内燃机噪声振动与控制PPT课件
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内燃机振动噪声
安装在机体上的 油底壳 齿轮室罩 薄壳部件 气门室罩
表面振动
飞轮壳
机体、齿轮室
进排气管
悬挂部件
水泵 发电机等
油泵
也受到结构激振，当激振频率与这些部件
频率相吻合时，将产生剧烈的颤动（局
部振动）。影响内燃机噪声水平和部件 的工作可靠性。
三、轴系扭转振动
曲轴系统扭转振动模型
四、部件振动
1、配气机构的振动 凸轮轴、推杆、摇臂、气门、弹簧 与凸轮型线、机构刚度、凸轮转速有关
机械式 光学式 电气式
位移传感器 速度传感器 加速度传感器 频率计
频谱分析仪
扭振仪
相位仪
辅助仪器
记录设备
激振设备
数据分析和 处理设备
二、振动测量仪器主要性能指标
1. 灵敏度— 仪器输出量与被测振动量的比值，
横向灵敏度不得超过2%~10%。
2. 动态范围 — 指测振仪维持输入量与输出量成 线性关系时，输入量幅值的容许变化范围， 以分贝数表示。
（5）发动机循环模拟
— 活塞、气门运动 — 气体流动分析 — 燃烧分析 — 可以进行动态仿真
（6）计算流体动力学（CFD） — 缸内及进、排气的流动 — 两相和多相流动 — 柴油机喷油泵、喷油器中的流动 — 冷却风扇的气体流动 — 冷却水套中的流动及温度分布 — 汽油喷射过程 — 柴油喷雾特性 …… — 主要是采用有限差分法、有限元法和 有限容积法
NASTRAN, ABAQUS
HD Truck Engine Optimization Equivalence Ratio
1020
K
2701
Equiv. Ratio - Reference
Normalized Pressure [-]
噪声、振动的防治.ppt
– 特征• 噪声是人不需要的声音• 噪声具有局部性• 噪声污染随噪声源停止发声而消失• 一般不直接致命– 噪声危害• 干扰睡眠，对人体的生理影响，工作效率下降，对动物影响，对建筑物影响二、噪声评价与测量– 物理量度• 频率：人听觉范围：20~20000Hz，» 小于20：次声波；大于2万：超声波» 敏感范围：3000~4000Hz» 狗：50~45000Hz；猫：50~85000Hz，蝙蝠：12万Hz，海豚可听到高达20万Hz的声音；而大象则可听到低达5Hz声音。
• 声强I、声压P与声功率W– 声强是指单位时间内声音通过垂直于声音传播方向单位面积的声能量，单位为W/m2。
» 听觉范围：1000Hz，10-12~10W/m2 ，听阈~痛阈。
– 声压是指声波传播时，在传播方向上的单位面积上引起大气压强变化，单位是Pa(N/m2 )。
– 声功率是指单位时间内声源辐射出来的总声能量，单位是W。
三、噪声控制技术– 噪声标准– 噪声控制的基本技术：• 从噪声源、传播途径、接受者三种途径，采取阻尼、隔振、吸音、消声、个人防护和建筑布局等措施来控制噪声。
– 吸声降噪（可降噪声4~12dB）• 吸声原理• 吸声是利用一定的吸声材料或吸声结构来吸收声能，从而达到降低噪声强度的目的– 吸声材料 吸声材料多为多孔材料，目前常用的吸声材料主要有：• 无机纤维材料 超细玻璃棉、矿渣棉、岩棉及其制品等。
• 泡沫塑料 聚氨酷泡沫塑料、尿醛塑料等。
• 有机纤维材料 纤维板、木丝板等。
• 建筑吸声材料 微孔吸声砖、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。
– 吸声结构 一般都是共振结构，常用的有： • 薄板共振吸声结构• 穿孔板共振• 空间吸声体– 面积占天花板面积的35-40%，悬挂高度为房间净空的1/7-1/5为佳。
– 一般为钢质或木质框架内充填吸声材料，再用纤维布或穿孔板等罩面。
吸声降噪技术的应用实例——压缩机房的吸声降噪处理• 某选煤厂压缩机房装有6台机组，全部运转时机房内噪声级可达92dB，对操作工人的健康产生严重的影响，需要进行治理，治理方法选用吸声降噪法。
机械振动噪声与控制PPT课件
Xi
cos
i x
l
令i=1、2、3，分别代入前两式，求得前3个非零阶固
有频率和相应的主振型，即
当i
1时，1
l
E,
x
X1(x) cos l
当i
2时，2
2
l
E,
2 x
X2 (x) cos l
当i
3时，3
3
l
E,
3 x
X3(x) cos l
page 12
授课人——柳贡民
18.07.2020
动力与能源工程学院 College of Power and Energy Engineering
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
本节考虑的杆假设是细杆，且沿其长度方向是均质 的。由于轴向力的作用，横截面沿着杆的轴向产生位移 u ，这个位移是位置x和时间t的函数。设u(x,t)是杆的微 元dx的左横截面的轴向位移。
page 3
杆微元dx的隔离体图
授课人——柳贡民
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
因此 D 0 ; 此时C不能为零，否则就得到u（x，t）＝0的非振动解， 因此必有
上式为杆纵向振动的频率方程，它有无限多个固有频 率。由上式可得
杆的固有角频率为（实际上还有对应于刚体运动的零 频率）：
page 11
授课人——柳贡民
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.3 Torsional Vibration of Rods
本节讨论等截面直圆轴的扭转振动。除了理想弹性 体假设之外，我们还假设轴的横截面在扭转振动过程依 然保持为平面。
噪声危害和控制PPT课件
保护听力的最高限度 保证工作和学习的最高限度 保证休息和睡眠的最高限度
第19页/共61页
自学探究(二)：噪声强弱的等级
街道上显示噪声等级的装置
噪声等级装置
第20页/共61页
第21页/共61页
噪声的等级和危害 1.噪声的等级用分贝来表示 ，符号是dB 为了保护听力,声音不能超过90dB 为了保证工作和学习,声音不能超过70dB 为了保证休息和睡眠,声音不能超过50dB 2.噪声的危害 严重影响人们的工作、生活和身心健康 长期在噪声环境下工作,会使听力下降甚至致 人耳聋,还能造城其他疾病(头疼、高血压等)
第22页/共61页
3.控制噪声
第23页/共61页
[讨论]
自学探究三：噪声的控制 声音从产生到引起听觉有哪几个阶段？
声源 振动
______
空气等介 质的传播
鼓膜 ______ 振动
防止噪 声产生
(消声)
阻断噪 声的传播
防止噪声 进入耳朵
(吸声) (隔声)
第24页/共61页
控制噪声也要从这三个方面着手：
第28页/共61页
2.阻断噪声的传播-----在传播过程中控制 隔声板、植树种草(吸收噪声)、关门窗.
树木能够吸 收噪声,所以 常说”幽静 的森林”.
第29页/共61页
公路隔声屏障减少公路 噪声对居民的影响
第30页/共61页
第31页/共61页
3.防止噪声进入人耳朵----在人耳处控制: 带耳罩、用手捂住耳朵.
第2页/共61页
本节导航
1.噪声的来源 2.噪声强弱的等级和危害 3.控制噪声
第3页/共61页
1.噪声的来源
第4页/共61页
乐音：
动听、令人愉快的声音。 它的波形图是有规律的。
第19页/共61页
自学探究(二)：噪声强弱的等级
街道上显示噪声等级的装置
噪声等级装置
第20页/共61页
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噪声的等级和危害 1.噪声的等级用分贝来表示 ，符号是dB 为了保护听力,声音不能超过90dB 为了保证工作和学习,声音不能超过70dB 为了保证休息和睡眠,声音不能超过50dB 2.噪声的危害 严重影响人们的工作、生活和身心健康 长期在噪声环境下工作,会使听力下降甚至致 人耳聋,还能造城其他疾病(头疼、高血压等)
第22页/共61页
3.控制噪声
第23页/共61页
[讨论]
自学探究三：噪声的控制 声音从产生到引起听觉有哪几个阶段？
声源 振动
______
空气等介 质的传播
鼓膜 ______ 振动
防止噪 声产生
(消声)
阻断噪 声的传播
防止噪声 进入耳朵
(吸声) (隔声)
第24页/共61页
控制噪声也要从这三个方面着手：
第28页/共61页
2.阻断噪声的传播-----在传播过程中控制 隔声板、植树种草(吸收噪声)、关门窗.
树木能够吸 收噪声,所以 常说”幽静 的森林”.
第29页/共61页
公路隔声屏障减少公路 噪声对居民的影响
第30页/共61页
第31页/共61页
3.防止噪声进入人耳朵----在人耳处控制: 带耳罩、用手捂住耳朵.
第2页/共61页
本节导航
1.噪声的来源 2.噪声强弱的等级和危害 3.控制噪声
第3页/共61页
1.噪声的来源
第4页/共61页
乐音：
动听、令人愉快的声音。 它的波形图是有规律的。
内燃机的噪声控制和排气净化PPT
青岛港湾职业技术学院
发动机有害排放物的控制系统
发动机的有害排放物 一、一氧化碳（CO） 燃料不完全燃烧的产物。 二、HC 有未完全燃烧生成的HC，由燃料供给系统泄露产生的HC以及未 燃燃料从燃烧室直接排出的HC等三种。 三、Nox 四、微粒 柴油机的主要有害排放物之一
Hale Waihona Puke 青岛港湾职业技术学院汽油机的排放控制装置
控制方式：燃烧控制和三元催化转化装置。
一、催化转化装置 二、降低低温HC排放装置 三、稀薄Nox催化转化装置 四、废气再循环系统（EGR） 1.传统式EGR阀 2.正背压EGR阀
青岛港湾职业技术学院
其他排放物的控制系统
有害排放物除尾气外，还有燃料供给系统蒸发的HC和曲轴箱内形 成的含有HC的化合物等污染物。
曲轴箱通风
汽油蒸发控制系统进行控制
一汽油蒸发控制系统工作原理 二强制式曲轴箱通风（PCV）
青岛港湾职业技术学院
个人观点供参考，欢迎讨论！
发动机有害排放物的控制系统
发动机的有害排放物 一、一氧化碳（CO） 燃料不完全燃烧的产物。 二、HC 有未完全燃烧生成的HC，由燃料供给系统泄露产生的HC以及未 燃燃料从燃烧室直接排出的HC等三种。 三、Nox 四、微粒 柴油机的主要有害排放物之一
Hale Waihona Puke 青岛港湾职业技术学院汽油机的排放控制装置
控制方式：燃烧控制和三元催化转化装置。
一、催化转化装置 二、降低低温HC排放装置 三、稀薄Nox催化转化装置 四、废气再循环系统（EGR） 1.传统式EGR阀 2.正背压EGR阀
青岛港湾职业技术学院
其他排放物的控制系统
有害排放物除尾气外，还有燃料供给系统蒸发的HC和曲轴箱内形 成的含有HC的化合物等污染物。
曲轴箱通风
汽油蒸发控制系统进行控制
一汽油蒸发控制系统工作原理 二强制式曲轴箱通风（PCV）
青岛港湾职业技术学院
个人观点供参考，欢迎讨论！
噪声与振动控制PPT幻灯片课件
1 c2
2 p t 2
其中： 由于：
c
B
0
1
2
p
0
1
2
p
p0 r 0r
则有：
P rP
13
第一章：声音的基本性质
则有声速的表达式：
1
c
rP
2
第三节：平面声波的传播
1.3.1声波的基本类型
对于非平面声波的波型，声阻抗率通常为复量， 声压波动与微粒速度并不总是同相位，即波散射
1.3.3声强、能量密度和声功率 1、声强(sound intensity)定义为通过垂直于声传播方向之 单位面积的能量流率，根据基本的动力学原理，功率= 力×速度，则声过程的瞬时功率为
w Fu
单位法向面积的功率为瞬时声强矢量I：
7
第一章：声音的基本性质
2射线声学法：
通常使用在大距离户外和水下的环境中，用以 描述大距离上波的传播，例如大气中用射线族 来描述声波的传播和不均匀性，但必须对温度 梯度和风等的影响加以考虑。在大距离上，最 好用射线示踪法，因为它们近似并简化了的波 动法。 3能量声学：
即所谓的统计能量分析（SEA），是用能量传 递描述声波的传播，来处理声学问题的方法，它以 统计量为参数，快速和有效地解答复杂结构的声振 问题，该方法在的工业噪声和振动问题的分析方面， 正在迅速的普及。
8
第一章：声音的基本性质
第二节： 基本声学定律
1.2.1概述
1、与声的传播有关的四个主要变量： 压强P、 质点的运动速度U、 介质密度ρ 温度T
2、对于声在流体中的传播做以下几个假设： （1）气体是理想的气体。 （2）系统为线性系统。 （3）流体各项均匀 （4）流体为非粘性等
2024版噪声及其控制ppt课件
引起心率和血压的变化， 长期暴露于噪声环境下 可能导致心血管疾病等
健康问题。
01
噪声测量与评价方 法
噪声测量原理及仪器
测量原理
基于声压级、声强级、声功率级等 物理量的测量，反映噪声的强弱和 特性。
测量仪器
声级计、噪声分析仪、频谱分析仪 等，用于实时测量和记录噪声数据。
噪声评价标、频谱分析等方法，对处理后的噪声数据进行深入分析，揭示其时域、 频域特性及变化规律。
01
噪声控制技术措施
声源控制技术
降低声源噪声
通过改进设备结构、提高加工精度和 装配质量、采用低噪声材料和工艺等 措施，从声源上降低噪声的产生。
声源隔离
将声源用隔声罩、隔声间等隔离起来， 阻止噪声向外传播。
加强噪声源管理
企业应对产生噪声的设备、设施等进行有效管理，采取必要的降噪措施，确保噪声源达标排放。
实施噪声监测和报告制度
企业应建立噪声监测和报告制度，定期对厂界和敏感点的噪声进行监测，并将监测结果及时上报相关部门。 同时，对于超标排放等违法行为，应及时采取措施进行整改并接受相关部门的监督和管理。
01
按产生机理分类
机械性噪声、空气动力性噪声、 电磁性噪声。
特点
无规律性、强度过大、令人烦 躁不安。
噪声危害及影响
对听力的影响
造成听力损失或听力下 降，甚至导致耳聋。
对睡眠的干扰
导致失眠、睡眠质量下 降，进而影响人的精神
状态和身体健康。
对心理的影响
使人烦躁不安、易怒或 暴躁，影响情绪和工作
效率。
对生理的影响
消声技术
在传播途径中安装消声器， 使声波在传播过程中受到 阻碍和衰减，达到降噪的 效果。
接收者保护技术
健康问题。
01
噪声测量与评价方 法
噪声测量原理及仪器
测量原理
基于声压级、声强级、声功率级等 物理量的测量，反映噪声的强弱和 特性。
测量仪器
声级计、噪声分析仪、频谱分析仪 等，用于实时测量和记录噪声数据。
噪声评价标、频谱分析等方法，对处理后的噪声数据进行深入分析，揭示其时域、 频域特性及变化规律。
01
噪声控制技术措施
声源控制技术
降低声源噪声
通过改进设备结构、提高加工精度和 装配质量、采用低噪声材料和工艺等 措施，从声源上降低噪声的产生。
声源隔离
将声源用隔声罩、隔声间等隔离起来， 阻止噪声向外传播。
加强噪声源管理
企业应对产生噪声的设备、设施等进行有效管理，采取必要的降噪措施，确保噪声源达标排放。
实施噪声监测和报告制度
企业应建立噪声监测和报告制度，定期对厂界和敏感点的噪声进行监测，并将监测结果及时上报相关部门。 同时，对于超标排放等违法行为，应及时采取措施进行整改并接受相关部门的监督和管理。
01
按产生机理分类
机械性噪声、空气动力性噪声、 电磁性噪声。
特点
无规律性、强度过大、令人烦 躁不安。
噪声危害及影响
对听力的影响
造成听力损失或听力下 降，甚至导致耳聋。
对睡眠的干扰
导致失眠、睡眠质量下 降，进而影响人的精神
状态和身体健康。
对心理的影响
使人烦躁不安、易怒或 暴躁，影响情绪和工作
效率。
对生理的影响
消声技术
在传播途径中安装消声器， 使声波在传播过程中受到 阻碍和衰减，达到降噪的 效果。
接收者保护技术
内燃机噪声控制
内燃机的振动分为整机振动，结构振动，轴系扭转振动，其它部件振动； 内燃机所发出的噪声，可分为空气动力噪声，机械噪声和燃烧噪声；空气动力噪声主 要包括进、排气噪声和风扇噪声；
振动烈度，相互垂直的三个方向上，测量机械多个测点的震动速度均方根值（取三次以 上读数） V������ = (
������������ ������������ 2 )
α=
4×10 ∆������ /20 (1+10 ∆������ /20 )2
3）原理：声频信号发生器带动扬声器，在驻波管内辐射声波，当平面波在管中前进遇到端 面反射时会产生一反射的平面波，入射的平面波和反射的平面波互相叠加后，形成驻波，即 在管内声场中存在固定的波腹和波节。波腹处的声压为极大值，波节处的声压为极小值，测 量出声压极大值和声压极小值， 就可以计算出垂直入射吸声系数， 为声压极大值和声压极小 值的比值。
2
有效声压：用对时间的均方根值来表示������������ =
1
������ ������ 0
������ ������
2
������������；
2
声强：I，在单位时间内，与声波方向垂直的单位面积上所通过的声能量，单位瓦/米 ； 声功率： W， 在单位时间内， 通过垂直于传播方向的面积 S 的平均声能量， 其单位为瓦； 声压级������������ = 20lg ������ ，声强级������1 =10lgI ，声功率级������������ = 10lg W ；
驻波管测量吸声系数
1）计算 由于反射波与入射波传递的方向和相位相反，声压产生叠加，干涉而形成驻波，并在管内某
个位置上形成声压极大值 Pmax( )，t 和声压极较小值 Pmin，其间距为 l／4 波长。 α= 1−γ = 1− ������������ ������0
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r rI
几种典型声源的辐射特性
声源类型 辐射特性 点声源 线声源 无指向性 有一定的指向性 声压空 间分布 均匀 辐射效率 高
声偶极子 有很强的方向性
平面声源 复杂的指向性分 布
不均匀
低
（一）响度、等响曲线和响度级
声频 声压
次声…20Hz
～
20kHz…超声
可听范围
（可听阈）2×10-5Pa～20Pa 2 I c
2 c P c P 0 0 L 10 lg 20 lg 10 lg I 2 P c P c 0 00 0
c 0 0 L L 10 lg I p c
3) 声功率和声功率级
类型
平面声波
波阵面
声线
声源类型
平面声源
相关方程
垂直于传播 相互平行 方向的平面 的直线 以任何值为 由点声源发 半径的球面 出的半径线
() t A s i n ( t )
p prt o s ( t k r ) , Ac r
球面声波
点声源
柱面声波
同轴圆柱面
线声源发出 的半径线
(4) 声源的辐射特性
• 声源的指向性：声源发出的声波，在各个方向上 的声压分布并不一定相同，这种随方向分布的不 均匀性，称为声源的指向性。 • 指向性因子：在离声源中心不同距离处，测量球 面上各点的声强，求得所有方向上的平均声强， 将某一方向上得声强与其相比就是该方向的指向 性因数：
I Q I
2
考核方法 考核方法：采用考勤、平时考核和期末测验结 合的方法进行。 期末考试采用闭卷方式，期末考试成绩与平时 成绩在总成绩中的比重为7:3。
1 1.1 1.2
内燃机噪声与控制 噪声的产生和传播特性 噪声对人体的影响及噪声控制的一般原则
声音的产生
声音是由物体的振动所 造成的，经由弹性介质 (Elastic Medium)以声 波(Sound Wave)的方式 将能量传送出去。
a.声功率: 声源在单位时间内辐射的总能量，单位：瓦。
意义： 声功率是衡量声源声能量输出大小的基本物理 量；声功率可用于鉴定各种声源。
b.声功率与声强的关系
W I S
球面辐射时： I W 2
4r
波阵面面积
c.声功率级
W L lg W 10 W 0
W 10 W 0
12
声功率级单位：分贝。
人耳感觉听阈到痛阈的范围是: 2×10-5 ~ 20 Pa
c. 声压级:该声音的声压与参考声压的 比值取以10为底的对数再乘20，单位 ：dB
p Lp 20lg p0
p 2 10 p 0 a
5
用声压级表示人耳听阈与痛阈范围是:0 ~120 dB
人耳对频率为 1kHz 声 音的可听闻为 0dB ； 微风轻轻吹动树叶的声 音约 14dB ； 在房间中高声谈话声 ( 相距 1m 处 ) 约 68dB ～ 74dB ； 交响乐队演奏声 ( 相距 5m 处 ) 约 64dB ； 飞机强力发动机的声音 ( 相距 5m 处 ) 约 140 dB ； 一声音比另一声音声压 大一倍时大 6dB ； 人耳对声音强弱的分辨 能力约为 0.5dB 。
c f
(3) 声波的物理度量 1) 声压及其瞬时值、平均值和有效值
2) 声强与声强级 3) 声功率与声功率级
1) 声压与声压级
静态压强
p ( P P ) 0
a.瞬时声压：某一瞬间的声压。
p ( t ) p c o s ( t ) m
b.平均声压
1 T p pt ( )dt a v T 0
对于纯音，平均值为0
c.有效声压：在一定时间间隔中将瞬时 声压对时间求均方根值即得有效声压
1 T 2 p p (t)dt rm s T 0
用电子仪表测量得到的通常是有效声压, 人们习惯上讲的声压实际上也是有效声压.
日常生活中声音的声压数据 (Pa)
声音种类 正常人耳能 听到最弱声 普通说话声 （1m远处） 公共汽车内 声压 2×10-5 2×10-2 0.2 声音种类 织布车间 柴油发动机、球 磨机 喷气飞机起飞 声压 2 20 200
2) 声强和声强级 a.声强：在声传播方向上单位时间内垂直 通过单位面积的声能量，称为声音的强度 ，简称为声强，单位是 w m 2 b.声强级：该声音的声强与参考声强的比值 取以10为底的对数再乘10,单位,分贝(dB)
I LI 10lg I0
I LI 10lg I0
I 10W m 0
2
12
线声源
pp A
2 c o s ( t k r ) k r
1.噪声和噪声的评价 1. 噪声
噪声 人们不需要的声 音。 环境噪声 在工业生产、建筑施 工、交通运输和社会 生活中所产生的、干 扰周围生活、环境的 声音。 噪声污染 所产生的环境噪声超 过国家规定的环境噪 声排放标准，并干扰 他人正常生活、工作 和学习的现象。
内燃机的噪声有？
2.声的特性参数 (1)频率和周期 频率( f ) ：每秒钟振动的次数，以Hz为单位
噪声控制范围：63-16000Hz
周期( T ) ：完成一次振动所需要的时间
1 T f
(2) 波长和声速 波长( ) ：声波在一个周期内传播的距离 声速( c ) ：声波在媒质中传播的速度 15°时空气中声速：340m/s 波长( )、声速( c ) 和频率( f ) 的关系：
内燃机噪声振 动与控制 内燃机噪声振动与控制
实验及参考书目
教材：《内燃机噪声振动与控制》（机械工业出版社，吴炎庭编）
参考书：《噪声与振动控制技术基础》（科学出版社，盛美萍等主编）
《振动力学》（西安交通大学出版社，倪振华主编） 《模态分析理论与实践》（北京理工大学出版社，(比利时)海伦 编，白化同等译） 其他参考资料：期刊《振动工程学报》、《振动与冲击》等及网络资源 中国振动联盟 等 实验：内燃机振动噪声实验或模态分析测试
人耳对强度相同而频率不同的声音有不同的响度感觉，
即对于相同声压级但频率不同的声音，人耳听起来是 不一样响的。 描述声音大小的主观感觉量
响度
N
描述声音大小的主观感觉量，“宋”(sone) 定义：1000Ｈz纯音声压级为40dB时的响度为