Nghiên cứu khả năng giảm ồn động cơ IFA w50 lắp trên xe ca
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.75 MB, 86 trang )
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong các công trình nào
khác !
Học viên
Hoàng Đình Tuấn
1
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN....................................................................................................1
MỤC LỤC ...............................................................................................................2
DANH MỤC HINH VẼ...........................................................................................4
.................................................................................................................................. 4
DANH MỤC BẢNG................................................................................................5
LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................6
MỞ ĐẦU..................................................................................................................7
CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM VỀ ỒN CỦA ĐỘNG .................................................9
CƠ IFA W50............................................................................................................9
1.1.Tốc độ tăng trưởng các phương tiện cơ giới và tác động của nó tới môi trường
9
1.2.Tổng quan về mức ồn.......................................................................................10
1.2.1.Khái niệm chung về tiếng ồn và rung............................................................10
1.2.2.Cảm nhận tiếng ồn và rung............................................................................12
1.2.3.Mức ồn cho phép của động cơ......................................................................15
1.3.Một số đặc điểm và thông số chính của động cơ IFA W50..............................19
................................................................................................................................ 20
CHƯƠNG II..........................................................................................................21
TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ CÁC NGUỒN GÂY ỒN CỦA ..................................21
ĐỘNG CƠ IFA W50.............................................................................................21
2.1 Các thông số chọn...........................................................................................21
2.2 Quá trình nạp:...................................................................................................22
2.3 Quá trình nén....................................................................................................24
2.4 Tính toán quá trình cháy..................................................................................25
2.5. Quá trình giãn nở............................................................................................27
2.6. Tính toán các thông số của chu trình công tác................................................28
2.7. Vẽ và hiệu đính đồ thị công.............................................................................29
2.8. Giới thiệu về các hệ thống:..............................................................................33
2.9. Các nguồn gây ồn của động cơ IFA W50.......................................................34
2.9.1. Hệ thống nạp khí, thải khí cháy. ..................................................................35
2
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
2.9.2. Ồn do quả trình nạp (Ôn do hút)...................................................................36
2.9.3. Ồn do thải......................................................................................................36
2.9.4. Ồn do quá trình công tác..............................................................................38
2.9.5.Ồn do Piston đảo chiều trong khe hở nhiệt với xy lanh.................................43
2.9.6. Ồn do mất cân bằng......................................................................................44
2.9.7. Ồn do hệ thống nhiên liệu.............................................................................45
2.9.8. Ồn do các van phân phối khí........................................................................46
2.10. Kết luận chương 2.........................................................................................46
CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH MỨC ỒN CHO ĐỘNG CƠ.......................................48
3.1 Đo tiếng ồn bên trong và bên ngoài xe............................................................48
3.2 Đo trong phòng thí nghiệm...............................................................................48
3.3Sơ đồ nguyên lý hệ thống nạp của động cơ......................................................54
3.3.1Mức ồn do quá trình công tác.........................................................................58
3.4 Kết luận chương 3............................................................................................64
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN GIẢM ỒN ĐƯỜNG THẢI ....................................66
CỦA ĐỘNG CƠ IFA W50....................................................................................66
4.1 Biện pháp giảm ồn cho động cơ.....................................................................66
4.2 Tính diện tích tiết diện ngang ống thải.............................................................72
4.3 Tính bình tiêu âm.............................................................................................73
4.4 Thể tích và đường kính bình tiêu âm...............................................................75
4.5
Tính hiệu quả hình tiêu âm............................................................................76
4.5.1 Tính hiệu quả bình cộng hưởng....................................................................76
4.5.2Tính hiệu quả ngăn phin lọc ...........................................................................78
4.6Tính mức ồn chung của động cơ ......................................................................79
4.7Tính tổn thất trên đường ống thải......................................................................81
4.8Kết luận chương 4.............................................................................................83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................86
3
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
DANH MỤC HINH VẼ
Hình 1.1. Số lượng phương tiện vận tải chuyên nghiệp của thành phố Hà Nội
qua các năm.............................................................................................................9
Hình 1.2. Các đường cong biểu thị sự khó chịu đồng mức.................................13
Hình 2.2: Đồ thị công chỉ thị của động cơ IFA-W50...........................................33
Hình 2.7. Các dạng dao động của xy lanh khi piston đảo trong khe hở nhiệt...44
Hình 3.1. Sơ đồ khối máy đo âm thanh................................................................49
Hình 3.2. Vị trí thủ nghiệm đo tiếng ồn...............................................................49
Hình 3.3. Trung tâm nghiên cứu âm thanh (Ford, hãng Kolin).........................50
Hình 3.4. Tiếng ồn theo quy định EHK-R9.........................................................53
Hình 3.5. Rơ moóc đo tiếng ồn của lổp xe............................................................54
Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lỷ hệ thống nạp động cơ IFA W50................................56
Hình 3.7. Sơ đồ hệ thống thải động cơ IFA W50 đo thực nghiệm trên xe........56
Hình 3.8. Thiết bị bù loại thấu kính.....................................................................57
Hình 4.1. Thiết bị tiêu âm dạng ma sát................................................................67
Hình 4.2. Thiết bị tiêu âm dạng tích cực..............................................................68
Hình 4.3. Thiết bị tiêu âm bằng phin lọc..............................................................69
Hình 4.4. Thiết bị tiêu âm bằng cộng hưởng.......................................................70
Hình 4.5. Thiết bị tiêu âm kết hợp........................................................................72
Hình 4.6. Bình tiêu âm kiểu hoạt tính..................................................................73
Hình 4.7. Bình tiêu âm kiểu phản lực...................................................................74
Hình 4.8. Thiết bị tiêu âm kết hợp........................................................................75
Hình 4.9. Biểu đồ gây ồn của động cơ..................................................................80
Hình 4.10. Sơ đồ phân bố mức ồn trên động cơ..................................................80
Hình 4.11. Sơ đồ hệ thống thải động cơ IFA W50 đo thực nghiệm trên xe......81
4
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Mức ồn của một số phương tiện giao thông........................................10
Bảng 1.2. Các mức ồn tối đa cho phép.................................................................14
Bảng 1.3. Các mức ồn cho phép............................................................................14
Bảng 1.4. Các giá trị rung cho phép.....................................................................15
Bảng 1.5. Tiếng ồn của máy tăng áp trong động cơ điêzen.................................16
Bảng 1.6. Các mức ồn của động cơ điêzen và khối động cơ................................17
Bảng 1.8. Mức ồn của động cơ điêzen và truyền lực...........................................18
Bảng 1.9. Mức ồn của động cơ điêzen và của các hệ thống nạp.........................19
Bảng 1.10. Các thông số kết cấu cơ bản của động cơ IFA W50.........................19
Bảng 2.1: Bảng xác định quá trình nén và quá trình giãn nở............................30
Hình 2.6. Đồ thị công biểu diễn quá trình cháy của động cơ điêzen..................40
5
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô và các bạn đồng nghiệp trong Bộ môn Động
cơ đốt trong – Viện cơ khí động lực, Viện Đào tạo sau Đại học đã giúp đỡ tạo điều
kiện về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi học tập, làm luận văn.
Đặc biệt là tác giả của bản luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến
PGS.TS. Phạm Văn Thể, người đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình và chu đáo về
mặt chuyên môn để tôi hoàn thành hoàn thành bản luận văn này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những người
đã động viên và chia sẻ với tôi rất nhiều trong suốt thời gian tôi tham gia học tập và
làm luận văn.
Học viên
Hoàng Đình Tuấn
6
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
MỞ ĐẦU
Đã hơn một thế kỉ trôi qua từ khi chiếc động cơ đốt trong đầu tiên ra đời, đến
nay ngành động cơ đốt trong đã không ngừng phát triển và có ảnh hưởng đáng kể
đến sự phát triển của nhiều lĩnh vực công nghiệp, nó giải phóng sức lao động con
người, giúp tăng năng suất lao động, góp phần to lớn trong ngành công nghiệp giao
thông vận tải đường bộ, đường thủy, đường sắt, đường hàng không...Nhưng song
song tồn tại với các ưu điểm, động cơ đốt trong cũng mang lại cho con người không
ít những vấn đề bức xúc như ô nhiễm môi trường, ồn rung, cạn kiệt nguồn nhiên
liệu dầu mỏ. Đứng trước thực trạng đó, chúng ta cần có hướng mới, nhìn đúng đắn
về sự phát triển của ngành động cơ đốt trong trong tương lai và ảnh hưởng của nó
đối với các vấn đề cuộc sống. Động cơ đốt trong mang lại phát triển kinh tế, nâng
cao mức sống và sức khỏe cho nhân dân.
Để phát triển kinh tế, chúng ta cần khai thác hết các nguồn lợi về kinh tế,
trong đó có các nguồn lợi về đường bộ, đường sông, đường biển...Việt Nam có hệ
thống giao thông đường bộ cũng như hệ thống đường biển dọc theo chiều dài đất
nước, nhưng việc khai thác tài nguyên đường bộ, đường biển còn nhiều hạn chế và
bất cập. Trong những năm gần đây, việc tính toán thiết kế các loại động cơ lắp trên
ô tô, máy kéo đã thu được những thành tựu đáng kể. Số lượng động cơ sản xuất ra
lắp trên phương tiện là rất lớn, nhưng đi cùng với nó là khi sử dụng còn một số loại
không phát huy được hiệu quả của mình. Một thực tế cho thấy, hệ thống giao thông
đường bộ của nước ta còn khá đa dạng và phong phú nên còn gặp nhiều bất cập cho
phương tiện khi tham gia giao thông, đặc biệt tai nạn còn nhiều và ùn tắc giao thông
ở các thành phố lớn nói riêng và cả quốc gia nói chung, dẫn đến làm ảnh hưởng đến
kinh tế đất nước. Chính vì vậy việc sử dụng các phương tiện tham gia giao thông xe
con, xe khách , xe tải gặp nhiều khó khăn khi đi vào các tuyến phố cũng bởi cơ sở
hạ tầng giao thông còn chưa bắt kịp nên đã có sự chuyển hóa vận tải theo nhu cầu
đường xá Việt Nam như cấm giờ, cấm đường, cấm tải trọng.
Trong quá trình hoạt động của các phương tiện khi tham gia giao thông
thường tạo ra tiếng ồn lớn gây ảnh hưởng đến những người xung quanh, và cũng trở
thành một vấn đề của xã hội, của quốc gia cần phải giải quyết. Khi động cơ hoạt
7
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
động nói chung thường gặp một số hiện tượng động cơ làm việc không êm, không
đều gây rung động và tạo ra tiếng gõ, phát thải của ống xả gây nên tiếng ồn cho môi
trường xung quanh. Việc nghiên cứu giảm ồn được sự quan tâm đặc biệt của các
chuyên gia nghiên cứu về động cơ đốt trong để trong tương lai động cơ tạo ra tiếng
ồn thấp nhất có thể. Chính vì thế việc nghiên cứu nhằm giảm ồn từ động cơ lắp trên
xe ca là rất cần thiết.
Được sự giúp đỡ của thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Thể, cùng với sự giúp
đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Động cơ đốt trong Viện cơ khí động
lực Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tôi đã chọn đề tài luận văn cao học của
mình là: “Nghiên cứu khả năng giảm ồn động cơ IFA w50 lắp trên xe ca” Đề tài
nhằm mục đích nghiên cứu các nguyên nhân gây ồn của động cơ đốt trong để tìm
các biên pháp hiệu quả để khắc phục, tránh gây ồn đối với môi trường xung quanh.
Với tính chất phức tạp nhất định của đề tài, trong thời gian có hạn, khó
khăn về tài liệu tham khảo cũng như thiết bị kiểm chứng, nên đề tài không tránh
khỏi những thiếu sót và hạn chế, tác giả rất mong được sự đóng góp ý kiến của các
thầy cô giáo để có thể tiếp tục hoàn thiện đề tài.
8
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM VỀ ỒN CỦA ĐỘNG
CƠ IFA W50
1.1.
Tốc độ tăng trưởng các phương tiện cơ giới và tác động của nó tới môi
trường
Theo báo cáo của cục đăng kiểm Việt Nam đến 31/10/2010 trong tổng số
1.240.664 ôtô trong cả nước thì có khoảng hơn 540.000 xe tải các loại. Với tốc độ
tăng trung bình hàng năm khoảng 11%.
Cụ thể mức độ gia tăng các phương tiện này xe khách, xe con và xe tải trên
địa bàn Hà Nội được thể hiện như trên hình 1.1.
Sè lîng xe
12000
10000
Xe kh¸ch
8000
Xe con
6000
Xe t¶i
4000
2000
0
2000
2003
2004
2005
2006
Hình 1.1. Số lượng phương tiện vận tải chuyên nghiệp của thành phố Hà
Nội qua các năm
Các phương tiện giao thông là tác nhân chính gây ra ô nhiễm không khí do
khí thải, và ô nhiễm ồn đặc biệt là tại các thành phố lớn.
Về ô nhiễm do khí thải, theo báo cáo của Bộ Tài nguyên - Môi trường, kết
quả quan trắc tại một số thành phố lớn như: Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Hải Phòng,
Đà Nẵng... cho thấy, các khí độc hại gây ô nhiễm từ phát thải của các phương tiện
giao thông chủ yếu là: CO, NO x, hơi xăng dầu, bụi, chì, benzen và bụi PM2,5.
Trong đó, xe máy là nguồn phát thải chính các thành phần này.
Tác hại của các chất gây ô nhiễm môi trường nêu trên có ảnh hưởng rất lớn
9
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
đến sức khỏe con người, đặc biệt là đường hô hấp. Theo các báo cáo về ảnh hưởng
của ô nhiễm môi trường tới sức khỏe con người thì ô nhiễm không khí làm cho sức
khỏe con người bị suy giảm, thúc đẩy quá trình lão hóa, chức năng phổi bị suy giảm
các bệnh viêm phổi, ung thư, tim mạch tăng cao và làm giảm tuổi thọ của con
người. Các đối tượng dễ mắc phải là: người già, trẻ em, phụ nữ mang thai, người
thường xuyên phảilàm việc ngoài trời.
Về ô nhiễm do tiếng ồn, hiện nay phương tiện giao thông cơ giới rất phổ
biến, mỗi xe khi vận chuyển trên đường phố sẽ gây ra tiếng ồn do động cơ hoạt
động, tiếng còi, ống xả, tiếng rít phanh và rung động của các bộ phận khác trên xe
gây nên. Mức độ gây ồn của một số loại phương tiện giao thông được thể hiện trong
Bảng 1.1.Tiếng ồn giao thông hiện nay chủ yếu là do mật độ xe trên đường phố lớn,
tập hợp nhiều xe sẽ gây ra hỗn hợp tiếng ồn với nhiều tần số khác nhau. Riêng đối
với nước ta, còn tồn tại nhiều phương tiện lạc hậu, kém chất lượng gây ra tiếng ồn
lớn.
Bảng 1.1. Mức ồn của một số phương tiện giao thông
Loại phương tiện
Mức ồn
Loại phương tiện
Mức ồn
Xe nhỏ
79 dB
Tiếng còi tàu
75 ÷ 105 dB
Xe khách nhỏ
79 dB
Tiếng máy bay
85 ÷ 90 dB
Xe khách vừa
84 dB
Xe quân sự
120 ÷ 135 dB
Xe thể thao
91 dB
Xe chở rác
82÷88 dB
1.2.
Tổng quan về mức ồn
1.2.1. Khái niệm chung về tiếng ồn và rung
Như chúng ta đã biết, các học thuyết về dao động và sóng tạo nên cơ sở lý
thuyết của âm học hiện đại. Dao động âm có thể chỉ lan truyền được trong các môi
trường đàn hồi, bởi vì sự truyền dao động được gây ra bởi các quan hệ đàn hồi giữa
các hạt nhỏ riêng rẽ của môi trường. Chuyển động có dao động (chấn động) lan
truyền được trong môi trường đàn hồi tạo ra âm thanh.
Căn cứ vào loại môi trường mà trong đó âm thanh lan truyền được người ta
phân biệt thành âm thanh không khí (trong không khí), âm thanh dưới nước (trong
10
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
nước) và âm thanh cấu trúc hay rung động (trong vật thể rắn). Trong môi trường
đàn hồi thì một hệ thống dao động cơ học bất kỳ đều là nguồn gốc của sóng âm.
Trong môi trường đàn hồi, các dao động phát sinh tại một điểm của môi
trường có thể trở thành các dao động riêng rẽ. Nhờ có những tương tác lẫn nhau
mang tính đàn hồi mà các dao động của một phần tử sẽ gây ra dao động của các
phần tử khác. Quá trình lan truyền của các dao động trong các môi trường đàn hồi
được gọi là quá trình sóng. Sóng được sinh ra bởi các dao động của các phần tử môi
trường có biên độ nhỏ gọi là sóng âm hoặc sóng âm học.
Do có quán tính của môi trường mà việc truyền dao động trong môi trường
diễn ra không tức thì mà với tốc độ xác định, nó phụ thuộc vào tính chất quán tính
và đàn hồi của môi trường. Tốc độ này được gọi là tốc độ lan truyền sóng hoặc tốc
độ của âm thanh. Tốc độ của chính các dao động của các phần tử môi trường so với
vị trí cân bằng của mình được gọi là tốc độ dao động. Tốc độ này thấp hơn nhiều
tốc độ của sóng, bước sóng, tốc độ âm thanh, chu kỳ của dao động và tần số quan
hệ với nhau theo hệ thức sau:
λ = C.T = c/f (mét)
Trong đó:
λ: Bước sóng.
C: Tốc độ âm thanh.
T: Chu kỳ dao động.
f : Tần số dao động.
Từ đây ta thấy rõ là tần số càng lớn thì bước sóng càng nhỏ và ngược lại.
Bước sóng trong các môi trường khác nhau có thể là khác nhau, từ vài phần
cm ở tần số cao đến vài trăm mét ở tần số thấp.
Căn cứ vào tần số mà sóng âm được phân thành hạ âm (âm tần thấp) có tần
số thấp hơn 16÷ 20Hz, loại âm tần nghe thấy được có tần số 20 ÷2000Hz, loại siêu
âm có tần số 2.103÷109Hz và loại Hypebol có tần số lớn hơn 109HZ.
Tốc độ của âm thanh trong môi trường khác nhau là khác nhau, nó được xác
định bởi tính chất của môi trường và đồng thời phụ thuộc vào loại sóng âm.
Sóng âm khi chuyển động có thể vòng tránh các cản trở gặp phải trên đường
đi. Hiện tượng này là sự nhiễu xạ sóng âm. Nó đúng với nguyên lý của Giu-gens là
từng điểm của môi trường mà sóng đi tới sẽ trở thành nguồn của sóng hình cầu và
11
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
kết quả của điều này là âm thanh được nghe thấy sau vật cản.
Khi có hiện tượng nhiễu của sóng có tần số, pha và biên độ khác nhau thì lại
hình thành các dao động phức tạp.
Các sóng âm có thể là hệ quả của các dao động cưỡng bức và tự do, có chu
kỳ hoặc không có chu kỳ, điều hoà và không điều hoà, tắt dần và không tắt dần. Chi
tiết về các loại dao động này đã được trình bày ở các loại giáo trình chuyên môn
khác. Ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu về tiếng ồn được tạo ra bởi động cơ điêzen lắp
trên xe tải nhẹ. Như quy luật thì những tiếng ồn này là kết quả cấu thành của các
dao động phức tạp và đơn giản.
1.2.2. Cảm nhận tiếng ồn và rung
Như chúng ta đã biết, dao động hình Sin của vật thể được cảm nhận bằng tai
như âm nhạc hoặc đơn giản là âm. Độ cao của âm phụ thuộc vào tần số. Tần số
càng, cao thì âm của âm thanh nghe thấy được càng cao. Các âm thanh có tần số
thấp hơn 16 ÷20Hz, âm lượng của âm thanh được cảm thụ phải phụ thuộc vào
cường độ của nó. Cường độ của âm thanh càng lớn thì âm lượng của nó cũng càng
lớn. Dải nghe được của âm thanh theo áp suất âm từ 2.10 -5 (ngưỡng của độ nghe
thấy) đến 20N/m2 (ngưỡng của cảm giác đau). Bên trong dải này, độ nhạy cảm của
tai được xác định cũng bằng tần số âm thanh. Bởi thế nếu các âm thanh bằng nhau
về cường độ nhưng khác nhau về tần số đều có thể được phân biệt cơ bản theo âm
lượng.
Việc tăng hoặc giảm âm lượng (khi giá trị của nó lớn hơn 40fôn) trên tường
8 ÷10fôn được cảm nhận như việc tăng hoặc giảm độ vang của âm thanh xấp xỉ tới
hai lần. Việc thay đổi mức âm lượng trên lfôn diễn ra chưa thật rõ ràng.
Tiếng ồn là kết quả giao thoa các sóng âm có tần số khác nhau, pha và biên
độ khác nhau, tạo ra dao động không có chu kỳ phức tạp. Những tiếng ồn của các
cơ cấu tàu thuỷ theo nguyên tắc đều có phổ liên tục hoặc hỗn tạp. Trên tất cả các tần
số đang nghiên cứu, xét theo quan điểm sinh vật học thì tiếng ồn có mang tính chất
âm thanh phức tạp sẽ không êm ái, thích thú cho việc hấp thụ.
Các âm thanh và tiếng ồn tần số cao tạo ra cảm giác rất khó chịu, nghĩa là
những âm thanh cường độ thấp nhưng tần số cao có thể là khó chịu hơn âm thanh
cường độ lớn. Điều này được thấy rõ từ các đường cong tạo khó chịu đồng mức do
12
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
Lerd và Cod xây dựng lên và trình bày ở (hình vẽ 1.3).
Từ một đường cong xảy ra trong khoảng 70fôn thì rõ ràng là âm thanh với
mức l00dB trên tần số 50Hz cũng khó chịu như âm thanh với mức 50dB ở tần số
4000Hz.
Một âm thanh có thể bị triệt tiêu bằng một âm thanh khác, hiện tượng này
gọi là sự che lấp âm (phủ âm). Tiếng ồn gây tác động che lấp lớn hơn so với âm
thanh có âm sắc. Những âm thanh có tần số thấp, đặc biệt là những âm thanh có
cường độ lớn với mức hơn 80dB có tác động che lấp lớn nhất.
Hình 1.2. Các đường cong biểu thị sự khó chịu đồng mức
Tiếng ồn gây ảnh hưởng có hại cho độ thính của tai người, còn những tác
động kéo dài của tiếng ồn có thể dẫn đến những thay đổi bệnh lý cho các cơ quan
thính giác. Ngoài ra, tiếng ồn còn có tác động khó chịu đến hệ thống thần kinh của
con người, làm giảm sự chú ý an toàn trong lao động và tăng nhanh sự mệt mỏi, do
đó năng suất lao động giảm, số lượng tai nạn lao động gia tăng.
Theo số liệu của K.C.Ctpamenob tiến hành nghiên cứu ở nhiều bưu điện đã
cho thấy rằng: Mức tăng tiếng ồn từ 75 ÷95dB đã làm giảm năng suất lao động ngay
lập tức xuống 25%. Khi giảm tiếng ồn đi 4 ÷ 5dB thì năng suất lao động tăng lên
5%, còn với mức giảm ồn là 10 ÷15dB thì mức tăng này là 18%.
Các rung động của các cơ cấu tàu biển gây lên tiếng ồn không khí mà trong
13
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
nhiều trường hợp nó lại là thành phần xác định trong mức ồn, ở các buồng tàu.
Ngoài ra, sự rung động còn gây ảnh hưởng không tốt đến con người, mứcảnh hưởng
này tuỳ thuộc vào tốc độ dao động và gia tốc của nó. Cùng với sự tăng cao tần số
rung thì ảnh hưởng xấu của nó cũng tăng theo, ồn và rung gây tác động có hại qua
hệ thống thần kinh đến các hệ thống và cơ quan quan trọng của con người. Trước
hết là đến hệ thống tim mạch và có thể gây ra các bệnh nặng như cao huyết áp, hồi
hộp, mệt mỏi, đau đầu, thần kinh...
Vào năm 1959, Hiệp hội quốc tế đấu tranh chống ồn đã ra đời. Hiệp hội này
đã tiến hành 5 kỳ đại hội tại Zuric (1960), Zalburg (1962), Paris (1964), Bagen Bagen (1966) và Luân Đôn (1968). Tại nhiều quốc gia, các tổ chức đặc biệt về
chống ồn cũng đã được thành lập.
Các mức ồn tối đa cho phép do Uỷ ban chống ồn Thụy Sĩ đặt ra được trình
bày ở bảng 1.2, các mức rung ồn cho phép tại các phòng (buồng) công tác, chỗ tác
nghiệp hiện nay ở Nga được trình bày ở bảng 1.3 và bảng 1.4.
Bảng 1.2. Các mức ồn tối đa cho phép
Các khu vực
Ồn cơ bản
Tiếng ồn cao nhất
Ban đêm
Ban ngày
Ban đêm
Ban ngày
Nghỉ ngơi
35
45
45
50
Sinh sống
45
55
55
65
Công nghiệp
55
65
60
75
Đầu mối giao thông chính
60
70
70
80
Bảng 1.3. Các mức ồn cho phép
Mức cường độ ẩm
Mức ồn (dB)
Đặc tính tần số (Hz)
Bình thường
65 ÷ 75
300 (tần số thấp)
Nâng cao
75 ÷85
800 (tần số trung bình)
Cao
85 ÷ 100
800 ÷ 1000 (tần số trung bình)
14
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
Rất cao
105 ÷ 110
1200 ÷ 1500 (tần số cao)
Cực đại
105 ÷ 110
1500 trở lên (tần số cao)
Bảng 1.4. Các giá trị rung cho phép
Tần số (Hz)
Biên độ (min)
Tốc độ dao động Gia tốc dao động
(cm/s)
(cm/s2)
đến 3
0.6÷0.4
1.12÷0.76
22÷14
3 ÷5
0.4÷0.15
0.76÷0.46
14÷15
5÷8
0.15÷0.05
0.46 ÷ 0.25
15 ÷ 13
8 ÷ 15
0.05÷0.03
0.25÷0.28
13÷27
15-30
0.03 ÷0.009
0.28÷0.17
27÷32
30÷50
0.009 ÷ 0.005
0.17÷0.23
70÷112
75 ÷ 100
0.005 ÷0.003
0.23÷0.19
112÷120
1.2.3. Mức ồn cho phép của động cơ
Như chúng ta biết, các mức ồn và rung chung của động cơ điêzen được xác
định bởi các mức ồn và rung của các nguồn bức xạ khác nhau. Những nguồn chính
của độ ồn không khí là các máy ly tâm và hệ thống nạp của động cơ điêzen không
có tăng áp, các chi tiết giá đỡ bơm nhiên liệu, các bộ giảm tốc, các cơ cấu phân phối
kiểu van, các đường ống nạp và thải. Các nguyên nhân chính của rung là các lực và
mô men không cân bằng, mô men xoắn cản, quá trình làm việc, các quá trình
chuyển dời khe hở các khớp động và các dao động xoắn.
Chúng ta tiếp tục xem xét mức ồn của các nguồn riêng và ý nghĩa của chúng
trong việc hình thành độ ồn chung của một số động cơ điêzen lắp trên xe ca.
1.1.1.1.
Tiếng ồn của máy tăng áp trong động cơ điêzen
Theo số liệu ở bảng 1.5 thì tiếng ồn của các máy tăng áp nằm trong khoảng
từ 104÷133dB, khi mức ồn chung của động cơ là 114÷135dB. Bởi vì khi nạp không
khí từ khoang nạp, thì mức ồn của động cơ còn được gây ra bởi tiếng ồn của bơm
15
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
tăng áp là 132dB. Khi động cơ điêzen nạp không khí từ khoang bên ngoài khoang
qua đường ống thì mức ồn của nó giảm xuống ở mức trung bình là 116dB nhờ có
các âm nạp.
Bảng 1.5. Tiếng ồn của máy tăng áp trong động cơ điêzen
Tốc độ góc Mức
Động cơ
ồn
Mức ồn của
các máy tăng Ghi chú
vòng/phút
chung(dB)
12ЧH 18/20
1700
122
107
12ДH 23/30
825
114
104
ống tỏa xoắn ốc
Nt
Bơm tăng áp có
12ДH 18/20
1900
126
121
ống
áp(dB)
Bơm tăng áp có
tỏa
kiểu
cánh quạt
Д50
800
112
118
64PH 36/45
350
118
118
Các máy bơm tăng áp của động cơ điêzen 12ЧH 18/20 và 12ДH 23/30 và
hàng loạt kiểu khác có vai trò tương đối như trong việc hình thành độ ồn chung
cũng như chúng phát ra tiếng ồn thấp hơn 10 ÷ 15dB so với tiếng ồn của các nguồn
khác. Các mức ồn thấp hơn này được tạo ra bởi các cẩu trúc đặc biệt của những bộ
phận lưu thông không có ống tỏa kiểu cánh quạt. Mức ồn của bơm tăng áp 12HH
18/20 là 107dB, khi mức ồn chung của động cơ là 122dB. Các máy bơm tăng áp có
ống tỏa kiểu cánh quạt quy định tính ồn đặc biệt của tất cả động cơ điêzen thủy.
1.1.1.2.
Các mức ồn của động cơ điêzen và khối động cơ
Tiếng ồn từ rung động phát ra do sự dịch chuyển của piston và các dao động
tự do của các chi tiết trên thân động cơ điêzen nằm trong khoảng 107 ÷122dB khi
mức ồn chung của động cơ điêzen là 109÷126dB (theo số liệu ở Bảng 1.6).
Ở động cơ điêzen không có tăng áp, tiếng ồn của nhóm piston là nguồn chính
và cơ bản của tiếng ồn cùng với tiếng ồn nạp, thải.
16
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
Bảng 1.6. Các mức ồn của động cơ điêzen và khối động cơ
Mác động cơ
Tốc
độ
góc Mức
độ
ồn Mức ồn do khối
12Ч18/20
(vòng/phút)
1900
chung(dB)
126
động cơ(dB)
122
12ЧH 18/20
1400
120
118
12ДH 23/30
800
114
113
37Д
500
115
110
3Д6
1500
116
116
B2-400
1500
118
117
Ví dụ: Khi có mức ồn chung của động cơ điêzen 3Д6 là 116dB, thì tiếng ồn
phát ra bởi nhóm piston là 114dB. Cũng tương tự thì loại động cơ điêzen 12ЧH
18/20, 12ДH 23/30, 3Д12 và của nhiều động cơ khác đều xảy ra như vậy.
Ở động cơ 12ЧH 18/20, khi mức ồn chung là 120dB thì tiếng ồn phát ra từ
nhóm piston đạt 118dB. Như vậy tiếng ồn của nhóm piston luôn thấp hơn mức ồn
chung của động cơ điêzen là 1÷2dB và là nguồn xác định đối với động cơ điêzen
không tăng áp, đồng thời là một trong những nguồn cơ bản của động cơ điêzen tăng
áp.
Tiếng ồn phát ra do rung của khối bị va đập trong nhóm piston là tiếng ồn có
tần số thấp và được xếp trong dải 50 ÷250dB. Trong trường hợp nếu tiếng ồn của
máy tăng áp một trong dãy động cơ điêzen được làm cách âm hoặc giảm xuống thì
rung bề mặt của khối do hoạt động của nhóm piston lại là nguồn chính gây ra tiếng
ồn.
1.1.1.3.
Các mức ồn của động cơ điêzen và bơm nhiên liệu
Ở bảng 1.7 có trình bày các mức ồn chung của động cơ điêzen và các mức ồn
của bơm nhiên liệu ở trong khoảng 106 ÷11 ldB. Khi có mức ồn chung của động cơ
điêzen là 114 ÷126dB, các mức ồn của bơm nhiên liệu thấp hơn mức ồn của nhóm
pitston là 7 ÷12dB.
17
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
Bảng 1.7. Các mức ồn của động cơ điêzen và bơm nhiên liệu
12ДH 23/30
Tốc độ
vòng/phút
400
12ЧH 18/20
1500
118
104
12ЧHC 18/20
1900
126
110
ДK2
860
102
97
Д6
1500
116
108
Động cơ
góc Mức độ ồn chung Mức ồn của bơm
(dB)
nhiên liệu (dB)
104
97
Các bơm nhiên liệu theo tiếng ồn phát ra có thể chia thành hai nhóm: Các
bơm có nhiều pitston phát ra mức ồn cao hơn bơm có 1 pitston. Bơm 1 pitston tạo
ra tiếng ồn 98dB, còn các bơm cơ 12 pitston ở cùng một điều kiện làm việc tạo ra
tiếng ồn là 108dB.
1.1.1.4.
Các mức ồn của động cơ điêzen và truyền lực bánh răng
Truyền lực bánh răng và khớp nối đảo chiều ở loại động cơ điêzen thuỷ cũng
thuộc những nguồn rung chính. Tại bảng 1.8 là các số liệu về mức ồn chung của
động cơ điêzen và các truyền lực bánh răng. Mức ồn của truyền lực bánh răng ở
động cơ 12ДH 23/30, 37Д, 12ЧH 18/20 ở trong khoảng 104 ÷110 dB khi mức ồn
chung là 114 ÷122dB. Mức ồn của truyền lực bánh răng trong động cơ 12ДH 23/30
thấp hơn mức ồn chung là l0dB, nên tiếng ồn của truyền lực bánh răng động cơ này
được xếp trong 1 khoảng tần số cao và trung bình 500 ÷3000Hz. Nó nghe được rất
rõ ở tần số thấp. Tiếng ồn của truyền lực bánh răng trong động cơ điêzen 6HH và
của các khớp nối đảo chiều trong động cơ điêzen 12HH 18/20 hoàn toàn không
nghe thấy được tại một dải của tiếng ồn chung vì tốc độ góc của các khớp nối đảo
chiều trong động cơ 12ЧH 18/20 cao nên có tiếng ồn lớn 110dB so với truyền lực
của động cơ điêzen 12ДH 23/30 và 37Д.
Bảng 1.8. Mức ồn của động cơ điêzen và truyền lực
12ДH 23/30
Tốc độ
vòng/phút
825
37Д
500
115
105
12ЧH 18/20
1700
122
110
Động cơ
góc Mức
(dB)
114
18
ồn
chung Mức ồn của truyền
lực (dB)
104
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
1.1.1.5.
Mức ồn của động cơ điêzen và của các hệ thống nạp
Tiếng ồn do hệ thống nạp trong động cơ điêzen không tăng áp có 6Ч23/30 và
3Д6 gây ra thấp hơn mức ồn chung của động cơ điêzen 12 ÷14dB. Bảng 1.9 chỉ rõ
là tiếng ồn nạp được xếp trongkhoảng tần số thấp từ 50 ÷300Hz và thường thường
hay bị nhầm lẫn với tiếng ồn của các nguồn khác. Khi đó, tiếng ồn của các động cơ
điêzen này trực tiếp tại cửa nạp thì tiếng ồn nạp ở các tần số nạp tăng lên. Ở động
cơ 3Д6 lên tới 117dB, động cơ 6Ч23/30 là 114dB. Tiếng ồn do hệ thống nạp của
động cơ điêzen nén khí ДK2 và ДK10 có bộ tiêu âm gây ra trên cửa nạp thấp hơn
mức ồn chung toàn bộ chỉ là 5 ÷ 7dB. Do đó các hệ thống nạp của điêzen nén khi
không có tiêu âm là nguồn ồn chính xác định mức ồn chung.
Bảng 1.9. Mức ồn của động cơ điêzen và của các hệ thống nạp
Tốc
độ
góc Mức
6Ч 12/14
vòng/phút
1500
(dB)
106
thống nạp (dB)
96
6Д 15/18
1500
115
103
6Ч 18/20
750
110
105
6Ч 23/30
1000
112
98
105
98
116
112
Động cơ
ДK2(có tiêu âm)
880
ДK2 (không có
880
tiêuâm)
1.3.
ồn
chung Mức ồn của hệ
Một số đặc điểm và thông số chính của động cơ IFA W50
Động cơ của IFA W50 là loại động cơ 4 kỳ, 4 xy lanh và được bố trí một
hàng thẳng đứng.
Bảng 1.10. Các thông số kết cấu cơ bản của động cơ IFA W50
TT
Thông số
Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị
1
Hành trình piston
S
145
mm
2
Đường kính xy lanh
D
120
mm
3
Số xy lanh
i
4
4
Chiều dài thanh truyền
L
280
mm
5
Công suất định mức
Ne
115
Mã lực
6
Mô men cực đại ở n=2300v/ph
Memax
7
Số vòng quay định mức
nN
19
Nm
2300
vg/ph
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
8
Suất tiêu hao nhiên liệu
ge
185
g/ml.h
9
Tỷ số nén
ε
18,7
10
Góc mở sớm xupáp nạp
α1
8
độ
11
Góc đóng muộn xupáp nạp
α2
38
độ
12
Góc mở sớm xupáp thải
44
độ
13
Góc đóng muộn xupáp thải
β1
β2
8
độ
14
Góc phun sớm
φs
24
độ
15
Thứ tự làm việc
1-3-4-2
Ta chọn động cơ này vì động cơ làm việc có độ tin cậy cao, độ bền cao, kết
cấu gọn nhẹ, dễ sử dụng, suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ, dễ chăm sóc bảo dưỡng, sửa
chữa, độ ồn lớn ảnh hưởng đến môi trường và người điều khiển phương tiện. Song
nếu ta khắc phục được độ ồn của động cơ nằm trong phạm vi cho phép thì sẽ cải
thiện được môi trường và giảm sự mệt mỏi cho người điều khiển, đồng thời đáp ứng
được nhu cầu phát triển kinh tế của đất nước trong quá trình công nghiệp hóa hiện
đại hóa.
20
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ CÁC NGUỒN GÂY ỒN CỦA
ĐỘNG CƠ IFA W50.
I.
CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ
1. Kiểu động cơ: Động cơ 4WD14,5/12-1, không tăng áp
2. Thứ tự nổ
1-3-4-2
3. Công suất động cơ
Ne=1.10
(mã lực)
4. Số vòng quay
n 2300
(vòng / phút)
5. Suất tiêu thụ nhiên liệu
ge=183
(g/ml.h)
6. Số kỳ
τ=4
7. Đường Kính xy lanh
D =120
(mm)
8. Hành trình piston
S =145
(mm)
9. Tỷ số nển
ε= 18,7
10. Số xi lanh
i= 4
11. Chiều dài thanh truyền
ltt= 280
(mm)
12. Trọng lượng nhóm piston
mpt= 3,5
(kg)
13. Trọng lượng thanh truyền
mtt = 4
(kg)
14. Góc mò sớm xupáp nạp
α 8
(°)
15. Góc đóng muộn xupáp nạp
(°)
α =38
=
1
=
2
16. Góc mở sớm xupáp thải
17. Góc đóng muộn xupáp thải
β1= 44
β2= 8
(°)
(°)
18. Góc phun sớm
2.1 Các thông số chọn
φp = 24
(°)
2.1.1 Tính tốc độ trung bình của piston
Ta có công thức tính tốc độ trung bình của piston như sau:
Vậy động cơ có tốc độ cao tốc
Áp suất và nhiệt độ của môi trường
pk = 0,1
(MPa)
Tk = 24+273 = 297
(ºK)
2.1.2 Áp suất cuối quá trình nạp (động cơ không tăng áp)
pa = (0,8÷0,9)pk = (0,8÷0,9).0,1 => chọn pa = 0,088
(MPa)
2.1.3 Áp suất và nhiệt độ khí sót
pr= (1,05 ÷l,15).pk = (1,05 ÷ 1,15).0,1=> chọn pr = 0,115
(MPa)
Tr = (700 ÷ 900) (°k) , chọn Tr = 800
(°K)
21
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
2.1.4 Độ tăng nhiệt độ do sấy nóng khí nạp mới
-ΔT chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên
trong xylanh.
ΔT = 20 ÷ 40, Vì động cơ Diesel có tỷ số nén cao nên chọn:
ΔT =30
2.1.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
λt = 1,1 (do α >1,4)
2.1.6 Hệ số quét buồng cháy
λ2 = 1; (do không tăng áp)
2.1.7 Hệ số nạp thêm
λ1 = 1,02 ÷ 1,07 => chọn λ1 = 1,02
2.1.8 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z và b
ξz = 0,70 ÷ 0,85 => chọn ξz = 0,85
ξb = 0,80 ÷ 0,90 => chọn ξb = 0,9
2.1.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công
2.1.10 Tỷ số tăng áp
Chỉ có ở động cơ Diesel, λ = 1,2 ÷ 2,4, ta chọn λ = 1,6
II.
TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
2.2 Quá trình nạp:
2.2.1 Hệ số khí sót: γr
Chỉ số dãn nở đa biến m = 1,45 ÷ 1,5, chọn m = 1,5
22
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
2.2.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp:
Thay số vào ta được:
2.2.3 Hệ số nạp:
2.2.4 Lượng khí nạp mới
Ta có
trong đó:
Thay vào (*) ta được:
23
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS : Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
2.2.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu:
Đối với nhiên liệu Diesel C = 0,87; H = 0,126; O = 0,004
M0 = 0,496
(kmol/kgnl)
2.2.6 Hệ số dư lượng không khí α
Phù hợp với động cơ Diesel buồng cháy thống nhất (α = 1,4 ÷ 1,8)
2.3 Quá trình nén
2.3.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới:
2.3.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót:
2.3.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp công tác:
2.3.4 Chỉ số nén đa biến n1
24
Trường ĐHBK Hà Nội
Viện Đào tạo sau Đại học
GVHD: PGS -TS: Phạm Văn Thể
Học viên thực hiện: Hoàng Đình Tuấn
Thay các giá trị đã biết và thử chọn với n1 = 1,3667 thay vào hai vế của phương
trình ta được:
VT = 0,3667
VP = 0,3668
VT-VP = 0,0001
Vậy n1 = 1,3667
2.3.5 Áp suất cuối quá trình nén:
pc = pa . εnl = 0,088.18,71,3667 = 4,816
(MPa)
2.3.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén:
Tc = Ta.ε(nl-1) = 340,92.18,7(1,3667-1) = 997,785
(ºK)
2.3.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén:
Mc = Ml + Mr = Ml(1+γr) = 0,7286.(1+0,03) = 0,750
2.4 Tính toán quá trình cháy
2.4.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết:
2.4.2
Hệ số thay đổi phân tử thực tế:
2.4.3
Hệ số thay đổi phân tử tại z:
25
(kmol/kgnl)
