автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Снижение пульсаций давления и шума всасывания поршневых машин с использованием низкочастотных глушителей

Московский Государственный Автсмобильно-Дороаный Институт (Технический Университет)

РГ6 од

'Ън

На правах рукописи

ВАСИЛЬЕВ АНДРЕЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

СНИЖЕНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ И ШУМА ВСАСЫВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ МАШНН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ГЛУШИТЕЛЕЙ

Специальность 05.04.02. - Тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена на кафедре "Охрана труда и окружающей среда" Тольяттинского политехнического института

Научный руководитель - доктор технических наук. ■ профессор Старсбинский Р.Н.

Официальные оппснентк: доктор технических наук, профессор Писарсвский В.М.

кандидат технических наук, доцент Тупов. В. В.

Ведущая организация - Цьнтральный Научно-исследовательский Автомобильный и АЕтоиоторннй институт

Защита диссертации состоится _

1994г. в час. на заседании специализированного

Совета К 053.30.09. в Московском Государственной Азтомо-бильно-Дорохнои Институте (Техническом Университете) по адресу: 125829. ГСП, А-319. г.Москва. Ленинградский проспект. 64. ИГАДИ <ТУ). ауд.42

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАДИ (ТУ) Автореферат разослан

гг.оц. . 1994г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, просим направлять в 2-х экземплярах в адрес специализированного Совета института. Телефон для справок 155-03-28.

Ученый секретарь специализированного Совета К 053.30.09. к.т.н.. профессор

В.М.Власов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Рассмотрены вопросы. сзязанные с разработкой, исследованием и 1едре:игем компактных конструкций глушителзй низкочастотных пуль-щй и еуиа, возникающих в процессе всасывания поршненкх машн.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Проблемам уменьшения пума и чибрации, ганикшрх при работе мэшкн. механизмов и др.. уделяется значи-:лшсс вкячакие. Серьезною задачу представляет борьба с кизко-1Стотньык шумами и вкбргцкямл. возникающими з процессе ссасыва-ш поршневых машин, в частности, автомобильных двигателей внут-кшего сгорсния и поршязкх компрессоров. Если высокочастотный гм быстро затухает по иере распространения, то кизеочастотный юпространяется без особого поглощения на значительное расстоя-!е.

Внешний уровень шума автокобклгй, значктельнуи часть косого формируют шумы всасывания воздуха и выхлопа отработавших 1зоз. является одной из важнейших характеристик кожурентосио-)бнссти автомобилей. Для автомэбилышх двигателей тух впуска яв-штся вторыи по интенсивности после шума выхлопа, одтако пробле-1 его ужныпения стоит более остро, так ках дополнительные соп-зтивления на впуске приводят к потерям напора воздушого потока системе. Даже небольшое увеличение потерь приводит г ухудшении шолнения цилиндров, уменьшении мощности, сгостшю- экономичности ухудшении токсических показателей автомобильного дзнгатолл.

Определяющий вклад в формирование низкочастотных шумов и 1браций в процессе всасывания поршневых мааин вноезг пульсации щления газа, возникающие вс впускном тракте при зсагавании газа цилиндры. Из различных существующих методов снижения кизкочас-зтных пульсаций давлекда в газеводах поршневых машин, и. соот-зхстванно. снизения обусловленных ига шума и вибрации, традици-¡шо эффективна борьба с пульсациями с помоцыв глушителей (гаси-глей). б^агко г.спсльговзкие существующих конструкций низкочас-впкх глушителей зачастую невозможно ввиду необходиюх больших абаритов. Та;ап; образом, актуальной является разработка эффек-¡^шх компактных глушителей низкочастотных пульсаций на всасиза-ии поршневых машин. 4

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: разработка.методов снижения пульсаций дав-::;ия и шума, возникающих при всасывании .пориненых мзган. вютчг^

воцк использование компактных низкочастотных глушителей.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

- анале; методов моделирования низкочастотных колебашй давления. возгаааащнх при всасывании поршневых нашил, разработка математическая «одели системы впуска автомобильного двигателя, содержащей агаивный компенсирующий источник звука, и оценка переда-' точной Фуняря систеиы; ~ -

- окспгримейтгльное исследование снюсзния низкочастотного шума впуска вораиевого двигателя внутреннего сгорания Легкового автомобиля пугеи использования активного компенсирующего источника;

- разработка эффективных конструкций активной систему снижения низкочастотного иука впуска автомобильных двигателей внутреннего сгоранш:

- разрайстха компактных гасителей низкочастотных пульсаций давления в газоволах поршневых машин:

- оценка эффективности и возкознэсти практического использовать разра&гганиых конструкций гасителей.

КАШЛЯ НОВИЗНА работы заключается в ток, что:

1. Разработана математическая модель и оценена передаточная функция сисшм впуска ДВС, содержащей активный компенсирующий

источник. . ...

2. Предвошш конструктивные схемы активных глушителей низкочастотного шума впуска автомобильное двигателей.

3. Разработаны компактные конструкции гасителей низкочастотных пульсацай на всасывании поршневых маиин. Новизна конструкции гасителя с зздатягаьши стенкадм подтзерлдена авторским свидетельством. ___

4. Обониован критерий выбора конструкционных параметров гасителя с шутливыми стснкаыи. Оценено влияние массовых и габаритных паракгтров гасителя на эффективность его работы.

МЕХЦ5Ы ИССЛЕДОВАНИЙ. Для исследования параметров передаточной дуклри активной система сниаения шума впуска и оценки эффективности работы предложенных гасителей пульсаций использовался метод ыатеяатзческого моделирования, основанный на принципе олек-троакустичегамх аналогий. Экспериментальное исследование снижения низкочастотного нума. впуска автомобильного двигателя с ис-пользеваниещ активной системы выполнено в лабораторных условиях с помощью Енбраэкустаческой аппаратуры фирмы "Робатрон". Эксперн-

ментальное исследование вибрационного состоитя пзрвневых компрессорных установок проведено з реальных прзизводстазвпых условиях с помощью вибрсакустической аппаратуры фирш "о1*сль и Къер" по матерка, разработанной авторог. с учетом существршр« ГОСТов (ГОСТ 52.1.012-90. ГОСТ 20568- 85 и др.).

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Использование основных результатов работа лс^поляег кокструироьать зф§акгквн5& коьпакткне низкочастотные глузителк яума всасывания ДОС легковчх азтомобилей и гасители пульсации давления в трубопроводах порпкееых компрессоров. Разработанная на оснопе математического иоди.'ярозания методика расчета позвагза? на стадии проектирование рассчитывать параметры гаситвлей пульсаций поршневых компрессоров и акустические характеристики компенсирующего источника для саигеиия шуг.а впуска ДВС легковых автомобилей. Разработанный азторо» резонансный гаситель пульсаций поршневых компрессораз знедияется на а/о "Куйбышевазот". Приндт к внедрению на а/о "Сгатезгаучук" и а/о "Куйбышевазот" гаситель с податливыми стеякад. Прннтн к конструкторской проработке предложенные автором конструхтжные регзе:::'.я активных систем снигения низкочастотного шума впуска для внпдре-ния на перспективных двигателях а/о "АвтоВАЗ".

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ: гргажзацки и производства. разрабатыс-^пие поршневые двигател? внутреннего сгорания, проектирующие и эксплуатирующие порзневые,ы>мпрессоры. Полненные в диссертации результаты могут бить исвэдьзованы как на стадии проектирования поршневых машин, та;; к для снижения низкочастотных пульсаций и зуиа рте работающих пак:л. Применение разработанных автором конструкций позволяет уканьшнть акустическое загрязнение окружающей среда, повысить надежность эксплуатации поршневых машин и улучшить условия труда на провводстве.

АПР05АЦПЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. Основные положения диссертанта: докладывались и обсуждались на:

1. Шестнадцатой научно-тсхнкческой конференция Тольяттинс-ксго политехнического института, секция "Охрана труда и окружающей среда", Тольятти, 1988.

2. Втсрой Болгарской национальной конфяреяции "»'/.агностика машин и сооружений и неразругсакщие методы контрши катериалов". Варна. Болгария, 1530. _

3. Всесоюзно:"! научно-тежической ксяфергнцяя "Вибрация и иуи. Глушители я«ума". Тольятти. 1-991". 3

4. Мезднародком конгрессе по автобусам, грузовым и легковым автомобили и технологии их производства "Автотехника-91". Бирмингем. Веаисобритания. 1991.

5. Науво-техническом совете Управления исследования и доводки автомо&ией КТЦ а/о "АвтоВАЗ", Тольятти. 1993.

Принят к публикации на Международном Конгрессе "Интер-Нойс 94" (Искогасз. Япония) доклад на тему: "Снижение вибрации трубопроводов порнккдх "Машин с использованием компактных низкочастотных гаситэлей нуяьсаций"; на втором Международном Симпозиуме "Шум и вибрация на транспорте" (г. Санкт-Петербург) доклад на тему: "Снижение щука впуска автомобильного поршневого даигателя внутреннего сгорали с помощью системы активного контроля".

ПУБЛШЦЯН. По теме диссертации опубликовано пять работ, получено одно авторское свидетельство СССР.

ОБЪЕМ УАБОта. Диссертационная работа состоит кз введения, пяти глав, оагкных вааодов. Она содержит 139 страниц основного машинописного тексм. 72 рисунка. В таблиц, приложения. Библиография насчитазает 142 источника.

ССНОЕЯЕ СОДЕРЖАНИЕ РАЕОГо!.

• Во ВБЕДЕ2Е! дто обоснование актуальности- темы диссертации, выделены полозний. выносимые па защиту, научная новизна работы, методы исследазанкй и апробация полученных результатов.

В ПЕРВОЙ глазе дается анализ причин возникновения шума и вибрации при ссасыважи поршневых компрессорных установок и автомобильных двигателей внутреннего сгорания, проводится анализ современного..состояния методов и средств снижения шума и вибрации на всасывании ш^иневых машин, формулируются цель и задачи исследования. Результаты проведенного анализа подтверждают, что ведущую роль в образовании низкочастотных шумов и вибраций поршневых машин играют импульсы давления, распространяющиеся по впускной трубе с момента открытия до закрытия впускного клапана вследствие возвратно-поступательного движения поршня. Подробно рассматривается процесс образования пульсаций давления газа на всасывании поршневых наша.

Традиционный путем снижения пульсаций на всасывании поршневых машин явизтея применение глушителей. Для эффективного заглушения низикастстных пульсаций низкооборотных пориневых ко.чп-

löcccpoB необходимы крупногабаритные глушители, нсгальзочакие которых зачастую ведет к больпмм экономическим затратам и не !г,егда возможно ввиду компоновочных трудностей и ограниченного Юступа в условиях эксплуатации. Поэтому делается выаад а кеоб-мдагаста дальнейшего сосерпенствовакия констру;щкк глушителей.

Аналогичные проблемы характерны и для снккения жзкочастот-шго шума спуска автомобильных двигателей, основнш глушителем ссторсгп ясляетия воздухоочиститель. Дается обзор использования воздухоочистителей как заглулающчх объемов шума впугка легковых :птс;;оа:;лйй. при этом подтверадгется. что акустическая зффектиЕ-iocTi, о? использования воздухоочистителей, а также дополнительных намер, напрямую зависит от величины их объема. Одназс ввиду ряда эбъехтизных ограничений (габариты, масса и др. ) увегвксние объема зоглушающих камер имеет свой предел. Это обуславливает необходимость проведения исследований по использования как традчциопнкх. сак и новых методов снижения шума, в частности, катода актнинс^о л'1юглуше!гия.

Значительный Ечлад в расчет и проектирование глупктелей низкочастотного ¿ума внесли H.A.Исакович. Е.Я.Кдкк. F.H.Старобин-ский. Г.Мартин, Сэлливак. и др., в исследование процессов пгу-мсобразования и снижение уровня низкочастотного излучения на впуске поршневых ДОС - В.Н.Луканин, И.В.Алексеев, С.П.Вгав, H.H.Назаров, В.Е.Тсльсетй. В.В.Тупов, М.И.Фесина, и др.. з исследование гооцессоз пулиса^й давления в трубопроводах [юрзнБвых компрессоров и разработку низкочастотных гасителей пульсаций - A.C. Владьславясз, З.М.Пнсареиский, С.А.Хачатурян, W. А.Вкдяглн, и др.

Во ЬТСРОЙ главе производится математическое ошеанке газодинамических колебгтзлы:*« процессов, рассматриваются основные принципы расчета колебаний на зсэсисаннк поршневых изаин на основе метода электроакустических аналогий, разрабатывается математическая ¡гэдель и иссяедуется передаточная функция актизкой системы снижения жзкочастотного шума впуска JiBC леглжых автомобилей.

Расчг.т газодинамических колэбсикй лавления в газовалах перл-тевых ними сводится к решению уразньний неуетанонзЕегося дви-жэнкя газа б прямой трубе постоянного сечения. Олноигрнае ::аустя-новитдаееся дз:гае»ИБ газа в цилиндрической трубе постоянного сечения описывается. как известно, системой уразнекий газовой динамики. состоящей из уравнений неразрывности, лвижекия, энергии и со-

~ . "5

? стояния. Аналитическое исследование процессов в подобных систе-

мах оказывайся не только сложным, но и трудоемким. Поэтому особенно эффеггнвно использование теории подобия и моделирования.

Широка распространение получил метод электроакустически? аналогий, согласно которому исследование колебаний давления и расхода в трубопроводе может .быть , заменено исследованием распространения тяга в длинной электрической линия. Целесообразно применять дэннвд ветод^при расчете колебаний газа в поршневой машине. При этом временные зависимоспГпреобразумтся в частотную область через преобразование Фурье: А

;

где - преобразование Фурье функции у (к):

Если з уравнениях, описывающих линейные процессы, Евести эти преобразовав«, то получаются линейные алгебраические уравнения, которые достаточно хорошо решаются численными методами с использованием ЭБЯ.

При расчете шума система впуска автомобильного двигателя, содержащая активный компенсирующий источник, условна разделяется на три вщэ элементов - источники шума, излучатели шума и элементы,' передающие звуковув энергии от источников к излучателям. В качестве освовного источника шума используется источник массового расхода, иаатаруэдий процесс наполнения с цилиндре поршневой машины в соответствии с законом движения поршня. В качестве основного излучателя шума рассматривается свободный срез воздухозабор-ного патрубха воздухоочистителя, который аппроксимируется пульсирующей сферса. Активный источник задается как дополнительный источник массзаого расхода, взаимодействующий с основным, при это« величина неейходкиой амплитуды активного источника задается элементами катрщы описания, а значение его фазы выбирается кз условия обеспечения противофазности по отношении к заглушаемому пуму.

В качестве переменных при моделировании элементов впускной системы, вкизчал источники и излучатели, используются обобщенные акустически токи ^напряжения, учитывающие основной газовый поток в трубах. С помощью метода электроакустических аналогий шумы, возникающие в системе впуска, представляются через обобщенные то-0

г. 15? «1д» W¿,«¿íi?

зе L¡£f ¿^исГ " обобщенные токи, характеризуйте соответ-гвенно уровень шума, излучаемый на всасывании свободным срезом зздухозаборного патрубка при неработающей активной системе, уро-знь звука компенсирующего источника, и уровень, излучае1йш сре-)м воздухозаборного патрубка при работе активной системы; \л'Уг„ - передаточная функция системы впуска, содержащей ком-

шсируящия кстс'п'ж.

Результаты оценка передаточной функции системы зпуска, со-зркашсй активный источник, показывают, что ее значение возраста-t с уменьшением расстояния от активного источника до кзлучалцего )еза воздухозаборного патрубка. Делается вывод, чтс для активной тстемь! снижения низкочастотного шума впуска автомобильного дви-нггля оптимально по энергозатратам будет размещение источника «извука в зоне, близкой к излучающему сразу.

Эффективность использования метода активного иумоглушекия тя подавления низкочастотного шума впуска автомобильных ДЗС оце-гсаетсл на примере математической моделч системы впуска двигптс-I автсмсбиля ВАЗ lili "Ока" для одной из низкочастотных гармо-ík. Получен зф$ект заглушения, равный 14,5 дБА.

В ТРЕТЬЕЙ главе рассматриваются области применения цетода ставного иуиоглушсчия. выдоятся достоинства систем активного шоглушения и их классификация. Особое внимание уделяется анали-систем активного снижения' периодических низкочастотных шумов, которым относятся и шум всасывания поршневых кашки. На основами проееденкпго анализа делается вывод. что для рассмотренных знструкцик общим является то. что формирования звуковых характе-1стих ко*тенсируга;рго источника осуществляется в достаточно ши-жом частотном диапазоне, а стоимость подобных систем дазольно ¿сока.

Приводятся методика и результаты экспериментэльнаго исслздо-ш«е возможностей снажсния низкочастотного тупа впуска двигателя 5томобиля Б/3 2ÍC3 с помощью системы активного яумогаушения, со-;ржащей источник антизвуха. ьпт»ро$он, анализатор ссэктра шума. :циллограф. усилитель, фазовращатель, датчик кштульсоа и керре;;-¡pywfa"i фильтр. Двигатель работал в режиме .прокрутки с частотой )ащечия колзнчатего вала 1000 об/мин. Представленные на рис.! ;зультаты измерений низкочастотного пума впуекч двигателя при ^работающей активной системе показывают, что максимальным явля-

S3-

70

I

I

S5 itf м so Si to tea ns ,/6s ¿cs ¿¡в

Рис Л. Тоетьоктавный спектр низкочастотного шума впуска автомобильного двигателя ВАЗ 2103.

ется уровень нума первой гармоники. Его снижение позволит существенно снизить и общув долю шума впуска в формировании низкочастотной состаалаощей внешнего шума. В ходе проведенных экспериментальных исследований удалось достичь эф|акта заглушения уровня шума максимальной гармоники 2.5 дБА. Эксперимент показал также, что для обеевгчения качественного и стабильного эффекта заглушения следует продумать механизм защищенности системы формирования ксь-ленсирукдего сигнала от влияния внешних факторов ( маскирующие помехи других источников шума: температура, влажность, и другие физические характеристики поступающего в систему воздуха, и пр.).

Осковнваась на результатах проведенных теоретических и экс-периментаньинх исследований бклк разработаны две конструктивные схемы активнэх глушителей низкочастотного шума впуска. В показанной на рис.2 активной системе снихепия шума впуска двигателя внутреннего сидения компенсирующий сьтнал подается непосредственно в зону свободного среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя через специальную трубу, частотная характеристика которой овторяет частотную характеристику промежуточного патрубка. Формирование кютенсирущаго сигнала происходит через блок управления генератором, анализирующий сигналы датчика частоты вращения коленвала двигателя и угла поворота дроссельной заслонки. Такая 8

Рис.2. Активная система снижения низкочастотного шума впуска ДЕС, частотная характеристика которой позтопяет частотную характеристику промежуточного патрубка.

Рио.З. Активная систему снижения низкочастотного шума спуска ДЬС: содержащая аналоговой агекент адаптивного упрг.рления. ^

конструкция ястеш позволяет автоиатичзски следить за физическими характерястикгми наступающего в систему воздуха и добиться существенного упрощения управления процессом формирования компенсирующего сигнала для гашения низкочастотного шума впуска. Обозначения: 1-4 - клапана. 5-8 - соединительные патрубки, 9 - промежуточный патрубок, 10 - воздухоочиститель. 11 - воздухозаборник патрубок воздухоочистителя. 12 -"зона свободного среза воздухозаборного патрубка. 13 - соединительная труба, 14 - динамик, 15 -датчик частот работы двигателя, 16 - дроссельная заслонка, Г' -датчик откячения дроссельной заслонки, 18 - блок управления, 19 - генератор, (£ - угол открытия дроссельной 'заслонки.

На рис.3 показана предложенная автором активная система снижения шума впуска, отличающаяся от известных конструкций тем, что для осиабвешя влияния обратной связи на работу системы, а также учета влияния физических характеристик рабочей срсды и для определения величины уровня заглушаемого шума впуска используется микрофон 8, установлешсй з камера воздухоочистителя 2, а для корректировки звуковых характеристик компенсирующего сигнала яскгль-зуется злежат адаптивного управления 10, имитирующий акустические характерасткки впускного патрубка согласьо метода электроаку стических аналогий.

Для газсвого потока, заплаченного в камере воздухоочиетите-ля. в определенный ыомент работы двигателя мояю записать выражение: т ¿О/й^ ~ р ;

где р - величина звукового давления в воздухоочистителе, МПа; т - касса газа в камере воздухоочистителя, кг; з

& - объемный расход через камеру воздухоочистителя, м/с. Тогда объемный расход й определяется следующим образом: й - ■ Для электрического контура, содержащего индуктивность, справедливо соотгапение: I = ИсИ ;

где: I - сила тока в электрической цепи. А;

Ь - величина индуктивности. мГн;

Ц. - величина напряжения с цепи, В. Следовательно, в данном случае возможно использование метода электроакустических аналогий, при этом объемный расход 6, аппроксимируется силой чока в цепи ¿ . а значение напряжения в цепи будет эквивалентно величине звукового давления р . Исходя ;;з этого, элемент адаптивного управления, содергащий электрический ко:1-10

тур с индуктивность» Ь . ногат вырабатывать ссответствувщий электрический сигнал с характеристикгми. необходимый! для снижения шума впус!:а. Необходимая величина индуктивности определяется из соотношения: К/^ ® ~ >

где: К - коэффициент усиления;

Ь*- суммарная величга:а электромеханической индуктивности. мГн;

В - коэффициент пропорциональности: 2

Рм - площадь поверхности мембраны громкоговорителя, м: Бит- площадь поперечного сечения воздухозаборного

патрубка, п\ £л«т- длине воздухозаборного патрубка, м. Обозначения р»гс.З: 1 - впускной клапан (возбудитель колебаний). 2 - камера воздухоочистителя. 3 - срез воздухозаборного патрубка. 4 - зоздухозаборный патрубок. 5 - область компенсации, 6-громноговоритель, 7 - мембрана. 8 - микрофон. 9 - усилитель мощности колебаний. 1С - элемент- адаптивного управления.

Ос;:о2же достоинства разработанных конструктивных схем активных глушителей низкочастотного шума впуска автомобильных ДОС -компактность, сравнителгная простота и надежность в работе.

В ЧЕТВЕРТОЙ глазп описываются результате разработки компактных гасителей низкочастотных пульсаций б газоводах порккезнх машин. Компактность разработанных конструкций достигается за счет использования податливой емкости переменного обьема..

Общий вид системы всасывания поршневой машины, содержащей гаситель низкочастотных пульсаций. показан на рис.4. Гаситель содержит емкость пзременного объема, снабхеннуи жесткими станками 1 к 2. На стенке 1 скснтнроггн подводяпрш патрубок 3, связБГващий "полость емкости с атмосферой. На стенке 2 смонтирован отводягций патрубок 4, связываний полость емкости с цилиндром 5 поршневой машины, включающей также поршань 6 с шатуном 7, корпус з и головку 9 цилиндра, в которой смонтирован клапан 10. Данная емкость образована пространственным каркасом, закрепленным на названных жестглх станках и обтянутый оболочхой 11 кз мягкого неупругого материала, например, ткани, с возможностью ее провисания между элементами каркаса, при этом величина изменения объема емкости выбирается не менее величины рабочего объема цилиндра поршневой машины. На рис.4 также показаны воздухоочиститель 12 с воздухоза-' борным патрубком 13. Оболочка И может быть прикреплена к каркасу

II

посредством упругих элементов, обеспечивающих ее возврат в исходное состояние при отсутствии в камере разрешения. Для исключения прямой передачи газодинамическюс, пульсаций нз подводящего патрубка. в отводящий, патрубки выполнены иесоосно. При таком кострук-тивном исполнении, за счет уменьшения упругих свойств оболочки, происходит эффективная компенсация импульсов давления в системе всасывания. При этом незначительная масса обелочки обуславливает малую инерционность гасителя, а это повышает чувстшпалыикль камеры к реагированию на импульсы давления б системе, что увеличивает эффективность гашения пульсаций газа. Для обеспечения работоспособности гасителя необходимо, чтобы касса единицы материала оболочки удовлетворяла следующему выраягниа: т<р¿дет

где: т - масса едичицы плоадр материала оболочки, кг/м; У^ 9 ~ плотность воздуха, кг/м1;

спят - длина подводящего патрубка, м;

Fм - площадь оболочки, и2;

Рпят ~ площадь сечения подводящего патрубка, м?

Данное утверждение обосновывается с помощью математического описаний физических процессов, происходящих в системе всасывания.

Область применения вышеописанного гасителя ограничена невысокими давлениями в газаваде поршневой машины (например, в трубопроводе поршневого компрессора). Обеспечить эффективное снижение низкочастотных пульсаций при существенном расширении рабочего диапазона дазления в газоводе псриневсй машины позволяет гаситель, один из вариантов возможного конструктивного исполнения которого показан на рис.5. Обозначения: 1 - пружина сжатия. 2 - мембрана. 3 - тарелка. 4 - магистраль трубопровода. 5 - стенки трубопровода. 6 - подвижные соединители (штоки). 7 - вал, 8 - винтовая резьба. 9 - гайка, 10 - шестерня, 11 - червячная передача. 12 -электродвигатель. 13 - выключатель, 14 - инерционный датчик положения мембраны, 15 и 16 - верхний и нижний ограничительные упоры, 17 - стенки, 18 - магнитная метка. Гаситель осуществляет связь с газоводом через герметично подвешеннуи легкую подвижную мембрану, соединенную с упругим высокоподатливым элементом, например. мягкой пружиной сжатия, ограничиваемым сверху мембраной, а снизу .- ограничительной поверхностью. Поддержание мембраны вблизи . рабочего равнозесного положения осуществляется за счет регулирования внешнего поджатая упругого элемента. Для обеспечения работы такого гасителя необходимо, чтобы рабсчез равновесное положение мембраны удовлетворяло следующим соотношениям:

h>v^./s; ;

где: Ь - расстояние меяду нижним ограничителем колебаний мембраны и ее рабочим равновесным положением, и: V»! - рабочий .обьем цилиндра поршнезой4 машины, м3; 5 - площадь поверхности мембраны. мг; Н - расстояние мезду верхним ограничителем колебаний мембраны и ее рабочим равновесным положением, м.

Обеспечение постоянного рабочего равновесного положения мембраны при статическом изменении давления в магистрали трубопровода достигается путем использования инерционного датчика положения мембраны со временем запаздывания, значительно превышающим продолжительность рабочего цикла поршневой машины, и исполнительного механизма.

'р, 60

100

so но

30 20 10

#

wo

N,_ J—-С

~ t ---

— 'Х. __ К ^ ^ — ~ _ - - v — ^

Vr

2000 1000 403 200 ЮО HO

& /,ГЦ

Рис.6. Изменение амплитуд возбуждающих сил для раэ-лиодых значений конструкционных параметроз

Разработанные конструкции гасителей низкочастотных пульсаций могут быть использованы для снижения вибрации трубопроводов поршневых компрессоров. Как показываит результаты исследования вибрационного состояния низкооборотного деухпоршневога двухступенчатого компрессора цеха 35 а/о "КуйбышеЕазот". высокие уровни зибра-ции всасывающего трубопровода определяются в низкочастотном диапазоне в основном частотами, равными ИЗ Гц. и обусловлены пульсациями давления газового потока. Б этом случае для эффективного гашешм пульсаций.необходимый объем стандартной буферной емкости долкэк составлять свкпз 250 м3. Такая емкость не козет быть установлена в производственном цехе. Использование предложенных аз-тором конструкций гасителей пульсаций позволяет существенно снизить необходимый объем емкости.

ПЯТАЯ ГЛАВА посвящена оценке конструкционных параметров и опыту внедрежгя разработаннвк конструкций гасителэй низкочастотных пульсаций. Оценка необходимых параметров пустотелого гасителя с податлиЕЬми стенками производилась путем компьитерного расчета системы всасывания компрессорной устал саки. Колебания давления для различных значений конструкционных параметров рассчитывались в наиболее опасных сечениях всасыващего трубопровода. S качестве оценочного параметра была выбрана величина S : (м*/кг).

где Feh - площадь податливых стенок емкости, м2; Fr* - площадь сечения трубы, м1; т - масса квадратного метра ткани, кг/м2 Полученные результаты сравнивалась с результатами расчета системы без емкости . Итоги сравнения представлены на шс 5

ьЬЗВ

зо

го

т

Рис.7. Ослабление пульсаций давления с помощью разработанной конструкции резонансного гасителя.

Экспериментальное исследование вибрационного состояния четы-рэхступенчатьк сппозитных поршневых компрессоров цеха Н 27 а/о "Куйбдаевазот" показало, что в низкочастотна; диапазоне лрсявля-ются колебания ка оснозной частоте работы компрессора 12.-5 Гц. Особенно интенсивны вибрации на выхопе второй ступени, где рабочий диапазон давления высок и состзелльт 6-8 кГ/смг. При таком давлении использование вышерассмотрсгиых конструкций гасителей затруднительна, и для данного случая был разработан компактный резонансный гаситель низкочастотных пульсаций давления. При разработке учитывались конкретные производствеккт условия и компоновочные моменты. Из различных проработанное рархаытов установки резонатора был выбран наиболее рациональный. Оценка эффективности разработанной конструкции резонатора эоущестр'ллась с поксзыг компьютера. Результаты расчетоз (рис.7) показывают, что разработанный резонатор является достаточно эффективны. 16

л. л

У г 1

т / / \ \

/ 1 Г \ К

2 4 5 в /о /г н // /в ге ¿,ГЦ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Предложена математическая модель передачи низкочастотного шума через систему впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащую активный источник. Исслздована передаточная функция активной системы. Установлено, что наиболее рациональным с точки зрения энергозатрат является местоположение компенсирующего источника в непосредственной близости от зоны излучения шума впуска. Эффективность снижения низкочастотных составляющих пума впуска автомобильного двигателя внутреннего сгорания методом активного шумоглуше-ния подтверждена расчетами.

2. На основании экспериментального исследования акустических характеристик системы влуска автомобильного двигателя ВАЗ 2103 оценены возможности снижения низкочастотного шума впуска с помощью предлогекной активной системы. Достигнут эффект снижения уровня шука максимальной низкочастотной гармоники порядка 2.5 дБЛ

3. Разработаны возможные варианты исполнения компактных и помехозавденкых конструкций активных глушителей низкочастотного шума впуска автомобильного двигателя внутреннего сгорания:

1). система, содержащая аналоговый элемент адаптивного управления и датчик давления, установленный в камере воздухоочистителя:

2). система генерирования компенсирующего сигнала как функции частоты вращения коленчатого пала двигателя и положения дроссельной заслонки, с излучением сигнала антиззука непосредственно в зону свободного среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя через специальную трубу, частотная характеристика которой повторяет частотную характеристику промежуточного патрубка.

4. Разработаны компактные конструкции гасителей низкочастотных пульсаций давления, возникающих при всасывания поршневых машин: гаситель с податливыми стенками, мембракно-пружинчатый гаситель. резонансный гаситель. Обоснован критерий выбора конструкционных параметров гасителя с податливыми стенками, определено их влияние на эффективность работы гасителя. Оценена эффективность разработанной конструкции резонатора.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕЖ ДИССЕРТАЦИЙ.

1. Васильев A.B.. Старобинсккй.Р.Н. Об одном методе уменьшения низкочастотных пульсаций зо всасызалгщм тракте кизкспбзгот-кого поршневого хомпряссора. D сб. материалов згзрсй болгарской национальной конференции пс диагностике машин и соору«эний и не разрушающему контроля. Вэрна, Боягария, 1990. - т }., c.284-2S0.

2. Васильев А.З.. Старобинский Р.Н., Гордвев В.Н. Экспериментальное исследование шума впуска двигателей внутреннего сгорания как объекта системы активного контроля pyt?a. D сб. тезисиз Всесоюзной конференции "Вйбрздкя и шум. Глушители зуъг.", Тольятти. 195)2. с. 12.

3. Васильев A.B.. Старэбипский К К. Математическое обеспечение расчета шума впуска транспортного средства (англ.). Международный Конгресс по автобусам, грузовым и легковым азтомобилям, к технологии их производства. Бирмингем. Лчглкк, 13-15.11.1991, С427/37/112.

4. Васильев А..В., Старобинский Р.Н., и др. Гаситель колебаний давлений системы всасывания поринавой машины. Авторской сеи-дьтрпьство СССР К 1789748 AI, Б11 КЗ. 1993.

5. Взиюев A.B., Старобинский Р.К., Гсрдеев В.Н. Экспериментальное исследование акустических характеристик дзигателей автомобилей ВАЗ при наличии активного компенсирующего сигнала. Дея. В ВИНИТИ. рег.Н 3204-93 от 27.12.1S93.

¿Ggf**'

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ 1НЫОВЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРШНЕВЫХ МАШИН.

1.1. 1ун и вибрация компрессорных установок.

1.2. Кум впуска поршневых двигателей внутреннегоорания легковых автомобилей.

1.3. Анализ методов уменьаения жума и вибрации при всасывании-пергаевях мааин»

1.3.1. Снижение жума впуска ДВС легковых автомобилей.

1.3.2. Снижение шума и вибрации, возникающих при всасывании26 пориневых компрессоров.

1.4. Цель и задачи исследования.

Глава 2. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ ВСАСЫВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ МАШИН.

2.1. Анализ и основные принципы расчета на ЭВМ колебаний давления газа поршневых компрессоров.

2.1 Л. Анализ математического описания газодинамических колебательных процессов в пораневых компрессорах.

2.1.2. Основные принципы компьютерного расчета колебаний газа в трубопроводах пораневых компрессоров, основанные на методе электроакустических аналогий.

2.1.3. Математические модели процессов всасывания и нагнетания.

2.1.3.1. Аппроксимация процессов всасывания и нагнетания.

2.1.3.2. Спектры процессов всасывания и нагнетания,

2.1.3.3. Описание процессов всасывания и нагнетания для расчета на ЭВМ. с,5?

2.2. Математическое моделированиестемы впуска,держащей активный компенсирующий источник, и оценка передаточной функциистемы.

2.2.1. Особенности математического моделирования вума впуска легкового автомобиля.

2.2.2. Математическая модельстемы впуска,держащей активный компенсирующий источник, и оценка передаточной функциистемы.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ШУМА ВПУСКА ЛВС ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ НАЛИЧИИ АКТИВНОГО КОМПЕНСИРУЮЩЕГО СИГНАЛА И РАЗРАБОТКА ВОЗМОЖНЫХ КОНСТРУКЦИИ СИСТЕМ АКТИВНОГО СНИ1ЕНИЯ ШУМА ВПУСКА.

3.1. Перспективы использования систем активного жумоглужения.

3.1.1. Сущность, область применения и классификациястем активного жумоглужения.

3.1.2. Системы активногоижения периодических низкочастотных иумов в каналах.

3.2. Экспериментальное исследование потенциальных возможностейижения низкочастотного шума впуска ДВС автомобилей ВАЗпомощью активнойстемы упрощенной конструкции.

3.3. Разработка возможных конструкций активных глушителей низкочастотного шума впуска ДВС.

3.3.1. Активная система, содержащая аналоговый элемент адаптивного управления.

3.3.2. Активнаястема, имитирующая частотную зависимость коэффициента передачи промежуточного патрубка.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ГАСИТЕЛЕЙ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ПУЛЬСАЦИИ.

4.1. Экспериментальное исследование вибрационных характеристик низкооборотных поршневых компрессоров и обоснование необходимости использования пустотелого гасителя пульсаций.

4.2. Разработка конструкции и вывод критерия выбора конструкционных параметров пустотелого гасителя низкочастотных пульсацийподатливымиенками на всасывании поршневого компрессора.

4.3. Мембранно-пружинчатый гаситель низкочастотных пульсаций давления в трубопроводе поршневого компрессора. с Л

Глава ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ ГАСИТЕЛЕЙ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ПУЛЬСАЦИЙ П0Р1НЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ.

5.1. Компьютерная оценка параметров пустотелого гасителяподатливымиенками.

5.2. Оценка вибрационных характеристик 4-хупенчатых оппо-зитных поршневых компрессоров а/о "Куйбышевазот" как обьекта резонансного заглушения низкочастотных пульсаций.

5.3. Расчет параметров, разработка конструкции и оценка эффективности резонансного гасителя низкочастотных пульсаций,

Вредное воздействие интенсивного жума на организм человека многообразно и не ограничиваема воздействие* на орган слуха [7]. Через волокна слуховых нервов раздражение жумом передается в центральнув и вегетативнув нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы, приводя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма, влияет на психическое состояние человека, вызывая чувство беспокойства и раздражения, повыженнув психическув утомляемость, что влечет за собой наряду с ухудшением здоровья человека снижение безопасности, производительности и качества труда. Не менее опасно для человека воздействие повывенной вибрации, вызывающее, в частности, профессиональное заболевание - виброболезнь. Кроме того, вибрация, превыжавщая допустимые значения, может явиться причиной разружения соединений трубопроводов и аппаратов, наружения герметичности уплотнений, и пр., что в условиях действувщего производства может привести к самым серьезным последствиям.

Интенсивными источниками акустического загрязнения окружающей среды, а также производственной вибрации, являются силовые установки транспортных средств, использующие в качестве рабочего тела для своих двигателей воздужнув смесь, а также вентиляторы, воздуходувки, стационарные двигатели внутреннего сгорания, и пр. Серьезную проблему представляет борьба с низкочастотными шумами и вибрациями, возникающими в процессе всасывания поршневых мамин, широко используемых в различных отраслях промышленности. Объектом исследования в настоящей диссертации явились низкочастотные пульсации и вызванные ими шум и вибрация при всасывании двигателей внутреннего сгорания и поршневых компрессорных установок.

Компрессорные установки являются источниками мощного шума как в машинных залах компрессорных станций, так и окружающей их территории. Если высокочастотный шум быстро затухает по мер« распространение, то низкочастотный, возникающий при всасывании поршневых низкооборотных компрессоров, распространяется без особого поглощения на значительное расстояние, являясь источником дискомфорта для значительной окружающей территории. Создание высокопроизводительных компрессоров связано с увеличением частоты вращения и мощности, что ведет к дальнейшему повышению шума.

Основным нарушителем акустического благополучия городов по-прежнему остается транспорт. Так, инструментальные и натурные измерения и исследования, проведенные в Киеве в 1970-1981 гг. Главным управлением по проектированию "Киевпро-ект" при участии НИИ общей и коммунальной гигиены им.й.Н.Мор-зеева, показали, что шумы от транспортных магистралей г.Киева составляют свыше 802 всех внешних шумов города [93]. Исследования, проведенные ЦНИИ им.академика Крылова (г.Ленинград) в 1992г., показали, что на большинстве транспортных магистралей уровни шумов значительно превышают допустимые нормы (для районов жилой застройки норма составляет 50 дБ в дневное время и 45 дБ в ночное, а на транспортных магистралях - 55дБ), и достигают 85 дБ. С учетом непрерывного роста автомобильного парка в настоящее время данные показатели имеют тенденцию к еще большему увеличении.

Исследования, осуществленные в Московском автомобильно-дорожном институте [ 57, 70], позволили установить, что значительный вклад в общуи звуковую мощность транспортного жума на улицах Москвы вносят легковые автомобили.

Из анализа спектра звуковой энергии, излучаемой легковыми автомобилями в окружавщув среду (см.приложение N1), можно заключить, что они являются преимущественно источниками низкочастотного жума, обладающего высокой проникающей способностью. Поэтому градостроительные, планировочные и административно-организационные жумозащитнке мероприятия, такие как рациональная акустическая планировка жилых массивов, производственных предприятий и магистралей, установка жумозащит-ных экранирующих сооружений, создание жумозащитного озеленения улиц, повышение звукоизолирующих качеств зданий, и т.д., не режают полностью проблемы.

Таким образом, создание маложумных конструкций поржневых мажин, особенно в низкочастотной области, можно считать одним из наиболее эффективных и экономически целесообразных способов уменьшения уровня жума в селитебной зоне.

Для автомобилей основным источником внешнего жума является поржневой двигатель внутреннего сгорания. Определяющее значение в формировании внежнего жума автомобилей играет звуковая энергия, обусловленная вибрацией поверхностей корпусных деталей и аэродинамическим возбуждением от систем газообмена ДВС. Причем, если уровни внежнего жума в области средних и высоких частот обусловлены излучением от корпусных деталей, то уровни в низкочастотном диапазоне определяются в основном излучением аэродинамического характера от системы впуска.

Для автомобильных двигателей жум, излучаемый от системы впуска, является вторым по интенсивности после жума выпуска.

Однако проблема его уменьшения стоит даже более остро, так как требования к потерям напора воздушного потока в системе впуска чрезвычайно жесткие [87]. Даже небольшое увеличение потерь приводит к ухудшении наполнения цилиндров, уменьшении мощности и ухудшении экономичности автомобильного двигателя. Кроме того, системы впуска располагаются вместе с глушителем в моторном отсеке, и их компоновка связана со значительными трудностями.

Наряду с обеспечением безопасных условий труда водителей и работников автотранспортных станций, ослаблением акустического загрязнения окружавшей среды и улучшением потребительских качеств автомобилей, борьба с шумом автомобилей необходима с точки зрения повышения их конкурентоспособности на международном рынке, где при оценке экспортных качеств автомобиля шум и вибрация являются определяющими факторами, причем требования к предельно допустимым значениям уровня внешнего шума автомобилей как в нашей стране, так и за рубежом непрерывно ужесточаются (см. Приложение N1).

Все вышеуказанное подчеркивает актуальность борьбы с низкочастотным шумом, излучаемым при всасывании поршневых машин, определяющий вклад в формирование которого вносят пульсации давления газа, возникающие во впускном тракте при переменном всасывании газа в цилиндры вследствие перепада давлений между полостью цилиндра и атмосферой. Кроме того, возникающие при всасывании поршневых компрессоров колебания (пульсации) потока газа в присоединенной трубопроводной системе приводят к ухудшении эффективности и снижению надежности работы компрессорных установок, вызывая вибрацию трубопроводов, увеличение затрат мощности, снижение производительности, увеличение динамических нагрузок на элементы цилиндров компрессора, и т.д.

Из различных существующих методов снижения газовых пульсаций при всасывании поршневых машин, и, соответственно, снижения обусловленных ими мука и вибрации, традиционно эффективна борьба с пульсациями с помощью глушителей. Однако использование существующих низкочастотных глушителей зачастую невозможно ввиду необходимых больших габаритов. Таким образом, актуальной является разработка эффективных компактных глушителей низкочастотных пульсаций на всасывании поршневых машин.

НАНЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в том, что

1«. Разработана математическая модель и оценена передаточная функция системы впуска ДВС, содержащей активный компенсирующий источник.

2. Предложены конструктивные схемы активных глушителей низкочастотного шума впуска автомобильных двигателей.

3. Разработаны компактные конструкции гасителей низкочастотных пульсаций на всасывании поршневых компрессоров. Новизна конструкции гасителя с податливыми стенками подтверждена авторским свидетельством СССР.

4. Обоснован критерий выбора конструкционных параметров гасителя с податливыми стенками. Оценено влияние массовых и габаритных параметров гасителя на эффективность его работы.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Для исследования параметров передаточной функции активной системы снижения шума впуска и оценки эффективности работы предложенных гасителей пульсаций использовался метод математического моделирования, основанный на принципе электроакустических аналогий. Экспериментальное ис-исследование снижения низкочастотного шума впуска автомобильного двигателя с использованием активной системы выполнено в лабораторных условиях с помощью виброакустической аппаратуры фирмы "Роботрон". Экспериментальное исследование вибрацион

1Л о ного состояния поршневых компрессорных установок проведено в реальных производственных условиях с помощью виброакустической аппаратуры фирмы "Брюль и Пьер" по методике, разработанной автором с учетом существующих ГОСТов и методических указаний (ГОСТ 12.1.012-90, ГОСТ 26568-85 и др.).

В процессе исследования получены и защищаются следующие ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ;

- разработана математическая модель системы впуска автомобильного ДВС, содержащей активный компенсирующий источник, оценена передаточная функция системы.

- проведено экспериментальное исследование снижения низкочастотного шума впуска двигателя автомобиля ВАЗ 2103 с помощью разработанной конструкции активной системы.

- разработаны две конструктивные схемы активных глушителей низкочастотного шума впуска автомобильных двигателей.

- предложены компактные конструкции гасителей низкочастотных пульсаций в газоводах поршневых машин.

- обоснован критерий выбора массовых и габаритных параметров гасителя с податливыми стенками, оценено их влияние на эффективность работы гасителя.

- оценены возможности практического использования разработанных конструкций гасителей.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на :

1. Шестнадцатой студенческой научно-технической конференции Тольяттинского политехнического института, секция "Охрана труда и окружающей среды", Тольятти, 1988.

2. Второй Болгарской национальной конференции "Диагностика машин и сооружений и неразрушающие методы контроля материалов

Варна, Болгария, 1990.

3. Международном Конгрессе по автобусам, грузовым и легковый автомобилям и производящей технологии " Автотехника -91 ", Бирмингем, Великобритания, 1991.

4, Всесоюзной научно-технической конференции "Вибрация и пум. Глушители шума", Тольятти, 1991.

5. Научно-техническом совете Управления исследования и доводки автомобилей НТЦ а/о "АвтоВАЗ", Тольятти, 1993.

Результаты работы внедрены и использованы на следующих предприятиях : а/о "АвтоВАЗ", а/о "Куйбышевазот", а/о "Син-тезкаучук",

Основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных ра4етах.

Автор пользуется случаем выразить свою искреннюю благодарность доценту МАДИ С.П.Ежову и начальнику отдела исследования шума и вибрации а/о НТЦ "АвтоВАЗ" М.И.Фесине за ценные замечания в ходе подготовки диссертации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Предложена математическая модель передачи низкочастотного шума через систему впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащуш активный источник. Исследована передаточная функция активной системы. Установлено, что наиболее рациональным с точки зрения энергозатрат является местоположение компенсирующего источника в непосредственной близости от зоны излучения шума впуска. Эффективность снижения низкочастотных составляющих шума впуска автомобильного двигателя внутреннего сгорания методом активного шумоглужения подтверждена расчетами.

2. На основании экспериментального исследования акустических характеристик системы впуска автомобильного двигателя ВАЗ 2103 оценены возможности снижения низкочастотного шума впуска с помощью предложенной активной системы. Достигнут эффект снижения уровня шума максимальной низкочастотной гармоники порядка 2,5 дБА.

3. Разработаны возможные варианты исполнения компактных и иойехозащищенных шшстщкций активных глушителей низкочастотного шума впуска автомобильного двигателя внутреннего сгорания:

1). Система, содержащая аналоговый элемент адаптивного управления и датчик давления, установленный в камере воздухоочистителя,

2), Система генерирования компенсирующего сигнала как функции частоты вращения коленчатого вала двигателя и положения дроссельной заслонки, с излучением сигнала антизвука непосредственно в зону свободного среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя через специальную трубу, частотная характеристика которой повторяет частотную характеристику промежуточного патрубка.

4. Разработаны компактные конструкции гасителей низкочастотных пульсаций давления, возникающих при всасывании поршневых машин: гаситель с податливыми стенками, мембранно-пружинчатый гаситель, резонансный гаситель. Обоснован критерий выбора конструкционных параметров гасителя с податливыми стенками, определено их влияние на эффективность работы гасителя. Оценена эффективность разработанной конструкции резонатора.

Предложенная методика исследований позволяет конструировать эффективные компактные низкочастотные глушители шума всасывания ДВС легковых автомобилей и гасители пульсаций, вызывающих вибрации всасывающих трубопроводов поршневых компрессоров.

Разработанная на основе математического моделирования методика расчета позволяет на стадии проектирования рассчитывать параметры гасителей пульсаций поршневых компрессоров и акустические характеристики компенсирующего источника для снижения шума впуска ДВС легковых автомобилей.

Разработанный автором резонансный гаситель пульсаций поршневых компрессоров внедряется на п/о "Куйбышевазот". Принят к внедрению на а/о "Синтезкаучук" и а /о "Куйбышевазот" гаситель с податливыми стенками. Приняты к проработке предложенные автором конструктивные решения активных систем снижения низкочастотного шума впуска для внедрения на перспективных двигателях а/о "АвтоВАЗ".

Полученные в диссертации результаты могут быть использованы как на стадии проектирования поршневых машин, так и для снижения низкочастотных пульсаций и шума уже работающих машин.

1. Алексеев И.В. Методика и некоторые результаты исследования звуковой вибрации и акустического иалучения при рабочем процессе в двигателях с воспламенением от сжатия. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. М., 1970.

2. Алексеев И.В. Процесс сгорания как источник акустического излучения в ДВС. Труды МАДИ, 1972, вып.40. Автомобили и двигатели внутреннего сгорания, с.14-18.

3. Алексеев И.В. Проблемы акустической доводки ДВС. "Двигателестроение", N3, 1982, с.55-57.

4. Алексеев И.В. Теоретические основы малоаумных процессов поршневых двигателей: Дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н. М 1986,

5. Алексеев И.В., Назаров Н.И. К расчету рабочего процесса, обеспечивающего минимум акустического излучения дизеля. Труды МАДИ, вып.126, М., 1976, с.97-101.

6. Ауезов О.П. Оценка ударного импульса порвня при его перекладке. "Двигателестроение", 1980, N7, с.24-26.

7. Борьба с шумом на производстве. Справочник под ред. Е.Й.Вдина. Мл Машиностроение, 1985. - 393 с,

8. Брагин A.B., Ежов С.П., Исаев В.В., Луканин В.Н. Влияние перекрытия фаз газораспределения на шум при процессах газообмена. Труды МАДИ, вып.71, 1973, Москва.

9. Вайнштейн Л.Л. Исследование источников внешнего шума легкового автомобиля и путей его уменьшения. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., Волгоград, 1980.

10. Вайнштейн Л.Л., Старобинский Р.Н. К вопросу снижения внешнего шума автомобиля. "Автомобильная промышленность", N10, 1975.

11. И. Вайнштейн Л.Л., Старобинский Р.Н., Фесина М.И. Снижение шума впуска двигателей автомобилей ВАЗ. В ЗИ "Обмен передовым опытом в автомобилестроении", N10, филиал НИИ-Навтопром, Тольятти, 1975, с.3-12.

12. Вайнштейн Л.Л., Фесина М.И., Старобинский Р.Н. Снижение шума впуска легкового автомобиля. Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического семинара "Нлучжение жума автомобилей", НАМИ, М, 1974, с.61-63.

13. Васильев A.B., Старобинский Р.Н., Гордеев В.Н. Экспериментальное исследование жума впуска ДВС как обьекта системы активного контроля жума. В сборнике тезисов Всесоюзной конференции "Вибрация и жум. Глушители шума.", Тольятти, 1992, с.12.

14. Васильев A.B., Старобинский Р.Н., Гордеев В.Н. Экспериментальное исследование акустических характеристик двигателей автомо&илей ВнЗ щт наличии активного компенсирующего сигнала. Работа депонирована в ВИНИТИ, per. N 3204-93 от 27.12.1993г.

15. Васильев A.B., Старобинский Р.Н., Крохин В.Н., Вол-ченков В.И., Десяткин A.M. Гаситель колебаний давления системы всасывания поршневой машины. Авторское свидетельство СССР N1789748 AI, БИ N3, 1993.

16. Васильев Б.С. Исследование колебаний цилиндра дизеля с воздушным охлаждением с целью снижения производимого им шума. Дисс. на соиск. ученой степени к,т.н., М., 1982.

17. Видякин В.А., Кондратьева Т.Ф., Петрова Ф.П., Платонов А.Г. Колебания и вибрации в поршневых компрессорах. Л., Машиностроение, 1972. 224 с.

18. Владиславлев A.C., Козобков A.A., Малышев В.А., Мессерман A.C., Писаревский В.М. Трубопроводы поршневых компрессорных машин. М.: Машиностроение, 1972. - 288 с.

19. Владиславлев A.C., Писаревский В.М. Обзор исследований, связанных с влиянием пульсирующего потока газа на рабочий процесс поршневого компрессора. Сборник статей ВНИИТЗ-нефтегаз, 1989.

20. Воронцов С.А., Тольский В.Е. Современные методы и средства виброакустических испытаний автомобилей. Обзорная информация, НИННавтопром, М, 1978, 38с.

21. Вялышев А.И., Тартаковский Б.Д. Компенсация излучения изгибно-колеблющейся пластины с ребрами жесткости. "Акустический журнал", 1976, 22, N6, с.830-837.

22. Генкин М.Д., Елезов В.Т., Яблонский В.В. Методы управляемой виброзащиты машин. М., Наука, 1985.

23. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. 1ум. Общие требования безопасности.

24. ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности.

25. ГОСТ 12.4.012-83. ССБТ. Вибрация. Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования.

26. ГОСТ 20073-81. Компрессоры воздушные поршневые стационарные общего назначения. Правила приемки и методы испытаний.

27. ГОСТ 23680-79. Компрессоры воздушные поршневые стационарные общего назначения. Типы и основные параметры.

28. ГОСТ 26568-85. Вибрация. Методы и средства защиты. Классификация.

29. ГОСТ 27436-87, Внешний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений.

30. Годунов С.К. Уравнения математической физики. М., Наука, 1971, 416с.

31. Горшков D.B. Методика и некоторые результаты исследований низкочастотного акустического излучения поршневых ДВС на режиме внешних колебаний. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н., М, 1973.

32. Гудцов В.Н., Раменский A.B., Латышев Г.В. Снижение жума впуска двигателя легкового автомобиля. В ЭИ "Конструкция автомобилей, N6, НИИНавтопром, М, 1976, с. 33-39.

33. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1972. - 316с.

34. Евко Л.С. Критерии оценки эффективности компрессоров различных типов. В кн.: Сб. научных трудов ВНИИкомпрессор-мажа. Сумы, 1978.

35. Ежов С.П. Исследование шума впуска автотракторных двигателей. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., М, 1971.

36. Ежов С.П. О возможности использования фильтрующих элементов в качестве глушителя шума впуска. Труды МАДИ, вып. 12§v 1376.

37. Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. М. - Л.: Энергия, 1965. - 892 с.

38. Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973.-495с

39. Кане А.Б. Снижение жума выхлопа и всасывания дизелей Л.: Машиностроение, 1969. - 141с.

40. Карпова Н.И., Малышев Э.Н. Низкочастотные акустические колебания на производстве. М.: Медицина, 1981.-192с.

41. Катрновиц А. Одномерные неустановившиеся течения. Из книги "Основы газовой динамики", Иностранная литература, М, 1963.

42. Козобков А.А. и др. Вибрация технологических трубопроводов на нефтехимических предприятиях. Сборник статей. ЦНИ-НТЗнефтехим, М, 1967, 154с.

43. Кондратьева Т.Ф., Петрова Ф.П. Колебания давления во всасывающем трубопроводе и их влияние на работу поршневых компрессоров. Химическое машиностроение. - 1960. - N5.

44. Коробочко A.M. Разработка компенсатора колебаний для снижения шума всасывания поршневого компрессора. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. М., 1987.

45. Крузе А.О. Акустические характеристики движущегося автомобиля. Межвузовский сборник научных трудов "Виброакустика автомобиля", Куйбышевский авиационный институт, 1982, с.8-14.

46. Курнатов В.Д. !ум от удара поршня и пути его снижения. "Энергомашиностроение", N11, М, 1972.

47. Кутищев М.А. Проектирование газовоздушного тракта поршневых машин. Киев-Донецк : Вища школа, 1977. - 105 с.

48. Лагунов Л.Ф. Борьба с шумом компрессорных установок (Обзор). м.: ВЦННИ0Т, 1977. - 52с.

49. Лепендин Л.Ф. Акустика. М.: Высшая школа, 1978.

50. Левинская А.А., Сафин А.Х., Гаврилова Т.Н. Современное направление разработок в области борьбы с шумом поршневых компрессоров. В кн.: Обзорная информация ЦНТИхимнефтемам. -Л., 1984. - 38с.

51. Лопашев Д.З., Осипов Г.Л., Федосеева Е.Н. Методы измерения и нормирования шумовых характеристик. М.: Изд-во стандартов, 1983. - 232.

52. Луканин В.Н. 1ум автотракторных ДВС. М, Машиностроение, 1971, 271с.

53. Луканин В.Н., Алексеев И.В. Анализ шума, возникапщего при работе ДВС. Известия вузов, Машиностроение, 1971, N6, сДЮ-114.

54. Луканин В.Н., Гудцов В.Н., Бочаров Н.Ф. Снижение шума автомобиля. М, Машиностроение, 1981, 158 с.

55. Лысенко В.Г. 1ум и "антишум". "Энергетика", 1987, 12.

56. Малышев З.Н., Пронин А.П., Скородумов Г.Е. Поршневые компрессоры мощные источники инфразвука. - В кн.: Материалы 7 Всесоюзной акустической конференции. - Л., 1971, - с.34.

57. Назаров Н.И. Акустический расчет впускных систем дизелей, содержащих глушители шума впуска. Труды МАДИ, вып.96, М, 1974, с.96-101.

58. Назаров Н.И. Исследование путей снижения акустического излучения дизеля при процессе сгорания. Дисс.на соиск. ученой ст. к.т.н., М, 1977.

59. Научно-технический прогресс и охрана труда. М.: Обзор ВЦНИИОТ, ВЦСПС, вып.7, 1980 - 56с.

60. Носонов И.А., Фесина М.И, Кудряшов В.И. Оценка интенсивности основных излучателей структурного шума двигателей ВАЗ. В ЗИ "Организация автомобильного производства", N7, 1979, Тольятти, с.72-76.

61. Онака Н., Ниеиваки Н., Хирата М. Ослабление инфразву-ковых волн, возбуждаемых машинами, ВЦП. ИЦ - 23703, 32с.,ил. Нихон Кикай Гаккай Ромбусю, 1967, т.33, 9,N249. с.779-786.

62. ОСТ Министерства автомобильной промыиленности СССР 37.001.266-83 "1ум автомобильных двигателей. Допустимые уровни и методы измерения".

63. Петриченко P.M., Оносовский В.В. Рабочие процессы порвневых мамин. Л.: Мажиностроение, 1972. - 167с.

64. Петрова Ф.П, Собственная частота колебаний давления газа в разветвленных системах трубопроводов поржневых компрессоров. Труды ЛенНИИхиммажа, 1967. - Hi.

65. Пименов В.И. Снижение жума стационарных поржневых мамин. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. - Л., 1985.

66. Платонов А.Г. Колебания давления газа в коммуникациях компрессора при взаимодействии возмущающих импульсов нагнетания и всасывания. Труды ЛенНИИхиммажа. N5. Л.: Мажинострое-ние, 1969.

67. Поспелов П.И. Влияние дорожных условий на уровень транспортного жума. Труды МАДИ, 1973, вып.72, с.99-115.

68. Разумовский М.А. Борьба с жумом на тракторах. Минск, "Наука и техника", 1973. 206с.

69. Рахмилевич 3.3. Компрессорные установки : Справ.изд. М: Химия, 1989, - 272с.

70. Седач В.В. Газовая динамика впускных систем поршневых машин. Харьков: Вища жкола, 1974. - 171с.

71. Скучик Е. Основы акустики. М.: Мир, 1976, тт.1,2., 1062 с.

72. Соколинский Л.И. Разработка и исследование поржневых гасителей пульсаций. Дисс.на соиск. уч. степени к.т.н. -М., 1976.

73. Справочник по технической акустике. Под ред. М.Хекла и Х.А.Мюллера, пер. с нем., Судостроение, Л, 1981, 439с.

74. Старобинский Р.Н. и др. Доводка глушителя выпуска с улучшенными мощностными и технологическими характеристиками с целью унификации его для автомобилей ВАЗ 2101, 21011, 2103, 2106 и 2121. Отчет по НИР, ВНТИцентр Б 663781, Тольятти, 1377,

75. Старобинский Р.Н. Методы теории цепей в задачах внутренней акустики машин. В кн."1ум реактивных двигателей", труды ЦИАМ, N901, М., 1980, с.181-210.

76. Старобинский Р.Н. Синтез камерных глушителей. Акустический журнал. 1983. - т.29, вып.2. - с.282-283.

77. Старобинский Р.Н. Структурный синтез систем шумоглу-шения. Материалы 10 Всесоюзной Акустической конференции, М., 1983.

78. Старобинский Р.Н. Синтез составных глушителей. В ЗИ "Организация автомобильного призводства", N7, 1979, с.76-85.

79. Старобинский Р.Н. Теория и синтез глушителей шума для систем впуска и выпуска газов ДВС. Дисс.на соиск.уч.ст. Д.Т.Н. М, МАДИ, 1983.

80. Старобинский Р.Н., Лазарев В.П., Лысенко Е.В., Фесина М.И. Терморегулятор. A.C. СССР N1049678.

81. Старобинский Р.Н., Лазарев В.П., Фесина М.И. Система впуска карбюраторного двигателя. А.С.СССР N871570.

82. Старобинский Р.Н., Фесина М.И. Борьба с шумом и вибрацией на автомобильном транспорте. Куйбышев, Куйбышевский авиационный институт, 1987. 72с.

83. Старобинский Р.Н., Фесина М.И., Лазарев В.П., Лысенко Е.В. Воздухоочиститель дла ДВС. A.C. СССР N 1042393.

84. Старобинский Р.П., Филин Е.В. и др. Уменьшение жуков впуска и выпуска двигателей переспективных автомобилей ВАЗ до уровней, соответствующих требованиям норм 1980-1990 гг. Отчет по НИР. Тольятти, 1980.

85. Старобинский Р.Н., Вдин Е.Я. Об одной модели расп-ростронения низкочастотного звука в облицованном канале. Акустический журнал. 1972, т.18, вып.1. - с.115-118.

86. Тупов В.В. Исследование жума впуска мотоциклетных двигателей. Дисс. на солскание уч. степени к.т.н. - М., 1973.

87. Тупов В.В.,Вдин Е.Я. Генерация жума на впуске мотоциклетного двигателя. М.: Труды МВТУ, 1973. - N171. - 131с.

88. Факторович A.A., Постников Г.И. Защита городов от транспортного жума. Киев: Будивельник, 1982. - 144с.

89. Фесина М.И. Разработка мероприятий по уменьжению жума двигателя на легковом автомобиле. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. М, 1984.

90. Фесина М.И., Старобинский Р.Н., Лазарев В.П., Лысенко Е.В. Глужитель жума впуска двигателя транспортного средства.

91. A.C. СССР N 1081364, БИ N11, 1984.

92. Фесина М.И., Старобинский Р.Н., Лысенко Е.В., Лазарев

93. B.П. Воздухоочиститель для ДВС. A.C. СССР N 1037700, БИ N31, 1983.

94. Филипов В.В. Процессы впуска и выпуска в поржневых компрессорах. М.: Мажгиз, 1960. - 142с.

95. Хачатурян С.А. Волновые процессы в компрессорных установках. М.: Мажиностроение, 1983. - 223с.

96. Хачатурян С.А., Рахмилевич 3.3. Гажение пульсаций давления газа в трубопроводах нефтепромысловых компрессоров.- м.: ВНИИОЗНГ, 1973.

97. Чарный И.А. Неустановившиеся движения реальной жидкости в трубах. М., Наука, 1975 - 295 с.

98. Чекрыжов Ю.Г. Исследование и разработка методов снижения жума малолитражных двигателей с воздушных охлаждением. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. М, 1981.

99. Юдин Е.Я. Борьба с шумом. М.: Стройиздат, 1964.

100. Alf Herbert. Konstruktive Gesichtspuntel bei der Entwicklung von Uerbrennungsluftfiltern."ATZ", 1983, 85, H5, 231-233.

101. Alfredson к.Т., Bavies P. Perfo fiance of Exhaust Silencer coiponents, Journal of Sound and Uibration, 15, 2, 175-196, 1971.

102. Bach H. Beitrag des Luftfilters zur Gerauschdaipfung und Leistungsbeeinflussung von UerbrennungSiotoren. "ATZ", 1976, 78, N4, 165-168.

103. Ballo I., Szuttor N. Active systeis in the vibration control of heavy lachine driver's seats. Archives of Acoustics, Harsaw, 10, N4, 1985, 319-326.

104. Chaplin G.B.B. and Siith R.A., "Havefori synthesis- the Essex solution to repetitive noise and vibration", "Inter-Noise 1983", 399-402.

105. Chaplin G.B.B. Selective cancellation a single Solution for a Multitude of noise probleis. 11th International Congress on Asoustics, Uol.8, p.269, 1983.

106. Carradine N. The advanceient of coipressor noise suppression. Hidraulic РпеижаМс Mechanical Power. 1979. -Uol. 26, N296 - pp.347-348.

107. Chatterton P.F. A case history of low frequency noise ргоЫеж. Noise control and vibration isolation. 1979. - Uol.2, N3. - pp.10-12.

108. Dowling A.P. Acoustically coupled coibustion instabilities. 13th International Congress on Acoustics, Yugoslavia, Uol.i, pp.91-106.

109. Eghtesadi Kh, Hong H.K.H. and Lewenthall H.G. "The tight-coupled aonopole active attenuator in a duct", Noise Control Engineering Journal, 20, pp.16-20, 1983.

110. Eghtesadi Kh, Hong H.K.H. and Leventhall H.G. "Energy conservation by active noise attenuation in ducts", Noise Control Engineering Journal, 11-12, 1986, pp.90-94.

111. Elliott S., Nelson P. Multichannel active sound control using adaptive filtering. ICASSP-1988, Proceedings, Uol.5, pp.2590-2593.

112. Elliott S., Nelson P., Stothers I., Boucher C., EverS J., Chidley B. In-flight experiaents on the active control of propeller-induced cabin noise. AIAA Pap., 1989, N 1047, pp.1-5.

113. Engler G. "Zur derreitigen Probleiatik der Gerauschiinderung von Uerbreungsiotoren", KFT, N7, 1971, pp.208-209.

114. Fakuda M. Theory of Noise Reduction. Intern. Coibustion Engine. 1974. - Uol.13, - N8. - pp.18-23.

115. Guicking D. Active noise and vibration control reference bibliography. 3 Physikalisches Institut, Gottingen. 3-d edition, 1988.

116. Hong H.K.H., Eghtesadi Kh. Application of active attenuators in controlling low-frequency noise. "Journal Low Frequency Noise and Uibration", 1983, 2, N1, pp.29-36.

117. Jessel M. 25 years with active noise control, "Inter-Noise 1988", pp.953-958.

118. Jessel M. Active noise and vibration control: current tends, persanent aiss and future possibilities.

119. Arch. Acoustics", 1983; 10, N4, 345-356.

120. Jessel M., Yaaada S. Active noise control. "Journal Acoust. Soc. Japan (E.)", 8, 4(1987) pp.151-154.

121. Kosaka T., Ishizawa M., Miyano H., Yaiada S. Active Noise Reduction of Low Frequency Noise in a Pipe. "Inter-Noise 1984", Honolulu, Dec.3-5, 1984, Uol.i, pp.473-476.

122. Leitch A.R., Tokhi M.O. Active noise control systeas. "IEE Proc.", 1987, A134, N6525-546.

123. Lueg P. Process of silencing sound oscillations. Patent USA N 2043416 HKU-179-1, 27.01.1936.

124. Miyoshi Masato. Active noise control using inverce filtering of rooa acoustics. "NTTR and D." 1989, 38, N10, pp.1163-1170.

125. Munjal M.L. Uelosity ratio-cus-transfer satrix Method for evalution of a luffler with a lean flow. "3. of Sound and Uibration", 39(1), 1975, pp.105-119.

126. Munjal M.L., Eriksson L.J. An analytical, one-diientional, standing-wave aodel of a linear active noise control systei in a duct. J. Acoust. Soc. Aa., 84(3), 1988, pp.1086-1093.

127. Munjal M.L., Eriksson L.J. Analysis of a linear one-diientional active noise control systei by Beans of block diagraas and transfer functions. Journal of Sound and Uibration, 1989, 129(3), pp.443-455.

128. Nelson P.A., Curtis A.R.D., Elliott S.I., Bullaore A.I. Active ainiaization of haraonic enclosed sound fields, part 1, theory. "Journal of Sound and Uibration", 1987, 117(1), pp.1-57.

129. Olson H.F., May E.G. Electronic sound absorbers. "Journal Acoustic Society Aaerica", 1953, 25, N6,pp.1130-1136.

130. Revue Technique autoaobile (RTA), 1978, N 374-384.

131. Roure A. Self-adaptive broadband actuve sound control systea. "Journal of Sound and Vibration", 1985, 101(3), pp.429-441.

132. Roure A. Fast algorithas in active noise or vibration control. ICASSP-1988, Proceedings, Uol.5, pp.2582-2585.

133. Sallivan B.M. Engine intake systea noise control. "Diesel and Gas Turbine Progress", N1, 1973.

134. Schuppel M. Daipfung ues Aussauggerausches bei Dieselaotoren, "KFT", N11, 1971, pp.336-338.

135. Siapson M.A., Luong T.M., Fuller C.R., Jones J.D. Full-scale deaonstration tests of cabin noise reduction using active vibration control. Douglas Paper 8152 AIAA-89-1074, 1989.

136. Singh R. Coaputer-aided design and evaluation of low-frequency effective aufflers. "Inter-Noise 1980", Proc., pp.619-622.

137. Starobinsky R.N. Synthesis of aufflers for gas intake and exhaust systeas of internal coabustion engines. Theory and application. "Inter-Noise 1987", Beijins, China, Proc., Noise Control in Industry, pp.423-426.

138. Swanson J.N. Air intake silencing for saall engines. SAE, N 50751, 1975.

139. Uasiliev A.U., Starobinsky R.N. The aatheaatical provision of Acoustical Calculation of Intake Uehicle Noise. International Bus Truck Car Product and Manufacturing Technology Congress. C427/37/112. Birainghaa, England, 13-15.11.1991.

140. Harnaka G.E., Tichy J. Acoustic aixing in active2 т Л1. Ю"attenuators. "Inter-Noise 1980", Miaai, USA, 8-10.12.1980, pp.683-687.

141. H DT ' TÍO Ч™ а Iii. Ï i/'-'-^1-' ' ' Hi-* ¿