风扇噪声及设计资料演示幻灯片.ppt

发动机噪声 宁波雪龙汽车风扇制造有限公司 1 一、 声学基本知识 二、 发动机噪声源 三、 风扇设计 四、 发动机降噪措施 2 1 、 声波 的波长、频率和声速 声音传播时，由于发声体的振动使周围的空气形成周期性的疏密状态，两个相邻密集或相邻稀疏间的 距离称之为波长（ λ ）。即振动经过一个周期（ T ），声波传播的距离。每秒媒质质点振动的次数，称为频 率 f 。显然， f=1/T 。频率和波长的乘积，就是声速，用 C 表示，单位（ m/s ）。 C=f·λ 2 、 声能量、声功率和声强 声波传播中，一方面使媒质质点在 平衡位置附近来回振动，获取振动动能，同时在媒质中产生了压 缩和膨胀的疏密过程，使媒质具有形变的势能，两部分能量之和，就是声能量。 声功率：声源在单位时间内辐射的总能量称为声源的声功率 W ，单位为瓦。 声强：在自由声场中，单位时间在垂直于波的传播方向上单位面积所通过的声能量，称为声场，用 I 表示。（ W/m 2 ） 一、声学的基本知识 3 3 、 声 波的反射、折射和透射 声波入射到两媒质分界处时，一般会在原来的媒质中发生反射声波，同时还有一部分声波将透射 到界面另一侧的第二种媒质中。 4 、 声 波的叠加 设声场中存在 P1 、 P2 、 P3 …… Pn ， n 个独立声波，在某点总声压叠加原理为 n P=P1+P2+ …… +Pn= Σ Pi i=1 如果两个声波频率相同 , 他们之间的相位差仅与空间位置有关，对于固定地点，则相位差恒定，此时 将发生声波干涉。 在一般的噪声问题中，所遇到的声波频率不同，或不存在固定的相位差，或者两者都有，那么将不 发生干涉。 5 、 级与分贝的概念 在我们所处的声学环境中，会遇到声场从弱到强范围很宽的各种声音。在如此广阔范围的能量变化 ，直接使用声功率和声压的数值很不方便，在声学中普遍使用对数坐标来度量声压、声强、声功率，分 别成为声压级、声强级和声功率级，单位用分贝 (dB ) 表示。 4 汽车发动机噪声按照其来源分成 燃烧噪声 、 机械噪声 、 表面辐射噪声和空气动力学噪声 。燃油在 气缸内燃烧，压力急剧升高，相当于无数个小锤敲击气缸，引发气缸和其他零部件的振动，这就是燃 烧噪声。发动机零件运动方向和速度大小的不断变化造成各种冲击力，也引发振动，这是机械噪声。 各种振动传到发动机表面而发出的噪声是表面辐射噪声。而空气动力噪声，就是发动机空气流动时产 生的噪声。 振动与噪声是一对孪生兄弟 —— 发动机噪声主要由振动引起，而发动机振动还会引发汽车车身的 振动与噪声。国际上和我国都对内燃机噪声制定了严格的限制标准，跟排放法规一样，如果噪声超过 了法规限值，同样不容许出厂销售。所以汽车发动机厂家现在都把降低发动机振动与噪声作为一项头 等重要任务。 就 燃烧噪声 而言，柴油机比汽油机更为突出。为了降低柴油机的燃烧噪声，可以推迟喷油，使燃 烧平缓，但都会使发动机的动力性能和燃油经济性下降。电子控制可以在这两者之间达到最佳的折衷 、匹配。冷发动机的噪声比热发动机更大。一项最重要的解决措施是，在将大量柴油喷入气缸之前先 喷入一小部分柴油，也可以将原本一次喷入的柴油分四次甚至五次喷入。 二、发动机噪声源 5 汽车发动机机械噪声 的种类很多，提高零件加工精度是降低机械噪声最有效的办法。较大 型的发动机还要避免曲轴扭振，否则，不仅发动机自身的噪声大，整车也会受它的影响而产生 剧烈的振动。单缸机、两缸机和四缸机还必须配置平衡轴。为降低气门传动链零件之间的噪声， 必须采用液压补偿元件，如液压挺杆等。可是，如果机油压力不够，或者机油中混入太多的空 气，液压挺杆也会产生噪声。此外，齿轮传动也会发出噪声。发动机的所有零件磨损到一定程 度都必须更换，否则噪声更严重。 表面辐射噪声 跟零件刚度有关。薄壁零件要用加强筋减少振动和噪声。这就跟敲锣一样， 如果用手捂住锣面，锣声会立刻止住。设计时可用计算机仿真，预测零件的噪声大小，不断加 以改进。 空气动力性能噪声 主要由排气噪声、冷却风扇、散热水箱、转动主轴震动等引起。降低排 气噪声的有效方法是使用消声器。风扇噪声是由旋转噪声和涡流噪声组成。旋转噪声由旋转风 扇叶片切割空气气流产生周期性振动而引起。涡流噪声是气流在旋转的叶片截面上分离时，由 于气体具有粘性，使滑脱或分裂成一系列的漩涡流，从而辐射一种非稳定的流动噪声。 6 第一节 概 述 汽车冷却风扇是汽车发动机冷却系中的一个重要部件之一，以下简称风扇。风扇消耗功率约 占发动机额定功率的 3% ～ 10% （电动风扇除外）。如果设计优良、风扇安装及匹配合理，则风扇 在工作时消耗功率仅为发动机额定功率的 3% ～ 5% 。 为保证汽车发动机的正常工作，对风扇设计提出各种要求：需要风扇提供足够的风量；有一 定的