平地機噪聲改進測試研究*

馮宗軍

(廣西柳工機械股份有限公司，廣西柳州 545007)

1 現狀分析

目前國外工程機械朝著智能化、人機工程一體化發展，對駕駛人的舒適性操作研究也逐漸深入開展，其中駕駛平臺的環境噪聲輻射研究及相關標準要求也越來越高，我國近幾年，通過技術標準體系的完善，對工程機械司機位置處的噪聲限值和機外輻射噪聲提出了新要求，是順應環境發展的要求。

近幾年，中國平地機產品發展迅速，以徐工集團、天津鼎盛工程機械有限公司及廣西柳工機械股份有限公司為代表的國內品牌平地機逐步在國際市場上與國際世界品牌參與競爭，縮短了與國外產品的差距，產品質量和可靠性得到大幅提升。但目前我國平地機產品的噪聲控制水平與國際品牌相比，仍有一定差距。如何提高我國平地機降噪水平，同時結合國家強制要求實施，是每個制造廠都必須面臨的問題。平地機也是道路施工的工程機械，筑路機械的減振與降噪［1］研究也尤為重要。

為進行較好的研究平地機噪聲現狀，以及為提出一般綜合控制策略提供依據，進行了產品樣本研究。根據GB 16710—2010新標準要求，本試驗研究進行了以司機感觀噪聲較大的產品樣本進行測試，以不同階段排放技術發動機的平地機整機進行樣本研究，分別以不同的標定功率研究測試，主要進行機外輻射以及司機耳邊左側及右側進行測試。

表1中，采取了對應國標限值分別進行了不同排放階段標準共2個發動機標定功率段、4個測試整機樣本進行研究測試，測試研究發現在測試樣本中，產品機外輻射噪音基本符合要求，存在主要問題是駕駛室內司機耳邊的左右側噪音，表1所列測試表明，司機耳邊的左右平均超出限值標準1～2 dB(A)。

表1 改進前司機耳邊噪聲現狀

因此，為更好進行噪聲控制，符合國家規定噪聲控制要求，減少平地機對操作司機的影響，有必要進行平地機主要噪聲影響研究改進分析。

2 噪聲源的研究分析

根據噪聲傳播的機理一般為:從噪聲源經傳播途徑到受聲者，有必要進行噪聲源調查，然后根據傳播途徑隔絕或降低。

由于平地機主要動力源來自發動機，發動機為傳動系統、液壓系統提供動力輸入，由于動力系統、傳動系統及液壓系統均為旋轉機構，這些均會產生較大的振動噪聲傳播，甚至產生共振能量疊加現象而傳遞到駕駛室從而影響司機受聲。而柴油機的噪聲通常呈現的中高頻噪聲，燃燒噪聲和表面振動輻射噪聲，這些噪聲源在平地機整機來說一般只影響機外輻射值，上述表1說明，平地機整機機外輻射基本滿足要求，目前存在需要改進的是司機耳邊噪聲，進一步對平地機初發動機以外的其它旋轉系統及機構產生的振動噪聲及傳播路徑到達司機耳邊的過程，才能進行有效降低控制。

根據標準測試條件要求，一般司機耳旁噪音的測試條件為發動機最高轉速進行確認，為了研究綜合噪聲源整治過程，利用聲強測量在進行整機發動機啟動到最高轉速時進行了過程測試，聲強法具有很好的抗背景干擾能力［2］。

通過噪聲云圖測試發現(見圖1)，在發動機啟動后的整個過程達到2400轉時出現一個最高噪聲峰值。

圖1 司機耳邊噪聲云圖

為了確認噪聲源主要從平地機哪個部位及哪個部件產生影響較打，用頻譜測試對司機耳邊再次進行頻譜測試(見圖2)。測試發現達到2400轉時，存在一個呈現明顯的低頻噪聲源為主要傳遞噪聲。

通過綜合分析傳動系統、液壓系統及結合(見圖2)。初步判斷低頻噪聲為液壓系統的旋轉噪聲，為液壓元件齒輪固有噪聲傳遞［3］。

圖2 司機耳邊頻譜測試圖

為進一步驗證此噪聲源對司機耳邊的影響，分析了液壓系統的管路布置及管路走向，進行了液壓管路與駕駛室的安裝隔離前后測試對比。

在隔離后測試表明，司機耳邊噪聲明顯下降，因此，表1的測試研究樣本中司機耳邊的噪聲超值主要是駕駛室相關的液壓振動傳遞噪音引起，在系統布置及選型定型情況下，有必要進行駕駛室降噪綜合整治，在傳播途徑方面采取措施。

3 平地機噪聲的綜合整治分析

基于上述研究樣本，為達到綜合整治及降低司機耳邊的噪音輻射，進行平地機的噪聲控制策略如下。

3.1 采取低噪音發動機及相關液壓元件

此策略為控制噪音源辦法，目前許多國產發動機機都在設計制造階段控制發動機的噪聲:增加預噴射減少燃燒噪聲，增加機體剛度減少機體的表面振動噪聲，采用復合板油底殼增加阻尼減少油底殼輻射噪聲等。增加機體剛度來減少機體的表面振動噪聲［4］。

液壓元件與傳動元件在選型綜合結合發動機自身的基頻噪聲，盡量避免振動噪聲的共振疊加，產生更大的能量輻射。

3.2 對噪音傳遞途徑采取衰減措施

平地機一般為鉸接式車架，駕駛室有布置在前車架或后車架，無論哪種方式，只要采用液壓助力轉向操作系統，在駕駛室均存在液壓噪聲傳動以及發動機的噪音輻射。

在減少發動機的噪聲輻射措施上，國內產品均采取機倉隔離技術，其目的是根據聲壓或聲強將隨著傳播距離的增加而逐漸衰減，噪音聲波在傳播過程中經常會遇到機罩而衰減。

對駕駛室的噪聲隔離衰減有許多措施，通常根據駕駛室結構，可以采取增加阻尼材料，提高一部分降噪效果。當聲波通過這些多孔阻尼材料時，由于材料本身的內摩擦和材料小孔中的空氣與孔壁間的摩擦，使聲波能量受到很大的吸收并衰減，這種吸聲材料能有效地吸收穿透性較強的高頻聲能。

對于駕駛室相關管路、支架進入通道，可采取密封尼減小縫隙而減少噪聲。另外，針對液壓系統的振動噪聲可以采用一定的隔子振措施。實踐證明，在系統布置及選型定型的情況下，這種隔振、減震使噪源衰減降噪效果較好。

綜合分析，在平地機的多路操作閥與安裝支架之間增加有效的減振墊以及增加較牢固的液壓管夾，可以衰減液壓噪聲源往駕駛室的傳播。

在采取上述噪聲控制整治策略并改進實施后，再次進行研究對比測試，如表2所列，測試表明進行多種綜合降噪措施后，進入駕駛室到司機耳邊的噪聲影響達到有效的衰減效果。產品整治后，司機耳邊噪聲輻射平均降噪3～4 dB(A)。

表2 整治改進后的測試效果評估

4 結語

噪聲控制在工程機械行業研究已有多年，但由于工程機械品種繁多，不同的產品有不同的整治與控制策略，在降低噪音問題上，需要從技術、經濟和效果等方面進行綜合考慮，在考慮技術、經濟成本可達情況，以最佳效果為評價目標進行的策略最好。顯然，不同的產品不同的技術領域對噪音的控制要求是不一樣的，本文結合平地機噪音樣本研究提出了一般綜合整治與控制測量，有助于提高產品技術競爭力。

［1］ 馮忠緒.筑路機械減振與降噪技術的研究進展(上)［J］.工程機械，2012(2):1-5.

［2］ 蔣真平，周守艷.工程機械噪音與控制分析［J］.建筑機械，2007(7):79-82.

［3］ 呂正農，劉 杰.外嚙合齒輪泵產生噪聲的原因及解決方法［J］.流體傳動與控制，2008(3):47-48.

［4］ 謝 娟.工程機械的噪音污染與控制［J］.筑路機械與施工機械化，2008(6):76-78.