Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В настоящее время одной из наиболее острых экологических проблем, является проблема защиты от шума. Повышенный шум - это вредный фактор, негативно влияющий на человека в любом месте его пребывания.
Значительный вклад в акустическое загрязнение городов вносят транспортные машины, которые, перемещаясь, выполняют различные виды работ: строительных, погрузочно-разгрузочных, уборочных и др. Среди этих машин выделяются строительно-дорожные (СДМ) - наиболее массовые по степени акустического воздействия.
Как известно из литературы, акустические характеристики значительной части СДМ, работающих на стройплощадках, не удовлетворяют требованиям санитарных норм (СН). Внешний шум СДМ на расстоянии 7,5 м может достигать 75-85 дБА. Если учесть, что норма шума, например, в жилой застройке в дневное время - 55 дБ А, то шум стройплощадок может превышать нормы на 20 дБА и более. Из-за повышенного шума во многих странах, в том числе и в РФ, запрещено производство строительных работ в ночное время вблизи жилых зданий, медицинских учреждений и пр. это ограничение снижает возможности строительных технологий, увеличивает затраты на строительство.
Основным источником шума большинства типов транспортных машин (тракторов, строительно-дорожных машин, тягачей, грузовых автомобилей) является силовая установка (бензиновый или дизельный двигатель внутреннего сгорания - ДВС). Наиболее эффективное средство снижения шума ДВС - заключение его в звукоизолирующий капот (ЗИК).
При установке ЗИК на силовую установку меняется ее тепловой режим, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик. Налицо противоречие между акустикой и теплотехникой: чем больше загерметезирован капот, тем выше его акустическая эффективность, но хуже теплообмен между подкапотным пространством и окружающей средой и наоборот. В разрешении этого противоречия лежит путь к успеху массового применения ЗИК для силовых установок.
Исследования ЗИК для снижения шума силовых установок в нашей стране выполняли Дроздова Л.Ф, Шаров Н.С., Потехин В.В., Курцев Г.М. Тузов Л.В. и за рубежом М. Крокер, М. Харрис, Л. Беранек, Л. Вер, П. Жорж и другие.
В настоящее время по результатам этих исследований предложены и применены различные конструкции ЗИК, разработаны методики их расчета и оценки эффективности. Однако на практике эти конструкции не всегда обеспечивают требуемую эффективность, а расчетные методы приемлемую точность. Основной причиной этого является недостаточная изученность эффективности конструктивных элементов, обеспечивающих требуемый теплообмен под капотом и снижение шума, так как не установлено с
достаточной полнотой взаимодействие акустического и теплового факторов при конструировании капота.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: создать научные основы акустического проектирования звукоизолирующих капотов силовых установок, выделяющих тепло при работе. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
разработать методику испытаний ЗИК, включающую определение акустических и теплотехнических параметров;
выполнить исследование связи конструкции капота с тепловыми и акустическими характеристиками капотируемой силовой установки;
- разработать методику расчета эффективности акустических экранов, встроенных в ЗИК;
выполнить сравнительное экспериментальное исследование встроенных в вентиляционные проемы капота шумозащитных устройств (глушителей шума, акустических экранов и пр.);
- разработать конструкцию опытного ЗИК на корпус ДВС и выполнить его акустические и
тепловые испытания;
- разработать рекомендации по применению шумозащиты в ЗИК, удовлетворяющей
требованиям акустики и теплообмена;
- разработать метод расчета внешнего шума машин с силовыми установками,
расположенными под капотом.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА: в диссертации обоснованы и разработаны научные методы расчета, проектирования и выбора ЗИК на силовые установки путем решения следующих научных задач:
Предложен метод расчета УЗ и УЗД С ДМ с закапотированными силовыми установками с учетом дифракции звука вентиляционными проемами (отверстиями) и отражения звука от близкорасположенных поверхностей.
Предложен метод расчета эффективности встроенных во внутреннее пространство ЗИК акустических экранов (АЭ) в зависимости от площади проема, конструктивных особенностей АЭ и акустических свойств ЗИК.
Доказана корректность применения статистической теории акустики для выполнения акустических расчетов ЗИК
Найдены пути организации движения воздушных потоков под капотом, обеспечивающие его максимальную акустическую эффективность.
1. Получены результаты сравнительной акустической эффективности встроенных
шумозащитных элементов ЗИК; доказана наибольшая эффективность встроенных
АЭ по сравнению с другими применяемыми конструкциями.
Разработана и испытана опытная конструкция ЗИК, обеспечившая при небольших затратах снижение шума на 10 дБА и на 4-16 дБ в диапазоне частот 250-8000 Гц с соблюдением теплового режима закапотированного двигателя за счет обеспечения требуемого воздухообмена при рабочих нагрузках.
Разработаны рекомендации по проектированию ЗИК, в которых требования акустической защиты согласованы с требованиями теплообмена в подкапотном пространстве.
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ осуществлялось:
1. При разработке звукоизолирующего капота для снижения шума дизельного
двигателя С9.
2. При разработке и проектировании опытного образца шумозаглушенной
передвижной компрессорной станции типа МЗА.
Основные результаты работы доложены на:
XIV Международной научно-технической конференции «МАШИНОСТРОЕНИЕ И ТЕХНОСФЕРА XXI ВЕКА» г. Севастополь 17-22 сентября 2007г., II Международный конгресс ELPIT 2009 г., г. Тольятти, 19 сентября 2009 г., II Всероссийской конференции с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия». Санкт-Петербург 17-19 марта 2009г., III Всероссийской конференции с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия». Санкт-Петербург 22-24 марта 2011г. ПУБЛИКАЦИИ:
Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах, 2 работы выполнены в личном авторстве, доля автора в остальных работах составляет от 40 до 70%. В изданиях по списку ВАК опубликованы 5 работ, в том числе: Специальный выпуск «ELPIT-2007» Том 2. Серии «Машиностроение» и «Экология», 6 с; Журнал «Безопасность жизнедеятельности» №8, 2009 год, 8 с; Сборник докладов III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия». 22-24 марта 2011г. В 2-х томах.-СПб., 9 с.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ: метод расчета внешнего звукового поля закапотированных ДВС; методика расчета акустической эффективности экранов, встроенных в подкапотное пространство;
методика экспериментальных исследований акустических характеристик закапотированных ДВС с учетом их теплотехнических параметров;
методика экспериментальных исследовании средств шумозащиты вентиляционных
проемов в ЗИК;
результаты исследований по установлению связи между акустической
эффективностью и эффективностью теплообмена в подкапотном пространстве
ЗИК;
результаты сравнительных исследований акустической эффективности встроенных
в вентиляционные проемы капота шумозащитных элементов ЗИК;
конструкция и результаты испытаний опытного ЗИК на дизельный двигатель;
рекомендации по акустическому проектированию ЗИК, обеспечивающих
соблюдение теплового режима в подкапотном пространстве. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ:
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 99 наименований и 4-х приложений. Основной материал, включая 78 рисунков и 39 таблиц, изложен на 131 странице, объем приложений - 58 страниц.
