鏟土運輸機械駕駛室降噪研究

為了降低鏟土運輸機械的噪聲和保護駕駛員的身體健康，對鏟土運輸機械駕駛室內(nèi)的噪聲產(chǎn)生機理、噪聲測試方法以及噪聲識別技術(shù)進行了分析。在上述分析的基礎(chǔ)上提出了駕駛室內(nèi)降噪措施。鏟土運輸機械駕駛室的舒適性的提高可以提升國內(nèi)鏟土運輸機械的產(chǎn)品競爭力。

引言

鏟土運輸機械是進行國家基礎(chǔ)建設(shè)的主要裝備，由于其作業(yè)環(huán)境的惡劣和復(fù)雜，鏟土運輸機械在作業(yè)過程中會伴隨噪聲的產(chǎn)生，使作業(yè)人員的身心健康受到影響。加之，隨著人機工程學和工程機械的發(fā)展，對于鏟土運輸機械的噪聲控制和舒適性提出了更高的要求。由于鏟土運輸機械的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，相應(yīng)的部件產(chǎn)生的噪聲就很多。由于噪聲通過空氣或機架傳遞到駕駛室，所以使得駕駛室內(nèi)噪聲過太，對作業(yè)人員會造成一定的傷害。自上世紀70年以來，國內(nèi)外專家就鏟土運輸機械的噪聲識別、預(yù)估、控制方法和評價等方面進行了大量的理論和試驗研究。因此，了解鏟土運輸機械噪聲源的分布和組成，正確識別各種不同的噪聲源，對于降低鏟土運輸機械的噪聲和保護駕駛員的身體健康有著重要的意義和作用。

駕駛室噪聲產(chǎn)生機理

根據(jù)噪聲源的性質(zhì)，我們可以把駕駛室內(nèi)噪聲分為包括進氣排氣噪聲、空氣流過孔道等在內(nèi)的空氣噪聲、各種機械結(jié)構(gòu)受激勵而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲和由于機構(gòu)不平穩(wěn)運動、摩擦等產(chǎn)生的機構(gòu)噪聲。駕駛室內(nèi)噪聲的產(chǎn)生機理和傳播途徑使其噪聲可分為固體聲傳播和空氣聲傳播。固體聲傳播是指由振動源產(chǎn)生振動，通過車架各支點激勵駕駛室壁板等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，同時駕駛室壁板等結(jié)構(gòu)的振動福射噪聲傳至駕駛室內(nèi)產(chǎn)生噪聲。空氣聲傳播是指駕駛室外部噪聲通過空氣，經(jīng)駕駛室壁板傳到駕駛室內(nèi)，或者是通過門窗上的孔洞縫隙等傳入室內(nèi)。

駕駛室內(nèi)外噪聲主要是發(fā)動機，因為產(chǎn)生振動和噪聲的根源是發(fā)動機;而且發(fā)動機機罩的剛度較差，更容易產(chǎn)生振動。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高，進排氣噪聲隨之增強;冷卻風扇噪聲的產(chǎn)生主要取決于風扇本身結(jié)構(gòu)以及與護風圈的共振。由于液壓系統(tǒng)距離駕駛室較近故而使得液壓噪聲也成為影響鏟土運輸機械駕駛室的重要噪聲源。

噪聲測試

用聲級器直接測量噪聲源發(fā)出的噪聲，讀出聲級并記錄噪聲信號，然后將信號輸入數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進行分析處理，得出噪聲的頻譜特性曲線便于進一步研究。聲級計是噪聲現(xiàn)場測量常用的一種基本測試儀器，主要用來測試噪聲的聲級，若和相應(yīng)的儀器配套，還可進行頻譜分析和振動的測量。

參照標準為工程機械定置試驗條件下機外福射噪聲的測定《土方機械聲功率級的測定定置試驗條件》GB/T 25612-2010以及工程機械定置試驗條件下司機位置處噪聲的測定《土方機械司機位置發(fā)射聲壓級的測定定置試驗條件》GB/T 25613-2010。鏟土運輸機械在工作狀態(tài)下噪聲的產(chǎn)生比較復(fù)雜，為了研究鏟土運輸機械駕駛室內(nèi)各結(jié)構(gòu)件的振動與左右耳旁噪聲的關(guān)系，利用傳聲器和加速度傳感器分別采集左右耳旁噪聲信號和駕駛室內(nèi)各結(jié)構(gòu)件的振動信號進行分析。

噪聲識別

噪聲源識別技術(shù)是對噪聲實現(xiàn)有效控制和深入研究的前提，鏟土運輸機械駕駛室噪聲是多種噪聲的復(fù)合疊加，聲源眾多。它的任務(wù)是弄清主要噪聲源在什么地方、對總噪聲的貢獻，了解主要噪聲源的頻率成分、輻射特性等。傳統(tǒng)的噪聲源識別方法主要有主觀評價法、近場聲壓法等;以現(xiàn)代信號處理技術(shù)為基礎(chǔ)的方法有頻域分析法、時域分析法、小波分析、自回歸譜法等;隨著現(xiàn)代圖象識別技術(shù)發(fā)展則有波束形成法、電圖像干涉測量法等。

降噪措施

為使得駕駛室兼具人性化舒適性，在工程機械產(chǎn)品的制造過程中，采取下列行之有效的降噪措施。以下降噪的措施是否可行需要按照降噪程序進行試點并進行試驗驗證，從而使得鏟土運輸機械的低噪聲得到好的效果。

（1）發(fā)動機的薄壁板結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，才能有效減小共振，降低噪聲。改進駕駛室與機架連接形式多采用彈性支承，安裝專業(yè)減振器廠家制造橡膠減振器可以降低噪聲利用固體進行能量傳遞，減少發(fā)動機振動對駕駛室的影響。

（2）盡可能地采用降噪材料覆蓋駕駛室內(nèi)所有暴露的金屬結(jié)構(gòu)的表面，為了使噪聲盡量少地傳入駕駛室內(nèi);儀表板下面和里面安裝吸聲材料可以充分吸收傳入駕駛室內(nèi)的噪聲。

（3）駕駛室門窗的玻璃最好使用雙層或多層玻璃窗。確保門窗關(guān)閉時門窗框與密封膠條之間無間隙。門窗鎖銷等處須安裝橡膠套，以減少門窗振動產(chǎn)生的噪聲

（4）在駕駛室各零部件內(nèi)部具有空隙和空間的位置常采用吸聲減噪法，吸聲減噪法使用的材料主要包括橡膠板、海綿、三聚氰胺泡沫塑料和防火橡塑海綿等。駕駛室地板上的鋪板常采用乙烯基膠或腈膠隔離材科。

（5）對所有可以從駕駛室內(nèi)拆卸的覆蓋板全部面積的貼上吸聲海綿。吸聲海綿的穿孔透氣設(shè)計可以消除駕駛室內(nèi)的混響噪聲。

總結(jié)

本文主要研究了鏟土運輸機械駕駛室的噪聲源的組成、傳播機理、識別方法以及降噪措施等。識別鏟土運輸機械駕駛室內(nèi)和室外噪聲源，為鏟土運輸機械低噪聲技術(shù)改造提供理論和試驗依據(jù)，使其在產(chǎn)品設(shè)計階段就加以控制，降低產(chǎn)品造價，提高了產(chǎn)品制造的經(jīng)濟性。

（作者單位：陜西科技大學）

作者簡介：馬豪汝（1990-），女，陜西省西安市，陜西科技大學，2012級碩士，研究方向：藝術(shù)設(shè)計（工業(yè)設(shè)計）。