液壓挖掘機(jī)噪聲問(wèn)題分析與改進(jìn)

馬 鑫，徐立明，姜 毅

（徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

在操作挖掘機(jī)作業(yè)過(guò)程中，駕駛員長(zhǎng)時(shí)間處于噪音環(huán)境中。研究表明，噪音對(duì)人體的危害是全身性的，不僅可以引起聽覺系統(tǒng)的變化，也可以對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等各方面造成影響。2010年全國(guó)土方機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)對(duì)《土方機(jī)械噪聲極值》(GB16710-1996)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，新標(biāo)準(zhǔn)（GB 16710-2010）大幅降低了司機(jī)位置處噪聲極限值。工程機(jī)械行業(yè)經(jīng)過(guò)十幾年的快速發(fā)展，整體技術(shù)水平得到了巨大提升，各大生產(chǎn)廠商的同噸位產(chǎn)品在比拼效率、油耗等性能參數(shù)的同時(shí)，也對(duì)駕駛員舒適性提出了更高要求。

1 噪聲源分析

隨著國(guó)家出臺(tái)相關(guān)規(guī)定，到2020年左右將禁止生產(chǎn)和銷售國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)的工程機(jī)械，目前國(guó)內(nèi)的研發(fā)及技術(shù)儲(chǔ)備重點(diǎn)是滿足四階段排放標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。由于專門針對(duì)國(guó)四階段排放開發(fā)的產(chǎn)品還沒有推出，本次測(cè)試的產(chǎn)品為我公司生產(chǎn)的滿足歐四排放標(biāo)準(zhǔn)的21t液壓挖掘機(jī)。

對(duì)該21t液壓挖掘機(jī)進(jìn)行噪聲分析，可發(fā)現(xiàn)主要噪聲源為：發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇引起的噪聲、液壓系統(tǒng)噪聲、尾氣排放噪聲、空調(diào)系統(tǒng)噪聲、行走裝置產(chǎn)生的噪聲等幾部分。設(shè)定挖掘機(jī)處于工作狀態(tài)下，空調(diào)開啟到中速擋位，進(jìn)行噪聲測(cè)試。經(jīng)測(cè)試，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)（轉(zhuǎn)速＞700r/min），發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇引起的噪聲對(duì)整機(jī)噪聲的影響最大，為主要噪聲源，泵閥及管路等液壓系統(tǒng)對(duì)挖掘機(jī)噪聲的影響較小，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)（轉(zhuǎn)速＜700r/min）液壓系統(tǒng)噪聲對(duì)整機(jī)噪聲的影響最大。由于挖掘機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大多處于高速狀態(tài)，液壓系統(tǒng)對(duì)噪聲影響不大，因此本文主要討論發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇噪聲的改進(jìn)方法。

2 影響因素及改進(jìn)方法

風(fēng)扇轉(zhuǎn)速高低直接影響風(fēng)扇引起的噪聲大小，降低風(fēng)扇的工作轉(zhuǎn)速可以明顯降低風(fēng)扇引起的噪聲。目前國(guó)外挖掘機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)開始采用的做法有2種，一種是采用大扭矩低轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)方案，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不變的情況下，大幅提升使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，從而降低風(fēng)扇噪聲。另一種是采用獨(dú)立散熱系統(tǒng)，對(duì)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行獨(dú)立控制，在滿足散熱要求的前提下，降低風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

風(fēng)扇葉片的形狀和數(shù)量也會(huì)對(duì)噪聲產(chǎn)生較大影響?，F(xiàn)有挖掘機(jī)風(fēng)扇的葉片形狀如圖1所示，數(shù)量為9片，將葉片的數(shù)量改為8片和6片，并相應(yīng)增加單個(gè)葉片的寬度，通過(guò)軟件模擬發(fā)現(xiàn)，葉片數(shù)量由9片改為8片對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱影響較小，但可以降低噪聲2～3dB。

合理設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的進(jìn)排氣孔布局，現(xiàn)有進(jìn)排氣孔布局如圖2所示，使用軟件進(jìn)行模擬，可以看出圓圈區(qū)域內(nèi)，風(fēng)扇排出的空氣在此處聚集形成渦流，很容易產(chǎn)生轟鳴及其他異響。經(jīng)分析，造成這種情況的原因是排氣面積遠(yuǎn)小于進(jìn)氣面積，且開孔位置不利于空氣排出，若要改善，需要增加散熱器排氣孔的數(shù)量，尤其是在靠近散熱器的位置。

圖1 現(xiàn)在挖掘機(jī)風(fēng)扇葉片

圖2 現(xiàn)有進(jìn)排氣孔布局

圖3 風(fēng)場(chǎng)模擬圖

吸音材料的運(yùn)用（圖4）。在發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)扇周圍的封板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和駕駛室底板等位置粘貼吸引海綿，阻隔噪音的傳遞。

圖4 駕駛室底板

隔音結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，盡量減少在封板上開大孔，有時(shí)候?yàn)榱舜┻^(guò)液壓接頭和電氣插接件，必須開大孔的，也要進(jìn)行密封處理（圖5）。

圖5 液壓管路孔密封電氣線束密封

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)工程機(jī)械的舒適性要求越來(lái)越高，挖掘機(jī)駕駛室內(nèi)噪聲大小，直接影響駕駛員的舒適感。通過(guò)對(duì)21t液壓挖掘機(jī)的噪聲分析，找出對(duì)噪聲值貢獻(xiàn)較大的因素，并對(duì)其進(jìn)行分析和改進(jìn)，極大改善了挖掘機(jī)駕駛室的噪聲情況。