Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы. Создаваемое различными источниками, связанными, в основном, с обеспечением жизнедеятельности человека, шумовое загрязнение окружающей среды, воздействие которого оценивается как негативное и наносящее вред здоровью, является в настоящее время одной из самых актуальных экологических проблем.
В зависимости от длительности и интенсивности шума его влияние на организм человека не ограничивается лишь поражением органов слуха, но и через волокна слуховых нервов передается в центральную и вегетативную нервные системы, приводя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма и к ряду других негативных факторов.
Обширные данные медицинских исследований свидетельствуют, что последствия его воздействия приводят к изменению функций: пищеварения, сердечно-сосудистой деятельности, нейроэндокриновым расстройствам и другим отрицательным последствиям.
Одним из основных источников шума автомобильного и промышленного транспорта, сельскохозяйственной и дорожно-строительной техники являются их энергетические установки на основе поршневых двигателей внутреннего сгорания ( Д.В.С.). В виду важности проблемы, параметры шума машин подлежат нормированию, а их реальные показатели являются важным фактором конкурентоспособности на рынках развитых стран. Нормированием шума ДВС занимаются такие авторитетные международные организации как ООН, ЮС и другие, а нормы имеют устойчивую тенденцию к ужесточению по интегральным критериям через каждые 5-8 лет.
В России шум, производимый ДВС, регламентируется стандартами и отраслевыми нормативами. Наиболее серьезные проблемы возникают при борьбе с шумом дизелей, так как они, по сравнению с другими типами ДВС, более вибро - и шумоактивны на низких частотах , более энергоемких и имеющих меньшие коэффициенты затухания при распространении.
Доминирующей составной частью в общем шуме ДВС является шум от процесса выпуска отработавших газов (ОГ), а основным средством борьбы с ним , применительно к дизелям, являются глушители дисси-пативно-реактивного типа, устанавливаемые в систему выпуска.
Несмотря на то, что данной проблемой занимаются с середины тридцатых годов и по ней опубликовано значительное количество работ, задачу выбора рациональной конструктивной схемы и параметров составных элементов системы выпуска с заданными характеристиками заглушения и гидравлического сопротивления, в условиях постоянного ужес-
точения нормативных требований к указанным параметрам, нельзя считать полностью решенной.
При разработке эффективных глушителей шума выпуска, имеющих приемлемые массово-габаритные показатели и характеристики противодавления потоку О.Г., возникают проблемы связанные с достижением эффекта снижения составляющих шума выпуска в низко - и среднечас-тотной областях спектра, в основном определяющих его интегральные характеристики и для подавления которых применяются конструктивные элементы с использованием принципов диссипации колебательной энергии на гидравлическом сопротивлении, вследствии чего значительно возрастает сопротивление потоку отработавших газов.
Поэтому изыскание научно-обоснованных путей повышения заглушающей эффективности систем выпуска в указанном частотном диапазоне является одним из перспективных направлений совершенствования акустических характеристик дизелей.
Цель работы заключается в разработке научно-обоснованных методов совершенствования конструкций систем выпуска дизелей и создании на их основе эффективных технических средств глушения шума, обеспечивающих достижение перспективных нормативных требований к шумовым характеристикам процесса выпуска отработавших газов.
Научная новизна работы определяется теоретическими и методическими разработками, к числу которых относятся:
- научно-обоснованные принципы построения уточненной акустической
модели системы выпуска и расчетная методика, учитывающая влияние
газодинамических характеристик потока отработавших газов;
полученные для различных способов организации потока через перфорированные элементы заглушающих устройств аналитические соотношения для описания нелинейного акустического импеданса, с учетом газодинамического состояния потока отработавших газов;
методика комплексного расчетно-экспериментального определения исходных спектральных компонент падающей волны давления в системе выпуска, с учетом зависимости импеданса излучения от средней скорости потока отработавших газов;
- методически обоснованный метод определения передаточных характеристик систем выпуска и отдельных их элементов при неизвестных газодинамических параметрах среды, основанный на измерении величин, характеризующих акустическое поле в волноводах.
Методы исследования . При выполнении работы применялись рас-четно-теоретические и экспериментальные методы. Экспериментальные исследования проводились на аттестованных моторных стендах ОАО « Алтайдизель » и ОАО « ЛТЗ », а также на экспериментальной базе НАТИ. Достоверность полученных данных подтверждена сходимостью результатов расчетно-теоретических и экспериментальных исследований,
применением регистрирующей аппаратуры, класс точности которой соответствовал требования стандартов ыа высокоточные измерения и использованием современных методов статистической обработки опытных данных. Практическая ценность работы :
реализация разработанной уточненной методики расчета и комплексного расчетно-экспериментального метода определения исходных спектральных компонент падающей волны давления позволяет, при учете конструктивных особенностей дизелей и степени их форсирования по среднему эффективному давлению и частоте вращения, решать на стадии проектирования задачи разработки конструкций систем выпуска с улучшенными акустическими характеристиками ;
разработанные рекомендации по оптимальному конструктивному оформлению составных элементов шумозаглушающих устройств могут быть использованы непосредственно в инженерной практике при создании высокоэффективных систем выпуска с минимальным гидравлическим сопротивлением проточного тракта.
На основе результатов исследования разработаны:
глушитель шума выпуска автомобильного дизеля ЗИЛ-645, обеспечивающий снижение шума от процесса выпуска на 3.5 дБА , конструкция которого защищена авторским свидетельством;
модернизированные конструкции глушителей шума тракторного дизеля Д-4601, обеспечивающие достижение перспективных требований ОСТ- 23.3.23- 88 к шумовым характеристикам процесса выпуска, приоритетность конструкции которых подтверждена патентом Российской Федерации ;
высокоэффективные системы выпуска вилочных погрузчиков конструкции НАТИ с дизелями Д-144 , Д-130 , газовым двигателем Г-130 и глушители шума выпуска для тракторных дизелей Д-144 и Д-442.
Реализация работы :
конструкция глушителя шума выпуска дизеля ЗИЛ-645 внедрена на опытно-промышленной партии автомобилей ЗИЛ -4331;
результаты исследования и техническая документация на модернизированные конструкции глушителей шума дизеля Д-4601 передана на ОАО « Алтайдизель» для подготовки производства;
разработанные системы выпуска внедрены на вилочных погрузчиках конструкции НАТИ;
расчетно-теоретические и методические разработки, выполненные в диссертации, используются в учебном процессе кафедры «Комбинированные двигатели внутреннего сгорания» РУДН ;
уточненная методика расчета систем выпуска используется в НАТИ при разработках систем выпуска тракторных и комбайновых дизелей.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:
- научно-техническом семинаре «Новые методы и средства акустических
измерений и приборы контроля ». Ленинградский дом научно-техни
ческой пропаганды, 1989 г.;
- Всесоюзной научно-практической конференции с международным
участием « Акустическая экология-90 ». Ленинградский дом научно-
технической пропаганды, 1990 г.;
научно-технических семинарах и заседаниях кафедры «Комбинированные двигатели внутреннего сгорания » РУДН, 1999- 2000 г;
на заседаниях специалистов отдела моторных установок НАТИ, 1999-2000 г.
Публикации . Результаты работы опубликованы в 4 статьях, отражены в 5 авторских свидетельствах СССР и патенте Российской Федерации.
Объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из 101 наименования. Работа изложена на 102 страницах машинописного текста, включая 30 рисунков и 14 таблиц.
