內(nèi)燃叉車排氣消音器的設(shè)計(jì)優(yōu)化思考

杜烺烽

摘 要：叉車作為一種重要的工具車，在倉(cāng)庫(kù)和碼頭等場(chǎng)所被廣泛應(yīng)用，但是在使用的時(shí)候經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)比較大的噪音。噪音的來(lái)源是自身結(jié)構(gòu)以及車底盤(pán)系統(tǒng)。嚴(yán)重的噪聲一方面會(huì)污染到周圍的環(huán)境，也會(huì)給駕駛員帶來(lái)沉重的心理和生理負(fù)擔(dān)，所以針對(duì)叉車進(jìn)行降噪方面的研究改進(jìn)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。在排氣管道安裝消聲器是當(dāng)前可行的一個(gè)有效途徑。本文主要針對(duì)消聲器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，進(jìn)而探討消聲器在使用方面的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃叉車；排氣管；消聲器

作為一種工具車輛，內(nèi)燃叉車廣泛應(yīng)用于物流配送和港口倉(cāng)庫(kù)物品搬運(yùn)和車間生產(chǎn)中。由于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)工作原理，在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，這會(huì)給駕駛員帶來(lái)一定程度的傷害，長(zhǎng)此以往，駕駛員注意力無(wú)法集中，操作失誤時(shí)有發(fā)生，并且聲音過(guò)大會(huì)影響報(bào)警信號(hào)等等，這些都是安全隱患。

一、關(guān)于消音器的類型介紹

根據(jù)當(dāng)前人們?cè)诶碚摵蛯?shí)踐中的研究結(jié)果，消聲器是降低噪聲最有效的方式。消聲器在分類行有很多種，下面分別進(jìn)行介紹。

（一）擴(kuò)張腔消聲器

聲音從擴(kuò)張腔消聲器左邊傳入之后，會(huì)在右側(cè)的壁面產(chǎn)生反射，而反射出來(lái)的聲波在幅值和頻率上沒(méi)有變化，但是會(huì)出現(xiàn)相位方面的改變。入射聲波和反射聲波如果有完全相反的相位，聲波就會(huì)互相抵消，進(jìn)而得到了減弱，如果相位不完全相反的話， 就會(huì)僅有部分聲波被抵消了，所以其擴(kuò)張腔結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度會(huì)決定給具體的消聲效果。

（二）共振消聲器

總結(jié)起來(lái)，這種消聲器是通過(guò)聲波共振來(lái)達(dá)到消聲的效果，將聲波的能量通過(guò)疊加而放大，這樣就會(huì)讓聲波能力被耗散，進(jìn)而讓噪聲得到降低。其中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就是單孔共振消聲結(jié)構(gòu)了。如果聲波自身的頻率和聲振系統(tǒng)的頻率達(dá)到相同的值的時(shí)候，聲波能力就會(huì)互相累積，這樣也會(huì)造成空氣振動(dòng)速度增加。空氣戒指會(huì)受到阻尼作用的影響，并且空氣的振動(dòng)速度和阻尼成正比，聲波產(chǎn)生的能量就會(huì)直接轉(zhuǎn)化為熱能。但缺點(diǎn)是這種消聲器僅僅對(duì)特定的頻率具有很好的消聲效果，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候把幾個(gè)共振消聲器共同使用，這樣才能夠起到較好的作用。

（三）小孔消聲器

這種消聲器對(duì)于噴射噪音具有奇效，把噴口做成很多小孔，當(dāng)氣流經(jīng)過(guò)小孔的時(shí)候就會(huì)分解成很多低速的小氣流，起到降低噪音的效果。如果把這種消聲器和減壓消聲器共同使用的話，就會(huì)起到更好的消聲效果了。這種消聲器會(huì)對(duì)排氣機(jī)產(chǎn)生阻力，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該首先對(duì)小孔的面積進(jìn)行確保，這樣首先可以讓噪聲得到降低，也可以讓排氣阻力得到降低。

（四）微穿孔消聲器

這種消聲器是通過(guò)共振消聲器改進(jìn)而成，為了提高其消聲頻帶的寬度，會(huì)在這種消聲器中加入一個(gè)穿孔率在2%左右的金屬薄管和一些封閉的空氣共同組成一個(gè)共振的結(jié)構(gòu)。穿孔細(xì)小并且細(xì)密，這樣就可以產(chǎn)生比較大的聲阻，提高聲波的消聲頻帶。這種消聲器具有良好的耐高溫性，并且清洗十分簡(jiǎn)單便捷，適用于高溫環(huán)境或者潮濕環(huán)境。

二、關(guān)于內(nèi)燃叉車用的消聲器結(jié)構(gòu)分析

內(nèi)燃叉車消聲管在結(jié)構(gòu)上分為以下幾個(gè)部位，噪聲由進(jìn)氣管進(jìn)入，然后穿過(guò)進(jìn)氣管穿孔結(jié)構(gòu)和共振腔，然后在穿過(guò)小孔消聲結(jié)構(gòu)和大擴(kuò)張腔之后經(jīng)由中間管穿孔結(jié)構(gòu)之后，最后由出氣管排出。

對(duì)于消聲器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其實(shí)質(zhì)就是對(duì)其內(nèi)部的各部分結(jié)構(gòu)和各部分參數(shù)對(duì)于消聲效果的影響。正常說(shuō)來(lái)，小孔的孔徑越大，消聲量就會(huì)降低，換而言之就是消聲效果越差。而如果小孔間距離太小的話，氣流經(jīng)過(guò)分散之后就會(huì)重新聚合了，氣流分散效果就會(huì)被削弱。

而小孔總面積也會(huì)對(duì)消音效果造成影響，小孔總面積過(guò)小的話，會(huì)增加排氣阻力，如果對(duì)這個(gè)問(wèn)題放任不理，就會(huì)讓噪聲重新產(chǎn)生。正常來(lái)說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)的消聲器體積是內(nèi)燃機(jī)排量的四倍左右，由于擴(kuò)張腔不同而導(dǎo)致消聲范圍不一樣，所以為了達(dá)到不同的消聲效果，就要選用不同的擴(kuò)張腔。結(jié)合上文所談，共振消聲器對(duì)于聲音頻率選擇性是很強(qiáng)的，消聲量也受到了穿孔率和管道面積和穿孔管空腔的厚度等因素的影響，如果孔徑過(guò)大會(huì)導(dǎo)致共振消聲效果的降低，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)減小穿孔孔徑，限制穿孔率，才能夠讓共振消聲結(jié)構(gòu)的作用得到提高。

三、關(guān)于內(nèi)燃叉車消聲器的改進(jìn)

（一）設(shè)置相關(guān)參數(shù)

對(duì)消聲器進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)該以消聲器的傳遞損失影響結(jié)構(gòu)參數(shù)作為依據(jù)，對(duì)消聲器傳遞損失情況進(jìn)行仿真模擬，進(jìn)而確定其排氣噪聲可以降低的范圍?？紤]消聲器的加工和工藝來(lái)針對(duì)其相關(guān)參數(shù)和運(yùn)行條件來(lái)進(jìn)行限定。

首先，在第一級(jí)小孔消聲中，小孔孔徑要不超過(guò)3.5 mm，小孔間距在2.5～5倍小孔孔徑之間，有足夠大的插入管長(zhǎng)度和直徑，第二級(jí)，第三級(jí)擴(kuò)張腔消聲結(jié)構(gòu)的喲偶小聲頻段控制在20～2 200 Hz之間，第四級(jí)共振消聲結(jié)構(gòu)孔徑同樣不超過(guò) 3.5 mm， 穿孔率在0.5%～20%之間，消聲器的總長(zhǎng)度控制在 340 mm以內(nèi)。

（二）改進(jìn)消聲器結(jié)構(gòu)和傳遞損失

（1）改進(jìn)消聲器結(jié)構(gòu)的措施

改進(jìn)消聲器結(jié)構(gòu)可以從以下方面入手：縮小小孔消聲結(jié)構(gòu)的小孔直徑，延長(zhǎng)小孔消聲穿孔管的長(zhǎng)度，重新排列各小孔位置，適當(dāng)加大各小孔之間的間距；降低共振消聲結(jié)構(gòu)的穿孔孔徑和穿孔率，重新排列穿孔位置，減小穿孔管的內(nèi)徑，加長(zhǎng)共振腔長(zhǎng)度，同時(shí)再增加一個(gè)共振消聲結(jié)構(gòu)。

（2）改進(jìn)傳遞損失的措施

傳遞損失方面的改進(jìn)可以從以下幾方面入手：在300 Hz、900 Hz、1 400 Hz附近設(shè)計(jì)共振消聲峰值，以填補(bǔ)消聲器在這三個(gè)頻率附近出現(xiàn)的低谷，拓寬20～2 200 Hz消聲頻率范圍內(nèi)的消聲頻段。

四、結(jié)語(yǔ)

由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，所以叉車的應(yīng)用范圍還會(huì)越來(lái)越廣泛，但與此同時(shí)，其產(chǎn)生的噪聲污染也受到了人們廣泛的關(guān)注。所以出于環(huán)境保護(hù)的考慮，也為了操作人員的身心健康，我們有必要針對(duì)內(nèi)燃叉車降低噪音進(jìn)行技術(shù)方面的研究，這樣才能讓叉車更好地發(fā)揮自己的作用，為人們做出貢獻(xiàn)。

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