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工程機械噪聲與控制理論問題初探

  
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  (1)發動機本體噪聲
  
  降低發動機本體噪聲就要改造振源和聲源,包括用有限元法等方法分析設計發動機,選用柔和的燃燒工作過程,提高機體的結構剛度,采用嚴密的配合間隙,降低汽缸蓋噪聲。例如在油底殼上增設加強筋和橫隔板,以提高油底殼的剛度,減少振動噪聲。另外,給發動機涂阻尼材料也是一個有效的辦法。阻尼材料能把動能轉變成熱能。進行阻尼處理的原理就是將一種阻尼材料與零件結合成一體來消耗振動能量。它有以下幾種結構:自由阻尼層結構、間隔自由阻尼層結構、約束阻尼層結構和間隔約束阻尼層結構。它的采用明顯地減少了共振的幅度,加快了自由振動的衰減,降低各個零件的傳振能力,增加了零件在臨界頻率以上的隔振能力。目前,已有一些國家的專家設計了一種發動機主動隔振系統,用于減少發動機振動,以達到降低噪聲的目的。
  
  (2)進氣噪聲
  
  進氣噪聲是發動機的主要噪聲源之一,系發動機的空氣動力噪聲,隨發動機轉速的提高而增強。非增壓式發動機的進氣噪聲主要成分包括周期性壓力脈動噪聲、渦流噪聲、汽缸的共振噪聲等。增壓式柴油機的進氣噪聲主要來自增壓器的壓氣機。對此,最有效的方法是采用進氣消聲器。類型有阻性消聲器(吸聲型)、抗性消聲器(膨脹型、共振型、干涉型和多孔分散型)和復合型消聲器。將其與空氣濾清器結合起來(即在空濾器上增設共振腔和吸聲材料,)就成為最有效的進氣消聲器。
  
  (3)排氣系噪聲
  
  排氣系噪聲主要由排氣壓力的脈動噪聲,氣流通過氣門座時所發出的渦流噪聲,由于邊界層氣流的擾動而產生的噪聲以及排氣口處的噴流噪聲所組成。優化設計性能良好的消聲器,是降低車輛排氣系噪聲的重要手段之一。優化設計的方法有聲學有限元法和聲學邊界元法,但目前還處于起步階段。避免消聲器的傳遞特性與振動特性耦合是消聲器設計中要重點解決的一個問題。但是,降低排氣噪聲與提高動力性是相矛盾的,因為降低排氣噪聲與降低排氣背壓對排氣管直徑的設計有著相矛盾的要求,前者要求有較小的直徑,而后者卻相反。目前,汽車上采用并聯流路的雙功能消聲器,在減小背壓和降低氣流噪聲方面頗為有效。
  
  另外,對于發動機排氣歧管到消聲器入口的一段管路,采用柔性管的減振、降噪效果也很明顯。
  
  (4)冷卻風扇噪聲
  
  冷卻風扇是噪聲的發生裝置,受到護風圈、水泵、散熱器及傳動裝置的影響,但其噪聲的產生主要取決于風扇本身結構噪聲以及與護風圈的共振。
  
  3.2傳動系噪聲
  
  傳動系噪聲來源于變速齒輪嚙合引起的振動和傳動軸旋轉振動。一般采取的措施是:一是選用低噪變速器,二是發動機與變速箱及后橋主減速器等部件與底盤用橡膠減振墊進行柔性連接,從而達到隔振的目的,三是控制傳動軸的平衡度,降低扭轉振動。
  3.3液壓噪聲
  
  液壓系統是工程機械的重要噪聲源。現今液壓設備在向高速、高壓和大功率的方向發展,因此噪聲也必然會相應增高。一般來說,高噪聲的液壓裝置較難正常工作,甚至會影響其應有的性能和元件壽命。
  
  液壓系統的主要噪聲源之一是油泵,為了降低其噪聲,一是在油泵結構設計上消除一些機械沖擊和壓力沖擊,二是想辦法消除由幾何空間變化不均勻所造成的壓力脈動。
  
  研究表明,液壓閥的噪聲特性主要與三個因素有關:閥的類型,閥內流體流向以及回游腔內壓力。這三個因素很大程度上決定了液壓閥的噪聲。
  
  3.4車體噪聲
  
  車體噪聲主要有兩方面,一是車身結構因與發動機相連引起的振動噪聲,另一方面是工作裝置在裝料、卸料工作過程中撞擊發生的沖擊噪聲。控制降低此類的基本途徑是設計采用專業的隔振器。
  
  3.5其他措施
  
  對工程機械產品噪聲的控制,除了在設計上使用優化方法和零件的優化選用以外,還可以對噪聲進行主動控制。這就是以聲消聲技術,原理是:利用電子消聲系統產生與噪聲相位相反的聲波.使兩者的振動相互抵消,以降低噪聲。這種消聲裝置采用極其先進的電子元件,具有優異的消聲效果,可用于降低車內噪聲、發動機噪聲,還可以用于主動發動機支撐系統,以抵消發動機振動噪聲。
  
  4噪聲測量技術
  
  聲級計是根據國際標準和國家標準按照一定的頻率計權和時間計權測量聲壓級的儀器,它是聲學測量中最基本最常用的儀器,適用于室內噪聲、環境保護、機器噪聲、建筑噪聲等各種噪聲測量。工程機械噪聲通常也是采用聲級計測量。
  
  聲強測量是噪聲控制領域內出現的一門新技術。由于聲強是矢量,反應了聲能傳播的大小和方向,其測量不受環境的影響。聲強測量也屬非接觸測量,不受聲源類型的限制。通過聲強測量,不但可測得聲源聲強級的高低,同時可識別聲源的方位,用它來識別噪聲源和研究結構的傳聲損失,比用聲壓法研究具有許多優點。隨著電子技術、信號處理技術和計算機技術的發展,聲強測量法己成為聲學領域中一種重要的測量技術,特別是在車輛噪聲控制中得到了廣泛的應用。聲強測量主要的優點在于:
  
  1)聲強法具有較好的抗背景噪聲的能力,它簡化試驗條件對試驗環境要求不高,可以方便地應用于車輛的噪聲測試分析。2)通過聲強測試分析得到的三維聲強圖和等聲強線圖等,能夠定性、定量、形象地描述車輛噪聲的聲場特性,可有效地進行噪聲源定位分析,對于改進設計提高整車的噪聲水平具有實際的重要意義。
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