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1、工程机械噪声控制技术本刊特稿SpecialStory工程机械噪声控制技术毛兴中陕西交通技术学院,陕西成阳713702囚引言随着工程机械行业的迅猛发展,人们对工程机械的综合性能提出了更高的要求,节能环保成为重要的研究内容.与普通车辆相比,工程机械噪声对环境的污染尤为严重.近几年,中国工程机械行业发展迅速,不仅缩小了与国外产品的差距,而且产品质量和可靠性也得到大幅提升.但与发达国家相比,中国国家标准规定的工程机械噪声限值普遍较高.因此,如何有效地控制工程机械噪声成为提升国内产品竞争力的一个重要因素.工噪声作为一个重要的环境污染源,日益受到人们的关注,并出现了相应的强制性标;隹,产品噪声水平成为评价
2、产品质量的一项重要指标.随着工程机械行业的迅速发展,对工程机械的要求已不再只是简单的作业效率和可靠性等指标.特别是国内工程机械产品对欧美地区出口量的逐年增长,社会发展和用户群对于工程机械产品的舒适性和振动噪声控制的要求也越来越严格.过高的噪声不但使驾驶员感到疲劳,对工程机械产品行驶安全性构成威胁,而且过大的机械噪声还将严重影响周围环境.1996年,中国颁布了国家标准工程机械噪声限值(GB16710.11996).该标准规定了工程机械司机位置处的噪声限值和机外辐射噪声声功率级与标定功率间的关系,如规定标定功率为130160kW时的噪声声功率级不超过118dB(A).其他国家标;隹或行业标准也对工
3、程机械产品的噪声进行了限定,如2005年颁布的国家标准压路机通用要求(GB/T13328-2005)规定了压路机的噪声限值,见表1.与中国相比,发达国家的国家标准规定更为严格.2n2002年欧洲修订的标准噪声限值规定,发动机功率为表1压路机的噪声限值dB(A)项目司棚耳旁距压路机中心两侧7.5m,离地面15m处静碾光轮压路机9285压路轮胎压路机机振荡压路机9488振动自行式9488压路拖式乓手扶式94鸭机组台式94一SpecialStory本刊特稿RMCM154kW时的噪声声功率级不得超过104dB(A),比中国国家标准规定值要低14dB(A).国外对噪声研究较早,美国于20世纪70年代就开
4、始了对车内噪声特性的研究.基于相关标准的严格规定,各发达国家对工程机械噪声控制开展了广泛研究,从采用低噪声发动机,到采用各种消声减振措施,形成了完全符合标准规定的产品.国内对工程机械噪声控制的研究较晚,早期集中在对驾驶室的降噪研究上.随着行业的发展及各厂家产品质量的提升,整机噪声控制得到重视,相关科研院所及厂家对此开展了大量研究.但实际测试发现,国内外表2国内外部分压路机噪声测试结果对比部分产品噪声控制水平仍存在较大差距,见表2.表2中,前3种机型为国内产品,后2种机型为国外产品.由表可知:在不同的测试状态下,司机耳边的噪声都能满足国标要求,而国内产品左,右两侧75m处的噪声普遍超标,国外产品
5、则比国标低1.68.4dB(A).E蟊匿工程机械噪声来源复杂,噪声源较多l.控制噪声的关键是如何有效地准确识别主要噪声源,采取相应降噪措施.传统的噪声源识别方法主要有主观评价法,近场测量法,选择覆盖法等.近年来,由于信号测试分析技术的快速发展,一系列基于信号处理技术的噪声源识别技术极大地发检测结=rJdB(A)溯睹态测点位置国标I/dB(A)YZ12YZ13YZ13DCC5g202司机耳边81.981_1鹄_586.681.294不行驶左侵75ITI93390_591884.479.688右侧7.5ITI92.190.790.782_479.6司机耳边84.285.186_587_481.69
6、4低速行驶左侧75m93.191-589385_381.588右侧7,5ITI92_592.887.484.281.5司机耳边81-284.389.9鹄.185_094高速行驶友侧7.5ITI93493.491.986_482.788右侧7.5ITI92_792|893.185_283_7展和应用,如频谱分析法,相干分析法,声强法,声功率法,声全息法和声学聚焦镜等.先进技术的应用取得了良好的降噪效果.工程机械的结构比较复杂,相应的噪声源较多,主要有发动机,动力系统,机体振动,板件辐射和空气动力等.部分研究表明:发动机的燃烧噪声,进气和排气噪声,冷却风扇的噪声等是几个比较重要的噪声源,对整机噪声
7、水平的影响较大.图1所示是某压路机采用声强法识别噪声源的检测结果吲.图1中横坐标2540处对应图2中驾驶室下方的发动机安装处,是噪声较大区域,其中坐标点(35,4)附RMC刊特稿SpecialStory近的最高噪声值为104dB(A),该噪声域对应图2的排气消声器出口.噪声传播的过程一般为:噪声源一传播途径一受声者,对噪声的控制也可以采取相应措施,见表3.随着人们对工程机械噪声的认识加深,控制噪声的措施越来越多.发动机是工程机械的心脏,也是主要的噪声源.采用低油耗,低噪声的环保型发动机能大大降低对环境的表3不同的噪声控制措施对比影响,是工程机械发展的趋势.一般而言,柴油机的噪声主要呈现为中,高
8、频噪声,燃烧噪声和表面振动辐射噪声是最重要的噪声来源.同时,油底壳也易产生板件辐射噪声,形成另一个重要的噪声源.控制发动机噪声常采取以下措施:增加预喷射减少燃烧噪声:增加机体刚度减少机体的表面振动噪声:采用复合板油底壳增加阻尼减少油底壳辐射噪声等.通过增加机体刚度来减少机体的表面振动噪声的常用方式主要有采用加强筋,外壁制成曲面,在机体与油底壳之间装加强板,阶梯式机架等:采取隔离振动和局部阻处理对象薯一措施特点噪声源改声源,降低声能降噪效果最好,投入最大,研究周期最长传播途径吸声隔声,使噪声衰减降噪效果较好.投入较大,研究周期不太长受声者声屏蔽被迫选择1lg1垤51015202530354045
9、50长度,cm尼相结合的方法可以减弱中,高频噪声.图3为某低噪声发动机.3.2.1采用密闭机罩声源发出的噪声在媒介中传播时,其声压或声强将随着传播距离的增加而逐渐衰减.噪声声波在传播过程中经常会遇到障碍物,这时声波将从一种媒质(空气)入射到另一媒质中去.由于这2种媒质的声学性质不同,一部分声波从障碍物表面上反射回去,而另一部分声波则透射到障碍物里去.利用介质不同的特性阻抗可以达到减噪的目的.在发动机安装部位或其他噪声源集中部位安装密闭机罩,可以切断噪声传播途径,降低噪声向外辐射的水平.安装密闭机罩时,要求在活动部位安装弹性密封条,以减少噪声泄SpecialStow本刊特稿RMCM漏,保证降噪效
10、果.图4为某压路机的外观,图5为该压路机采用的密闭机罩方案.3_2.2机罩安装吸声材料空气,玻璃,毛毯,泡沫塑料等物质都能吸收声波,称为吸声材料.当声波通过这些多孔性吸声材料时,由于材料本身的内摩擦和材料小孔中的空气与孔壁间的摩擦,使声波能量被吸收并衰减.这种吸声材料能有效地吸收入射到它上面的声能.为了加快噪声能量衰减,进一步降低噪声水平,部分机型采用机罩内部安装吸声材料的方案,见图6,图7.3_2.3采用先进消声器发动机排气噪声是工程机械整机重要噪声源之一,主要包括周期性噪声,冲击噪声,辐射噪声和气流摩擦噪声,主要由排气压力的脉动噪声,气流通过气门座时所发出的涡流噪声,由于边界层气流的扰动而
11、产生的噪声以及排气口处的喷流噪声所组成.采用高效消声器是降低发动机排气噪声的关键,见图8.工程机械的噪声控制涉及的因素较多,单一降噪措施一般效果不明显,综合采用多种措施,可大大降低整机噪声水平.图7中,发动机安装在密闭机罩里,其噪声向外衰减的能量大大降低;采用高效消声器,进一步降低了发动机排气噪声.口结语随着工程机械质量的全面提升,对工程机械噪声控制水平的要求日益严格.与国外产品相比,国内产品噪声控制水平仍有相当差距,部分产品噪声限值甚至超过国家标准.工程机械噪声来源复杂,采用低噪声发动机,并综合采用多种措施,才能保证较好的降噪效果.固f1j蒋真平月守艳.工程机械噪声与控制分析U.建筑机械,2007,26(4):7982_2I左文军工程机械环境噪声测量评定要点U.筑路机械与施工机械化,2(X)3,20(5):U一1234glg仕,冯忠绪,朱伟敏,等.振动压路机的噪声浅析【JI_筑路机械与ga.r-taR4g,2007,24(7):47-494I洪建海,左言言,朱静,等摊铺机噪声测试分析U筑路机械与施工机械化,2005,220):9225】钟春彬玛忠绪,张志峰,等振动压路机的振动噪声测试与综合性能评价U长安大学:自然科学版,2(17,27(3):103107
