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186F柴油机消声器设计

186F柴油机消声器设计

本文的目的在于设计一种适合给定的某品牌186F柴油机的排气噪声消声器,通过查阅文献资料,介绍了各种消声器的工作原理与特点,最后选定了微穿孔板式消声器,然后通过消声器的容积比和共振频率确定消声器的声阻抗率,得出消声器的理论消声量,再得出理论消声量

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  • 详细描述

    186F柴油机消声器设计
    摘 要:柴油机消声器是有效降低柴油机噪声的重要零部件,其可以极大的阻碍柴油机排气过程中的声波传输。在噪声日益严重的现状下,柴油机消声器的重要性不言而喻,国家也为此制定了严格的标准,所以消声器的设计研究也是所有厂商都十分关注的话题。如何在保证降噪标准的情况下,使柴油机的动力损失降到最低,结构更加合理,是现阶段柴油机消声器研究的重点问题。
    本文的目的在于设计一种适合给定的某品牌186F柴油机的排气噪声消声器,通过查阅文献资料,介绍了各种消声器的工作原理与特点,最后选定了微穿孔板式消声器,然后通过消声器的容积比和共振频率确定消声器的声阻抗率,得出消声器的理论消声量,再得出理论消声量后,在GT-SUITE中建立模型,输入数据,然后仿真出不同转速下声阻抗率与功率损失情况,然后绘制图表表示结果,最后介绍了消声器设计的实验方式与装置。
    关键词:柴油机 消声器  微穿孔板  消声量  GT-SUITE 仿真

    Design of muffler for 186F diesel engine
    Abstract: Diesel engine muffler is an important component to reduce the noise of diesel engine, which can greatly hinder the acoustic transmission in the process of diesel engine exhaust. In the current situation of noise becomes more and more serious, it is self-evident importance of diesel engine exhaust muffler, countries have formulated strict standards, so the design research of muffler is all the manufacturers are very concerned about the topic. How to minimize the power loss of diesel engine and make the structure more reasonable under the condition of ensuring the noise reduction standard is the key problem in the research of diesel engine muffler.
    The purpose of this paper is to design a muffler exhaust noise of a certain brand of 186F diesel engine for a given, through literature review, introduces the working principle and characteristics of all kinds of muffler, the final selection of the micro perforated plate muffler, the muffler and by determining the volume of the muffler acoustic impedance ratio and resonance frequency, the theory of muffler amount, and then obtains the theory model, noise reduction, GT-SUITE in the input data, and then simulate different speed impedance sound and power loss, and then draw the graph results, finally introduces the experimental method and device design of muffler.
    Key words:  Diesel engine  muffler  Micro perforated plate  Noise reduction 
    GT-SUITE  simulation

    目录
    第一章 绪论 1
    1.1 国内外噪声控制的发展 1
    1.2 柴油机排气噪声产生原理 3
    1.3 消声器的分类 5
    1.4 消声器研究现状 6
    1.5 消声器性能评价指标 7
    1.6 186F柴油机介绍 9
    1.7 设计目标及方案 10
    第二章 微穿孔式消声器的设计与计算 10
    2.1 微穿孔式消声器介绍及其结构 10
    2.2 微穿孔板式消声器消声原理 13
    2.3 微穿孔板式消声器的设计与计算 16
    第三章 利用GT-SUITE对设计的微穿孔板式消声器进行仿真 21
    3.1 GT-SUITE软件综述 21
    3.2 186F柴油机GT-SUITE模型建立 23
    3.3 发动机配装消声器后仿真结果分析 24
    第四章 消声器实验 26
    第五章 结  论 29
    致  谢 30
    参考文献 31

    第一章 绪论
    1.1  国内外噪声控制的发展
    当今社会,国内外已经将噪声当作了一种重要的环境污染,越来越严格的噪声控制标准与法规被陆续颁布。在这样的背景下,越来越多的机构也开始关注起了日益严重的发动机噪声问题。通过何种方法可以有效地降低发动机噪声,成了我们需要重视与解决的问题。
    1.1.1  国外噪声控制发展
    控制噪音污染在美国起始于控制飞机噪音。1968,由美国联邦航空局实施的《飞机噪音消减法》(ACT)。为了协助联邦降噪活动,1970,降噪办公室在美国环保局的倡议下建立了,其主要工作是负责噪声源的确定、对噪声的排放标准和法规进行制定和规范,对国家和地方的噪声控制进行监督与管理,推进减排工作计划的实施。1972,美国国会通过了《噪音控制法》,声称这项国家政策将使所有美国人免受噪音干扰。1978、通过《安静的社会法》,它是对1972年《噪音控制法》的不足的或有偏差的地方进行补充与改进,以促使联邦之间更好的互相帮助,旨在敦促具有噪音管理责任的美国联邦航空管理局,提供详细的关于受噪声的影响公众的分析。
    1972的噪音控制法案将“让具有危害的噪音远离美国人”作为国家政策。责任被分配给了联邦州政府和地方政府,探查并限制噪声源是联邦政府的职责。根据上述法律,噪声排放标准法规由联邦州政府规定,而区域的标准则由国家或地方政府负责。为了联邦的噪声控制水平能够达到国家需求,确保能对联邦、州、地方政府起到指导作用,《噪声控制法》公布的数据,被美国环境保护局的要求表明,为了在有足够的安全系数的前提下,根据不同地区的不同条件下,可以达到并保持环境噪声水平。为了达到这一要求,环境保护署(EPA)在1974年三月发出的环境噪音的水平,需要保护公众健康和福利的前提下,足够的安全系数。该文通过大量的实践与数据分析,确定了在各种复杂的区域情况下不产生噪音危害的限制值。但是,环保局明确表示:“这篇文章被批准为一般申请,并不是任何国家颁布的标准或法规。”美国的一些州根据以EPA的研究成果为基础,制定了符合该州区域情况的环境噪声法规。
    在欧洲,实际上有三条法律管理汽车:国家立法,欧洲经委会立法的基础上的1958个日内瓦协议,和欧共体立法的基础上的1957协议。
    下面介绍ECE法规颁布发展历史:最早的噪声法规是ECE R9《机动车噪声在统一规定认证的类型》。这是首次在1969年3月1日推出,涉及两轮,三轮和四轮车。后来,对某些类型的汽车进行了规定,将其改为三轮车噪声的统一规定。影响最大的是ECE R5等规定,它统一规定四轮车型的噪音,并且提供了汽车加速噪声的测量方法和限值,该条例于1982年7月15日生效。
    1980年,一次重要的交通会议由欧洲经济合作与发展组织(OEC)举办,其组织的成员为欧洲的24个主要工业国。会议决定要求 到 年减少汽车噪声510db(A)。欧洲经委会后来进一步改变,以减少噪音限制。
    汽车噪声控制早就在日本进行,1951制定了“道路车辆法”,汽车噪声限值,一般定义在85db(A)以下。
    1965年以后,随着交通流量的增加和噪声的日益严重,《公害对策基本法》于1967颁布实施。噪音被正式列为公共危害。随后,根据法律,日本政府的《噪音控制法》于1968年出台。
    1970年,为了交通噪声的降低,日本开始颁布法令限制汽车在加速过程中产生的噪音。通过车辆的类型分类进行不同标准的限制,各项标准皆被收录于《机动车安全标准中》。在1976和1977,各种车辆的加速噪声的限制越来越严格,下降了1 到 3db(A)。后来,为了应对不断加剧的噪声问题,日本环境局开始呼吁政府制定更加行之有效的噪声管理政策。为此,中央环境控制污染委员会在1976年提出了针对汽车加速过程中产生噪音的处理计划,并将该计划分为两个阶段实施。第一阶段是在1979年完成目标值,第二阶段是根据不同的汽车类型,于1982年逐渐完成目标值。
    日本的加速噪音限制也经历了四个阶段。重型车辆已经减少了9db(A)从原来的92db(A),中型和轻型车辆已降低8dB(A),轿车已经减少了6dB(A)。在1992年一月的报告中,中央环境污染控制委员会又提出了下一步噪音限制的计划,该计划的大部分目标需要六年完成,部分困难的目标期限是十年。环境署于1996年针对改计划完成了调查,调查显示日本大部分公司都有能力在1998年前完成规定的目标。其针对的主要车型有:客车、载客汽车载客量不足6人次。现在,交通运输部已修订了道路车辆安全规例的噪音限制标准。事实上,日本也为了限制车辆噪音设定了固定的速度和分贝限制。
    1.1.2 国内噪声控制发展
    我国的环境保护工作在1973年八月第一次全国环境保护工作会议开始,在1979年国家发布的标准 《机动车噪声》以及 《车辆噪声测量方法》。 在两个阶段对所有机动车加速过程中产生的噪音制订了规定限制值。此后,主管部门对新车型进行鉴定,同时要求厂家生产必须考虑降噪的要求,不然得出厂。1979年三月的《环境保护法》引入中华人民共和国环境标准体系命令,明确规定审批和实施权限,为环境标准化工作提供了法律依据和保障,与此同时进行噪声环境质量标准的制定。
    自1990年《环境噪声污染防治条例》颁布以来,便有了相关规定,噪声指数应成为衡量新型车采用的重要指标。正是本规定促使了我国企业降噪工作的发展,我国汽车噪声得到了显著的控制,随着厂家的重视,汽车的产品合格率也不断得到提高。
    随着四月2000修订的《中华人民共和国大气污染防治法》和《超标违法》进一步认为,环境管理中应进一步明确制定的环境标准,使噪音和环境标准健康、快速的发展。2002,国家修订的汽车噪声标准和噪声指数相比颁布时下降了3至4分贝,但这仍需要进一步的改进。

      论
    本文首先介绍了国内外噪声控制的情况,说明了何为柴油机排气噪声,柴油机排气噪声的产生原理,柴油机噪声分为哪几种类型。然后介绍了消声器的研究历史,现阶段消声器的分类以及各消声器的工作原理。然后写出了本次设计的目的,柴油机和消声器的选型和数据。
    然后确定了选择的微穿孔板式消声器,介绍了微穿孔板是消声器的工作原理与外形结构,根据给定的柴油机数据计算了微穿孔板式消声器的共振频率,穿孔率以及消声量等。
    然后利用GTI公司的GT-SUITE对柴油机配备消声器前后的状况下进行了简单的仿真与总结,得出了该消声器仿真状态下可以适用于186F柴油机的结论。
    最后介绍了消声器的实验仪器与方法,通过该实验可以最终确定消声器是否适用于186F柴油机。
    最后得出结论,微穿孔板式消声器通过理论计算与仿真还是适用于该186F柴油机的,消声量可达30分贝左右,但是具体在实际运用中的动力损失与消声量,还有待实际测验测试。

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