Методы снижения шума двигателя

Уровень шума снижают капотированием (или использованием звукопоглощающих перегородок) двигателя, с помощью конструктивных мероприятий, воздействием на процесс сгорания, установкой глушителей.

Капотирование применяют на автомобильных, тракторных и небольших стационарных двигателях.

Звукоизолирующие перегородки для снижения шума устанавливают в судовых и стационарных двигателях.

К конструктивным мероприятиям относятся: уменьшение зазора между поршнем и цилиндром; увеличение длины юбки поршня; применение дезаксиального кривошипно-шатунного механизма и безударного профиля кулачка распределительного вала; увеличение толщины стенок втулки цилиндра в месте расположения камеры сгорания; использование шумоизолирующих прокладок и т.п. Обеспечение плавного перехода на индикаторной диаграмме от линии сжатия к линии сгорания и снижение скорости нарастания давления способствует уменьшению уровня шума сгорания.

Уровень шума впуска или выпуска снижают с помощью глушителей. По принципу действия глушители делят на активные (рис. 30, а, б) и реактивные (рис. 31, а, б).

В активных глушителях звуковая энергия превращается в теплоту при прохождении волны через сопротивление (сетки, перфорированные листы, звукопоглощающие материалы). Эффективность глушителя с перфорированным конусом выше, чем глушителя со звукопоглощающим материалом, однако, сопротивление первого глушителя больше. Глушитель шума на линии всасывания в компрессор (активный) обычно состоит из ряда плоских металлических дисков, оплетенных тонким шерстяным войлоком, или изогнутых металлических дисков, оклеенных тонким войлоком. Реактивные глушители представляют собой или расширительную камеру, или ряд резонансных камер. В этих глушителях происходит уменьшение амплитуд колебаний вследствие расширения потока газа.

Реактивные глушители эффективно заглушают низкочастотный шум, а активные - высокочастотный. Обычно используют комбинацию глушителей обоих типов, где активным элементом является перфорированная трубка, вокруг которой находится звукопоглотитель (стекловойлок, минеральная шерсть, вата, пенопласт). Параллельно активному элементу включен реактивный глушитель, представляющий собой камеру тороидальной формы, закрытую крышкой с отверстиями.

9. Виброакустическая диагностика

Методы виброакустической диагностики обеспечивают оценку технического состояния силовой установки путем использования информации, содержащейся в колебательных процессах, сопровождающих функционирование двигателя.

Как это было указано, динамические нагрузки вызывают появление и распространение акустических волн, как в самом двигателе, так и в окружающей среде. Параметры вибрации зависят, таким образом, от спектра и интенсивности возбуждающих сил и свойств виброакустического канала, расположенного между источником вибрации и точкой съема информации.

Причины возникновения неисправностей ГТД часто связаны первоначально с изменением характера действующих нагрузок, которые затем приводят к появлению дефекта, изменяющего собственные свойства системы, т.е. характеристики виброакустического канала. Следовательно, появляется возможность более раннего обнаружения и предупреждения развития дефектов методами виброакустической диагностики по сравнению с другими способами. Действительно, например, перекосы в шлицевых соединениях могут быть выявлены по изменению характера динамических нагрузок значительно раньше, чем появятся следы износа.

Вместе с тем ясна и сложность задачи вибродиагностирования, так как число источников вибрации в двигателе велико, а к точке приема виброакустической информации последняя приходит многими путями.

Наиболее распространенные направления виброакустической диагностики основаны на измерении акустического шума, излучаемого двигателем, а также пульсаций скорости и давления потока в проточной части ГТД, вибрации корпуса двигателя, колебаний рабочих лопаток и других ответственных элементов ротора турбомашины. Особое место занимает метод акустической эмиссии.

Метод акустической эмиссии основан на регистрации волн напряжения, возникающих при появлении дефектов в структуре материала детали или пластических деформациях. Особенность сигналов акустической эмиссии заключается в том, что его частоты лежат в диапазоне более 100 кГц. Метод отличается высокой чувствительностью и находит применение при обнаружении трещин в начальной стадии их развития во внутренних полостях охлаждаемых лопаток, а также при диагностике различных соединений.

Аэродинамические процессы, происходящие в лопаточной машине, порождают вибрационный шум. Его интенсивности растет при увеличении турбулизации потока, связанной с отклонением обтекания лопаток от расчетного, действием атмосферной турбулентности, бокового ветра, а также появлением дефектов и износом проточной части. В ряде случаев могут появиться и дополнительные спектральные составляющие, связанные с вращающимся срывом, вибрационным горением и т.д.

Вибрацию в ГТД генерируют также зубчатые соединения, подшипники и агрегаты: частоты спектральных составляющих связаны с принципом их действия. Кроме составляющих, обусловленных вращением валов и роторов, для зубчатых соединений характерно появление зубцовых гармоник izn, где z - число зубьев, для подшипников - частот следования тел качения, а для агрегатов - составляющих с частотами следования основных рабочих элементов: плунжеров, рабочих лопаток, зубьев шестерен и т.д.

Оценка состояния ГТД производится несколькими путями. Один из них - анализ частотного состава спектра путем его сравнения в исправном и дефектном состояниях. Наиболее просто, таким образом, выявляются неисправности, приводящие к появлению новых дискретных составляющих, например, вращающего срыва, или существенному изменению уровня вибрационного шума при износе лопаток компрессоров вертолетных ГТД.

Поиск по сайту: