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工程机械噪声与控制理论问题初探

  
评论: 更新日期:2013年10月08日

  
  (1)发动机本体噪声
  
  降低发动机本体噪声就要改造振源和声源,包括用有限元法等方法分析设计发动机,选用柔和的燃烧工作过程,提高机体的结构刚度,采用严密的配合间隙,降低汽缸盖噪声。例如在油底壳上增设加强筋和横隔板,以提高油底壳的刚度,减少振动噪声。另外,给发动机涂阻尼材料也是一个有效的办法。阻尼材料能把动能转变成热能。进行阻尼处理的原理就是将一种阻尼材料与零件结合成一体来消耗振动能量。它有以下几种结构:自由阻尼层结构、间隔自由阻尼层结构、约束阻尼层结构和间隔约束阻尼层结构。它的采用明显地减少了共振的幅度,加快了自由振动的衰减,降低各个零件的传振能力,增加了零件在临界频率以上的隔振能力。目前,已有一些国家的专家设计了一种发动机主动隔振系统,用于减少发动机振动,以达到降低噪声的目的。
  
  (2)进气噪声
  
  进气噪声是发动机的主要噪声源之一,系发动机的空气动力噪声,随发动机转速的提高而增强。非增压式发动机的进气噪声主要成分包括周期性压力脉动噪声、涡流噪声、汽缸的共振噪声等。增压式柴油机的进气噪声主要来自增压器的压气机。对此,最有效的方法是采用进气消声器。类型有阻性消声器(吸声型)、抗性消声器(膨胀型、共振型、干涉型和多孔分散型)和复合型消声器。将其与空气滤清器结合起来(即在空滤器上增设共振腔和吸声材料,)就成为最有效的进气消声器。
  
  (3)排气系噪声
  
  排气系噪声主要由排气压力的脉动噪声,气流通过气门座时所发出的涡流噪声,由于边界层气流的扰动而产生的噪声以及排气口处的喷流噪声所组成。优化设计性能良好的消声器,是降低车辆排气系噪声的重要手段之一。优化设计的方法有声学有限元法和声学边界元法,但目前还处于起步阶段。避免消声器的传递特性与振动特性耦合是消声器设计中要重点解决的一个问题。但是,降低排气噪声与提高动力性是相矛盾的,因为降低排气噪声与降低排气背压对排气管直径的设计有着相矛盾的要求,前者要求有较小的直径,而后者却相反。目前,汽车上采用并联流路的双功能消声器,在减小背压和降低气流噪声方面颇为有效。
  
  另外,对于发动机排气歧管到消声器入口的一段管路,采用柔性管的减振、降噪效果也很明显。
  
  (4)冷却风扇噪声
  
  冷却风扇是噪声的发生装置,受到护风圈、水泵、散热器及传动装置的影响,但其噪声的产生主要取决于风扇本身结构噪声以及与护风圈的共振。
  
  3.2传动系噪声
  
  传动系噪声来源于变速齿轮啮合引起的振动和传动轴旋转振动。一般采取的措施是:一是选用低噪变速器,二是发动机与变速箱及后桥主减速器等部件与底盘用橡胶减振垫进行柔性连接,从而达到隔振的目的,三是控制传动轴的平衡度,降低扭转振动。
  3.3液压噪声
  
  液压系统是工程机械的重要噪声源。现今液压设备在向高速、高压和大功率的方向发展,因此噪声也必然会相应增高。一般来说,高噪声的液压装置较难正常工作,甚至会影响其应有的性能和元件寿命。
  
  液压系统的主要噪声源之一是油泵,为了降低其噪声,一是在油泵结构设计上消除一些机械冲击和压力冲击,二是想办法消除由几何空间变化不均匀所造成的压力脉动。
  
  研究表明,液压阀的噪声特性主要与三个因素有关:阀的类型,阀内流体流向以及回游腔内压力。这三个因素很大程度上决定了液压阀的噪声。
  
  3.4车体噪声
  
  车体噪声主要有两方面,一是车身结构因与发动机相连引起的振动噪声,另一方面是工作装置在装料、卸料工作过程中撞击发生的冲击噪声。控制降低此类的基本途径是设计采用专业的隔振器。
  
  3.5其他措施
  
  对工程机械产品噪声的控制,除了在设计上使用优化方法和零件的优化选用以外,还可以对噪声进行主动控制。这就是以声消声技术,原理是:利用电子消声系统产生与噪声相位相反的声波.使两者的振动相互抵消,以降低噪声。这种消声装置采用极其先进的电子元件,具有优异的消声效果,可用于降低车内噪声、发动机噪声,还可以用于主动发动机支撑系统,以抵消发动机振动噪声。
  
  4噪声测量技术
  
  声级计是根据国际标准和国家标准按照一定的频率计权和时间计权测量声压级的仪器,它是声学测量中最基本最常用的仪器,适用于室内噪声、环境保护、机器噪声、建筑噪声等各种噪声测量。工程机械噪声通常也是采用声级计测量。
  
  声强测量是噪声控制领域内出现的一门新技术。由于声强是矢量,反应了声能传播的大小和方向,其测量不受环境的影响。声强测量也属非接触测量,不受声源类型的限制。通过声强测量,不但可测得声源声强级的高低,同时可识别声源的方位,用它来识别噪声源和研究结构的传声损失,比用声压法研究具有许多优点。随着电子技术、信号处理技术和计算机技术的发展,声强测量法己成为声学领域中一种重要的测量技术,特别是在车辆噪声控制中得到了广泛的应用。声强测量主要的优点在于:
  
  1)声强法具有较好的抗背景噪声的能力,它简化试验条件对试验环境要求不高,可以方便地应用于车辆的噪声测试分析。2)通过声强测试分析得到的三维声强图和等声强线图等,能够定性、定量、形象地描述车辆噪声的声场特性,可有效地进行噪声源定位分析,对于改进设计提高整车的噪声水平具有实际的重要意义。
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