«Средства и способы снижения шума в автомобиле»

Государственное бюджетное образовательное учереждение дополнительного                         образования детей

Санкт-Петербургский центр детского (юношеского) технического творчетва

Исследовательская работа

«Средства и способы снижения шума в автомобиле»

Авторы:

Хамидуллин Рустам,

Хамидуллин Марат

Руководитель:

 Славная А.Я.

Санкт-Петербург

2015

Содержание

1. Актуальность
2. Шум от колебаний на подвеске
3. Шум топливоподающей аппаратуры
4. Пути снижения шума ДВС
5. Пассивные способы снижения шума
6. Вывод
7. Разработки
8. Литература

Актуальность

С тех пор как появился автомобиль, люди ищут способ избавиться от присущего ему шума, ставшего неотъемлемой чертой нашего времени. Вот и мы с братом подумали , а что есть автомобиль без шума.

Цель:

Найти наиболее эффективные и доступные способы снижения шума, без серьезных инженерных вмешательств, требующих полного переоборудования автомобиля.

Задачи:

1. Рассмотреть наиболее шумные места в автомобиле и способы их снижения
2. Рассмотреть примеры шумоизоляции
3. Представить свои разработки

Этапы проектно-исследовательской деятельности:

1. Сбор информации, из разных источников литературы, интернет -ресурсов
2. Анализ собранного материала
3. Обобщение и выводы
4. Разработка презентации и сообщения
5. Защита исследовательской работы на Городском конкурсе проектов технического моделирования и конструирования «От идеи до воплощения»
6. Выступление в детских объединениях  и других мероприятиях.

Что такое шум?

Несомненно, приятно, что на рёв вашего двигателя обращают внимание те, кто не едет, но гораздо приятнее, когда в салоне можно, негромко разговаривая с пассажиром, наслаждаться хорошей музыкой. Когда в машине ничего не скрипит и не действует на нервы, поездка превращается в приятное, успокаивающее душу времяпрепровождение.

Шум — беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. Первоначально слово шум относилось исключительно к звуковым колебаниям, однако в современной науке оно было распространено и на другие виды колебаний (радио-, электричество).

А что если устранить, ну или хотя бы снизить показатели шума. Попробуем

взглянуть на решение этой проблемы с разных сторон и предложим своё решение.

1. Шум от колебаний на подвеске

Источниками колебаний на подвеске являются:

• неуравновешенные силы инерции;
• опрокидывающий момент;
• крутильные колебания коленчатого вала;
• колебания транспортного средства, на которое установлен ДВС.

Шум, вызываемый колебаниями на подвеске, наиболее интенсивно проявляется на низких частотах.

Мероприятия по сдерживанию роста интенсивности шума от колебаний ДВС на подвеске сопряжены со значительными трудностями по следующим причинам:

• увеличение равномерности опрокидывающего момента и улучшение уравновешенности ДВС затруднительно для принятой компоновочной схемы многоцилиндрового двигателя;
• изменение свойств подвески весьма ограничено, так как при повышении её жёсткости интенсивность акустического излучения от

колебаний самого двигателя снижается, но при этом общий шум всего транспортного средства может возрасти за счёт увеличения передачи на него вибраций от ДВС.

2. Шум топливоподающей аппаратуры.

Основные источники шума топливной аппаратуры проявляются:

• при завершении впрыскивания;
• при резком изменении силы в опорах вала топливного насоса.

Источниками шума при завершении впрыскивания являются:

• удар запирающего клапана при посадке на седло под действием силы возвратной пружины. Он вносит один из основных вкладов в образование шума топливной аппаратуры дизеля;
• удар иглы форсунки о наконечник распылителя;
• осевая вибрация толкателя плунжера.

Пути снижения шума ДВС

Практика совершенствования двигателей автомобилей с целью соответствия их требованиям, ограничивающим их акустическое излучение, предполагает работу по двум принципиально разных направлениям:

• «пассивное» снижение шума, не связанное с существенной

рационализацией ДВС;

• «активное» уменьшение акустического излучения, предполагающее целенаправленные изменения характера процессов, протекающих в двигателе, а также изменение его конструкции.

Пассивные способы снижения шума

Первое направление реализуется в основном:

• применением капсул, акустически герметизирующих двигатель в подкапотном пространстве;
• использованием звукопоглощающих и звукоотражающих экранов, устанавливаемых в направлении распространения звуковых волн от двигателя к точкам измерения шума при его нормативной оценке.

Капсулирование двигателя даѐт наибольший акустический эффект. Лучшие конструкции звукоизолирующих капсул ДВС позволяют снизить уровни звука на 8…10 дБ А.

Моторные капсулы – достаточно сложные инженерные сооружения. Они помимо основной функции – звукоизоляции ДВС – должны обеспечивать:

• возможность его простой и эффективной фиксации и амортизации на раме (кузове) автомобиля;
• не препятствовать отводу теплоты от блока цилиндров;
• обеспечивать возможность сравнительно несложного доступа к элементам, требующим обслуживания в период эксплуатации.

Отрицательные проблемы при применении капсул в ДВС:

• масса двигателя увеличивается на 10…15%;
• потребный объѐм моторного отсека возрастает на 15…20%;
• общая стоимость автомобиля увеличивается на 3…10%;
• возникают проблемы при организации штатного охлаждения ДВС.

В конструкции капсул используются специальные материалы с высокими звукоизолирующими и звукопоглощающими свойствами. В настоящее время конструкции капсул изготавливают из полимерных материалов, имеющих:

• высокие показатели шумоизоляции и вибродемпфирования – акустическую эффективность 6…8 дБ А;
• малую плотность (около 350 г/м2 ) имеют массу 25…40 кг.

Они увеличивают стоимость автомобиля среднего класса на 5…8%.

Как работает активная система подавления шума в автомобиле?

Принцип работы системы был изобретён давно, но технологически изготовить достойное и доступное устройство для автомобиля долгие годы не удавалось. Лучшие результаты достигаются комплексным подходом к решению задачи. Часть шумового давления устраняется пассивной защитой. Корпус автомобиля обрабатывается эластичным составом, который напыляется специальным оборудованием и кроме снижения уровня шума средство обладает и антикоррозийными свойствами. Но звук двигателя, вибрацию шин от соприкосновения с дорогой такие методы не устраняют. Вот тогда конструктора и обратили внимание на способы борьбы с шумом в авиации, мореплавании и даже в космонавтике. Как это ни парадоксально звучит, но шум подавляется звуком динамиков. Дело в том, что встроенные микрофоны передают сигнал электронному устройству, которое генерирует ответный сигнал. С той лишь разницей, что частота звуков обратная. Наложение сигнала в противофазе гасит основной источник шума. Правда, динамики в системе специальные. Аудиоустройства самого автомобиля не используются. Технология, разработанная для автомобилей, получила название ANC (Active Noise Control). 

Примеры обработки автомобилей вибро и шумо-изоляционными материалами.

Шумоизоляция дверей: 

         Шумоизоляция салона:                       Шумоизоляция колесных арок:

Вывод

На данный момент все способы снижения шума, либо дорогостоящие, либо требуют профессиональной инженерской доработке, а также увеличивают потребление топлива.

Разработки

Составляющие нашего изобретения ранее встречались, но лишь по отдельности. Попробуем соединить их вместе.

Первый этап требует небольшой инженерной доработки и владение авто-слесарными навыками.

Прежде чем предпринимать какие-либо другие меры, необходимо спроектировать антивибрационный фундамент. Это значит, что двигатель и генератор нам нужно установить на общей вспомогательной раме так, чтобы они не могли смещаться один относительно другого в результате действующих между ними моментов. Затем следует установить раму на шести или восьми упругих амортизаторах, выполненных в виде пружин, либо резиновых прокладок или элементов с резиновыми прокладками, работающими на сдвиг. Эти амортизаторы должны обладать податливостью в вертикальном и горизонтальном направлениях, достаточной для подавления самых низких вынуждающих частот, причем некоторые из шести типов колебаний генератора могут оказаться связанными.

Затем провести частичное капсулирование двигателя(капот и колёсных арок). Шумоизоляция салона так же снизит уровень шума, и сделает поездку гораздо горазда приятнее, а еще и защитит вас от утомления и головной боли.(вождение в утомлённом состоянии запрещено!)

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев, И.В. Основы теории поршневых двигателей внут-

реннего сгорания с пониженными уровнями акустического излучения:

дис. … д-ра техн. наук / И.В. Алексеев. – М.: МАДИ (ГТУ). – М., 1986.

2. Алексеев, И.В. Акустически идеальные циклы поршневых

ДВС/ И.В. Алексеев // Двигателестроение. – М.: Машиностроение,

1983.

3. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих

процессов: учебник / В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С. Хачиян [и др.];

под ред. В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. – 4-е изд.

4. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 2. Динамика и

конструирование: учебник / В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров

[и др.]; под ред. В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. – 4-е изд., испр.

Интернет источники

http://studopedia.org

http://www.armada-climate.ru