內燃機噪聲振動與控制

內燃機噪聲振動與控制第1頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗及參考書目2教材：《內燃機噪聲振動與控制》（機械工業(yè)出版社，吳炎庭編）參考書：《噪聲與振動控制技術基礎》（科學出版社，盛美萍等主編）《振動力學》（西安交通大學出版社，倪振華主編）《模態(tài)分析理論與實踐》（北京理工大學出版社，(比利時)海倫編，白化同等譯）其他參考資料：期刊《振動工程學報》、《振動與沖擊》等及網(wǎng)絡資源中國振動聯(lián)盟等實驗：內燃機振動噪聲實驗或模態(tài)分析測試第2頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月考核方法考核方法：采用考勤、平時考核和期末測驗結合的方法進行。期末考試采用閉卷方式，期末考試成績與平時成績在總成績中的比重為7:3。第3頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月內燃機噪聲與控制1噪聲的產(chǎn)生和傳播特性1.1噪聲對人體的影響及噪聲控制的一般原則1.2第4頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月聲音的產(chǎn)生聲音是由物體的振動所造成的，經(jīng)由彈性介質(ElasticMedium)以聲波(SoundWave)的方式將能量傳送出去。類型波陣面聲線聲源類型相關方程平面聲波垂直于傳播方向的平面相互平行的直線平面聲源球面聲波以任何值為半徑的球面由點聲源發(fā)出的半徑線點聲源柱面聲波同軸圓柱面線聲源發(fā)出的半徑線線聲源第5頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.噪聲和噪聲的評價1.噪聲噪聲人們不需要的聲音。環(huán)境噪聲在工業(yè)生產(chǎn)、建筑施工、交通運輸和社會生活中所產(chǎn)生的、干擾周圍生活、環(huán)境的聲音。噪聲污染所產(chǎn)生的環(huán)境噪聲超過國家規(guī)定的環(huán)境噪聲排放標準，并干擾他人正常生活、工作和學習的現(xiàn)象。內燃機的噪聲有？第6頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.聲的特性參數(shù)(1)頻率和周期頻率()：每秒鐘振動的次數(shù)，以Hz為單位噪聲控制范圍：63-16000Hz第7頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月周期()：完成一次振動所需要的時間(2)波長和聲速波長()：聲波在一個周期內傳播的距離聲速()：聲波在媒質中傳播的速度15°時空氣中聲速：340m/s波長()、聲速()和頻率()的關系：第8頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)聲波的物理度量1)聲壓及其瞬時值、平均值和有效值2)聲強與聲強級3)聲功率與聲功率級第9頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月聲壓與聲壓級a.瞬時聲壓：某一瞬間的聲壓。b.平均聲壓

對于純音，平均值為0

靜態(tài)壓強第10頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

c.有效聲壓：在一定時間間隔中將瞬時聲壓對時間求均方根值即得有效聲壓

用電子儀表測量得到的通常是有效聲壓,人們習慣上講的聲壓實際上也是有效聲壓.第11頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月日常生活中聲音的聲壓數(shù)據(jù)(Pa)聲音種類聲壓聲音種類聲壓正常人耳能聽到最弱聲2×10-5織布車間2普通說話聲（1m遠處）2×10-2柴油發(fā)動機、球磨機20公共汽車內0.2噴氣飛機起飛200人耳感覺聽閾到痛閾的范圍是:2×10-5~20Pa第12頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月c.聲壓級:該聲音的聲壓與參考聲壓的比值取以10為底的對數(shù)再乘20，單位：dB用聲壓級表示人耳聽閾與痛閾范圍是:0~120dB第13頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月人耳對頻率為1kHz聲音的可聽聞為0dB；微風輕輕吹動樹葉的聲音約14dB；在房間中高聲談話聲(相距1m處)約68dB～74dB；交響樂隊演奏聲(相距5m處)約64dB；飛機強力發(fā)動機的聲音(相距5m處)約140dB；一聲音比另一聲音聲壓大一倍時大6dB；人耳對聲音強弱的分辨能力約為0.5dB。第14頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2)聲強和聲強級

a.聲強：在聲傳播方向上單位時間內垂直通過單位面積的聲能量，稱為聲音的強度，簡稱為聲強，單位是b.聲強級：該聲音的聲強與參考聲強的比值取以10為底的對數(shù)再乘10,單位,分貝(dB)第15頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月聲壓級和聲強級的關系：第16頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月3)聲功率和聲功率級a.聲功率:聲源在單位時間內輻射的總能量，單位：瓦。意義：聲功率是衡量聲源聲能量輸出大小的基本物理量；聲功率可用于鑒定各種聲源。第17頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

b.聲功率與聲強的關系球面輻射時：波陣面面積第18頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月c.聲功率級聲功率級單位：分貝。第19頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)聲源的輻射特性聲源的指向性：聲源發(fā)出的聲波，在各個方向上的聲壓分布并不一定相同，這種隨方向分布的不均勻性，稱為聲源的指向性。指向性因子：在離聲源中心不同距離處，測量球面上各點的聲強，求得所有方向上的平均聲強，將某一方向上得聲強與其相比就是該方向的指向性因數(shù)：第20頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種典型聲源的輻射特性聲源類型輻射特性聲壓空間分布輻射效率點聲源無指向性均勻高線聲源有一定的指向性聲偶極子有很強的方向性不均勻低平面聲源復雜的指向性分布第21頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）響度、等響曲線和響度級聲頻

聲壓

次聲…20Hz

～

20kHz…超聲

（可聽閾）2×10-5Pa～20Pa

（痛閾）可聽范圍

人耳對強度相同而頻率不同的聲音有不同的響度感覺，即對于相同聲壓級但頻率不同的聲音，人耳聽起來是不一樣響的。描述聲音大小的主觀感覺量第22頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月響度級定義：以頻率1000Hz純音的聲壓級40dB為基準音，調節(jié)1000Hz純音的聲壓級，使大量受試者判斷，若某聲源的噪聲聽起來與該純音一樣響亮，則該噪聲的響度級就等于該純音的聲壓級值。單位：“方”（phon）。響度描述聲音大小的主觀感覺量，“宋”(sone)

定義：1000Ｈz純音聲壓級為40dB時的響度為１sone。利用與基準音相比較的方法，可以得到整個可聽頻率范圍純音的響度級。

第23頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月響度級聽閾曲線

痛閾曲線

等響曲線

等響曲線是相等響度聲音對應點的連線，相當于聲壓級、頻率不同，但響度級相同的聲音。各曲線上的數(shù)字表示聲音的響度級，即和這個聲音同樣響的1000Hz純音的聲壓級。零方響度級曲線(虛線)是聽閾曲線，虛線上的點表明入耳剛能聽到聲音的頻率和聲壓級，低于虛線的點所表示的一定頻率和聲壓級的聲音都聽不到。120phon曲線是痛閾曲線。任一曲線低頻區(qū)聲壓級高，高頻區(qū)聲壓級低，說明人耳對低頻聲不敏感，對高頻聲敏感。聲壓級高于100dB，等響曲線漸平緩，說明人耳分辨高、低頻聲音的能力變差，此時聲音的響度級與頻率關系已不大，主要決定于聲壓級。第24頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)計權聲級考慮到人們主觀上對響度感覺不同，根據(jù)等響曲線對頻率給以適當增減的修正方法稱為頻率計權常用的有A、B、C三種計權網(wǎng)絡。A計權曲線模擬人耳，近似于響度級為40phon等響曲線的倒置，使低頻段有較大的衰減。B計權曲線近似于70phon等響曲線的倒置，使低頻段有一定的衰減。C計權曲線近似于100phon等響曲線的倒置，可聽聲范圍平直。經(jīng)A計權曲線測量出的分貝讀數(shù)稱A計權聲級，dB(A)。同樣經(jīng)B或C測得的分貝讀數(shù)分別為B計權聲級和C計權聲級,dB（B）、dB（C）。第25頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月如果不加頻率計權，儀器對不同頻率響應是均勻的，即線性響應，測量的結果就是聲壓級，直接以分貝或dB表示，記作Lin稱為L計權聲級。D計權測得的分貝數(shù)稱D計權聲級，dB(D)。D聲級主要用于航空噪聲評價。A聲級能較好地反映穩(wěn)態(tài)寬頻帶噪聲，國際公認用A聲級作為保護聽力和健康、以及環(huán)境噪聲的評價量。第26頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）噪聲評價數(shù)（NR）曲線評價室內噪聲?？紤]了高頻噪聲比低頻噪聲對人的影響更大，可彌補A聲級反映頻率特性的不足。以1kHz倍頻帶聲壓級值作為噪聲評價數(shù)NR，其噪聲級范圍是0～130dB，頻率范圍是31.5～8000Hz內9個倍頻程。每條曲線上的NR值為曲線通過中心頻率1000Hz的聲壓級數(shù)值。第28頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月NR數(shù)的確定方法已知噪聲的頻譜,由噪聲評價數(shù)曲線查得各頻帶相應的NR，其中最大者即為該噪聲評價數(shù)NR。已知倍頻帶聲壓級，相應的NR為

式中

——各中心頻率下NR數(shù)對應的聲壓級,dB；

——各中心頻率對應的系數(shù)。方法1

方法2

方法3

NR數(shù)與A聲級較好相關，二者間的近似關系為

式中，——A聲級,dB（A）。第29頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

不同中心頻率的系數(shù)

和倍頻帶中心頻率/Hz

6335.50.79012522.00.87025012.00.9305004.80.974100001.0002000-3.5

1.0154000-6.11.0258000-8.01.030第30頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)等效連續(xù)A級聲定義：某時段內的非穩(wěn)態(tài)噪聲的A聲級，用能量平均的方法，以一個連續(xù)不變的A聲級來表示該時段內噪聲的聲級。

計算公式1：A聲級測量值連續(xù)

式中——等效連續(xù)A聲級，dB（A）；

——噪聲暴露時間，h或min；

——時間t內的A聲級，dB（A）。

第31頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)噪聲對聽力的損傷噪聲污染危害典型案例——1981年，在美國舉行現(xiàn)代派露天音樂會上，有300名聽眾突然失去知覺，昏迷不醒，100輛救護車搶救?！?959年，美國有10名“自愿”作噪聲試驗，當實驗用飛機從10名自愿者頭上10——12米高處飛過后，有6人當場死亡，4人數(shù)小時后死亡第32頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月——

1960年，日本廣島一男子被附近工廠發(fā)出的噪聲折磨煩惱萬分，最后把工廠主殺死?！?/p>

1961年，一名日本青年從新瀉來到東京找工作，由于鐵路附近，日夜噪聲折磨，患失眼癥，自殺第33頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月如果人們長期在強噪聲環(huán)境下工作，聽覺疲勞不能得到及時恢復，且內耳器官會發(fā)生器質性病變，即形成永久性聽閾偏移，又稱噪聲性耳聾。長期在高噪聲環(huán)境下工作的人與低噪聲環(huán)境下的情況相比，會產(chǎn)生頭痛、腦脹、耳鳴、失眠、全身疲乏無力以及記憶力減退等神經(jīng)衰弱癥狀。高血壓、動脈硬化和冠心病的發(fā)病率要高2～3倍。危害第34頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月噪聲也可導致消化系統(tǒng)功能紊亂，引起消化不良、食欲不振、惡心嘔吐，使腸胃病和潰瘍病發(fā)病率升高。此外，噪聲對視覺器官、內分泌機能及胎兒的正常發(fā)育等方面也會產(chǎn)生一定影響。在高噪聲中工作和生活的人們，一般健康水平逐年下降，對疾病的抵抗力減弱，誘發(fā)一些疾病，但也和個人的體質因素有關，不可一概而論。第35頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月建筑噪聲建筑施工噪音第37頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月交通噪聲交通噪聲

第38頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月噪音對人類不同程度的影響無法忍受：150dB~130dB

感到疼痛：130dB~110dB

環(huán)境聲量等級很吵：110dB~70dB

較靜：70dB~50dB

安靜：50dB~30dB

極靜：30dB~10dB

無聲：0dB第40頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月分貝的標準

20~40dB相當于輕聲說話。40~60dB相當于室內談話。

60~70dB有損神經(jīng)。

70~90dB很吵,長期在這種環(huán)境下學習和生活，會使人的神經(jīng)細胞逐漸受到破壞。

90~100dB會使聽力受損。100~120dB使人難以忍受，幾分鐘就可暫時致聾。第41頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月42噪聲的控制依據(jù)：聲源振動產(chǎn)生聲音空氣等介質的傳播耳膜的振動第42頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月振動與噪聲的控制方法1、消振（聲）2、隔振（聲）3、結構改進第43頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月內燃機的噪聲控制聲源1）降低激振源的激振2）降低結構的傳遞函數(shù)3）降低輻射表面的輻射效率隔聲隔聲罩吸聲第44頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月消聲器45第45頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月消聲門46第46頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月消聲室47汽車性能測試第47頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月48用途：(工業(yè))控制室、設備間、精密儀器檢測、測試

(民用)醫(yī)學檢查、科學研究、音樂練習、聽力測試某電子廠隔聲測試房惠而浦公司在線噪聲測試房隔聲房第48頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月吸聲體第49頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月吸聲罩第50頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.產(chǎn)品噪聲標準2.噪聲排放標準3.環(huán)境質量標準環(huán)境噪聲標準

二第51頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.產(chǎn)品噪聲標準a.汽車定置噪聲b.地鐵車輛噪聲標準第52頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月a.汽車定置噪聲汽車定置：汽車不行駛，發(fā)動機處于空載運轉狀態(tài)。反映了車輛的排氣噪聲和發(fā)動機噪聲情況?！镀嚩ㄖ迷肼曄拗怠穼Τ鞘械缆吩试S行駛的在用汽車規(guī)定了定置噪聲的限值。第53頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月各類車輛定置噪聲A聲級限值(dB)車輛類型燃料種類1998年1月1日前出廠1998年1月1日后出廠轎車汽油8785微型客車、貨車汽油9088輕型客車、貨車、越野車汽油n<4300r/min汽油n>4300r/min柴油9497100929598中、大型客車、貨車汽油柴油9710395101大型貨車額定功率N<147kW額定功率N>147kW10110599103第54頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.噪聲排放標準a.各類廠界噪聲標準b.建筑施工廠界噪聲限值c.鐵路及機場周圍環(huán)境噪聲標準第55頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月a《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》（GB12348-90）類別晝間/dB夜間/dBⅠ5545Ⅱ6050Ⅲ6555Ⅳ7055規(guī)定四類標準的適用范圍為：

Ⅰ類標準適用于以居住、文教機關為主的區(qū)域。

Ⅱ類標準適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)及商業(yè)中心區(qū)。

Ⅲ類標準適用于工業(yè)區(qū)。

Ⅳ類標準適用于交通干線道路兩側區(qū)域。

第56頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月b《建筑施工場界噪聲標準》（GB12523-90）施工階段主要噪聲源噪聲限值/dB晝間夜間土石方推土機、挖掘機、裝載機7555打樁各種打樁機85禁止施工結構混凝土攪拌機、振搗棒、電鋸等7055裝修吊車、升降機6555第57頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月c.鐵路及機場周圍環(huán)境噪聲標準鐵路邊界噪聲限值及測量方法機場周圍飛機噪聲環(huán)境標準適用區(qū)域標準值LWECPN(dB)一類區(qū)域≤70二類區(qū)域≤75機場周圍飛機噪聲標準值及適用區(qū)域

注：一類區(qū)域：特殊區(qū)域居住區(qū)；居住、文教區(qū)。二類區(qū)域：除一類以外的生活區(qū)。

第58頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月a.工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準b.室內環(huán)境噪聲允許標準c.城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準3.

環(huán)境質量標準第59頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月a.工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準工業(yè)企業(yè)廠區(qū)內各類地點的噪聲標準（A計權聲級dB）序號地點類別噪聲限值1生產(chǎn)車間及作業(yè)場所（工人每天連續(xù)接觸噪聲8h）902高噪聲車間設置的值班室、無電話通話要求時觀察室、休息室有電話通話要求時75703精密裝配線、精密加工車間的工作地點、計算機房704車間所屬辦公室、實驗室、設計室（室內背景噪聲級）705主控制室、集中控制室、通訊室、電話總機室、消防值班室（室內背景噪聲級）606廠部所屬辦公室、會議室、設計室、中心實驗室（包括試驗、化驗、計量室）（室內背景噪聲級）607醫(yī)務室、教室、哺乳室、托兒所、工人值班室（室內背景噪聲級）55第60頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

b.室內環(huán)境噪聲標準（1）國際標準化組織(ISO)的環(huán)境噪聲標準規(guī)定住宅區(qū)室內環(huán)境噪聲的容許聲級為34～