工程機(jī)械噪聲原理與控制策略

居述妹

（中國(guó)電建集團(tuán)江西省水電工程局有限公司）

1 工程機(jī)械噪聲原理

當(dāng)下的工程機(jī)械噪聲原理主要分為兩種：①工程機(jī)械在正常運(yùn)行時(shí)候進(jìn)行氣體交換時(shí)造成的“空氣動(dòng)力噪聲”。常見(jiàn)的例如風(fēng)扇噪聲，進(jìn)氣噪聲，排氣噪聲等。②工程機(jī)械在運(yùn)行時(shí)自身震動(dòng)產(chǎn)生的噪聲也成為“結(jié)構(gòu)力噪聲”。在工程機(jī)械中一般“結(jié)構(gòu)力噪聲”噪聲源一般為工程機(jī)械的大功率高轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)。工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的“結(jié)構(gòu)力噪聲”又被分為燃燒噪聲與機(jī)械噪聲兩類。除了“空氣動(dòng)力噪聲”，“結(jié)構(gòu)力噪聲”這兩類噪聲外還有因?yàn)橐后w在管道中流動(dòng)時(shí)造成系統(tǒng)壓力改變的引起震動(dòng)而產(chǎn)生的“液壓系統(tǒng)噪聲”和因?yàn)槎握駝?dòng)引起的“板輻射噪聲”等。

2 常見(jiàn)的工程機(jī)械噪聲種類及產(chǎn)生的具體原因

2.1 空氣動(dòng)力噪聲

“空氣動(dòng)力噪聲”最為常見(jiàn)的是以下三種：①風(fēng)扇噪聲是最為典型的“空氣動(dòng)力噪聲”，也是工程施工過(guò)程中比較難控制的噪聲種類之一。因?yàn)槭┕ひ箫L(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)高速滿負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)扇也隨著高速旋轉(zhuǎn)時(shí)造成無(wú)數(shù)渦流，這些渦流對(duì)空氣造成擾動(dòng)形成壓力波進(jìn)而形成連續(xù)寬頻噪聲，風(fēng)扇噪聲會(huì)長(zhǎng)時(shí)間高分貝的存在對(duì)施工人員影響較大。②排氣噪聲，排氣噪聲是工程機(jī)械打開(kāi)排氣閥排出廢氣時(shí)，廢氣因?yàn)橐悦}沖形式排出具有很高的能量對(duì)排氣管及周遭部件進(jìn)行沖擊產(chǎn)生振動(dòng)引起的。③進(jìn)氣噪聲，是因?yàn)檫M(jìn)氣管在周期性的吸收進(jìn)新鮮空氣時(shí)導(dǎo)致管內(nèi)壓力發(fā)生周期性脈動(dòng)，改變了進(jìn)氣管道內(nèi)的空氣密度造成的。

2.2 結(jié)構(gòu)力噪聲

“結(jié)構(gòu)力噪聲”的噪聲聲源一般是機(jī)械工程的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，細(xì)分可根據(jù)噪聲產(chǎn)生機(jī)理不同分為燃燒噪聲與機(jī)械噪聲。其中燃燒噪聲是在燃料在活塞缸內(nèi)燃燒放出大量熱能使得氣體體積迅速膨脹發(fā)生爆炸沖擊活塞缸及其周遭部件產(chǎn)生噪聲。機(jī)械噪聲則是在發(fā)動(dòng)機(jī)正常進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部零件之間存在空隙相互碰撞導(dǎo)致振動(dòng)繼而引起發(fā)動(dòng)機(jī)外殼表面輻射出噪音。

3 工程機(jī)械噪聲控制策略

對(duì)于噪聲的控制我們遵從的根本原則是在以下三個(gè)環(huán)節(jié)中進(jìn)行控制，第一個(gè)環(huán)節(jié)是在噪聲產(chǎn)生的噪源處進(jìn)行控制消滅噪源或者減低噪聲分貝，第二個(gè)環(huán)節(jié)是在噪聲傳播過(guò)程之中，眾所周知聲音的傳播需要介質(zhì)，最后是在接受者出進(jìn)行控制。以下工程機(jī)械的噪聲控制辦法都是基于這三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行的。

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)處的“結(jié)構(gòu)力噪聲”控制措施

工程機(jī)械的噪聲主要來(lái)源就是發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)作為工程機(jī)械的動(dòng)力源也是主要噪聲源。因此想要降低工程機(jī)械的噪聲那么就必須從發(fā)動(dòng)機(jī)入手。一般在發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)架連接處加裝內(nèi)阻尼性能高的減震塊能有效減輕發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。同時(shí)在保證散熱能力不受影響的條件下可以將發(fā)動(dòng)機(jī)用耐熱吸音的材料包裹起來(lái)，減少噪聲的向外輻射，將噪音屏蔽在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的燃燒噪聲控制根據(jù)其產(chǎn)生的原理一般是通過(guò)設(shè)置噴油提前角，控制噴油規(guī)律達(dá)到減緩速燃期活塞缸內(nèi)部壓力升高程度，以及減少著火延遲期內(nèi)活塞缸內(nèi)部的可燃混合氣體數(shù)，以此達(dá)到有效降低燃燒噪聲。

3.2 排氣噪聲控制措施

排氣噪聲的控制方法很多最為簡(jiǎn)單有效的是，通過(guò)對(duì)排氣管道安裝高分子材料制成的消音器，在噪聲傳播的過(guò)程到消音器的過(guò)程中，高分子材料通過(guò)內(nèi)部摩擦產(chǎn)生的損耗反應(yīng)將部分振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉以此來(lái)降低輻射出來(lái)的噪聲分貝。但在進(jìn)行排氣噪聲控制過(guò)程中還要注意到一點(diǎn)，要保證排氣管道內(nèi)壁的通暢與光滑并且避免使用排氣管道設(shè)計(jì)成直角拐彎的工程機(jī)械，直角彎的排氣管道很容易造成氣體瞬時(shí)脈動(dòng)并且氣體進(jìn)入直角彎道時(shí)會(huì)產(chǎn)生二次輻射產(chǎn)生巨大的排氣噪聲。

3.3 風(fēng)扇噪聲控制措施

影響風(fēng)扇噪聲的因素多種多樣，一般而言風(fēng)扇想要有好的散熱效果就必須有足夠的風(fēng)量。而風(fēng)扇的風(fēng)量一般與風(fēng)扇的直徑，轉(zhuǎn)速，靜壓大小有關(guān)。當(dāng)直徑越大，轉(zhuǎn)速越快，靜壓越強(qiáng)的時(shí)候風(fēng)量就會(huì)加大但隨之風(fēng)扇噪聲也會(huì)成倍的增加。因此我們進(jìn)行風(fēng)扇噪聲防護(hù)時(shí)從兩個(gè)方面入手。首先是對(duì)風(fēng)扇的選擇，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇的葉片形狀與幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)于風(fēng)扇噪聲的抑制效果顯著。因此風(fēng)扇的葉片數(shù)量，葉片材質(zhì)，葉片形狀都是我們要考慮的，同時(shí)對(duì)于風(fēng)扇的導(dǎo)風(fēng)罩也要格外注意，一個(gè)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的導(dǎo)風(fēng)罩也能有效減少風(fēng)扇噪聲。防治風(fēng)扇噪聲的另一個(gè)辦法是加裝當(dāng)前新型的“消聲百葉窗”，這種“消聲百葉窗”能夠通過(guò)利用風(fēng)扇葉片之間高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，使得受到氣體影響而旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生一定的阻尼，從而達(dá)到吸收振動(dòng)能量控制噪聲的目的。

3.4 駕駛室與接受者出的噪聲控制措施

對(duì)于在工程機(jī)械的駕駛室內(nèi)工作的操作人員，一定要注意噪聲的控制。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間暴露在高分貝的噪聲環(huán)境中人的身體健康不但會(huì)遭到破壞還會(huì)導(dǎo)致操作者變得疲勞。當(dāng)操作者因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間暴露在噪聲環(huán)境中變得操作遲鈍不但影響工程的施工質(zhì)量與施工進(jìn)度嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)造成工程事故。因此要重視工程機(jī)械的駕駛室噪聲防治工作。一般來(lái)說(shuō)工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)在駕駛室的后下方，因此首先要保證駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)的直接連接處要留有空隙，以此來(lái)減少發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)駕駛的影響。其次要在駕駛室內(nèi)的地面與四周鋪設(shè)吸聲材質(zhì)。對(duì)于駕駛室內(nèi)的構(gòu)件縫隙處藥用像橡膠或者聚氨酯泡沫塑料類彈性較好的材料填充。對(duì)于直接處在噪聲環(huán)境內(nèi)的操作人員，如果條件允許可以配發(fā)帶麥克風(fēng)的防噪耳塞，既能減少噪聲也能方便交流。條件不能滿足時(shí)也可以只分發(fā)防噪耳塞。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人們環(huán)保理念的不斷增強(qiáng)，噪音污染也成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)，工程機(jī)械噪聲作為主要的噪音污染種類之一，如何有效降低工程機(jī)械噪聲迫在眉睫。本文通過(guò)對(duì)工程機(jī)械噪聲產(chǎn)生的原理進(jìn)行分析，研究，提出了在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上可取能夠顯著降低工程機(jī)械噪聲的控制策略。使得在工程機(jī)械施工過(guò)程中駕駛室與施工場(chǎng)所的噪聲得到了控制，保護(hù)了施工人員的健康也延長(zhǎng)了施工場(chǎng)所中設(shè)備的使用壽命。工程機(jī)械噪聲是一個(gè)工程施工中不可避免的問(wèn)題，在我國(guó)工程數(shù)量與規(guī)模如此巨大的背景下，進(jìn)行工程機(jī)械噪聲的控制研究是非常有實(shí)際意義的。有效的工程機(jī)械噪聲控制也能提高我國(guó)工程項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)國(guó)外市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)了，是我國(guó)走向工程機(jī)械強(qiáng)國(guó)的必備條件之一。