【摘要】針對輪式裝載機具體情況,分析了裝載機動力傳動系噪聲產生的機理,并給出主要的計算方法,同時就各種噪聲的控制原則提出相應的建議。
【關鍵詞】裝載機動力傳動系噪聲
前言
對于輪式裝載機來說,其噪聲包括輻射噪聲和司機室內耳旁噪聲兩部分。輻射噪聲的構成比較復雜,但主要來源于發動機排氣噪聲和冷卻風扇的運轉噪聲以及發動機振動誘發所產生的車身結構噪聲;裝載機的司機室內噪聲主要是低頻聲,它是由發動機和動力總成的振動所誘發的結構噪聲。與低頻結構噪聲相關的部件有動力總成系統、傳動系統、車身系統等,總的來說,動力傳動系及其相關零部件是振動的主要來源,它們之間的優化組合是降低噪聲的首要任務。
1發動機噪聲
發動機的振動、噪音是裝載機振動和噪音的最大來源。柴油機上的激振力可分為燃燒發生的直接激振力和柴油機工作時的機械力。
柴油機上的噪聲按其產生的機理可分為三大類,即空氣動力性噪聲,燃燒噪聲和機械噪聲,而排氣系統中的空氣動力性噪聲通常是主要的噪聲源,一般來說,如果能夠有效地降低柴油機的排氣噪聲,就能大幅度地降低柴油機的總噪聲級。
在正常情況下,柴油機噪聲隨其轉速的增加直線上升。自然吸氣式四沖程柴油機每增加10倍轉速,噪聲增大30dB(A),四沖程增壓式柴油機每增加10倍轉速,噪聲增量為40dB。若在增速過程中出現噪聲峰波,就是噪聲源識別當中的問題所在,可以用1/3倍頻程頻譜分析,初步查明主要噪聲成分。
空氣動力性噪聲
排氣噪聲產生機理:柴油機工作過程中,在排氣閥處,氣體的流動是不穩定的,它以壓力波動的方式,傳到排氣系統的出口,在尾管出口處,連速度波動產生了輻射噪聲,可見排氣噪聲來源于排氣系統內的不穩定流動。排氣噪聲的定義通常指的是排氣系統輻射出來的總的噪聲,包括管壁和消音器壁的輻射噪聲以及尾管出口的氣動輻射噪聲,若將排氣系統的管壁和消音器壁假設為剛性的,則排氣噪聲指的是僅氣體動力性噪聲。降低排氣噪聲最有效方法就是設計安裝一個高效、低阻力的排氣消音器。影響排氣噪聲的主要有發動機轉速、氣缸數、負荷、排氣管尺寸等。
內燃機排氣開始時,燃氣溫度約為800-1000℃,壓力約為0.4-0.5Mpa,但排氣閥打開出現縫隙時,廢氣以脈沖的形式從縫隙中沖出,形成能量很高、頻率很復雜的噪聲。根據排氣過程產生噪聲的機理,有以下幾種成分。
①氣壓力脈動聲;
②流通過氣門、氣門座等處發生的渦流聲;
③由于邊界層氣流擾動發生的噪聲
④排氣出口噴流噪聲。
多缸柴油機排氣噪聲的頻譜中,低頻出往往存在一個明顯的噪聲峰值,這個噪聲就是基頻噪聲。由于各氣缸排氣是在指定的相位上周期性進行。因而這是一種周期性噪聲。基頻噪聲的頻率和每秒鐘的排氣次數,即爆發頻率是相同的。基頻噪聲的頻率計算公式為:
f=Nn/60τ
式中:N——柴油機氣缸數;
n——柴油機轉速;(r/min)
τ——內燃機沖程系數;四沖程τ=2,二沖程τ=1
燃燒噪聲
通常把燃燒時氣缸壓力通過活塞、連桿、主軸承傳至發動機機體以及通過氣缸蓋等引起內燃機結構表面振動而輻射的噪聲稱為燃燒噪聲。柴油機工作時燃燒室在極短時間內發生高溫高壓的燃燒,急速地釋放出能量。這種急劇的壓力升高激發起發動機結構振動,從而輻射出噪聲。很明顯,氣缸壓力是燃燒噪聲的強制力,因此燃燒噪聲與氣缸壓力有函數關系,此外還與發動機結構的剛度,發動機表面的聲輻射效應及周圍空氣的傳遞特性有關。
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