發(fā)動(dòng)機噪聲控制
1.噪聲的主要危害
噪聲污染不僅對人們的自我感覺(jué)和工作能力產(chǎn)生消極的影響,而且能導致健康嚴重失調、疲勞、早期失聰、高血壓、神經(jīng)疾病等。
2.車(chē)用發(fā)動(dòng)機噪聲的形成與對策
發(fā)動(dòng)機噪聲主要包括燃燒噪聲、機械噪聲、進(jìn)排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇及其他部件發(fā)出的噪聲。燃燒噪聲是在可燃混合氣體燃燒時(shí),因氣缸內氣體壓力急劇上升沖擊發(fā)動(dòng)機各部件,使之振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。柴油中的十六烷值不合適或噴油時(shí)間過(guò)于提前,會(huì )引起發(fā)動(dòng)機工作粗暴,使噪聲急劇增大。汽油機由于過(guò)熱、汽油品質(zhì)不良和點(diǎn)火提前角過(guò)大等原因造成高頻爆炸聲、敲缸。
發(fā)動(dòng)機內部的燃燒過(guò)程和結構振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲,是通過(guò)發(fā)動(dòng)機外表面以及與發(fā)動(dòng)機外表面剛性連接結構的振動(dòng)向大氣輻射的,因此稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機表面噪聲。根據發(fā)動(dòng)機表面噪聲產(chǎn)生的機理,又可分為燃燒噪聲和機械噪聲。燃燒噪聲主要是由于氣缸內周期性變化的壓力作用而產(chǎn)生的,與發(fā)動(dòng)機的燃燒方式和燃燒速度密切相關(guān);機械噪聲是發(fā)動(dòng)機工作時(shí)各運動(dòng)件之間及運動(dòng)件與固定件之間作用的周期性變化的力所引起的,它與激發(fā)力的大小和發(fā)動(dòng)機結構動(dòng)態(tài)特性等因素有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),低轉速時(shí),燃燒噪聲占主導地位,高轉速時(shí),機械噪聲占主導地位。
降低燃燒噪聲,需改善燃燒條件,提高燃燒質(zhì)量,以達到圓滑的壓力波形。采用合理布置火花塞和氣門(mén)以及采用合適的燃燒室型式和冷卻方式即可以達到最有效的燃燒。在燃油方面,汽油的辛烷值越高,點(diǎn)火質(zhì)量及抗爆振性能越好;對柴油機來(lái)說(shuō),要選擇合適的十六烷值的柴油,如果達不到,可加入點(diǎn)火加速劑,提高點(diǎn)火質(zhì)量,這樣可有效地防治因燃油燃燒引起的噪聲。
機械噪聲包括活塞敲擊聲、氣門(mén)機構沖擊聲、正時(shí)齒輪運轉聲等。減小活塞敲擊聲,可采取減小活塞與缸壁之間的間隙和使活塞銷(xiāo)中心與曲軸中心偏移等方法。氣門(mén)機構沖擊噪聲的大小是由氣門(mén)間隙決定的,氣門(mén)間隙太小會(huì )使密封不好,太大則在氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)造成很大沖擊,產(chǎn)生強烈的噪聲,加劇磨損。在使用過(guò)程中氣門(mén)間隙應經(jīng)常調整,使之處于規定的間隙,一般是在凸輪軸的基本外形(工作段)前后加入緩沖段以減少沖擊,或使用液力挺柱。氣門(mén)傳動(dòng)機構中的推桿與搖臂的剛性不足會(huì )引起氣門(mén)運動(dòng)時(shí)出現嚴重的振動(dòng)和噪聲,甚至使氣門(mén)失去控制;氣門(mén)彈簧的脈動(dòng)也會(huì )產(chǎn)生噪聲,因此對氣門(mén)彈簧要求質(zhì)量高、彈力足,而且安裝時(shí)要給予一定的預緊力。
正時(shí)齒輪運轉時(shí)的噪聲在柴油機中是很大的噪聲源,裝配時(shí)應將正時(shí)齒輪的記號對準,采用不同材料(如塑料、夾布膠木等)制造的正時(shí)齒輪能大大減小噪聲,鏈條傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)能明顯有效地降低傳動(dòng)噪聲。
控制進(jìn)、排氣噪聲的途徑是相同的,在保證發(fā)動(dòng)機輸出功率不降低的情況下,可通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機配氣機構或排氣機構的方法減小進(jìn)、排氣噪聲。目前廣泛采用的紙質(zhì)空氣濾清器和排氣消聲器能明顯有效地降低進(jìn)、排氣噪聲。
為了減小高速發(fā)動(dòng)機風(fēng)扇的噪聲,可使用帶液力偶合器或變速扭角的風(fēng)扇,也可采用水溫感應電動(dòng)離合風(fēng)扇。把風(fēng)扇材料改為尼龍后,對減小風(fēng)扇噪聲也有一定的效果。
3.振動(dòng)噪聲
對振動(dòng)噪聲的解決方法目前主要有:①減振處理。主要用于振動(dòng)源處,以減少振動(dòng)波的波幅;②隔振處理。在振動(dòng)波傳遞的途徑中安裝隔振器,以達到減少振動(dòng)源的目的;③阻尼處理?,F代結構多為復雜的多自由度系統,多為寬頻帶激勵,加大阻尼可以有效地抑制振動(dòng)。處理的常用方法是阻尼自由層處理和約束層阻尼處理。
4.噪聲控制途徑及噪聲源的識別
噪聲控制的途徑是:聲源控制、噪聲傳播途徑控制及采取個(gè)人防護措施。聲源控制是控制機械噪聲的最根本途徑,而控制噪聲傳播途徑是行之有效的最常用的降噪途徑,其常用措施有吸聲、隔聲、消聲、隔振等。
機器產(chǎn)生的噪聲由兩種途徑向外傳播擴散,一種是直接通過(guò)空氣媒質(zhì)傳播,造成噪聲污染,這種空氣傳播的噪聲稱(chēng)為空氣聲;另一種是直接通過(guò)聲源激發(fā)相鄰固體構件振動(dòng),這種振動(dòng)以彈性波的形式在相鄰構件中傳播,并在薄弱處向空氣中輻射較大的噪聲,這種經(jīng)固體傳播的噪聲稱(chēng)為固體聲??刂乒腆w聲的主要技術(shù)措施是隔振,就是把振源與基礎或其他物體間的剛性連接改為彈性連接,從而減弱或阻礙振動(dòng)能量的傳播,達到降噪的目的。
5.車(chē)用發(fā)動(dòng)機噪聲控制措施
發(fā)動(dòng)機艙降噪的具體方法有:吸聲——用微孔板與泡沫塑料吸收聲能;減振——用減振器將振動(dòng)源與結構隔離;封閉——用隔音罩或其他隔音裝置將噪聲封閉,使之難以擴散;阻尼——將機械動(dòng)能轉化為熱能并散發(fā)出去。
選用材料必須滿(mǎn)足能隔聲、吸聲、減振、隔熱的要求。對發(fā)動(dòng)機進(jìn)行隔聲減振處理的方法有:通過(guò)在發(fā)動(dòng)機和水散熱器固定支架上安裝減振墊,將機械能轉換為熱能;發(fā)動(dòng)機艙的內部應盡量避免凹凸不平,可采用多孔材料加阻尼層的方法;對車(chē)身上所有的骨架細縫應采取措施加以封閉,以免造成衍射波。
解決車(chē)用發(fā)動(dòng)機的噪聲是一項涉及到整機方方面面的技術(shù)問(wèn)題,包括發(fā)動(dòng)機的結構、材料、質(zhì)量分布、工藝水平、裝配密封性等等。生產(chǎn)廠(chǎng)家在車(chē)用發(fā)動(dòng)機結構上采取防治噪聲的積極措施包括:采用吸振,隔聲技術(shù),改進(jìn)汽車(chē)結構,在距聲源一定的距離內設置隔聲板、消聲器,對客車(chē)則采用后懸式發(fā)動(dòng)機,改進(jìn)消聲器結構等等。
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