо розрахована Lтр виявиться негативною, то її слід брати рівною нулю.

4.Вибираємо принципову схему будови глушників.

5.Визначаємо акустичну ефективність типових елементів глушника:

а) ефективність елементу абсорбції з послідовною фрикцією орієнтовно можна визначити за формулою:

де H − сумарне падіння тиску в глушнику, що містить елемент абсорбції, Па;

H – падіння тиску в глушнику без елементу абсорбції, Па;

б) ефективність елементу абсорбції з паралельною фрикцією приблизно розрахуємо за формулою:

де P і F – периметр, м, і площа, м2, прохідного перерізу каналу, який облицьований звукопоглинальним матеріалом;

l – довжина облицьованої ділянки каналу, м;

( ) – коефіцієнт, який дорівнює 0,5; 0,65; 0,9; 1,2; 1,6; 2; 4 при відповідних значеннях коефіцієнта звукопоглинання облицювання

0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1;

в) акустичну ефективність реактивних елементів визначаємо, виходячи з теорії лінійної акустики, для частотного діапазону існування плоских хвиль. Цей діапазон для елементів з круглим перерізом обмежений частотою:

де с – швидкість звуку в шумоглушному елементі, м/с. Визначають за формулою:

Т – температура газів, К;

D – найбільший діаметр елементу, м.

Нехтуємо впливом швидкості газового потоку і вважаємо повним віддзеркалення хвиль від відкритого кінця вихідного каналу шумоглушного елементу. При цих припущеннях ефективність камерного елементу, який зображений на рис. 1а, розраховується за формулою:

Для розгалуженого резонатора (рис. 2а):

K S , (18)

l d1

4

де d, l і S – діаметр, довжина і площа прохідного перерізу горла резонатора.

Для кільцевого резонатора (рис. 2б)

4

d

da

де n0 і d – кількість і діаметр отворів перфорації;

− глибина отворів (товщина стінки трубопроводу);

a – відстань між центрами сусідніх отворів перфорації;(d/a) – коефіцієнт, який визначається за формулою:

a

6.Знаходимо сумарну акустичну ефективність глушника на заданій частоті: a a a

де Li – акустична ефективність i-го елементу шумоглушення на даній частоті, яка може бути визначена за однією з формул, які наведені вище;

N – кількість елементів, що входять до складу глушника.

7. Перевіряєм в кожній смузі частот виконання умови:

Якщо в якому-небудь діапазоні дане співвідношення не виконується, то, варіюючи розмірами і кількістю шумоглушних елементів, досягаємо необхідного збільшення акустичної ефективності на цих частотах згідно формул (4)-(21).

Наприклад, для підвищення ефективності камерних елементів слід в першу чергу збільшувати параметри і m (8)-(15). При використанні резонаторних елементів слід збільшувати K і V і зменшувати F – (16).

Вихідні дані

Розрахувати глушники шуму впуску і випуску двигуна легкового автомобіля. Рівні звукової потужності шуму незаглушеного впуску і випуску, а також корпусного шуму в октавних смугах частот, отримані при стандартних випробуваннях автомобіля, наведені в табл. 2. Діаметр прохідного перерізу впускного трубопроводу dвп=60 мм, а випускного – dвип=50 мм, товщина його стінки =1,5 мм. Допустимі розміри глушника впускання: 200ˣ200ˣ300 мм, а глушника впускання − 150ˣ200ˣ150 мм. Циліндричний паперовий повітряний фільтр має розміри: діаметр 150 мм і довжина 80 мм.

Таблиця 2