книги / Справочник по судовой акустике

диапазон собственных колебаний остова охватывает область 10— 1000 Гц. Форма и частота собственных колебаний остова могут быть подсчитаны по методике, пред­ ложенной А. И. Макаренковым, как для эквивалентной прямоугольной пластины

=600 об/мин).

снезакрепленными краями, линейные размеры которой равны длине и высоте остова, а толщина — усредненной по моменту инерции ширине остова:

£) == EJCp b — цилиндрическая жесткость эквивалентной пластины; М 0 — масса остова; 10 к b — соответственно длина и высота остова; Е — модуль упругости материала остова; р — удельная плотность; а — коэффициент Пуассона; / Ср ~ усредненный приведенный момент инерции сечения дизеля относительно верти­ кальной продольной плоскости (оценивается по графикам рис. 5.30);

$пр

бет — '

2 ( / о + Ш а )

где snp = Мт/pb — общая площадь продольного сечения эквивалентной плиты, перпендикулярной оси цилиндров; i — число цилиндров; Я 0 — средняя ширина остова дизеля. Значения / Ср и А даны на графиках рис. 5.30.

Наиболее легко возбудимыми являются те формы колебаний, в которых рас­ положение узлов и пучностей соответствует местам наибольшей и наименьшей жесткости в остове. Частоты этих колебаний у высокооборотных дизелей распола­ гаются в диапазоне 0*5— 3 тыс. Гц и определяют наиболее виброактивную зону остова.

В наибольшей мере возбуждаются колебания по оси дизеля в горизонтальной плоскости. В Институте звука и вибрации (JSVR, Англия) на основании исследо­ ваний высокооборотных дизелей автотракторного типа найдены' приближенные эмпирические зависимости для расчета форм I и II (двухузловой и трехузловой) собственных колебаний /, Гц, для рядных двигателей в зависимости от длины /0 остова [38]:

где К — константа (К = 2,2* 10? — для формы I и К = 5,6* 106- — для формы

IIколебаний).

УV -образных дизелей дополнительно образуется очень сильная форма коле­ баний одного ряда цилиндров относительно другого («камертонный эффект»).

Частота колебаний /, Гц, для остовов дизелей из стального или чугунного литья с расположением цилиндров под углом 0 = 90°

где h — расстояние от верхней части блока до центра коленчатого вала.

Для двигателей с расположением цилиндров под углом 0 = 60° в эту формулу

Снижение шума путем изменения конструкции и материала остова. Сни­ жение шума, излучаемого остовом, может быть осуществлено путем;

— увеличения демпфирующих свойств конструкции и материала остова;

—изменения частотных характеристик остова за счет увеличения жесткости;

—уменьшения излучающих поверхностей остова.

Остов работающего дизеля имеет высокий коэффициент потерь (rj = 0,05-ь -ъ0,07), соответствующий коэффициенту потерь листового металла, покрытого демпфирующим слоем. Высокие потери колебательной энергии связаны с рассеи­ ванием и затуханием энергии в остове вследствие трения в таких соединениях,

покрытий и металлов с более высоким внутренним трением, как правило, не при­ носит существенного эффекта. Исключение составляют слоистые материалы (типа «сандвич»), которые имеют значительно более высокий коэффициент потерь (т) « ^ 0,5). Однако они пока не могут быть использованы для несущих конструкций дизелей.

В практике дизелестроения для изготовления остовов применяют чугун, сталь и алюминиевые сплавы. Шумность дизелей со стальным и с чугунным осто­ вами практически одинакова; у дизелей с алюминиевым остовом уровень шума на 4— 5 дБ выше (рис. 5.31) [4,25]. Увеличение жесткости остова вызывает перерас­ пределение собственных колебаний в более высокочастотную область, что приво­

На основании исследований JSVR можно сформулировать следующие требо­ вания к идеализированной малошумной конструкции остова тронкового дизеля, схема которого дана на рис. 5.33. Цилиндровый блок и жесткие вертикальные стойки, поддерживающие подшипники, отливаются как одно целое 2. Снизу кре­ пится такая же жесткая рама 3. Масляный поддон (он же кожух картера) изготов­ ляется (штампуется) из слоистого материала типа «сандвич» и крепится к нижней части блока. На поверхности блока предусмотрены приливы для крепления звуко­ поглощающих панелей 1, Эти же принципы могут быть применены к остову V-об- разного двигателя.

Звукоизоляция излучающих поверхностей дизеля. Снижение шума, излу­ чаемого поверхностями остова дизеля, осуществляется следующими способами:

—виброизоляцией конструкций, не несущих силовой нагрузки, от остова

дизеля;

—установкой звукоизолирующих панелей (щитов) на излучающую поверх­

ность;

— помещением дизеля в звукоизолирующий кожух.

Более 50% поверхностей остова дизеля закрыты различного рода крышками, кожухами, щитами, масляным поддоном и т. лч не несущими силовой нагрузки. Вследствие жесткого крепления к вибрирующему остову и большой площади

акустическая мощность» излучаемая этими поверхностями, может в несколько раз превышать акустическую мощность, излучаемую всеми остальными поверхностями остова.

Существует несколько способов снижения шума, излучаемого поверхностями ненесущих конструкций; хороший эффект дает применение крышек, штампован­ ных из легких слоистых материалов. Наиболее целесообразной является трехслой­ ная конструкция: два листа алюминиевого сплава толщиной 1,0— 1,5 мм, скреп­ ленных слоем резины из нитрильного каучука толщиной около 1 мм. Такая трех-

Рис. 5.34. Примеры крепления масляного поддона и крышки головки цилиндров дизеля: а — виброизоляция -поддона и крышки головки ци­ линдров; б — стандартные схемы виброизоляции поддона и крышки

головки цилиндров.

слойная конструкция может с помощью вулканизации резины соединяться в не­ сколько рядов. Многослойная конструкция штампуется так же, как обычный ли­ стовой металл.

У высокооборотных дизелей особенно сильный шум излучается тонкими крышками головок цилиндров и поддона картера. На рис. 5.34 цифрами 1 и 2 по­ казано крепление поддона обычным стандартным способом — через бумажную прокладку. Спектры шума, излучаемого поддоном, изготовленным из чугуна тол­ щиной 8 мм или из стали толщиной 2 мм и закрепленным обычным способом, обозначены на графике цифрами / и 2 (рис. 5.34, а). Крепление стального поддона по схеме 3 — с резиновой прокладкой, шайбой и втулкой — позволяет снизить шум на 12— 14 дБ (см. спектр 3). Однако такое крепление не всегда дает необходи­ мые результаты. Наилучший и постоянный эффект обеспечивает крепление под­ дона по схеме 4 (см. спектр 4). Поддон разрезают по периметру, затем соединяют с помощью вулканизации резиновым поясом. Крепление выполняется со страхов­ кой, так, чтобы при разрушении вулканизации поддон оставался на месте. На рис. 5.34, б показаны стандартные способы виброизоляции крышки головки ци­ линдров и поддона с помощью вулканизированного резинового пояса 5, приме­ няемые моторостроительными фирмами США. Эффект от такой виброизоляции

Звукоизолирующие кожухи для дизелей сравнительно редко используются" на судах, так как они ухудшают условия обслуживания машины. Наиболее удобна модульная конструкция звукоизолирующего кожуха (рис. 6.36). Дизель поме­ щается в переносный бокс-модуль, в ротором имеется все необходимое для его

7

5 6 5

1—фланцыдляподсоединениявыпускныхтруб; 2—фланцыдлявентиляции;

3—масляныйфильтр; 4—теплообменник; 5 —лапыкрепления; €—ре­ зиновыеамортизаторы; 7 —выпусквентиляции; 8 —двери.

работы, достаточно лишь подключить коммуникации, вентиляцию, выпускной трубопровод, воду и топливо. Бокс-модуль дает возможность производить осмотр и профилактический ремонт машины, а также легко выполнять агрегатный ремонт (путем замены модулей). Дизель помещается на эластичныеопорыв модуле; кроме того, еам модуль имеет жесткую раму, которая позволяет устанавливать его на второй каскад амортизаторов.

Таблица 5.6

К определению затухания звука для прямолинейного участка трубы

Потери Лотр определяются по табл. 5.7 в зависимости от отношения die, где d — диаметр выпускного отверстия; с — скорость звука в выпускных газах, м/с.

Скорость звука с = 20,1 V Т , м/с, где Т — средняя абсолютная температура газов, К, которая оценивается по температуре на входе Тик в газовыпускной тракт:

деляются на расширительные, выполняемые однокамерными или двухкамерными, и резонансные (рис. 5.37). Конструкцию и параметры глушителя следует выби­ рать с учетом требуемой частотной характеристики ослабления шума, допускае­ мого противодавления и условий размещения глушителя на судне.

Частотная характеристика глушителя АЬГЛво всем диапазоне частот должна соответствовать требуемому ослаблению шума А1тр, т. е. должно выполняться

Однокамерный расширительный глушитель следует применять при значе­ ниях ALTp^ 10— 15 дБ; при ALTp > 15 дБ целесообразнее глушитель с двумя расширительными камерами. Применение глушителей с числом камер более двух не рекомендуется, так как у таких глушителей степень ослабления шума возрас­ тает незначительно, а сопротивление существенно увеличивается. Лучший эффект дает установка двух глушителей раздельно.

Если в спектре шума выпуска имеются интенсивные тональные составляющие, то для их снижения целесообразно применять резонансные глушители, настроен-' ные.на эти частоты. Рекомендуется сочетать расширительную и резонансные ка­ меры: такая комбинированная конструкция обладает довольно гладкой (без особых провалов) характеристикой в широком диапазоне частот.