Влияние на человека шумового воздействия

а потому нуждается в востановлении.

 

      Вопросы шума создаваемого автомобилем и  проблемы связанные с ним заинтересовали нас, что и явилось главным  мотивом выбранной нами темы

дипломной работы. 
 
 
 
 

1 Конструкторский раздел 
 

 1.1 План шумоизоляции стены лаборатории ДВС. 

       Шумоизоляция  лаборатории ДВС будет произведена  за счет монтажа на стену кабинета  плит пенополистирола. В первую очередь  на стену будет нанесён слой грунтовки. Это необходимо для лучшего склеивания между стеной и плитами пенополистирола. Затем будет произведено наклеивание плит пенополистирола на стену. В заключающем этапе работ по шумоизляции лаборатории предполагается наклейка декоративных обоев  и установка напольных и потолочных плинтусов. 

 1.2 Обоснование выбора материала шумоизоляции. 

 Для шумоизоляции лаборатории были выбраны пенополистироловые плиты. Это обосновывается тем, что стандартные строительные изоляционные плиты позволяют уменьшить шум, проникающий в помещение, на 10-30 Дб, при толщине всего лишь  50мм.  Кроме того это наиболее дешевый из имеющихся в продаже шумоизаляционных материалов.  

 1.4 Разработка схемы отвода выхлопных газов.

 

 

       Отвод выхлопных газов будет осуществляться путем вывода трубы от выпускного коллектора через стену на улицу. При этом на пути выхлопных газов будет установлено два глушителя и резонатор для уменьшения уровня шума в лаборатории.  

 1.5 Монтаж глушителя 

  
Для монтажа  вывода отработавших газов установили и закрепили на штатное место  глушитель. Перед установкой глушителя предварительно проделано выходное отверстие в стене лаборатории. Для защиты от ожога выхлопная труба изолирована асбестовой нитью.

 

 

1.6 Описание конструкции выпускного клапана. 

Клапан состоит  из тарельчатой плоской головки  и стержня. Диаметр головки выпускного клапана меньше, чем впускного.

Стержень клапана  — шлифованный. Торец стержня  закален, благодаря чему уменьшается  его износ от действия коромысла.

Клапаны работают при высокой температуре  и подвергаются разъедающему воздействию  газов. Материал, применяемый для их изготовления, должен противостоять коррозии и истиранию. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1.7 Назначение выпускного клапана. 

      Основная  задача клапанов - управление потоками продуктов сгорания, вытекающих из него. Следовательно, клапан при его  открытии должен свободно пропускать газы, то есть обладать минимальным гидравлическим сопротивлением. В то же время закрытый клапан должен обеспечивать герметичность и полностью отделять полость цилиндра от выпускной системы двигателя.

 Клапан состоит  из тарелки и стержня. На современных двигателях клапаны располагаются в головке блока цилиндров, а место соприкосновения клапана с ней называется седло.

 Клапан должен надежно изолировать цилиндр  во время тактов сжатия и рабочего хода от впускного или выпускного трубопровода и оказывать в открытом положении возможно меньшее сопротивление движению газов. Плавный переход от головки клапана к его стержню уменьшает сопротивление при обтекании клапана газами.

 Клапан, как  и другие детали газораспределительного механизма, должен быть легким, чтобы при возвратно-поступательном движении его не возникали большие силы инерции.

 Для большей  плотности прилегания каждый клапан притирается к гнезду до фаски  шириной 1,5...2 мм, выполненной у большинства  двигателей под углом 45°

 

 . Через седло отводится до 75% всего тепла, поступающего к тарелке, - весьма и весьма значительная часть. Естественно, если контакт с седлом нарушен, тарелка сразу начинает перегреваться. Значит, до прогара жить клапану остается недолго. 

1.8 Требования, предъявляемые к клапану. 

      Клапаны двигателя внутреннего сгорания функционируют в экстремальных  условиях. Они подвержены совместному  действию переменной механической нагрузки, высокой температуры, износа, коррозии и эрозии. Открываясь на такте выпуска, и так горячий клапан еще больше нагревается горячими выхлопными газами, и температура его тарелки достигает 850-900°С., стержень нагружен циклическими растягивающими усилиями пружины, поверхность стержня подвергается сильному воздействию факторов трения, торец стержня испытывает интенсивные контактные нагрузки. Клапаны и седла клапанов подвергаются износу в результате ударов головки клапана о седло, повторяющихся с большой частотой, коррозионному действию агрессивных отработавших газов при повышенной температуре, а также эрозионному действию струи газа и продуктов неполного сгорания топлива. После некоторого периода, работы седло покрывается нагаром, который под влиянием высокой температуры накаляется, что приводит к выжиганию опорной поверхности клапана и потере герметичности. Не герметичность клапанов, в свою очередь, приводит к нарушениям в работе двигателя, к которым относятся затрудненный запуск, уменьшение мощности и др. При этом через образовавшиеся щели под высоким давлением проходит струя горячих рабочих газов, сильно нагревающих головку клапана. Вследствие такого нагрева края головки подправляются и клапан разрушается. С течением времени материал клапана может настолько снизить свою прочность в результате выгорания некоторых компонентов сплава, что возможен даже отрыв головки от стержня клапана. На интенсивность износа седел клапанов влияет также состав всасываемой в цилиндры смеси. Вели смесь слишком бедную, то сгорание происходит при более высокой температуре и коррозионное действие отработавших газов оказывается сильнее. Когда смесь слишком богата, сгорание идет медленнее и при более низкой температуре. Несгоревшие тяжелые фракции топлива ускоряют осаждение слоя нагара, коррозионно-агрессивного к материалу клапана. Поэтому к клапанам предъявляются очень жесткие технические и качественные требования.

 Материал  клапанов должен обладать стойкостью против коррозии и хорошо сопротивляться износу, переносить высокие температурные, механические и контактные нагрузки.

 

 

 Для того чтобы  клапаны могли противостоять  таким тепловым нагрузкам, их приходится изготавливать из специальных жаростойких сталей и сплавов с большим содержанием хрома, никеля, молибдена и даже вольфрама.

 Эти материалы  весьма недешевы, из-за чего нередко  выпускные клапаны изготавливают  из разнородных материалов: тарелку - из жаростойкого сплава, а стержень - из легированной стали. Кстати, впускные и выпускные клапаны самых разных моторов очень легко отличить: тарелки выпускных клапанов не обладают магнитными свойствами.

 Чтобы снизить  износ фаски при высоких рабочих температурах, на нее нередко наплавляют специальный твердый материал - стеллит. Реже применяют натриевое охлаждение клапана: натрий, перемещающийся во внутренней полости клапана при его открытии и закрытии, переносит тепло от горячей тарелки к более холодному стержню. 

1.9 Устройство и принцип работы клапана.

Клапаны  совершают  осевые перемещения в направляющей втулке  и нагружены соответственно пружинами которые закрепляют на клапане с помощью тарельчатой  шайбы  и сухарей, поэтому они  плотно перекрывают впускное и выпускное отверстия цилиндра. Под стержнями клапанов установлены толкатели, опирающиеся своей тарельчатой частью на распределительный вал, который через шестеренный привод получает вращение от коленчатого вала двигателя,-вследствие чего кулачки набегают на толкатели и поднимают их вместе с клапанами. Так, кулачки вала со строго заданной последовательностью открывают, а пружины закрывают выпускные клапаны, обеспечивая смену рабочего тела в цилиндрах.

      Работает, соответственно, на такте выпуска (поршень вверх - выпускной клапан открывается). Клапан должен открываться достаточно рано, чтобы цилиндр успел очиститься от продуктов сгорания. При позднем открытии оставшиеся в цилиндре газы будут смешиваться с поступающей свежей смесью, ухудшая сгорание, а раннее открытие, в свою очередь, может существенно снизить эффективность рабочего хода, так как давление воздействующее на поршень, будет "стравливаться" через выпускной канал. Аналогично при закрытии: при раннем отработавшие газы не успеют покинуть камеру сгорания, а при позднем - входящая порция свежей смеси будет вытолкнута в выпускную систему. Кстати, выпускной тракт можно настроить так. Что свежая смесь будет втягиваться обратно в цилиндр.

      

      

1.10 Обоснование выбранной конструкции выпускного клапана. 

      После многочисленных проб и практического  применения  и других конструкторы и технологи пришли к убеждению, что наилучшими с точки зрения технологичности являются клапаны  с плоской головкой, так как  все другие клапаны, более сложные  в изготовлении, не имеют перед ними особых преимуществ. Если необходимо улучшить наполнение и устранить опасность коробления впускных клапанов большего диаметра, то преимущества имеют тюльпанообразные клапаны, которые в таком случае и устанавливаются, но производство их сложнее и дороже. Лучшую очистку цилиндра от отработавших газов дают грибообразные выпускные клапаны, также более дорогие в производстве.

      Для работы выпускных клапанов наилучшей  оказалась кремнехромистая сталь, так называемый «сильхром» с содержанием 2,0-3,5% Si и до 9,5% Сг. 

1.11 Расчет выпускного клапана. 

Расчет выпускного клапана можно намечать исходя из следующих соотношений:

Ширина фаски  b = (0,05-0,12)d, где d – диаметр горловины седла клапана;

угол у основания  фаски α = 30 или 45˚; толщина головки у фаски c = (0,08-0,12)d;

радиус перехода от головки к стержню клапана rr = (0,25-0,30)d; 

Рис.1 К определению диаметра горловины седла клапана

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

диаметр стержня  при передаче усилий клапану непосредственно  от кулачка (значительные боковые усилия) δ = (0,3-0,4)d;

при других видах передачи (от коромысла  или толкателя) δ = 0,25d;

длина клапана  l = (2,5-3,5)d;

угол при основании  конической части головки β = 10-15˚;

наружный диаметр  клапана dн = (1.12-1.16)d,

внутренний диаметр  клапана dв  = d–(0.4-0.8) мм.  

1.12 Определение основных параметров клапана. 

Основные размеры  клапана определяем исходя из следующих  соотношений:

Ширина фаски  b = (0,12)32=4, где d – 32мм

угол у основания  фаски α = 45˚; толщина головки у фаски c = (0,12)32=4;

радиус перехода от головки к стержню клапана rr = (0,30)32=9.6˚;

диаметр стержня  при передаче усилий клапану непосредственно  от кулачка (значительные боковые усилия) δ = (0,25)32=8; при других видах

                                                                                     Рис.2. К определению основных                                              

                                                                                                   размеров клапана.   

передачи (от коромысла  или толкателя) δ = 0,25d;

длина клапана  l = (3,5)32=113 мм; угол при основании конической части головки β = 10-15˚; наружный диаметр клапана dн = (1.15)32=37 мм, внутренний диаметр клапана

dв  = 32–(0.5)= 31.5 мм. 

1.13 Выбор материала выпускного клапана. 

Головку выпускных клапанов изготовляют из хромомарганцо-воникелевой с добавкой азота, кремнехромоникелевой и других высоколегированных жаростойких и коррозионно-стойких сталей (например, 4Х10СЗМ, Х12Н7С, 2Х18Н9 и т. д.).  Стержни могут быть изготовлены из хромистой или хромоникелевой сталей, обладающих хорошей износостойкостью. Клапаны, изготовленные из двух таких материалов методом стыковой сварки, отличаются высокой жаростойкостью, хорошей износостойкостью и не вызывают излишнего удорожания производства. 
 

1.14 Предложение по улучшению конструкции выпускного клапана. 

 Предложение по увеличению выпускного клапана. Увеличение размеров впускного клапана действительно необходимо только для гоночных двигателей, или двигателей большого литража обычных автомобилей для увеличения эластичности их скоростных характеристик. Иногда при средней форсировке двигателей малого литража, размеры впускных клапанов также нужно увеличить. Установка больших клапанов означает значительный объем модификации головки цилиндров для достижения максимальной выгоды от их установки. После установки больших впускных клапанов двигатели с малыми размерами цилиндра будут терять часть мощности на низких частотах вращения. Двигатели большего литража эту замену переносят менее болезненно, но заметно прибавляя в зоне высоких частот. ринудительная подача воздуха при наддуве означает, что стандартный выпускной клапан может не справиться с дополнительными расходами газов. В таких случаях лучше идти на установку большого выпускного клапана, какой можно поставить, вплоть до размера стандартного впускного клапана. Иногда можно даже пожертвовать размером впускного клапана ради увеличения размера выпускного клапана. В двигателях с газотурбинным наддувом удаление газов из цилиндра как можно с большей скоростью делает систему наддува более эффективной, в то время, как в двигателях с приводным нагнетателем просто требуется помощь в освобождении "переполненных" цилиндров. При наддуве выпускные клапаны должны иметь размер в 90 % от размера впускного клапана.