Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Разработка методических основ конструирования двигателей минитракторов с заданными виброакустическими параметрами

Диссертация: Разработка методических основ конструирования двигателей минитракторов с заданными виброакустическими параметрами
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Предложена рациональная последовательность доводки по виброакустическим показателям малых двигателей, находящихся в производстве и эксплуатации, основанная на выделении наиболее интенсивных источников шума, оценке целесообразности капотирования силового агрегата, связанная с подавлением наиболее акустически активных поверхностейи на отработке конструкции капота с необходимыми для получения… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. Методы исследования и способы улучшения виброакустических характеристик автотракторных двигателей внутреннего сгорания
    • 1. 1. Нормирование шума и вибрации энергетических установок
    • 1. 2. Аналитический обзор существующих методов исследования шума автотракторных двигателей
    • 1. 3. Анализ основных источников структурного шума автотракторных двигателей различного типа и назначения
    • 1. 4. Методы снижения акустической мощности силового агрегата
    • 1. 5. Постановка задачи исследования
  • ГЛАВА 2. Методические основы прогнозирования эффекта улучшения виброакустических параметров силового агрегата его полным или частичным капотированием
    • 2. 1. Акустическое излучение силового агрегата
    • 2. 2. Изменение акустических показателей при капотировании силового агрегата
    • 2. 3. Оценка акустического эффекта от полного и частичного капотирования двигателя
    • 2. 4. Использование звукоизолирующих материалов и определение коэффициента эффективности звукоизоляции капота
  • ГЛАВА 3. Методы определения коэффициента потерь и анализ факторов, влияющих на экспериментальные исследования и на результаты измерений
    • 3. 1. Методика определения коэффициента потерь энергии колебаний в тонкостенных конструкциях и ДВС
    • 3. 2. Экспериментальная установка и результаты определения коэффициента потерь конструкции ДВС
    • 3. 3. Объект исследования и оценка акустических характеристик испытательного помещения
    • 3. 4. Определение погрешностей виброакустических показателей в результате исследований
  • ГЛАВА 4. Оценка эффективности использования демпфирующих покрытий и результаты расчетно -экспериментального исследования акустических качеств конструкции малолитражного двигателя
    • 4. 1. Анализ исследований капотов с различными демпфирующими покрытиями и экспериментальная оценка коэффициента эффективности звукоизоляции капота
    • 4. 2. Результаты расчетно-экспериментального анализа виброакустических характеристик двигателя МД
    • 4. 4. Анализ исследования методики оценки эффективности капотирования для различных конструкций поршневых двигателей

Разработка методических основ конструирования двигателей минитракторов с заданными виброакустическими параметрами (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы. В настоящие время тенденция непрерывного увеличения количества выпускаемой автомобильной и тракторной техники привело к тому, что остро встал вопрос борьбы с ростом «шумового загрязнения». Важным показателем высокого качества производимой продукции является точное соблюдение требований к виброакустическим параметрам.

Серьезной экологической проблемой является транспортный шум — один из наиболее распространенных неблагоприятных факторов условия труда на транспорте, в строительстве и на производстве. Под воздействием шума и вибрации существенно снижается производительность труда. Снижение шума до существующих норм ЕЭК ООН № 51 увеличивает производительность труда на 10 -15%.

Соответствие виброакустических характеристик выпускаемых промышленностью машин требованиям норм по шуму и вибрации — один из важных эргономических критериев, по которым определяется техническое состояние или качество машины. Соответствие виброакустических характеристик машин требованиям международных стандартов повышает конкурентоспособность продукции на международных рынках. Снижение внешнего шума на 1 дБ, производимого машиной, автоматически означает повышение ее цены на 1% и более. Тенденция неуклонного ужесточения норм предельно допустимых уровней внешнего шума силовой установки обусловила необходимость сохранения конкурентоспособности ДВС.

В многоотраслевом транспортном хозяйстве эксплуатируется большой парк различных по своему назначению машин. В связи с недостаточной эффективностью мероприятий, направленных на улучшение виброакустических показателей в источнике его возникновения, наиболее радикальным направлением дальнейшего значительного снижения шума силовой установки — их полная звукоизоляция, или капотирование.

Проведение натурных испытаний не позволяет существенно снизить сроки проектирования и доводки ДВС по виброакустическим параметрам. Использование расчетных моделей позволяет существенно сократить трудозатраты и сроки по выработке мероприятий по улучшению виброакустических показателей силовой установки. Этим определяется актуальность разработки математической модели, позволяющей на стадии проектирования и доводки силовой установки прогнозировать акустический эффект от капотирования силового агрегата.

Цель работы. Проведение исследования виброакустических характеристик силовой установки для выработки рекомендаций, направленных на улучшения виброакустических показателей, и разработка физико-математической модели оценки акустической эффективности капотирования силовой установки. Составление методики для оценки акустической эффективности силовой установки при ее капотировании.

Научная новизна. Разработан способ улучшения виброакустических свойств ореберных деталей двигателя воздушного охлаждения посредством использования комбинированного капотапредложена конструкция капота в сочетании с демпфирующим материаломданный способ позволяет обеспечивать заданные акустические характеристики ДВС, находящихся на стадии проектирования, производства и эксплуатации.

Разработана методика по оценке акустической эффективности капотирования ДВС, основанной на учете изменений колебательных характеристик структуры силового агрегатапредлагаемая расчетная модель может быть использована для различных двигателей.

Практическая ценность. Оснбвные положения и результаты выполненной работы могут быть использованы при создании малых двигателей с заданными виброакустическими показателями, а также при виброакустической доводке различных типов силовых агрегатов, освоенных производством и находящихся в эксплуатации.

На основании предложенной методики были проведены расчетные исследования, которые позволили уменьшить акустическую мощность, излучаемую двигателем МД-4 (44 6,2/5) при использовании капота, на 3−5 дБ при его работе по внешней скоростной характеристике.

Реализация результатов работы. Результаты данного исследования были переданы на Владимирский тракторный завод. Предложенная методика улучшения виброакустических параметров силовой установки предложена к использованию на кафедре АТД МАДИ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на 50, 51 научно-методических и научно-практических конференциях (МАДИ, 1992, 1993), на семинарах и заседаниях кафедры «Автотракторные двигатели» .

Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы. Она изложена на 132 странице машинописного текста, содержит 13 таблиц и 35 иллюстраций, библиография включает 88 наименований.

Основные результаты и выводы:

1.Отмечается, что доминирующая роль в формировании звукового поля малых двигателей приходится на источник структурного шума. Анализируя данный источник структурного шума, необходимо выделить его важные составляющие: шум рабочего процесса и шум механического происхождения, генерируемый его наружными поверхностями. Очевидно, что одним из способов уменьшения акустической активности наружных поверхностей может быть установка на пути распространения звуковой энергии звукоизолирующих экранов или капотов.

2. Выполнена сравнительная оценке влияния основных параметров двигателя на его акустические показатели. Установлено, что одним из наиболее целесообразных вариантов снижения виброакустических параметров ДВС является уменьшение площади шумоизлучающих поверхностей.

3.На основании выполненных исследований предложена математическая модель по оценки акустической эффективности капотирования двигателя, основанная на учете изменений колебательных характеристик структуры двигателя. Предложенная модель позволяет связать виброакустические показатели двигателя с его основными конструктивными параметрами. С их использованием получены расчетные зависимости, позволяющие оценить вариации виброакустических характеристик двигателя при изменении массы, площади наружной поверхности, спектральных факторов и коэффициента потерь структуры конструкции силового агрегата.

4. Разработан и изготовлен звукоизолирующий капотего установка позволила уменьшить акустическую мощность двигателя МД-4 на 5 дБ. Стендовые испытания двигателя с капотом позволили сделать вывод о хорошей сходимости результатов, полученных путем расчета по предложенной математической модели с результатами экспериментальных исследований.

5. Предложена рациональная последовательность доводки по виброакустическим показателям малых двигателей, находящихся в производстве и эксплуатации, основанная на выделении наиболее интенсивных источников шума, оценке целесообразности капотирования силового агрегата, связанная с подавлением наиболее акустически активных поверхностейи на отработке конструкции капота с необходимыми для получения требуемых виброакустических параметров при минимальных затратах. б. Для оценки акустических свойств капота введен параметркоэффициент V эффективности звукоизоляции капота. Разработана методика и предложена испытательная установка для определения коэффициента эффективности звукоизоляции капота, основанного на использовании метода эффективности звукопоглощения по величине отношения звукового давления в пучности и в узле стоящей волны. Коэффициент эффективности звукоизоляции капота позволяет оценивать влияние используемого материала для изготовления капота, а также выбирать более благоприятное демпфирующее покрытие.

Анализ расчетных и экспериментальных данных показал хорошую сходимость результатов, что в дальнейшем позволило рекомендовать для улучшения виброакустических параметров двигателя МД-4, (44 6,2/5) использование капота из дюралюминия с демпфирующим покрытием «Элафон» .

Установлено, что применение вибропоглощающих материалов в конструкции капота для силового агрегата позволяет снизить уровни звуковой мощности ДВС на 1,5 дБ, применительно к двигателю МД-4.

8.Данная методика была реализована для аналитического расчета оценки эффективности частичного капотирования двигателей ЗИЛ-645, КАМАЗ-740, ИЖ-ПЗ и сопоставлена с опытными данными.

Хорошая сходимость расчетных и экспериментальных значений дает возможность заключить, что предлагаемая методика позволяет с достаточной точностью прогнозировать акустический эффект без проведения дорогостоящих стендовых испытаний и может использоваться для различных типов двигателей.

9. Применение разработанного расчетного метода позволяет в значительной мере сократить трудозатраты и материальные средства при проектировании и доводке силового агрегата в связи с заменой натурных экспериментов расчетами.

Использование звукоизолирующего капота с целью соблюдения требуемых виброакустических параметров ДВС во многих случаях более экономически оправдано, чем создание специального малошумного двигателя. Стоимость разработки и сроки внедрения капота намного ниже, чем проектирование и выпуск нового двигателя.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Абдула Хаиль Эль-Бизри. Обоснование и разработка мероприятий по снижению шума от рабочего процесса в быстроходных дизелях: Дис. канд .техн. наук. -М., 1989.
  2. И. В. Методика и некоторые результаты исследования звуковой вибрации и акустического излучения при рабочем процессе в двигателях с воспламенением от сжатия. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., М., 1970.
  3. И. В. Процесс сгорания как источник акустического излучения в двигателях с воспламенением от сжатия. Труды МАДИ «Автомобили и двигатели внутреннего сгорания», М., 1972, вып. 40, с. 125−132.
  4. И.В. Акустические идеальные циклы поршневых ДВС. Двигателестроение. М.: 1983, N7, с.3−6.
  5. И.В. Оценка влияния способа формирования автотракторных двигателей на их виброакустические показатели. Двигателестроение. М.: 1985, N8, с. 10−13.
  6. И. В. Основы теории поршневых двигателей внутреннего сгорания с поршневыми уровнями акустического излучения.: Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., М., 1986.
  7. И.В. Прогнозирование акустического эффекта при частичном капотировании двигателя. Двигателестроение. М.: 1985, N8, с. 10−13.
  8. И. В. Антонов С.В., Сокирко В. Н. Анализ колебательных свойств блок-картеров автотракторных двигателей. //Совершенствование автотракторных двигателей и их виброакустических показателей. Двигателестроение. М.: 1985, N8, с. 10−13.
  9. И.В., Назаров Н. И., Галевко В. В. Методика и результаты исследования шума дизеля на движущемся автомобиле и моторном стенде.-В кн.: Автотракторные двигатели внутреннего сгорания. Сб. научн. тр. /МАДИ, М.: 1980, с. 111 -117.
  10. И.В., Чекрыжов Ю. Г., Григоренко Н. И. Методика и результаты исследований вибропоглощающих свойств демпфирующих материалов применяемых для ДВС//Совершенствование автотракторных двигателей: Сб.науч.тр./МАДИ, — М., 1992.-е. 116−123.
  11. С.В. Разработка мероприятий по уменьшению шума быстроходных дизелей автотракторного типа. Диссертация на соискание ученой степени к.т.и., М., 1987.
  12. С. В. Шатров М.Г., Ерещенко В. Е., Пиунов Ю. Б. Исследование виброакустических характеристик дизеля ВАЗ-341.-В кн.: Снижение шума поршневых ДВС. Сб. научн. тр. / МАДИ, М.: 1984, с.95−99.
  13. О.П., Тузов Л. В., Сенников Ю. И. Снижение вибрации цилиндро-поршневой группы.-В кн.: Двигатели внутреннего сгорания. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1979.
  14. О.П. Оценка ударного импульса поршня при его перекладке. Двигателестроение. М.: 1980, N7, с.24−26.
  15. Вибрация энергетических машин. Справочное пособие /Под ред. Н. В. Григорьева.-Л.: Машиностроение, 1974.
  16. М.М. и др. Конструкция и расчет автотракторных двигателей.-М.: Машиностроение, 1964.
  17. Гигиенические критерии состояния окружающей среды: Совместное издание программы ООН по окружающей среде и Всемирной организации здравоохранения.-Женева: ВОЗ, 1983−115с.
  18. A.A., Скуридин A.A., Минин О. И. Снижение шума дизеля в источнике его возникновения.-НИИИНФОРМТЯЖММАШ «Двигатели внутреннего сгорания»,-М., 1973.
  19. Ю.В. Методика и некоторые результаты исследования низкочастотного акустического излучения поршневых двигателей внутреннего сгорания на режимах вынужденных колебаний. Диссертация на соискание ученой степени к.т.и., 1973.
  20. Н.Х. и др. Быстроходные поршневые двигатели внутреннего сгорания. М.: Машгиз, 1962.
  21. Н.И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных машинах.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Транспорт, 1987.-223с.
  22. Исследование и разработка малошумного дизеля ВАЗ: Отчет о НИР/МАДИ- Руководители В. Н. Луканин.-NrPOI 826 034 576, — М., 1984.-134с.
  23. И.Л. Борьба с шумом и вибрацией в городах.-М. :Медицина, 1979.-160с.
  24. И.И. Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах. -Л.- Судостроение, 1971 .-416с.
  25. В. В. Снижение шума автомобилей и двигателей. //Автомобильная промышленность. 1985.-N7.-C.33−34.
  26. В.Д. Применения корреляционного метода для исследования шума сгорания дизелей.-«Энергомашиностроение», М., 1967, N3.
  27. В.Д. Методика и некоторые результаты исследования источников звуковой вибрации дизелей. Диссертация на соискание ученой степени к.т.и., Л., 1968.
  28. В.И. Шум автотракторных двигателей внутреннего сгорания. М: Машиностроение, 1971.
  29. В.И. Исследование шума автотракторных двигателей. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., М., 1972.
  30. В. Н. Алексеев И.В. Основные источники шума двигателей. //Автомобильная промышленность. 1985.-N7.-c.5−7.
  31. В.Н., Галевко В. В. Результаты виброакустических исследований автомобильного V-образного дизеля 84 110/115.- В кн.: Снижение шума поршневых ДВС. Сб. научн. тр. /МАДИ, М.: 1984, с.25−36.
  32. В.Н., Гурцов В. Н., Бочаров И. Ф. Снижение шума автомобиля. Машиностроение, 1981.
  33. В.Н., Кныш Г. А., Антонов C.B. Основные источники акустической энергии в моторном отсеке автомобиля КАМАЗ.- В кн.: Снижение шума поршневых ДВС. Сб. научн. тр. /МАДИ, М.: 1984, с.14−24.
  34. ЗЭ.Луканин В. Н. Допурия С.Н. Снижение шума механизма газораспределения путем устранения деформации головки цилиндров от затяжки силовых болтов. В кн.: Автомобильные и тракторные внутреннего сгорания. Сб. научн. тр. /МАДИ, М.: 1986.
  35. А. И. Расчет спектра шума многоцилиндровых дизелей. Двигателестроение. М.: 1982, N7, с.8−10.
  36. И.И. Исследование путей снижения акустического излучения дизеля при процессе сгорания. Диссертация на соискание ученой степени к.т.и., М., 1977.
  37. И.И., Убыш А. К определению акустических сопротивлений деталей двигателя.-Труды МАДИ, вып. 168, с. 162−166.
  38. Научно-технический процесс и охрана труда. /ВЦНИИОТ ВЦСПС. Обзорная информация, вып. 7. М.: 1989.-57с.
  39. A.C. Вибропоглощение на судах.-Л.:Судостроение, 1979.-184с.
  40. A.C., Будрин C.B. Распределение и поглощение звуковой вибрации на судах.-Л.Судостроение, 1968.-215с.46.0лешкевич Л. А. Липовой В.В. Шум и вибрация как неблагоприятные факторы внешней среды.-Киев: Общество «Знание», 1980.-24С.
  41. Проблемы акустической экологии. Сб. науч. ст./Ленинградский механический институт- п/р Н. И. Иванрва.-В2ч.4.1.-Л.: Стройиздат 1990.-144с.
  42. М.А. Борьба с шумом на тракторах. Минск.: Наука и техника, 1973.
  43. И.Я., Рытвинский Г. И. Конструкция автомобильнх и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1986.
  44. A.A., Михеев Е. М. Борьба с шумом и вибрацией судовых ДВС.-Л.: Судостроение, 1970.-220с.
  45. Справочник по контролю промышленных шумов: Пер. с анг. п/р В. В. Клюева.-М.: Машиностроение, 1979.-447с.
  46. Справочник по судовой акустике. Под общей ред. Клюкина И. И. и Боголепова И.И.-Л.: Судостроение, 1978.
  47. В.Е. Виброакустика автомобиля.- М.: Машиностроение, 1988.
  48. В.Е., Корчемный Л. В., Латышев Г. В., Милиин Л. М. Колебания силового агрегата автомобиля.-М.: Машиностроение, 1976.
  49. Тракторные дизели: Справочник / п/р Б. А. Взорова.-М.: Машиностроение, 1980.-535с.
  50. Л.В., Скориков Ю. Т. Динамическая модель кривошипно-шатунного механизма с учетом зазоров, — Двигателестроение. 1987, N3, с. 14−15.
  51. М.Г. Модель для исследования напряженно-деформированного состояния и собственных колебаний блок-кратера ДВС с помощью метода конечных элементов. Труды МАДИ «Автотракторные двигатели внутреннего сгорания», М., 1978, вып. 162, с. 141−144.
  52. Д.И. Исследование и снижение шума двигателей сельскохозяйственных тракторов 9 и 14 кН силы тяги. Диссертация на соискание ученой степени к.т.и., Каунас., 1975.
  53. Янг С., Элисон А., Измерение шума машин: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 144с.
  54. Оценка погрешностей результатов измерений. П.: Энергоатомиздат, 1985. 248с.
  55. A., Busso М., Ruspa G., Turina G. «Analysis Techniques of Combustion noise and Vibrations in Diesel Engines». SAE, N800406, p. 1−12.
  56. Anderton D. Relation between combustion system and engine noise. SAE/P-79/80, N790270, p.73−87.
  57. Aovama F., Tanaka S., Mivra Y. Vibration Mode Analysis for Controlling noise Emission From Automotive Diesel Engine. SAE, N790361, p. 145−153.
  58. Crocker M., Hamilton I. Modeling of Diesel Engine noise Using Coherence. SAE/P-79/80/902.50, N790270, p.73−87.
  59. Degong R.G. Using Vibration Transmission Analysis in The Desing of Quiet Engines.-p. 123−146.
  60. Fontanet M.P. Influence du speetre de la pression de combustion. Ing. Automob. 1978, N5−6, pp.397−404.
  61. Ford D.M., Hayes P.A., Smith S.K. Engine noise rednetion by struetural design uning advanced experimental and finite element methads. SAE/P-79/80/902.50, N790366, 1979.
  62. Griffiths W.I., Skoreeki «Some Aspeets of Vibration ofa Singale Cylinder Diesel Engine», I. Sound, Vib., 1(4), pp. 345−364, 1964.
  63. S.D., Fortescne P.W. «Simulating Piston Slap by an Analogue Computer». I. Sound Vib., 52(1), pp.79−93, 1977.
  64. Hawkins M.G., Southall R.'"Analysis and Predietion of Engine Structure Vibration". SAE Raper, 750 832, 1975.
  65. Hayes P.A., Seybert A.F., Hfmilton I.F. A Coherence Model for Piston-lmpaet Generated Noise. SAE/P-79/80/802.50, N790274,1979.
  66. E.W., Wadiczko E. «Bestimmung des Verbrenungs-geratusches von Dieselmotoren mit verschiedenen Verbrenungsverfahren», MIZ, 33(1972), N9, p.351−356.
  67. N., Itoh K., Fokuda M. «Analysis of Combustion Induced noise of Engine by Signglt Explosion Exttatton.-Bull. Isme, 1986, Vol.29. N257, p. 3815−3821.
  68. Kojima N., Fokuda M. On The Analysis of the noise Generation in a Small Engine.-Inter-noise Cont. San-Francisco, 1982, p.135−138.
  69. Labor N. Computer optimised design of engine struetures for law noise. SAE/P-79/80/902.50, N790384, 1979.
  70. Labor N., Petut M. Models of Engine Strueture Vibration as a Sarce noise. SAE Paper N750883, 1975.
  71. Pischinger F.F., Schmillen K.P., Leipold F.M. A New Measuring Methods for the Direeht Determination of Diesel Engine Combustio noise SAE, N790267, 1979.
  72. Priede T, In Search of origins of Endine noise-An Historical review.-SAE, N800534, p. 1−31.
  73. Priede T, Groves E.C. and Labor N. Relation Between noise and Structural Vibration of Diesel Engines Paper N690450 SEA. Mid-Year Meeting, Ehicago, may 1969.
  74. Sander W., Steidle W., Wacker E. Piston Movement and its Influence an noise of Automotive Engines. SAE/P-79/80/802.50, N790272, 1979.
  75. Sicha S.K., Buckthorpe D.E. CAD techniques opplied to diesel engine design extension of the RK range. «GECI. Sei and Technol», 1980, 4bN1, pp.3−10.
  76. Thien G.E. A Review of Basic Design Principles for Low-noise Diesel Engine. SEA, N790508, p. 17−37.
  77. Thien G.E. The Use of Specially Designed Covers and Shields to Reduce Diesel Engine noise. Paper N730244, SEA, Detroit, Ian. 1973.
  78. E.E., Ross D. «Vibrations and noise Due to Piston-Spap in Recipracating Machinery», I.Sound. Vib, 2(2), pp. 132−146,1965.
  79. Markwardt H. und Reibmann F. Empirische Gleichung fur die Berechnung v des Absorptionsvermodens von Schiffmaschinenraumen. -«Schiffbautechnik, 1967, N12.1. ВЛАДИМИРСКИЙ1. ТРАКТОРНЫЙ1. ОТКРЫТОЕ
  80. АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЩМ&иж600 000, Россия, г. Владимир, ул. Тракторная, 43 Телетайп 718 728 &bdquo-КОМЕТА11, тел. (0922) 27−57−01, 23−68−46, факс 23−13−551. На № 1. Г~
Заполнить форму текущей работой

На отлично!