- •Механические колебания и виброакустическая защита транспортно-технологических строительных машин
- •«Наземные транспортно-технологические комплексы»
- •Введение
- •Характеристики сил в механизмах
- •1.1. Движущие силы
- •. Силы сопротивления
- •. Силы трения
- •. Силы упругости
- •. Импульсные и ударные силы
- •2. Уравнения движения механизмов
- •2.1. Число степеней свободы
- •2.2. Жесткость
- •2.3. Уравнения движения механической системы с одной степенью свободы.
- •2.4. Кинематика гармонического движения
- •2.5. Учет массы пружины
- •2.6. Вынужденные колебания
- •2.7. Резонанс
- •2.8. Кинематическое возбуждение
- •2.9. Инерционное возбуждение
- •2.10. Экспериментальное определение собственной частоты
- •2.11. Сложное (полигармоническое) возбуждение
- •2.12. Круговые колебания. Критическая частота вращения вала
- •2.13. Различные виды трения при колебаниях
- •3. Колебания системы с двумя степенями свободы
- •3.1. Собственные колебания
- •3.2. Вынужденные колебания
- •4. Вибрация и способы ее снижения
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Основные конструкционные особенности зтм.
- •4.3. Общая характеристика источников виброакустической энергии
- •4.4. Методы и средства снижения виброакустической энергии
- •5. Виброизоляция
- •5.1. Линейный виброизолятор
- •5.2. Виброизоляция при ударном воздействии
- •5.3. Виброизоляция при случайном воздействии
- •6. Динамическое гашение колебаний
- •6.1. Пружинный динамический гаситель
- •6.2. Динамический поглотитель колебаний
- •6.3. Динамический поглотитель колебаний крутильной системы
- •6.4. Ударные гасители колебаний
- •7. Уравновешивание механизмов и машин
- •7.1. Общие сведения об уравновешивании
- •7.2. Уравновешивание вращающегося тела
- •8. Вибропоглощение
- •8.1. Природа и характеристики потерь колебательной энергии в твердых телах
- •8.2. Расчет вибропоглощающих покрытий и конструкций
- •8.3. Конструкционные материалы с большими внутренними потерями
- •9. Характеристики вибрации, определяющие ее действие
- •9.1. Показатели интенсивности вибрации
- •9.2. Показатели спектрального состава вибрации
- •9.3. Допустимые значения уровней вибрации
- •Определение коэффициентов передачи при виброизоляции
- •9.5. Пассивная и активная виброизоляция сиденья самоходной машины
- •9.6. Виброизоляция автомобильных и тракторных двигателей
- •10. Теория и практика борьбы с шумом
- •10.1. Актуальность проблемы борьбы с шумом
- •10.2. Перспективы борьбы с шумом
- •10.3. Основные понятия и определения
- •10.4. Излучение и распространение звука
- •10.5. Распространение звука в помещении
- •10.6. Поглощение, отражение и прохождение звука
- •10.7. Интерференция звука
- •10.8. Дифракция звука
- •11.1. Характеристика шума
- •11.2. Спектральные и временные характеристики шума
- •11.3. Сложение шума двух и более источников
- •11.4. Перевод узд в уз
- •11.5. Вычитание уз (узд)
- •11.6. Расчет эквивалентного уз
- •11.7. Нормы шума на рабочих местах
- •11.8. Технические нормы шума машин
- •11.9. Нормирование ультразвука и инфразвука
- •12. Источники шума
- •12.1. Классификация
- •13. Механический шум
- •13.1. Зубчатые передачи
- •13.2. Подшипники
- •13.3. Роторы
- •13.4. Кулачковые механизмы
- •14. Аэродинамический шум
- •14.1. Шум струи
- •14.2. Шум вентиляторов
- •15. Гидродинамический шум
- •15.1. Источники шума
- •15.2. Шум гидронасосов
- •16. Электромагнитный шум
- •16.1. Электрические машины
- •16.2. Трансформаторы
- •17. Расчет звука в помещении от наружнего источника
- •17.1. Расчет структурного звука
- •17.2. Расчет эффективности звукоизолирующего капота
- •18. Характеристики шума в кабинах строительных
- •18.1. Характеристики внешнего шума
- •18.2. Снижение шума в кабинах. Методы и средства
- •18.3. Звукоизоляция и звукопоглощение
- •18.4. Виброизоляция и вибродемпфирование
- •18.5. Снижение внешнего шума
- •18.6. Глушители шума выпуска отработавших газов двигателей
- •Часть четвертая
- •19. Задачи и методы прогнозирования
- •19.1. Системный анализ
- •19.2. Математическая модель виброакустического процесса
- •19.3. Используемые конечные элементы
- •Формирование топологии и базы исходных данных
- •20.1. Топология и физико-геометрические характеристики элементов конструкции машины1
- •20.2. Аппроксимация конечными элементами колесного погрузчика
- •20.3. Сопоставление результатов численных исследований (мкэ)
- •20.4. Определение вклада воздушного и структурного шума
- •Виброакустические исследования дорожного
- •21.1. Топология дорожного снегоочистителя типа дэ-2101
- •Анализ результатов численных исследований мкэ виброакустического процесса на снегоочистителе
- •Первая часть:
- •Второй часть:
- •Третья часть:
- •Четвертая часть
- •Приложения
- •И их значений в м/с и м/с2 соответственно
- •Сведения об авторе
- •Механические колебания и виброакустическая защита транспортно-технологических строительных машин
14. Аэродинамический шум
14.1. Шум струи
Использование отработавших свой срок в авиатехнике турбореактивных двигателей в тепловых машин, предназначенных для очистки аэродромных покрытий от наледи и снежного наката, требует особого внимания конструкторов при акустическом расчете тепловых машин.
Истекающая из насадка различного профиля или сопла струя создает шум, причинами которого являются турбулентные пульсации в области смешения, колебания (флуктуации) плотности в струе и взаимодействие между этими флуктуациями и турбулентными пульсациями. Строение струи за соплом показано на рис 14.1.
Рис. 14.1. Строение струи за соплом: 1 – сопло; 2 – ядро струи;
3 – область смещения струи с окружающим воздухом; d – диаметр сопла; uc – скорость струи
Максимальный шум регистрируется в ядре струи. С увеличением расстояния от насадка или сопла звуковая мощность резко падает. Около 98 % ее создается на расстоянии R ≤ 10 d, где d – диаметр сопла. Шум струи имеет ярко выраженную направленность, которая иллюстрируется на рис. 14.2.
Рис. 14.2. Показатель направленности шума струи (ПН) в зависимости от угла φ
Звуковая мощность струи зависит от скорости ее истечения и определяется уравнением Лайтхилла1:
при uc ≥ 150 м/с
; (14.1)
при uc < 150 м/с
, (14.2)
где ρс и ρ0 – плотность газа в сопле перед истечением и в окружающей среде соответственно; uc – скорость истечения струи; d – диаметр сопла; с – скорость звука в окружающей среде.
Уровень звуковой мощности струи определяется по формуле
, (14.3)
где L0 = - 52 дБ для холодных струй, L0 = - 44 дБ для горячих струй; S – площадь среза сопла. (Струя называется холодной, если ее температура близка к температуре окружающей среды (воздуха), и горячей – если ее температура значительно выше.)
Анализируя формулы (14.1) и (14.2), следует обратить внимание на то, что звуковая мощность струи в значительной степени определяется скоростью ее истечения. Лайтхиллу принадлежит открытие закономерности образования шума струй с числом М > 0,5 (М – число Маха, М = uc/с), согласно которой шум пропорционален восьмой степени скорости струи.
Октавные уровни звуковой мощности струи вычисляются по формуле
. (14.4)
Здесь ∆L – разность общего и октавного уровней звуковой мощности шума, которая определяется по графику, приведенному на рис. 14.3.
По абсциссе графика отложено значение безразмерного параметра – числа Струхаля:
, (14.5)
где f – частота октавной полосы (63, 125, …, 8000 Гц); d – диаметр выхлопного сопла; uc – скорость истечения газа из сопла.
Рис. 14.3. Зависимость относительного спектра звуковой мощности струи (для М > 0,5) от числа Струхаля
Меры по снижению шума струи разработаны и могут быть условно разбиты на две группы: 1) внутренние конструктивные меры; 2) установка на пути струи глушителей и других устройств.
Первый способ широко используется в турбореактивных авиационных двухконтурных двигателях, где скорость истечения струи относительно окружающей среды и, следовательно, ее шум снижаются за счет создания спутного потока и, таким образом, истечение газового потока в движущуюся среду. В двухконтурных двигателях функцию спутного потока выполняет струя, идущая от вентилятора. Чем выше степень двухконтурности такого двигателя (отношение расхода воздуха через внешний контур двигателя (G1) к расходу через внутренний контур (G2), т.е. m = G1/ G2), тем меньше шум струи. В современных пассажирских самолетах степень двухконтурности достигает значений m = 5-6, что обеспечивает снижение УЗ на 15-20 дБА.
Глушители шума струи различны по исполнению и эффективности. Они выбираются в зависимости от требуемой степени шумоглушения и допустимого снижения скорости струи.