Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые двигатели

Диссертационная работа:

Руссинковский Виталий Сергеевич. Разработка метода расчета вибрации и структурного шума корпусных деталей автомобильных дизелей : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.02 Москва, 2005 183 с. РГБ ОД, 61:05-5/2920

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Список обозначений и сокращений 5

ВВЕДЕНИЕ 7

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВИБРАЦИИ И СТРУКТУРНОГО ШУМА 10

1.1. Методы расчета структурного шума и вибрации корпусных деталей дизелей 10

1.1.1. Приближенные аналитические методы 15

1.1.2. Расчетно-экспериментальные методы 18

1.1.3. Расчет вибрации и структурного шума методом конечных и граничных элементов 21

1.2. Структура математических моделей корпусных деталей дизелей при расчетах вибрации и шума 28

1.2.1. Акустический баланс и основные излучатели структурного шума дизеля 28

1.2.2. Конечные элементы для расчетов вибрации 31

1.2.3. Граничные элементы для расчетов структурного шума 35

1.3. Математические модели источников структурного

шума корпусных деталей 36

1.3.1. Влияние рабочего процесса на структурный шум 37

1.3.2. Вклад в образование структурного шума сил КШМ 38

1.3.3. Вклад в образование шума перекладок поршней 43

1.3.4. Вклад в образование шума сил и моментов привода механизмов 45

1.3.5. Вклад в образование шума сил и моментов ГРМ 49

1.3.6. Вклад в образование шума ТНВД 52

1.3.7. Вклад в образование шума агрегатов наддува 53

1.3.8. Вклад в образование шума волн давления в тонкостенных трубопроводах и корпусах -3 1.3.9. Вклад в образование шума вспомогательных агрегатов 54

1.4. Выводы, постановка цели и задач диссертационной работы 55

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА СТРУКТУРНОГО ШУМА КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЕЙ 58

2.1. Использование метода передаточных функций для сокращения повторных вычислений 58

2.2. Применение метода суперпозиции собственных форм

для расчета вынужденных колебаний корпусных деталей 63

2.3. Моделирование диссипации энергии колебаний корпусных деталей 67

2.4. Применение метода граничных элементов для расчета структурного шума 71

2.4.1. Прямой метод граничных элементов 72

2.4.2. Непрямой метод граничных элементов 74

2.4.3. Системы линейных алгебраических уравнений ПМГЭ и НМГЭ 76

2.4.4. Численное интегрирование коэффициентов СЛАУ МГЭ 78

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РАСЧЕТА ВИБРАЦИИ И СТРУКТУРНОГО ШУМА КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ 83

3.1. Алгоритм расчета структурного шума и вибрации корпусных деталей автомобильных дизелей 83

3.2. Моделирование граничных условий теплообмена и температурной деформации деталей цилиндропоршневой группы...85

3.3. Линейная модель воздействия КШМ на корпусные детали 89

ЗА. Расчет КШМ с учетом вторичной динамики поршня 91

3.5. Модель взаимодействия коленчатого вала и блок-картера 95

3.6. Приведение боковой силы поршня к стационарной точке 96

3.7. Модель учета жесткости и инерции коленчатого вала. 98

3.8. Модель опор двигателя... 101

3.9. Обеспечение устойчивости расчетов методом граничных элементов 102

ЗЛО. Исследование эффективности прямых методов решения СЛАУ МГЭ 111

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА ВИБРАЦИИ И СТРУКТУРНОГО ШУМА ДИЗЕЛЯ 113

4.1. Экспериментальное определение собственных частот и форм колебаний корпусных деталей дизеля 114

4.1.1. Методика проведения эксперимента 114

4.1.2. Оценка погрешности измерения 118

4.2. Экспериментальное определение структурного шума дизеля ,.120

4.2.1. Методика проведения эксперимента 120

4.2.2. Оценка погрешности измерений 124

4.3. Расчет собственных форм и частот колебаний корпусных деталей МКЭ : 128

4.4. Сравнение результатов экспериментального и расчетного измерения собственных частот и форм колебаний 129

4.5. Расчет вибрации и структурного шума дизеля 133

4.6. Сравнение результатов расчетного и экспериментального определения шума 142

4.7. Расчетное исследование путей усовершенствования конструкции корпусных деталей 146

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 154

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 155

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 156

Приложение 1 173

Приложение 2 1  

Введение к работе:

Современное законодательство в области экологии характеризуется повышенными требованиями к предельно допустимому внешнему шуму автомобиля, одним из основных источников которого является двигатель. В России введен ГОСТ Р41-51, соответствующий Директиве №51 ЕЭК ООН, который устанавливает предельно допустимый внешний шум автомобиля с дизельным двигателем 75...82 дБ А в зависимости от категории автотранспортного средства. В тоже время, экономика требует дальнейшего повышения мощности двигателей, что без принятия соответствующих мер ведет к повышению шума.

Излучение звука вследствие вибрации наружных поверхностей корпусных деталей является одним из основных источников шума дизеля, называемым структурным шумом. Снижение структурного шума, которое может быть достигнуто рациональной конструкцией корпусных деталей, содержит в себе возможности значительного снижения шума дизеля.

Расчет структурного шума позволяет заложить оптимальные виброакустические характеристики корпусных деталей уже на ранних стадиях проектирования двигателя, в то время как существенно изменить их конструкцию на этапе экспериментальной доводки затруднительно.

Для расчета структурного шума должны быть выполнены два последовательных этапа - расчет вибрации корпусных деталей под действием вызывающих ее механических источников и расчет излучения звука наружными поверхностями вибрирующих корпусных деталей.

На сегодняшний день методы расчета структурного шума корпусных деталей дизелей разработаны недостаточно. Созданию аналитических методов расчета вибрации и излучения звука препятствует сложная геометрическая форма корпусных деталей. Поэтому наиболее перспективным представляется применение численных методов - метода конечных элементов для расчета вибрации и метода граничных элементов для расчета излучения структурного шума. Метод конечных элементов уже достаточно широко используется в машиностроении для решения задач прочности и динамики, в то время как использование метода граничных элементов, позволяющего эффективно решать задачи излучения звука, еще не достаточно.

С использованием методов конечных и граничных элементов может быть создана эффективная методика анализа структурного шума корпусных деталей двигателей, которая позволит определять их вибро-акустические характеристики при проектировании новых или модернизации существующих двигателей, значительно сократив объем натурных испытаний.

Целью настоящей диссертации являлась разработка метода расчета вибрации и структурного шума, излучаемого корпусными деталями автомобильного дизеля, позволяющего на базе методов конечных и граничных элементов анализировать влияние на вибрацию и структурный шум конструкции и условий работы корпусных деталей, механизмов двигателя, параметров рабочего процесса двигателя.

Адекватность разработанного метода была проверена с помощью экспериментов. Для определения собственных частот и форм колебаний корпусных деталей дизеля использовался метод возбуждения собственных колебаний ударом, датчики силы и вибрации, двухканальный анализатор спектров сигналов. Измерение внешнего шума работающего дизеля производилось на акустическом стенде по методике ОСТ 37.001.266-83 с учетом требований ГОСТ 14846-81. Измерительная аппаратура соответствовала требованиям ГОСТ 17168-82 и ГОСТ 17187-81. В качестве объектов исследования использовались автомобильные дизели 4ЧН 10.2/12.2 и 8ЧН 12/13.

Научной новизной диссертации является методика и алгоритм расчета вибрации и структурного шума корпусных деталей автомобильных дизелей с учетом сил и моментов КШМ, включая вторичную динамику поршневой группы, разработанная на основе метода передаточных функций и современных численных методов конечных и граничных элементов.

Практическая значимость разработанного метода состоит в возможности рассчитывать вибрацию и структурный шум корпусных деталей автомобиль -9-ных дизелей при проектировании. Применение метода позволяет сократить затраты на изготовление опытных образцов корпусных деталей и проведение натурных экспериментов по доводке вибро-акустических характеристик корпусных деталей автомобильных дизелей. Разработана модель учета влияния вращающегося коленчатого вала на жесткость и инерцию корпусных деталей. Предложен алгоритм расчета вынужденных колебаний МКЭ на основе метода суперпозиции собственных частот и форм колебаний корпусных деталей. ПМГЭ адаптирован к задаче расчета структурного шума корпусных деталей с помощью применения схемы обеспечения однозначности решения на произвольных частотах. Разработан программный комплекс, реализующий расчеты.

Результаты проведенной работы использованы в хоздоговорных темах: - №32144 между ГНУ НИИЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана и ОАО «Автодизель» (ЯМЗ);

Основные результаты диссертации докладывались на XX научной конференции «CAD-FEM User s Meeting», Фридрихсхафен, Германия, VI международном симпозиуме «Transport Noise and Vibration», Санкт-Петербург, Россия, VIII и IX Международных конгрессах двигателестроителей, Рыбачье, Украина, научно-технических конференциях МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАДИ (ТУ), МАМИ, Владимирском государственном университете, Рязанском военном автомобильном институте.

По результатам работы опубликовано 4 печатные работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, заключения, списка литературы и приложения, содержит 182 страницы машинописного текста, 67 рисунков и 14 таблиц. Список использованной литературы включает 173 наименования.  

Подобные работы
Лазарев Василий Михайлович
Разработка метода расчета и оценки эффективности системы жидкостного охлаждения тракторного дизеля
Голосов Андрей Сергеевич
Разработка и экспериментальная проверка метода расчета концентраций оксидов азота в дизелях на основе многозонной модели рабочего процесса
Шутков Евгений Алексеевич
Разработка методов гидравлического расчета внешних систем смазки и фильтров масла форсированных дизелей
Макаревский Андрей Сергеевич
Разработка методов расчета сажеобразования и снижение дымности отработавших газов при набросе нагрузки дизеля
Соловьев Дмитрий Евгеньевич
Разработка метода диагностирования дизеля в условиях эксплуатации с использованием неустановившихся режимов работы
Эсмаилзаде Эбрахим
Разработка методов организации рабочего процесса топливной системы дизеля при использовании в качестве топлива диметилового эфира
Бангоян Эмиль Гайкович
Разработка методов и средств снижения шума выпуска дизелей автопогрузчиков (на примере дизеля автопогрузчика ДВ-1792М)
Хайртдинов Ильдар Нурисламович
Разработка методов и динамической математической модели для исследования дизелей при неустановившихся нагрузках
Кульчицкий Алексей Рэмович
Исследование процессов образования и разработка методов снижения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей внедорожных машин
Карлос Сесар Мунарес Тапиа
Разработка методов и средств безразборного раскоксовывания распылителей форсунок автобусных дизелей в условиях г. Лимы, Перу

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net