平地機(jī)噪聲改進(jìn)測試研究*

馮宗軍

(廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西柳州 545007)

1 現(xiàn)狀分析

目前國外工程機(jī)械朝著智能化、人機(jī)工程一體化發(fā)展，對駕駛?cè)说氖孢m性操作研究也逐漸深入開展，其中駕駛平臺的環(huán)境噪聲輻射研究及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求也越來越高，我國近幾年，通過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的完善，對工程機(jī)械司機(jī)位置處的噪聲限值和機(jī)外輻射噪聲提出了新要求，是順應(yīng)環(huán)境發(fā)展的要求。

近幾年，中國平地機(jī)產(chǎn)品發(fā)展迅速，以徐工集團(tuán)、天津鼎盛工程機(jī)械有限公司及廣西柳工機(jī)械股份有限公司為代表的國內(nèi)品牌平地機(jī)逐步在國際市場上與國際世界品牌參與競爭，縮短了與國外產(chǎn)品的差距，產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性得到大幅提升。但目前我國平地機(jī)產(chǎn)品的噪聲控制水平與國際品牌相比，仍有一定差距。如何提高我國平地機(jī)降噪水平，同時(shí)結(jié)合國家強(qiáng)制要求實(shí)施，是每個(gè)制造廠都必須面臨的問題。平地機(jī)也是道路施工的工程機(jī)械，筑路機(jī)械的減振與降噪［1］研究也尤為重要。

為進(jìn)行較好的研究平地機(jī)噪聲現(xiàn)狀，以及為提出一般綜合控制策略提供依據(jù)，進(jìn)行了產(chǎn)品樣本研究。根據(jù)GB 16710—2010新標(biāo)準(zhǔn)要求，本試驗(yàn)研究進(jìn)行了以司機(jī)感觀噪聲較大的產(chǎn)品樣本進(jìn)行測試，以不同階段排放技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的平地機(jī)整機(jī)進(jìn)行樣本研究，分別以不同的標(biāo)定功率研究測試，主要進(jìn)行機(jī)外輻射以及司機(jī)耳邊左側(cè)及右側(cè)進(jìn)行測試。

表1中，采取了對應(yīng)國標(biāo)限值分別進(jìn)行了不同排放階段標(biāo)準(zhǔn)共2個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率段、4個(gè)測試整機(jī)樣本進(jìn)行研究測試，測試研究發(fā)現(xiàn)在測試樣本中，產(chǎn)品機(jī)外輻射噪音基本符合要求，存在主要問題是駕駛室內(nèi)司機(jī)耳邊的左右側(cè)噪音，表1所列測試表明，司機(jī)耳邊的左右平均超出限值標(biāo)準(zhǔn)1～2 dB(A)。

表1 改進(jìn)前司機(jī)耳邊噪聲現(xiàn)狀

因此，為更好進(jìn)行噪聲控制，符合國家規(guī)定噪聲控制要求，減少平地機(jī)對操作司機(jī)的影響，有必要進(jìn)行平地機(jī)主要噪聲影響研究改進(jìn)分析。

2 噪聲源的研究分析

根據(jù)噪聲傳播的機(jī)理一般為:從噪聲源經(jīng)傳播途徑到受聲者，有必要進(jìn)行噪聲源調(diào)查，然后根據(jù)傳播途徑隔絕或降低。

由于平地機(jī)主要?jiǎng)恿υ磥碜园l(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)為傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力輸入，由于動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)均為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這些均會產(chǎn)生較大的振動(dòng)噪聲傳播，甚至產(chǎn)生共振能量疊加現(xiàn)象而傳遞到駕駛室從而影響司機(jī)受聲。而柴油機(jī)的噪聲通常呈現(xiàn)的中高頻噪聲，燃燒噪聲和表面振動(dòng)輻射噪聲，這些噪聲源在平地機(jī)整機(jī)來說一般只影響機(jī)外輻射值，上述表1說明，平地機(jī)整機(jī)機(jī)外輻射基本滿足要求，目前存在需要改進(jìn)的是司機(jī)耳邊噪聲，進(jìn)一步對平地機(jī)初發(fā)動(dòng)機(jī)以外的其它旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)及機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲及傳播路徑到達(dá)司機(jī)耳邊的過程，才能進(jìn)行有效降低控制。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測試條件要求，一般司機(jī)耳旁噪音的測試條件為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速進(jìn)行確認(rèn)，為了研究綜合噪聲源整治過程，利用聲強(qiáng)測量在進(jìn)行整機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)到最高轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)行了過程測試，聲強(qiáng)法具有很好的抗背景干擾能力［2］。

通過噪聲云圖測試發(fā)現(xiàn)(見圖1)，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的整個(gè)過程達(dá)到2400轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)一個(gè)最高噪聲峰值。

圖1 司機(jī)耳邊噪聲云圖

為了確認(rèn)噪聲源主要從平地機(jī)哪個(gè)部位及哪個(gè)部件產(chǎn)生影響較打，用頻譜測試對司機(jī)耳邊再次進(jìn)行頻譜測試(見圖2)。測試發(fā)現(xiàn)達(dá)到2400轉(zhuǎn)時(shí)，存在一個(gè)呈現(xiàn)明顯的低頻噪聲源為主要傳遞噪聲。

通過綜合分析傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及結(jié)合(見圖2)。初步判斷低頻噪聲為液壓系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)噪聲，為液壓元件齒輪固有噪聲傳遞［3］。

圖2 司機(jī)耳邊頻譜測試圖

為進(jìn)一步驗(yàn)證此噪聲源對司機(jī)耳邊的影響，分析了液壓系統(tǒng)的管路布置及管路走向，進(jìn)行了液壓管路與駕駛室的安裝隔離前后測試對比。

在隔離后測試表明，司機(jī)耳邊噪聲明顯下降，因此，表1的測試研究樣本中司機(jī)耳邊的噪聲超值主要是駕駛室相關(guān)的液壓振動(dòng)傳遞噪音引起，在系統(tǒng)布置及選型定型情況下，有必要進(jìn)行駕駛室降噪綜合整治，在傳播途徑方面采取措施。

3 平地機(jī)噪聲的綜合整治分析

基于上述研究樣本，為達(dá)到綜合整治及降低司機(jī)耳邊的噪音輻射，進(jìn)行平地機(jī)的噪聲控制策略如下。

3.1 采取低噪音發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)液壓元件

此策略為控制噪音源辦法，目前許多國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)都在設(shè)計(jì)制造階段控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲:增加預(yù)噴射減少燃燒噪聲，增加機(jī)體剛度減少機(jī)體的表面振動(dòng)噪聲，采用復(fù)合板油底殼增加阻尼減少油底殼輻射噪聲等。增加機(jī)體剛度來減少機(jī)體的表面振動(dòng)噪聲［4］。

液壓元件與傳動(dòng)元件在選型綜合結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)自身的基頻噪聲，盡量避免振動(dòng)噪聲的共振疊加，產(chǎn)生更大的能量輻射。

3.2 對噪音傳遞途徑采取衰減措施

平地機(jī)一般為鉸接式車架，駕駛室有布置在前車架或后車架，無論哪種方式，只要采用液壓助力轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)，在駕駛室均存在液壓噪聲傳動(dòng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音輻射。

在減少發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲輻射措施上，國內(nèi)產(chǎn)品均采取機(jī)倉隔離技術(shù)，其目的是根據(jù)聲壓或聲強(qiáng)將隨著傳播距離的增加而逐漸衰減，噪音聲波在傳播過程中經(jīng)常會遇到機(jī)罩而衰減。

對駕駛室的噪聲隔離衰減有許多措施，通常根據(jù)駕駛室結(jié)構(gòu)，可以采取增加阻尼材料，提高一部分降噪效果。當(dāng)聲波通過這些多孔阻尼材料時(shí)，由于材料本身的內(nèi)摩擦和材料小孔中的空氣與孔壁間的摩擦，使聲波能量受到很大的吸收并衰減，這種吸聲材料能有效地吸收穿透性較強(qiáng)的高頻聲能。

對于駕駛室相關(guān)管路、支架進(jìn)入通道，可采取密封尼減小縫隙而減少噪聲。另外，針對液壓系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲可以采用一定的隔子振措施。實(shí)踐證明，在系統(tǒng)布置及選型定型的情況下，這種隔振、減震使噪源衰減降噪效果較好。

綜合分析，在平地機(jī)的多路操作閥與安裝支架之間增加有效的減振墊以及增加較牢固的液壓管夾，可以衰減液壓噪聲源往駕駛室的傳播。

在采取上述噪聲控制整治策略并改進(jìn)實(shí)施后，再次進(jìn)行研究對比測試，如表2所列，測試表明進(jìn)行多種綜合降噪措施后，進(jìn)入駕駛室到司機(jī)耳邊的噪聲影響達(dá)到有效的衰減效果。產(chǎn)品整治后，司機(jī)耳邊噪聲輻射平均降噪3～4 dB(A)。

表2 整治改進(jìn)后的測試效果評估

4 結(jié)語

噪聲控制在工程機(jī)械行業(yè)研究已有多年，但由于工程機(jī)械品種繁多，不同的產(chǎn)品有不同的整治與控制策略，在降低噪音問題上，需要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和效果等方面進(jìn)行綜合考慮，在考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)成本可達(dá)情況，以最佳效果為評價(jià)目標(biāo)進(jìn)行的策略最好。顯然，不同的產(chǎn)品不同的技術(shù)領(lǐng)域?qū)υ胍舻目刂埔笫遣灰粯拥?，本文結(jié)合平地機(jī)噪音樣本研究提出了一般綜合整治與控制測量，有助于提高產(chǎn)品技術(shù)競爭力。

［1］ 馮忠緒.筑路機(jī)械減振與降噪技術(shù)的研究進(jìn)展(上)［J］.工程機(jī)械，2012(2):1-5.

［2］ 蔣真平，周守艷.工程機(jī)械噪音與控制分析［J］.建筑機(jī)械，2007(7):79-82.

［3］ 呂正農(nóng)，劉 杰.外嚙合齒輪泵產(chǎn)生噪聲的原因及解決方法［J］.流體傳動(dòng)與控制，2008(3):47-48.

［4］ 謝 娟.工程機(jī)械的噪音污染與控制［J］.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2008(6):76-78.