浅谈工程机械的降噪措施及一次工程实践

慧聪工程机械网   2004-05-21 18:27   来源:徐工集团  作者:徐工研究院 赵向阳 张强大 李利军

对于国内的工程机械来说,其噪声控制是一个突出的问题。按照强制性国家标准GB16710.1—1996《工程机械噪声限值》的规定,功率不大于350kW的轮式工程机械,其驾驶室内司机位置处噪声(声级值)应不

对于国内的工程机械来说,其噪声控制是一个突出的问题。按照强制性国家标准GB16710.1—1996《工程机械噪声限值》的规定,功率不大于350kW的轮式工程机械,其驾驶室内司机位置处噪声(声级值)应不大于92dB(A)。国外技术先进的工程机械其驾驶室内司机位置处噪声己稳定在86dB(A)之内,进一步采取措施,可控制在80dB(A)左右。如VoLvo的平地机驾驶室内司机位置处噪声为78~81dB(A)。但国内的工程机械仍有不少产品却满足不了国家标准的要求。当然,造成这种现象的原因是多方面的,有的是对如何降噪缺乏理论研究,没有也无法采取针对性的措施,也有一些虽然可采取成熟的措施降低噪声,但却苦于成本的限制,不能也不愿实施。


控制噪声的方法无外乎是控制噪声源和削弱噪声的传播。对噪声源的控制一是改进其设计,提高制造质量,减小噪声的产生;二是采用现代控制系统理论和数字信号处理技术对噪声源实行有源消减控制。这两项措施在目前国内的技术水平、制造水平和价格水平下,实施起来是有限的。工程机械主机生产厂在国内选用低噪声配套件的余地不大。相反,在减弱噪声的传播上,主机生产厂可做许多工作。在主机产品上噪声的传播一是由噪声源直接向空气中辐射,二是通过振动传向其它固态介质再向空气中辐射。针对噪声的直接传播,可在噪声源及需要控制噪声的区域周围设置消振、吸声、隔声装置,如吸振材料、发动机罩和密闭驾驶室等;削弱振动的传播一般采取在振动源或受影响元件和与之连接的基座之间增加隔振减震装置。隔振减震装置又有被动、半主动和主动控制三种形式。


被动隔振减震无需外部能量输入,因其结构简单、性能可靠、成本低以及易于安装等优点广泛应用在工程机械上,主要有橡胶隔振、液压阻尼减震等。粘弹性阻尼材料既可以涂覆在零部件的表面,形成自由阻尼层或约束阻尼层,也可以做成阻尼减震器。其减震的原理是振动在粘弹性阻尼材料内传播时,在材料内部产生拉伸、弯曲、剪切等变形,从而消耗大量的振动能量,使振动衰减,是宽带频率下抑制振动的有效方法。半主动隔振减震是指根据输入信号(如发动机激励、路况、行驶状态和载荷等)利用低功率作动器调节隔振减震系统参数,来优化系统动力学特性,实现较好的隔振减震。半主动控制常为开环系统,应用开关式控制或分段式控制策略,具有较强的非线性动力特性。主动隔振减震是指控制单元利用作动器来抑制响应点产生的振动或耗散结构的振动能量,由于采用闭环实时优化调节技术,可以实现最佳效果。但由于半主动隔振减震特别是主动隔振减震其结构复杂、成本高、不易布置安装,所以在工程机械上应用的并不普遍。


鉴于以上的粗浅认识,在实践应用中发挥了作用。在对某一款新型平地机的试验中,发现驾驶室内司机位置处噪声偏高,批量生产时有可能超标。为进一步降低噪声,确保批量产品符合国标的要求,对该机做了研究分析和改进,取得了良好的效果,达到了预期的目的。


平地机的噪声主要来自发动机的进排气系统、旋转的散热风扇、发动机的振动、传动行驶系噪声及振动。以上噪声源的振动又引起其它结构的振动,如车架、覆盖件、驾驶室等,产生噪声。经检查,驾驶室本体的刚度、密封性以及内饰吸振吸音材料的选用都比较好。为确定驾驶室内噪声的主要来源,采集了驾驶室内的噪声、车架上连接驾驶室部位的振动加速度以及发动机悬架上下方的振动加速度的同步时域信号。对比发动机悬架上下方的振动加速度信号发现悬架的隔振减震效果不理想。对驾驶室内的噪声信号作频谱分析并与车架上连接驾驶室部位的振动加速度信号作相关分析后表明:相当一部分驾驶室内的噪声来自发动机的排气系统(从频率分布上看);驾驶室内的噪声信号与车架上连接驾驶室部位的振动加速度信号具有很强的相干性。车架的振动一方面来源于发动机,另一方面来源于行驶时的振动。为此,改进了车架和驾驶室之间的橡胶隔振垫来尽可能削弱车架到驾驶室之间的振动传递。经检测:驾驶室内司机位置处噪声下降了6dB(A)。


改进前的隔振垫为单向减震且连接螺栓没有采取隔离措施。改进后选用了具有适宜弹性的橡胶材料,改变结构使之可双向减震且螺栓与车架完全隔离。具体结构见图1。图中:1-车架,2-下隔振垫,3-上隔振垫,4-连接螺栓,5-驾驶室。


实践表明,在工程机械的设计和改进中,明确噪声的来源和传播途径是很重要的,通过采取适当的传统降噪措施也可以达到控制噪声水平的目的,而且整机在结构和成本方面的变化极小,具有很好的可行性。

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