Основы научных исследований и испытаний двигателей (стр. 35 )

- показатель адиабаты;

- давление и плотность среды;

В связи с использованием в шумовых и вибрационных характеристиках октавных и третьоктавных уровней звукового давления и виброскорости (соответственно), вводится логарифмическая единица отношения частот

,

где - логарифмы при основании 2;

- верхнее значение частоты;

- нижнее значение;

Октавой называется интервал, ограниченный частота­ми с отношением 2:1. Тогда

Для трети октавы при

; .

При прохождении звуковой волны создается звуковое давление Р, которое равно разности давлений среды присутствии и при отсутствии волны.

Для оценки интенсивности акустической волны (силы звука) нужно учитывать ее энергию. Под силой звука понимается количество звуковой энергии, переносимое волной в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волн. За единицу силы звука принимается такая интенсивность звука, при которой сквозь поверхность I м передается звуковая мощность I Вт.

Однако ощущение звука ухом не пропорционально силе звука. Поэтому для оценки изменения громкости вводится величина

,

где k - коэффициент пропорциональности. После интегрирования получается выражение уровня силы звука

,

где - начальное значение силы звука, соответст­вующее порогу слышимости;

к =1 - при представлении уровня силы звука в белах, К =10 в децибелах (дБ).

Сила звука для плоской синусоидальной волны пропорциональ­на квадрату звукового давления

Тогда величина L будет представлять уровень зву­кового давления

Дб.

Здесь - пороговая величина звукового давления, т. е. наименьшее значение звукового давления, при котором звук еще воспринимается органами слуха. Величина зависит от частоты, до­стигая минимального значения при частотах f = 700…6000 Гц. В качестве стандартной пороговой величины принимается при частоте f = 1000 Гц.

Принятие логарифмических выражений позволяет получать ограниченные по величине параметры звука, тогда как при использова­нии, например величин звуковых давлений органы слуха воспринимают звуки, отличающиеся друг от друга в несколько миллионов раз.

Понятие "уровень звукового давления" введено для сравнения различных звуков одной и той же частоты и основано на законе Вебера-Фехнера о пропорциональности прироста силы ощущения лога­рифму интенсивности двух сравниваемых раздражений [41]. Однако в областях давлений, близких к пороговым, этот закон неточ­но учитывает влияние частоты звука на его громкость и звуки оди­накового уровня звукового давления, но с разными частотами вос­принимаются органами слуха как звуки неодинаковой громкости. По­этому для сравнения громкости звуковых волн различных частот пользуются величиной уровня громкости звука (уровня звука)

,

где - давление звука стандартной частоты f=1000 Гц, равногромкого с исследуемым звуком.

Мерой уровня громкости звука является фон. Уровень громкос­ти звука равен I фону, если уровень звукового давления равногромкого с ним "эталонного звука" (при частоте 1000 Гц) равен I дБ.

В измерительных приборах для приближения оценочных показателей шума к субъективному восприятию применяется частотная характеристика А шумомера, которая учитывает особенности воспри­ятия человеком звуков различной частоты. Полученная в этом случае величина называется уровнем звука и выражает­ся в дБА.

Интегрирующим показателем шума является акустичес­кая мощность W, которая выражает общее количество энергии, излучаемой двигателем в окружающее пространство в виде звука и прошедшей через поверхность полусферы радиуса r в еди­ницу времени [40,43]. По величине W определяется уровень акустической мощности

,

где - пороговое значение ее;

Уровень мощности связан с уровнем шума выражением

где - телесный угол, в который осуществляется излучение.

Для полусферы ;

- фактор направленности излучения;

-звуковое давление в произвольной точке полусферы радиуса r;

- звуковое давление, осредненное по всем точкам изме­рения на поверхности полусферы.

Для оценки акустического совершенства конструкции двигателя можно определить коэффициент акустического излучения двигате­ля

,

где - подводимая теплота к рабочему телу в цилиндре двига­теля (в единицах мощности);

Чем меньше коэффициент тем более совершенна конструкция двигателя по акустике.

Измеряемыми параметрами вибраций являются вибросмещение S, виброскорость V и виброускорение J. Для гармонического колебания амплитудные значения Sa, Va, Ja (или их средние квадратические значения) связаны соотношением [42].

,

где f – частота колебаний

Уровни вибросмещения , виброскорости , виброускорения находятся по формулам:

; ; ,

где , см/с; - нулевые по­роги и размерности соответствующих параметров.

Основным показателем интенсивности вибрации является уро­вень виброскорости, т. к. скорость определяет импульс и кинетическую энергию.

По сумме уровней виброскорости, определенной в каждой j - й полосе октавного или третьоктавного фильтра, находится об­щий средний квадратический уровень для одной из точек измерения

,

где j - число полос фильтров.

Для измерения параметров вибрации применяют шумомеры с ли­нейной характеристикой (ЛИН, D), которая обеспечивает линейность коэффициента усиления прибора в широком диапазоне частот.

13.2. Аппаратура для измерения шума и вибраций

Применяются две основные группы аппаратуры; I) переносная малогабаритная аппаратура; 2) сложные стационарные системы для исследовательских лабораторий [44].

Переносная аппаратура имеет микрофон, предусилитель, выход которого связан со входом измерительного усилителя, частотный спектрометр, регистрирующее устройство (самописец и др.)

Стационарные системы помимо указанных выше аппаратов имеют осциллограф, вычислительную, машину, телетайп. Кроме того, эти системы могут выдавать информацию. в реальном времени, т. е. в тем­пе испытаний.

Промышленностью страны выпускается универсальная аппарату­ра, позволяющая использовать ее для измерения как шума, так и вибрации. На рис. 9.1 показана схема расположения виброшумоизме­рительной аппаратуры. При измерении шума используется цепь с микрофоном, а при измерении вибрации цепь с вибропреобразователем. Ниже рассмотрено назначение отдельных элементов (аппаратов) этих-цепей.

Микрофон преобразует механические колебания воздуха в эквивалентные электрические сигналы. По принципу действия микрофоны могут быть конденсаторные, электродинамические, пьезокристаллические и др. Приведенный на рис. I микрофон конденса­торный, считающийся лучшим для измерения в воздухе [45,43].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фарафонтов двигателей внутреннего сгорания : Учебное пособие. - Челябинск: ЧПИ, 1983.

2. Райков двигателей внутреннего сгорания: Учебник.-М.; Высшая школа, 1975.

3. ГОСТ 18509-88,Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. - М.: Издательство стандартов, 1988.

4. ГОСТ 14846-81. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1981.

5. , , Лаптев автомобилей.-М.; Машиностроение, 1988.

6. ГОСТ 7057-81. Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1981.

7. Погорелый и испытание тракторных и автомобильных двигателей. - М.: Колос, 1973.

8. Нигаматов обкатка двигателей после ремонта. - М.: Колос, 1984,

9. , , Малаев B. C. Обкатка и испытание автотракторных двигателей. - М.: ВО "Агропромиздат", 1991.

10. Василиев метрологии и технические измерения: Учебное пособив.-М.: Машиностроение,1980.

11. Рабинович измерений.- Л. "Энергия", Ленинградское отделение, 1978.

12. Кассандрова результатов наблюдений: Учебное пособие.-М.: Наука, 1970.

13. , Смирнов математической статистики.-М.; Наука, 1965,

14. , Шкрабак B. C. Моделирование случайной нагрузки при экспериментальных исследованиях двигателей // Двигателестроение. - JfrI2. (.

15. , Простотин практической реализации стохастических испытаний дизелей // Двигателестроение. - 1970.-№7.

16. и др. Испытания двигателей внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1972 .

17. ГОСТ 10373-75.Бензины автомобильные для двигателей. Методы детонационных испытаний. - М.: Изд-во стандартов 1976.

18. Файнлейб A. M. Критерии предельного состояния поршневых колец тракторных двигателей Д-144 ( 4Ч 10,5/12) //Двигателестроение,-1982.-№7.

19. Шенк X. Теория инженерного эксперимента / Пер. с англ. - М.: Мир, 1972.

20. Вибе о рабочем цикле двигателей. - М.; Свердловск: Машгиз, 1962.

21. Фарафонтов рабочего цикла двигателя по индикаторной диаграмме с использованием ЭЦВМ: Учебное пособие. - Челябинск: Ч11Ц, 1985.

22. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя. - М.: АН СССР,

23. ОСТ 23.3.21-87.Дизели тракторные > комбайновое. Методы ускоренных стендовых испытаний на надежность.-М. :Изд-во стандартов, 1967.