高端軌道工程車的降噪研究

謝珂

（中車洛陽機車有限公司，河南 洛陽471002）

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高端軌道工程車的降噪研究

謝珂

（中車洛陽機車有限公司，河南 洛陽471002）

摘要：介紹了高端軌道工程車的傳統風道結構和獨立風道結構，比較分析兩種不同風道結構的優缺點，以及介紹了進排風道結構的設計思路，為高端軌道工程車降噪設計提供一些新的設計依據。

關鍵詞：高端軌道工程車；風道；降噪；進排風道

隨著我國工業的高速發展及人們生活水平的提高，噪聲污染已經和水污染、大氣污染、固體廢物污染并稱為當今世界的四大危害，而車輛所輻射的噪聲約占整個噪聲環境聲能量的80%.因此降低車輛本身的噪聲是減少整個環境噪聲最主要的最根本的途徑。

高端軌道工程車是裝有檢測軌道上的鋼軌傷損設備的專用車輛。其噪聲的主要來源是發電機組，其噪聲和振動直接影響到車輛檢測系統的檢測質量，因此，發電機組能否可靠有效地工作，直接影響到整個車輛檢測系統的電源保障。

高端軌道工程車發電機組的減小噪聲技術主要有降噪風道技術、發電機組的減振技術和排氣消聲技術。降噪風道技術的核心是如何解決高端軌道工程車發電機組的通風散熱問題。為此，本文針對降噪風道技術，就采用哪種方式的風道結構才能使發電機組在額定功率下達到熱量平衡進行研究分析，從而取得對高端軌道工程車的降噪風道技術一個全新的認識。

1　傳統風道結構

傳統風道結構（見圖1）主要是以整體式發電機組為主要技術特征，這種結構有較大的風道，且占用空間較大。

圖1　傳統風道結構

從傳統風道的特點可以看出，在高端軌道工程車上應用有難度，高端軌道工程車上空間小，在結構設計時無法進行風道的合理設計，尤其是發電機組的進風道和排風道設計沒有足夠的空間。如果在工程車外形尺寸的限制下，風道長度較短，噪聲泄露嚴重，從而降噪效果不理想；高端軌道工程車內風道占用空間大，使空氣在工程車內的流動阻力加大，減小發電機組的冷卻空氣量，從而影響發電機組功率的發揮。

2　獨立風道結構

獨立風道結構（見圖2）就是將冷卻系統與發電機組分離，加強對發電機組冷卻系統的溫度控制［1］，設置獨立的溫控系統和冷卻系統，可使高端軌道工程車車廂內形成相對密閉的空間，提高降噪效果，減少發電機組因散熱造成的功率損失；同時冷卻系統與發電機組的分離，可獨立冷卻發電機組的個別部位，使發電機組達到最佳效能。

圖2　獨立風道結構

冷卻系統和發電機組分離后，整個系統的冷卻能力根據系統所需要的散熱量大小而改變。因此無論發電機組轉速是多少，當系統需要大的散熱量時，系統自動提高風扇的轉速，增加系統的散熱量；而當系統只需要小的散熱量時則自動降低風扇的轉速，減少熱量的損失；系統始終能維持正常發電機組的水溫和機油油溫［2-3］。

根據發電機室的內部空間需求，設計獨立冷卻系統的安裝位置，這樣可擴展高端軌道工程車室內空間的布置方式，便于高端軌道工程車的整體性能設計以及更好地利用車廂內的空間位置，實現人機工程的最優化設計。同時，獨立風道結構可以減小發電機組的體積，以改善室內空間布局受約束的缺點；可以減小發電機組的重量，改善高端軌道工程車的重量分布，同時改善車體鋼結構的應力分布，以提高車體鋼結構的設計壽命；可以解決傳統風道結構的通風散熱與降噪之間的矛盾，從而提高高端軌道工程車的隔聲降噪性能。

3　風道結構的設計

高端軌道工程車風道設計的關鍵是解決好消聲量與風道阻力。發電機組工作在密閉的發電機室內，對室內的進風道與排風道，則要從風道結構設計、隔音材料的選用等方面進行綜合控制。在高端軌道工程車降噪設計時，應充分考慮到高端軌道工程車正常運行時所需的最低進風量、排風量標準等因素。

（1）風道進風口面積的計算

V=s1·ua·k-1

式中：

V為室內通風量（m3/s）；

s1為風道進風口面積（m2）；

k為風道風阻系數，風道無降噪箱時，k=1；風道有降噪箱時，k=3；

ua為風速（m/s）.

（2）風道排風口面積的計算

s1=1.5·s2

式中，

s2為風道排風口面積（m2）。

（3）進風道與排風道總阻力的計算［3］

因風扇強制產生的冷卻風在風道中會受到室內部件的影響，因此需要考慮冷卻風沿風道流動時所受到的各種阻力Δp.

Δp為空氣流經百葉窗、發電機組、室內部件等所受到的阻力。

風道內受到的空氣阻力Δp由沿程阻力和局部阻力構成。局部阻力包括空氣在流動過程中突然收縮或突然膨脹，以及氣流轉向和受阻等所受到的阻力。

風道內的空氣阻力系數為：

則風道內所受到的空氣阻力為：

式中：

式中：

食品工業作為改革開放過程中的受益者，在國民經濟中占有重要位置。我國食品工業經歷了哪幾個階段？各階段得到哪些政策的扶植與推動？科技創新為食品工業發展起到哪些作用？消費者的需求又發生哪些變化？一個個問題的答案，正是食品工業飛速發展的佐證。

ρ為空氣密度；

ua為風速；

ξin為風道進口處的局部阻力系數，由試驗確定；ξpi為氣流膨脹或收縮時局部阻力系數；

ξwi為氣流轉彎時局部阻力系數，由試驗確定；

ξc為氣流穿過百葉窗時局部阻力系數，由試驗確定；ξh為氣體受熱引起的阻力系數；

ξout為風道出口處阻力系數，由試驗確定。

4　結束語

本文總結分析了高端軌道工程車不同風道結構特點，以期對今后的研究工作有所借鑒。獨立風道結構以節能高效的優勢，對高端軌道工程車產品整體進行了技術提升，充分實現了高端軌道工程車的空間利用和重量合理分配，同時也提高了高端軌道工程車的隔聲降噪性能。相信不斷地通過試驗，高端軌道工程車的降噪風道技術將會越來越成熟。

參考文獻：

［1］張鐵柱，張洪信.內燃機冷卻風扇溫度控制液壓驅動系統技術研究［J］.內燃機學報，2002，20（5）：273-277.

［2］王澤九.發動機冷卻風扇轉速隨冷卻水溫度而變化的探討及其經濟效益［J］.車用發動機，1993，7（5）：33-34.

［3］張鐵柱，張洪信.內燃機冷卻風扇驅動系統［J］.青島大學學報，2002，15（6）：16-19.

The Denoise Study of High-end Track Engineering Vehicle

XIE Ke
（CSR Luoyang Locomotive Co.，Ltd.，Luoyang Henan 471002，China）

Abstract：The traditional duct structure and independent duct structure of the high-end track engineering vehicle is briefly introduced，the advantages and disadvantages of two different air duct structures is introduced for comparative analysis.The design idea of air inlet duct and air exhausting duct is briefly introduced for the denoise study of high-end track engineering vehicle to provide some new design idea.

Key words：high-end track engineering vehicle；air duct；denoise study；air inlet duct and air exhausting duct

中圖分類號：TH11

文獻標識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）03-0126-02

收稿日期：2015-12-05

作者簡介：謝珂（1981-），男，河南洛陽人，碩士，助理工程師，主要從事機械設計制造及研究。