關(guān)于汽車用空氣壓縮機降低噪聲的分析

王磊

摘要：隨著汽車的大量使用，汽車噪聲對人們的日常生活和身體造成了很大的影響。關(guān)于汽車造成噪聲的方面有很多，如汽車里的空氣壓縮機的使用?？諝鈮嚎s機在使用過程中會出現(xiàn)很大的噪音，不管是從環(huán)境還是人身健康的角度來說都是不利的，本文主要從解決關(guān)于汽車用空氣壓縮機降低噪音的角度表達一些自己的見解，望對制造汽車企業(yè)關(guān)于使用空氣壓縮機方面有一些幫助。

Abstract： With the extensive use of cars， car noise has a great impact on people's daily life and body. There are many aspects of noise caused by cars， such as the use of air compressors in cars. There will be a lot of noise in the use of air compressor， which is unfavorable both from the perspective of environment and human health. This paper mainly expresses some opinions from the perspective of solving the problem of reducing noise of automobile air compressor， hoping to help automobile manufacturers use air compressor.

關(guān)鍵詞：汽車;空氣壓縮機;分類;噪聲;解決方法

Key words： automobile;air compressor;classification;noise;resolvent

中圖分類號：U472.43 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）03-0112-03

0 ?引言

現(xiàn)如今我國交通方面發(fā)展的越來越好，國民的收入也在逐年穩(wěn)步提高，尤其是國家經(jīng)濟內(nèi)循環(huán)政策下，需要擴大消費、需要擴大投資，這就為汽車行業(yè)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。商用汽車，如客車、輕卡、重卡等，現(xiàn)在可以說是隨處可見，在給人們生活帶來便捷的同時，也給人們?nèi)粘Ｉ顜砗芏嗖槐?，同樣也對人體健康產(chǎn)生不利影響。很多人都覺得汽車給人們帶來安全方面的影響都是交通事故或者汽車排放的一些有害性氣體，卻不知噪聲同樣是危害人體安全的因素之一?？赡茉肼晭淼奈：κ且环N長期的、隱性的，所以就導(dǎo)致了人們對這方面不夠重視，只是覺得聲音有點大，有點吵，并沒有發(fā)現(xiàn)噪聲會對人體造成哪些危害。噪聲表面上就是聲音大了點，長期處于這種環(huán)境中會對人的聽力造成影響。如聽力下降現(xiàn)象。其實除了這種最顯而易見的方面之外，噪聲還能夠誘發(fā)其它的一些重大疾病，這一點是很多人都不了解的，所以并沒有深刻意識到噪聲的危害。汽車產(chǎn)生噪聲的方面有很多，像發(fā)動機的轟鳴聲、行駛時輪胎的摩擦聲、喇叭聲、排氣管的排氣聲等等。除了這些最常見的表面因素，汽車內(nèi)部許多零部件的使用也會產(chǎn)生很大的噪聲，而空氣壓縮機就是其中一種。那么接下來本文就以商用汽車制動系統(tǒng)的氣源部件“空氣壓縮機”產(chǎn)生噪聲的原因及如何解決這一問題做出一些闡述。

1 ?空氣壓縮機的分類

在說空氣壓縮機產(chǎn)生噪聲之前，我們先介紹一下空氣壓縮機的分類及一些最為常見的空氣壓縮機的種類及其特點，根據(jù)其結(jié)構(gòu)做出相關(guān)實驗來針對性的解決噪聲問題。

1.1 容積式空氣壓縮機

容積式壓縮機的工作原理就是將氣體封閉在一個密閉的空間里，通過不斷地運動作用，將氣體進行反復(fù)壓縮，以此來提高氣體的密度，達到壓縮氣體的目的。

容積式壓縮機可分為往復(fù)式壓縮機和回旋式壓縮機：其中往復(fù)式壓縮機包括活塞式壓縮機以及膜片式壓縮機;回旋式壓縮機包括螺桿式壓縮機以及滑片式壓縮機。

①活塞式壓縮機?；钊綁嚎s機是往復(fù)式壓縮機中常見的壓縮機種類之一，也是日常企業(yè)中最常見的空氣壓縮機之一，更是在商用汽車中作為制動裝置氣源的主要零部件?；钊綁嚎s機是利用活塞運動，以此來壓縮空間的大小，達到壓縮空氣的目的。②膜片式壓縮機也是屬于復(fù)式壓縮機的種類之一，但是相對于活塞式壓縮機，他在相關(guān)企業(yè)中并沒有那么常見。膜片式壓縮機并不會像活塞式壓縮機那樣利用活塞運動間接接觸氣體，它是直接接觸氣體，通過膜片擠壓來壓縮空間，達到壓縮空氣的目的。③螺桿式壓縮機是回旋式壓縮機中常見的種類之一，也是日常企業(yè)中最常見的空氣壓縮機之一。螺桿轉(zhuǎn)動時，會減少螺桿與螺桿之間、螺桿與外殼之間形成的空間，隨著螺桿運動，空間越來越少，這樣導(dǎo)致氣體密度越來越大，達到壓縮空氣的目的。④滑片式壓縮機也是回旋式壓縮機的一種?；綁嚎s機是通過兩個滑片的徑向移動，不斷壓縮兩個滑片之間的空間，以此來提高空氣的密度，達到壓縮空氣的目的。

1.2 動力式壓縮機

動力式壓縮機是通過改變氣體速度來達到壓縮空氣的目的。當氣體的速度改變時，它所具有的能量也隨之改變，通過擴壓器作用，將氣體分子所含有的動能轉(zhuǎn)化為壓力能，以此來達到壓縮空氣的目的。根據(jù)氣流流向的不同，動力式壓縮機可以分為離心式壓縮機以及軸流式壓縮機。

①離心式壓縮機，可以在離心力作用下提高氣體的運動速度，然后通過擴壓器作用，以此來提高空氣密度，達到空氣壓縮的目的。②軸流式壓縮機，其轉(zhuǎn)子上裝有葉片，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時會帶動空氣，使得空氣速度提升而具有動能，再通過擴壓器將能量進行改變，增加空間內(nèi)氣體壓力，達到壓縮空氣的目的。

2 ?常見的幾種空氣壓縮機

空氣壓縮機的種類很多，應(yīng)用也很廣泛，我們具體介紹一下幾種常見的空氣壓縮機。

2.1 活塞式壓縮機

活塞式壓縮機在日常生活中、工業(yè)企業(yè)制造中都屬于應(yīng)用最廣泛的一種壓縮機。尤其是汽車制造領(lǐng)域，采用氣體制動的剎車模式，活塞式壓縮機是最主要的壓縮機，有著不可取代的地位?；钊綁嚎s機雖然制造時消耗的材料多，運轉(zhuǎn)時會造成沖擊，運行不是很穩(wěn)定，但是他的結(jié)構(gòu)原理很簡單，制造起來很方便，工作效率很高，因此即使它有著不少缺點，但是仍受各行各業(yè)的廣泛使用。

2.2 螺桿式壓縮機

螺桿式壓縮機有多種不同的樣式。根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為：雙螺桿式、單螺桿式;根據(jù)壓縮運行方式的不同可分為：噴油螺桿式壓縮機、無油螺桿式壓縮機、噴水式螺桿壓縮機等。相比于活塞式壓縮機，螺桿式壓縮機制造時技術(shù)相對較難。因為轉(zhuǎn)子的技術(shù)含量高，制造起來難度較大。但是螺桿式壓縮機結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運轉(zhuǎn)期間相對較為穩(wěn)定，不會造成沖擊，運行比較穩(wěn)定。因此，螺桿式壓縮機也是主流的空氣壓縮機之一。

2.3 離心式壓縮機

離心式壓縮機的原理就是通過提高氣體分子的運動速度，將動能轉(zhuǎn)化為壓力能，以此來達到壓縮空氣的目的。在離心式壓縮機中，高速度旋轉(zhuǎn)的葉輪會帶動氣體運動，提高氣體的運動速度，然后在離心力的作用下，使得氣體會有內(nèi)部向外部方向沿著葉輪向外流動，再通過擴壓器以及蝸殼作用下，將動能轉(zhuǎn)化為壓力能，改變空間內(nèi)的壓力，從而達到壓縮空氣的目的。

3 ?空氣壓縮機出現(xiàn)噪聲的原因

在空氣壓縮機設(shè)計研發(fā)時，通常都會進行降噪處理。制造企業(yè)會對空氣壓縮機進行一個噪聲測試，并將噪聲控制在一定的范圍內(nèi)。但是在使用空氣壓縮機時，由于空氣壓縮機本身裝配不當，運輸配送或者裝配時導(dǎo)致內(nèi)部零件松動或者脫落等情況，會造成很明顯的噪聲現(xiàn)象;空氣壓縮機在使用過程中，出現(xiàn)無油或者是供油不足的時候也會產(chǎn)生很明顯的噪聲，嚴重時會造成空氣壓縮機的“抱死”損壞，并且不同種類的空氣壓縮機所使用的潤滑油規(guī)格也是有所區(qū)別的。如果使用的油與所需要的油規(guī)格不同，也會產(chǎn)生明顯不同的噪聲;燃油車所用的空氣壓縮機絕大部分是由機頭發(fā)動機進行齒輪傳動，如果齒輪的嚙合磨損嚴重，或者有松動，會導(dǎo)致整體產(chǎn)生振動，這種噪聲并非空氣壓縮機內(nèi)部引起，但是往往很難判斷。作為一個多聲源發(fā)聲體，對其產(chǎn)生的噪聲簡單劃分一下無非就是進氣產(chǎn)生的噪聲、排氣產(chǎn)生的噪聲、機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲以及電磁產(chǎn)生的噪聲等。針對這些產(chǎn)生的噪聲的方向，應(yīng)從其產(chǎn)生噪聲的根源做出解決方案，而通過實驗進行數(shù)據(jù)對比是最有利的證據(jù)，所以接下來本文將通過具體的實驗研究來分析空氣壓縮機產(chǎn)生噪聲的因素到底有哪些。

4 ?實驗空氣壓縮機產(chǎn)生噪聲的方案

空氣壓縮機（下文簡稱空壓機）能夠產(chǎn)生噪聲的方面有很多，那么如何證明哪些因素能夠真正影響到空壓機產(chǎn)生噪聲，實驗是最有效、最直接的方式。那么根據(jù)上文分析出的原因，接下來我們將對空壓機內(nèi)部一些結(jié)構(gòu)做一些差異性對比，得到影響空壓機產(chǎn)生噪聲的影響因素，以此來做出降低噪聲的針對性解決方案。

4.1 空壓機在不同進氣狀態(tài)下的噪聲測試數(shù)據(jù)（表1）

由表1分析可知：

通過噪聲數(shù)據(jù)看，噪聲隨著進氣管長度變短而遞增，直到拆去接頭后測缸蓋進氣口噪聲達到最大值，且相同空壓機兩種背壓情況下噪聲值基本相同。

4.2 空壓機在不同管徑狀態(tài)下的噪聲測試數(shù)據(jù)（表2）

①空壓機排氣量相差不大，但噪聲差異很大，排除之前排氣量大從而吸氣量大、噪聲大的猜想。②空壓機隨著背壓增加，噪聲全部增大，可確認背壓是影響噪聲的一個指標。③隨著3種進氣管內(nèi)徑增加，空壓機噪聲隨著增大。

4.3 頂隙相同空壓機，不同結(jié)構(gòu)進氣接頭，噪聲測試數(shù)據(jù)（表3）

由表分析可知：①進氣接頭內(nèi)、外徑尺寸相同，結(jié)構(gòu)不同，如圖1所示。②進氣接頭越平順、彎越小，對應(yīng)噪聲相對增加。

4.4 不同頂隙對空壓機噪聲的影響測試數(shù)據(jù)（表4）

由表分析可知：頂隙增大會對噪聲有一定影響，但是中間存在峰值，頂隙于2.05mm時開始下降。

4.5 分析實驗數(shù)據(jù)

通過上述實驗研究數(shù)據(jù)表明，噪聲隨著進氣管長度的變短而遞增，所以得到第一個影響因素：進氣管長度。為了找到具體的影響因素，接下來采用空壓機在不同管徑狀態(tài)下的噪聲測試做出實驗對比。由實驗可知，空壓機上氣速度基本相同，但是噪聲差距很大，所以排除進氣以及排氣導(dǎo)致噪聲大的猜想。而且發(fā)現(xiàn)背壓不同時，噪聲存在明顯差異，故由此得到背壓也是影響因素之一。當改變進氣管管徑時，噪聲也會隨之變動，所以進氣管管徑也是影響噪聲產(chǎn)生的因素之一。接下來分析了進氣方面一些實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)噪聲會根據(jù)進氣接頭的不同而有所差異，接頭越平順、彎越小，相應(yīng)噪聲相對增大。頂隙對噪聲有一定影響，在頂隙由小到大的實驗過程中，頂隙在1.9mm時，噪聲達到峰值后開始下降。

4.6 提出解決方案

由實驗數(shù)據(jù)我們可以對產(chǎn)生噪聲方面的因素，做一個針對性解決。首先就是進氣管長度不宜過短，因為噪聲是隨著進氣管長度的變短而遞增的，尤其是當摘取進氣接頭后測缸蓋進氣口噪聲達到最大值;背壓也是影響因素之一，噪聲會隨著背壓的增加而增大，因此在使用空氣壓縮機時背壓不宜過大;噪聲還會隨著進氣管管徑的增加而增大，所以進氣管的管徑不能選擇過大的管徑;進氣接頭越平順、彎越小，相對應(yīng)的噪聲會增加，因此，進氣接頭的選擇也是影響噪聲大小的一個決定因素;頂隙也是噪聲的影響隱性因素之一，以該實驗數(shù)據(jù)狀況而論，空壓機設(shè)計過程中，在滿足相關(guān)性能參數(shù)的前提下可將頂隙控制在較低或較高的合理數(shù)值，應(yīng)避開1.9mm左右的頂隙數(shù)值。

以上建議都是從空氣壓縮機的設(shè)計、制造選取的源頭上去解決一些噪聲的產(chǎn)生。但是在日常生活中，即使源頭上得到了一些改善，依舊會因為一些使用方法或者其它一些方面導(dǎo)致噪聲變得更大。因此，除了在設(shè)計、制造的源頭上采取一些措施外，在日常使用時，我們還要注意一些其它的注意事項：①空氣壓縮機使用工況應(yīng)遠離灰塵、粉塵的地方并做好定期清理，且進氣口應(yīng)該設(shè)置空氣濾芯進行過濾，保證進入的空氣是比較干凈的。②要定期對儲氣罐進行壓力測試，保證其處于安全范圍之內(nèi)。③駕駛員一定要了解汽車的一些相關(guān)零部件容易受到影響的因素，安全駕駛。④在空壓機停機后進行緩慢降壓，不得快速打開儲氣罐的排氣門，應(yīng)使其在空載狀態(tài)下運行數(shù)秒鐘。⑤在周圍空氣寒冷時，特別是冬季，必須加入防凍液，以避免空壓機缸蓋結(jié)冰將導(dǎo)致嚴重損害，從而制動系統(tǒng)癱瘓。

5 ?結(jié)束語

噪聲污染作為國際社會三個重要污染之一，從大局觀角度出發(fā)，我們也應(yīng)當重視。除此之外，在日常生活中，在生產(chǎn)制造作業(yè)中，噪聲污染都會對人體安全造成很大的影響。因此，我們應(yīng)當重視噪聲污染這個問題。汽車在我國的數(shù)量是一個非常龐大的數(shù)字，且不說繁華的大城市，現(xiàn)如今在一些小縣城里，交通堵塞的現(xiàn)象都經(jīng)常發(fā)生，由此可見現(xiàn)如今汽車在我國的數(shù)量是怎樣一個比例?？梢哉f能夠解決汽車噪聲給人們生活帶來的影響，那么噪聲給人們生活帶來的影響就解決了一半。本文通過真實的實驗研究，得到一些關(guān)于汽車用空氣壓縮機影響噪聲的因素，望對降低汽車噪聲方面有所借鑒作用。

參考文獻：

[1]中國機械工業(yè)標準匯編-壓縮機.上中國標準出版社.

[2] 刑子文主編.螺桿壓縮機——理論、設(shè)計及應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社，2003.

[3]機械設(shè)計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1982.

[4]王世輝.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].重慶大學(xué)出版社，2005.

[5]吳宗澤.機械零件設(shè)計手冊[M].機械工業(yè)出版社，2004.