Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса и постановка задач исследования 11
1.1. Описание объекта исследования и процессов шумообразования в дизельных автопогрузчиках 11
1.2. Обзор работ по снижению шума автопогрузчиков 15
1.3. Нормы шума автопогрузчиков и методы измерения 17
1.4. Характеристики шума дизельных автопогрузчиков 21
1.5. Снижение шума двигателей внутреннего сгорания
транспортных машин глушителями 23
1.6. Связь конструктивных параметров глушителей ДВС
с характеристиками шумоглушения 29
ГЛАВА II. Методика экспериментальных исследований внешнего шума автопогрузчика дв - 1792м и на рабочем месте 33
2.1. Общая методика исследования шума 33
2.2. Приборы и аппаратуры для измерений 34
2.3. Предварительная оценка погрешности измерения 38
2.4. Условия проведения измерений 41
ГЛАВА III. Разработка рекомендаций по снижению шума и вибрации автопогрузчиков на стадии их проектирования - 43
3.1. Классификация методов и средств шумозащиты,
способы снижения шума и вибрации 43
3.2. Шум процесса впуска автопогрузчика BILO ДВ - 1792М 48
3.3. Шум вентиляторов системы охлаждения ДВС 51
3.4. Шум механического и газодинамического происхождения 54
3.5. Шум гидравлической системы 66
3.6. Шум отопителя кабины 71
3.7. Исследование звукоизоляции конструктивных элементов автопогрузчиков 73
3.8. Меры виброзащиты рабочего места водителя автопогрузчика 80
ГЛАВА IV. Проектирование глушителей шума выпуска вилочных автопогрузчиков 87
4.1. Основные требования к глушителям шума выпуска автопогрузчиков — 87
4.1.1. Необходимый акустический эффект установки глушителя — 87
4.1.2. Допустимое противодавление, создаваемое глушителем 95
4.2. Анализ глушителей шума выпуска двигателей транспортных машин 97
4.3. Обзор методов расчетного проектирования глушителей шума ДВС 102
4.4. Основная характеристика акустической эффективности глушителя 107
4.4.1. Определение эффекта установки глушителя 107
4.4.2. Влияние потока отработавших газов на акустические характеристики глушителя 111
4.5. Рекомендации по разработке структурной схемы глушителя выпуска и оптимизации его элементов 115
4.5.1. Общие полоэюения по синтезу структурной схемы глушителя 115
4.5.2. Камерные шумоглушащие элементы с оптимизированной структурой - — — 118
4.5.3. Резонансные компоненты глушителей 127
4 4.5.4. Подавление резонансного усиления звука в многокамерном глушителе 132
4.6. Разработка расчетной схемы глушителя 135
4.6.1. Выбор объема глушителя 135
4.6.2. Рекомендации по построению расчетной схемы глушителя — 137
4.7. Расчет контролируемых характеристик
глушителей шума выпуска 140
4.7.1. Формулировка метода расчета акустического эффекта установки глушителей 140
4.7.2. Матрицы передачи типовых элементов глушителей 142
4.7.3. Определение параметров газовой среды в глушителе и создаваемого им противодавления 152
4.7.4. Расчет импеданса излучения шума концевым отверстием выпускной системы двигателя — 162
4.7.5. Акустический импеданс источника шума выпуска 164
4.8. Разработка глушителя шума выпуска дизельного автопогрузчика
ДВ - 1792М на основе метода расчетного проектирования — 166
4.9. Исследование влияния импеданса источника шума на акустическую эффективность глушителя 187
4.10. Оценка шума выпуска автопогрузчиков ДВ - 1792М с разработанным глушителем и создаваемого им противодавления 196
ГЛАВА V. Шумовые характеристики автопогрузчиков 202
5.1. Общие положения 202
5.2. Условия измерений — 203
5.3. Подготовка к измерениям 205
5.4. Обработка результатов измерений — 206
5.4.1. Вычисление уровня звука, усредненного по измерительной поверхности 206
5.4.2. Определение коррекции на фоновый шум — 207
5.4.3. Определение показателя акустических условий 207
5.4.4. Определение уровня звуковой мощности — 209
5.5. Проведение измерений 209
5.5.1. Расчет уровня звуковой мощности автопогрузчика BILO ДВ — 1792М до применения мер шумо- и виброзащиты- 210
5.5.2. Расчет уровня звуковой мощности исследуемого автопогрузчика после применения мер шумо- и виброзащиты 212
Основные результаты работы 214
Литература
- Обзор работ по снижению шума автопогрузчиков
- Приборы и аппаратуры для измерений
- Шум процесса впуска автопогрузчика BILO ДВ - 1792М
- Допустимое противодавление, создаваемое глушителем
Введение к работе
Технический прогресс неразрывно связан с ростом уровня шума в окружающей среде.
В условиях развития современного рынка, повышение требований потребителей к условиям работы водителей и при жесткой конкуренции с иностранными производителями, отечественные заводы вынуждены обращать все больше внимания на современные методы исследования и доводки новых образцов транспортных средств по критериям шума и вибрации на рабочем месте.
Вопрос защиты от шума является важной научно-технической проблемой. Защита от шума - приоритетное направление развития современного общества. Она осуществляется по многим направлениям, к главным из которых следует отнести разработку норм и законов по борьбе с шумом, создание методов и средств защиты от шума. Так, идет непрерывное ужесточение норм, как для автомобилей, так и для транспортных машин. За последние 30 лет в России предельно допустимые уровни шума в кабинах транспортных машин снижены на 10 дБА. Ужесточение норм внешнего шума за такой же промежуток времени для разных групп транспортных машин составил 10-14 дБ А.
Вибрационные нагрузки от дорожного покрытия, работающего двигателя и механизмов, в значительной мере определяют уровень шума в кабине (при установленной кабине). Борьба с внутренним шумом в замкнутом объеме является также одним из важных аспектов решения этой проблемы для всех видов транспорта, где человек-оператор находится в ограниченном замкнутом объеме.
Шум на производстве и в быту наносит большой ущерб, вредно воздействуя на организм человека, снижая производительность труда.
Борьба с шумом стала важной экологической проблемой, которая требует эффективных решений. Соответствие виброакустических характеристик выпускаемой промышленностью техники требованиям норм по шуму и вибрации - один из важных эргономических критериев, по которым определяется качество техники и ее техническое состояние.
Уровни шума эксплуатируемых в России автопогрузчиков, особенно с дизельными двигателями, в значительной степени превышают действующие нормы.
В настоящее время более 70%-ов погрузчиков, используемых в разных отраслях промышленности города Москвы, дизельные и газобензиновые.
Как известно, цикл создания автопогрузчика с улучшенными акустическими характеристиками состоит из нескольких этапов: научно-технический поиск и анализ этих характеристик прототипов, проектирование и изготовление образцов, испытание в дорожных и стендовых условиях, доводка конструкции, в том числе по критериям шума и вибрации. Каждый из этих этапов играет существенную роль в достижении конечной цели.
Введение предельных норм на акустическое излучение погрузчиков, а также тенденция дальнейшего ужесточения норм обусловливают необходимость разработки теоретических методов проектирования этой техники и двигателей с пониженным акустическим излучением.
Таким образом, диссертационная работа, посвященная вопросам разработки методов и средств снижения шума выпуска дизеля, как одного из основных источников, формирующих звуковое поле автопогрузчика, является важной народнохозяйственной задачей, а направление исследования - актуальным.
Цель работы.
Разработка методов и средств снижения шума выпуска дизелей автопогрузчиков, рекомендаций по их реализации при проектировании и модернизации и апробация разработок на выпускаемом в России автопогрузчике ДВ-1792М. Достижение указанной цели обусловило необходимость решения следующих задач:
1. Разработать общие методические принципы расчетного проектирования глушителя шума выпуска двигателя автопогрузчика, обеспечивающего достижение перспективных требований стандартов по шуму.
2. Разработать акустическую модель и методику расчета глушителей шума выпуска дизелей, повышающие точность расчета эффективности глушителя при его проектировании.
3. Разработать рекомендации и конкретные технические решения по конструкциям глушителя шума выпуска дизеля автопогрузчика ДВ — 1792М.
Методы исследования: экспериментальные исследования проведены методом разделения основных источников шума погрузчика и их углубленного исследования на стендах. Теоретические методы основаны на математическом моделировании с использованием ПК.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработаны уточненные методы раздельного экспериментального исследования основных источников шума автопогрузчиков, определена приоритетность их снижения.
2. Предложена комплексная методика расчетного проектирования глушителя шума выпуска двигателя автопогрузчика с использованием ПК, позволяющая разрабатывать и оптимизировать конструкцию глушителя, удовлетворяющего одновременно акустическим, гидравлическим и габаритным требованиям технического задания.
3. Предложены математическая модель источника шума выпуска и аналитические зависимости для описания акустического импеданса концевого отверстия выпускной системы двигателя автопогрузчика, повышающие точность расчета акустической эффективности глушителя при его проектировании.
4. Получены сравнительные характеристики «внутреннего» и внешнего шума до и после внедрения мероприятий по его снижению на автопогрузчиках.
Достоверность и обоснованность научных положений и полученных результатов подтверждается большим объемом расчетно-экспериментальными исследованиями, показавшими хорошую для инженерных расчетов сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований. Разработанный на основе комплексной методики расчетного проектирования высокоэффективный глушитель шума выпуска ДВС автопогрузчика ДВ - 1792М, отвечающий исходным требованиям технического задания, демонстрирует ее достоверность.
Практическая ценность работы заключается в том, что получены достоверные данные об основных источниках шума дизельных автопогрузчиков, получены оценочные характеристики эффективности внедрения методов и средств снижения шума этих источников как экспериментальным, так и расчетным путем. Также выполнен анализ полученных результатов, что позволит найти наиболее экономичные и эффективные пути снижения шума автопогрузчиков до допускаемых уровней на стадии их проектирования и доводки. Предложенная усовершенствованная методика расчетного проектирования глушителей шума выпуска ДВС автопогрузчиков может быть рекомендована для использования в инженерной практике. Разработанный на ее основе глушитель шума для автопогрузчика ДВ - 1792М, как показали расчеты, обеспечивает на рабочем месте водителя снижение шума выпуска до допустимых уровней, приемлемое противодавление и заданные размеры. Результатом проведенных испытаний явилось внедрение малошумных конструкций и глушителя шума выпуска на автопогрузчике ДВ - 1792М, выпускаемым предприятием ООО «Новопром», что подтверждается соответствующим актом внедрения, приведенным в Приложении № 5.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в качестве 8 статей в научных журналах и сборниках научных трудов и 6 тезисов докладов научно-технических (практических) конференции.
Апробация работы. Материалы диссертации в различное время были рассмотрены и обсуждены:
• на Международной студенческой научно-технической конференции «Экология и транспорт», Москва, 2005г;
• на Второй Всероссийской студенческой научно-технической Интернет-конференции «Экология и безопасность», Тула, 2006г;
• на II Международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин», Пенза, 2006г;
• на IX Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь», Пенза, 2006г;
• на XI Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь», Пенза, 2006г.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов по результатам, литературе из 123 наименовании и пяти приложений. Основной материал, включая 56 рисунков и 22 таблиц, изложен на 226 страницах, объем приложений - 42 страниц.
Обзор работ по снижению шума автопогрузчиков
Многочисленные работы в области разработки методов снижения шума автопогрузчиков велись и ведутся во всем мире. Среди публикаций, посвященных созданию малошумных автопогрузчиков и других транспортных машин, необходимо в первую очередь отметить работы российских исследователей Иванова Н.И. [39 - 42, 74, 79], Колесникова А.Е. [49], Куклина Д.А. [51, 52], Луканина В.Н. [56], Разумовского М.А. [65], Старобинского Р.Н. [74 - 78], Юдина Е.Я. [11, 13, 72].
Представляет интерес опыт создания малошумного погрузчика одной из западногерманских фирм [114]. Была поставлена цель, установить, до какого предела можно снизить уровень шума транспортных машин при экономически допустимых издержках. До применения мер шумозащиты уровень внешнего звука составил 86,5 дБА, а УЗ в кабине - 92 дБА. Оценка вклада отдельных источников в процессы шумообразования показала, что исходный уровень наружного звука, равный 82 дБА (уменьшенные обороты ДВС), при отведенном выпуске снижается до 80,5 дБА (отведение впуска не дало эффекта), при остановке карданного вала и гидронасоса - до 81,5 дБА. Доля шума от металлических ограждений кабины (звуковая вибрация) составила 71 дБА, механизма управления с зубчатым приводом - 66 дБ А, всасывания - 72 дБА.
Для снижения внешнего шума был разработан звукоизолирующий капот на ДВС, в вентиляционных отверстиях которого установили абсорбционные глушители коаксиального типа с шириной кольца 80 мм и свободным сечением для прохода воздушного потока 0,168 м2.
Стенки капота в одном варианте были изготовлены из листов типа «сандвич» (для стальных листов толщиной 1 мм с прослойкой из пластмассы толщиной 1 мм), а в другом - из стали толщиной 2,5 мм, покрытой слоем демпфирующей мастики толщиной 5 мм. Изнутри капот облицевали звукопоглощающим материалом толщиной 40 мм, защищенным перфорированными стальными листами толщиной 1,25 мм с коэффициентом перфорации 0,3. Такая конструкция капота позволила снизить внешний шум ДВС до 72,5 дБА.
Для снижения шума в кабине перегородку между дизелем и кабиной сделали из металлических листов типа «сандвич», все щели и отверстия герметизировали резиновыми прокладками, а на корпус насоса установили полузакрытый капот. Установкой специальных глушителей на гидравлические трубопроводы, шум гидравлической системы снизили с 92 до 89,5 дБА. Суммарный эффект от всех мероприятий составил 9 дБА.
Немецкие специалисты считают, что добиться аналогичного снижения шума в эксплуатируемых транспортных машинах можно только ценой больших затрат, поэтому нужно предусматривать шумозащиту при их проектировании.
Примером недорогой и технологичной разработки послужил комплекс шумозащиты небольшого погрузчика, шум в кабине которого первоначально составлял в рабочем режиме 90 дБА.
Исследованиями процессов шумообразования в кабине были установлены основные источники шума: корпус ДВС - 87 дБА, выпуск ДВС - 84 дБА, гидронасосы — 80 дБА.
Для снижения шума в кабине применили следующие меры: кабину установили на виброизоляторы, под полом кабины поместили мягкий резиновый акустический экран, заднее стекло кабины выполнили двойным, внутренние поверхности кабины облицевали звукопоглощающим материалом, герметизировали элементы ограждения кабины, на выпуске установили глушитель повышенной эффективности с измененной направленностью выпуска.
Уровень внешнего шума (УЗ, дБА или УЗД, дБ) погрузчиков, по принятой методике (ГОСТ 12.2.002 - 91) [19], определяется при движении по открытой ровной площадке с твердым или хорошо утрамбованным грунтовым покрытием, свободной от снега, травы. В радиусе 50 м от объекта испытаний и измерительного микрофона не должно быть крупных отражающих поверхностей (зданий, других машин, леса и пр.). Уклон дороги - не более 2 к горизонту.
Не допускается проводить измерения при ветре скоростью более 5 м/с, а также во время дождя, снегопада, грозы. Микрофон устанавливают на высоте 1,2 м. Вблизи микрофона не должно быть посторонних людей. Уровень помехи определяют в центре измерительного участка на высоте 1,2 ± 0,05 м от поверхности дороги перед проведением измерений и после них.
Автопогрузчик подъезжает к линии АА (рис. 1.4) [19] на высшей транспортной передаче при 75% максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя в режиме разгона, без нагрузки на вилах. При пересечении передними колесами линии АА оператор не более чем за 0,2 с переводит педаль (рычаг) управления частотой вращения коленчатого валадвигателя в положение максимальной подачи топлива и поддерживает режим разгона автопогрузчика до пересечения задними колесами линии ВВ.
За значение УЗ принимают максимальное из измеренных значений. Измерения УЗ повторяют по три раза для правой и левой сторон трактора. За результат измерения принимают среднее арифметическое значение УЗ, полученных при измерениях для правой и левой сторон отдельно.
Приборы и аппаратуры для измерений
Измерения шума осуществляются в настоящее время прецизионным шумомером, снабженным набором частотных корректирующих фильтров, характеристики которых индексированы буквами А, В, С и Lin (рис. 2.1).
Характеристика с индексом С мало зависит от частоты в значительной части слышимых частот, в то время как характеристика с индексом А находится в сильной зависимости от частот ниже 1000 Гц.
Для того, чтобы различить физические измерения звукового давления в децибелах (дБ) (без частотных коррекций) от измерений, произведенных с помощью одной из заданных стандартных частотных характеристик А, В, С, принято международное соглашение о том, что результаты последнего вида измерений должны быть выражены в виде уровней звука с использованием шкалы децибел и указанием вида частотной корректирующей характеристики А, В, С и Lin. Если, к примеру, шум измеряется с использованием коррекций А, то результат должен быть представлен в виде дБ(А). Аналогично, если измерения шума проводятся с использованием коррекции В и С, то результаты должны быть выражены соответственно в дБ(В) и дБ(С).
При выборе наиболее подходящей измерительной аппаратуры для решения конкретной задачи измерения шума следует принимать во внимание не только конечную цель измерений, но также рассмотреть вопрос природы шума, что может повлиять на выбор аппаратуры. Шум может быть более или менее широкого диапазона, случайный; может содержать дискретные тона, носить импульсный характер; это может быть «стационарный» шум или же нестационарный и прерывистый. Эти факторы, а также окружающие условия, такие как температура, влажность, ветер, и т.д. будут в значительной степени влиять на выбор приборов, используемых при измерениях. И, наконец, измерения шума могут быть исследовательского или контрольного типа.
На рис. 2.2. в виде блок-схемы приведены основные элементы шумоизмерительной системы. Она состоит из микрофона, специального усилителя или частного анализатора, а также считывающего или контрольного блока. Этот прибор может иметь разные виды, он может быть небольшого размера, компактным и переносным, с микрофоном и корректирующими фильтрами, это может быть более сложный прибор, применяемый в соединении с анализирующими фильтрами (рис. 2.3), но все же остающийся переносным прибором.
В наших исследованиях, поскольку мы исследуем шум автопогрузчиков, т.е. нестационарный шум, шум широкого диапазона, исследования происходили в дорожных условиях, поэтому нужна была компактная, переносная, небольшого размера аппаратура и подходящая для условий окружающей среды, где проводились исследования. На основе изложенного, мы выбрали аппаратуру фирмы «Брюль и Кьер» (рис. 2.3).
Погрешностью (ошибкой) измерения называют алгебраическую разницу между полученным при измерении и истинным значением измеряемой величины. Поскольку истинное значении обычно является неизвестным, за него принимают значение измеряемой величины, полученное с помощью образцового прибора, погрешность которого значительно меньше, чем у обычного.
В наших измерениях предполагаются следующие предельные погрешности: 1. Аппаратуры для измерения шума: - основная погрешность 0-2 дБ; - дополнительная температурная погрешность 0,5 дБ; - дополнительная человеческая погрешность 0,5 дБ. 2. Предварительная погрешность измерения расстояния между источником шума и точки измерения ± 0,2 м, и это дает ± 0,23 дБ. 3. Предельная погрешность от прибора измерения частоты вращения коленчатого вала ±50 об/мин., следовательно ±0,25 дБ. 4. Предельная погрешность от водителя при поддержании автопогрузчика на расстоянии 7,5м от точки измерения ±0,2м, следовательно ±0,23 дБ.
Шум процесса впуска автопогрузчика BILO ДВ - 1792М
В связи с работой автопогрузчиков в разных условиях (в ангарах и складах в условиях повышенной запыленности воздуха и т.п.) к впускным системам ДВС предъявляются высокие требования по качеству очистки всасываемого воздуха. Устанавливаемые для этого комплекты воздушных фильтров помимо прямого назначения — очистки воздуха, выполняют также функции глушителей шума процесса впуска. По принципу заглушения шума распространенные на транспортных машинах инерционные, масляноконтактные и бумажные фильтры могут быть отнесены к глушителям активно-реактивного типа. Роль активных элементов (фрикций) в них выполняют набивки из синтетических материалов (капрона, пенополиуритана т.п.), металлические сетки и канители, бумажные фильтрующие элементы, а также направляющие аппараты фильтров инерционной очистки. Корпуса фильтров в сочетании с соединительными патрубками образуют ячейки камерных глушителей.
Размеры воздушных фильтров определяются исходя из условия обеспечения заданного качества очистки, требуемой пылеемкости и допустимого сопротивления впуску и габаритных ограничений. Несмотря на то, что акустический расчет фильтров двигателей автопогрузчиков ранее, как правило, не производился, они эффективно заглушают шум на средних и высоких звуковых частотах. Уменьшение уровней звукового давления на основной частоте процесса впуска воздушными фильтрами не превышает обычно 4 - 6 дБ. Такого заглушения у быстроходных двигателей недостаточно, в результате процесс впуска определяет низкочастотный шум двигателя, а часто и шум в кабине автопогрузчика.
Задача уменьшения низкочастотного шума при впуске осложняется необходимостью обеспечения минимального сопротивления системы, к которому очень чувствителен коэффициент наполнения цилиндров. Поэтому применение для этих целей диссипативных глушителей с последовательной фрикцией не желательно, так как она создает дополнительное сопротивление для пульсирующего потока воздуха в системе впуска, а с параллельной фрикцией неэффективно по причине малой их эффективности на низких и средних частотах.
Улучшение акустической эффективности воздушных фильтров на основной частоте процесса впуска может быть достигнуто путем правильного подбора соотношения объема основного фильтра и размеров выходящего из него патрубка, т. е. путем уменьшения граничной частоты образуемой ими реактивной ячейки относительно основной частоты процесса. Необходимые при этом расчеты могут быть произведены по следующим формулам (3.1) и (3.2) [65]. где f рс1 - резонансная частота, где наблюдается усиление звука, с - скорость звука, м/с; F! - площадь поперечного сечения трубы, м2; С - длина горловины, м; Vк — объем камеры, м3. Поэтому камерный глушитель начинает эффективно работать с более высоких частот. На основании этой зависимости определяются основные размеры основного фильтра.
Вентиляторы системы охлаждения, особенно на современных автопогрузчиках, могут быть источником весьма интенсивного шума, уровень которого очень близок к уровню шума двигателя (см. рис. 3.2.) Общий уровень шума вентиляторов обусловлен дискретными частотами, кратными частоте вращения вала вентилятора и числу его лопастей. Эти частоты возникают при взаимодействии лопастей (лопаток) с проходящим потоком и передаются через облицовку и радиатор. Интенсивность шума вентилятора пропорциональна средней осевой скорости потока. Существующие искажения структуры потока, которые также зависят от его осевой скорости, интенсифицируют шум вентилятора. С одной стороны, для данной скорости верхняя предельная частота вращения вентилятора должна быть по возможности минимальной, с другой стороны, она определяется предельным давлением, необходимым для преодоления сопротивления системы.
Снизить предельную частоту вращения вентилятора при неизменной его производительности можно путем повышения аэродинамического КПД: уменьшением радиальных зазоров в тракте или применением специальных кожухов; улучшением конструкции радиатора (формы, толщины и площади), т. е. возможностью регулировать его теплоотдачу, связанную с уменьшением средней осевой скорости потока. При снижении размеров радиатора при прочих равных условиях шум вентилятора будет возрастать. Правильным подбором аэродинамических качеств вентилятора в сочетании с оптимальными размерами и конструкцией радиатора добиваются минимального искажения потока и, следовательно, снижения шума. Современный осевой вентилятор, даже с асимметричным расположением лопастей по сравнению с центробежным (при прочих равных условиях), работает более шумно.
Допустимое противодавление, создаваемое глушителем
Противодавление, создаваемое глушителем в выпускной системе, или, иначе говоря, потери давления на глушителе, наряду с акустической эффективностью являются основными регламентируемыми параметрами.
Противодавление влияет на коэффициент остаточных газов и работу, затрачиваемую на газообмен. Слишком высокое противодавление приводит к снижению эффективной мощности двигателя и увеличению удельного расхода топлива. Поэтому введено понятие допустимого противодавления.
С другой стороны, стремясь снизить противодавление, конструкторы увеличивают диаметры труб в системе выпуска, уменьшают и сглаживают резкие изменения площади проходных сеченый в общей структурной схеме выпускного тракта, включая глушитель шума. Это приводит к снижению заглушения шума выпуска, а также скоростей газа, вследствие чего усиливается теплоотвод через наружные стенки элементов выпускного тракта, что способствует образованию в нем повышенного количества конденсата.
Величина противодавления зависит от ряда факторов, главными из которых являются гидравлическое сопротивление глушителя, режим работы двигателя и волновое сопротивление системы выпуска [63]. Гидравлическое сопротивление зависит от режима работы двигателя, поэтому оценку противодавления и связанного с ним снижения мощности принято относить к ее номинальному значению.
Волновые свойства системы выпуска проявляются в виде изменения давления в зоне выпускного клапана. Эти изменения обусловлены интерференцией прямой и отраженной волн, существующих в приемном коллекторе. Известны работы [17, 32, 48, 59], в которых рассматриваются вопросы волнового наддува в целях улучшения эффективных характеристик двигателей. Поэтому использование только гидравлического сопротивления в качестве оценки противодавления следует признать в определенной степени условным. Однако для сравнения ряда глушителей, устанавливаемых
в один и тот же выпускной тракт определенного двигателя, использование потери давления на глушителе для оценки его влияние на мощностные и экономические характеристики ДВС транспортных машин можно считать вполне приемлемым.
Поскольку тип двигателя автопогрузчиков и устройство их выпускной системы практически аналогичны используемым на грузовых автомобилях, то можно воспользоваться результатами исследований зависимости осредненных потерь мощности от противодавления в системах выпуска дизельных (рис. 4.1) и карбюраторных (рис. 4.2) автомобильных двигателей [63]. Опыт создания и установки глушителей и выпускных систем на двигателях внутреннего сгорания указывает на приемлемость снижения их максимальной мощности при этом до 2.5 %. Тогда, основываясь на приведенных графиках, можно заключить, что противодавление, создаваемое среднестатистическим глушителем, составляет 13 кПа для дизельных двигателей и 10 кПа для карбюраторных. автопогрузчиков.
Процесс выпуска отработавших газов является наиболее интенсивным источником шума автопогрузчиков. Так акустическая мощность незаглушениого шума выпуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) обычно на порядок и более превосходит аналогичный показатель других его источников шума. Спектр шума выпуска занимает практически весь слышимый диапазон частот с дискретными составляющими в низко- и среднечастотной областях и сплошным спектром в высокочастотной области.
Звуковая энергия передается от источника до излучателей шума в окружающую среду, главным образом, по газовой среде в выпускном тракте и частично по его конструкции. Передача по второму пути незначительна вследствие различия в величине волнового импеданса газовой среды и
материала конструкции. При необходимости она может быть уменьшена с помощью виброакустической развязки деталей выпускного тракта ДВС.
Таким образом, главной задачей является снижение звуковых колебаний, распространяющихся в газовой среде выпускной системы. Этой цели служат глушители шума. К глушителям транспортных машин предъявляются весьма жесткие и зачастую противоречивые требования. Глушители системы выпуска должны обладать высокой эффективностью шумоглушения в широком диапазоне частот и одновременно малым сопротивлением движению газового потока. При этом глушитель должен иметь сравнительно небольшие размеры и массу, определенную конфигурацию, обусловленную местом его размещения на машине, высокую коррозионную стойкость, обладать приемлемой технологичностью, удобством эксплуатационного обслуживания и достаточным сроком службы без существенного ухудшения исходных характеристик.
