輪式拖拉機(jī)駕駛位置的噪聲標(biāo)準(zhǔn)及改進(jìn)措施

秦永輝

摘要：拖拉機(jī)噪聲關(guān)乎環(huán)境保護(hù)、駕駛員健康及拉機(jī)零部件的使用壽命。總結(jié)國內(nèi)外輪式拖拉機(jī)駕駛位置的降噪研究現(xiàn)狀，分析噪聲的產(chǎn)生來源和傳播途徑，提出降噪的改進(jìn)措施及步驟，為降低拖拉機(jī)噪聲提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：噪聲；輪式拖拉機(jī)；駕駛位置；改進(jìn)

中圖分類號：S219.02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-1161（2016）09-0019-03

拖拉機(jī)噪聲超標(biāo)（高于標(biāo)準(zhǔn)限值）可能給駕駛員的身心健康帶來損害，在沒有任何防護(hù)的情況下，造成駕駛員聽覺器官損傷甚至耳聾。有研究表明，噪聲超標(biāo)還會(huì)影響腸胃系統(tǒng)和內(nèi)分泌機(jī)能，引發(fā)腸胃系統(tǒng)疾病或者內(nèi)分泌失調(diào)癥狀。同時(shí)，噪聲超標(biāo)還易造成拖拉機(jī)駕駛員精神焦慮、疲勞、失眠。因此，世界各國對拖拉機(jī)的噪聲限值都有嚴(yán)格規(guī)定，并將其作為拖拉機(jī)質(zhì)量評價(jià)的重要內(nèi)容。

我國將拖拉機(jī)噪聲限值要求列為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，要求出廠銷售的產(chǎn)品必須滿足要求，中小型輪式拖拉機(jī)3C認(rèn)證也將此項(xiàng)內(nèi)容列入考核內(nèi)容。歐盟要求拖拉機(jī)噪聲滿足歐盟法令（EEC Directives）和歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)法規(guī)（ECE Regulation）的規(guī)定，并將其列為歐盟e-MARK認(rèn)證的重要內(nèi)容。我國國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB6376-2008中規(guī)定，輪式拖拉機(jī)駕駛員操作位置處噪音為89 dB（A），低于歐盟e-mark認(rèn)證中規(guī)定的“駕駛員耳旁噪聲值不大于86 dB（A）”。拖拉機(jī)出口至歐盟地區(qū)，必須降低拖拉機(jī)噪聲水平滿足歐盟Road Homologation（e-mark） of Agricultural or Forrestry Tractors（Categories T1-T2-T3） Europe認(rèn)證中的2009/76/EEC指令要求。

1 國內(nèi)外輪式拖拉機(jī)噪聲技術(shù)法規(guī)

噪聲污染是當(dāng)前四大環(huán)境污染之一。為限制噪聲污染，世界各國都制定了噪聲污染的法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，拖拉機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因主要為機(jī)具作業(yè)噪聲和振動(dòng)噪聲。

1.1 國內(nèi)

《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治條例》于1989年9月1日國務(wù)院第四十七次常務(wù)會(huì)議通過，1989年9月26日中華人民共和國國務(wù)院令第四十號發(fā)布，自1989年12月1日起施行。1996年10月29日，第八屆全國人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第二十二次會(huì)議通過《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》（自1997年3月1日起施行），該法發(fā)布后前者廢止。后者第二十六條規(guī)定“國務(wù)院有關(guān)主管部門對可能產(chǎn)生環(huán)境噪聲污染的工業(yè)設(shè)備，應(yīng)當(dāng)根據(jù)聲環(huán)境保護(hù)的要求和國家的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件，逐步在依法制定的產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定噪聲限值。前款規(guī)定的工業(yè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)出的噪聲值，應(yīng)當(dāng)在有關(guān)技術(shù)文件中予以注明”。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有噪聲標(biāo)準(zhǔn)和振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。在拖拉機(jī)噪聲限值方面，我國制定強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB1495―1979《機(jī)動(dòng)車輛允許噪聲》和GB6376―1984《拖拉機(jī) 噪聲限值》標(biāo)準(zhǔn)，并分別在1995年和2008年對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了兩次修訂，當(dāng)前執(zhí)行GB6376-2008《拖拉機(jī) 噪聲限值》標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過兩次修訂的標(biāo)準(zhǔn)限值要求有了更為嚴(yán)格的規(guī)定（見圖1），接近歐盟標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)于拖拉機(jī)振動(dòng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)主要制定有GB/T10910―2004《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī)和田間作業(yè)機(jī)械駕駛員全身振動(dòng)的測量》和GB/T13876―2007《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī)駕駛員全身振動(dòng)的評價(jià)指標(biāo)》。前者非等效采用ISO 5008：2001《農(nóng)業(yè) 輪式拖拉機(jī)和 田間作業(yè)機(jī)械 駕駛員全身振動(dòng)的測量》標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)道路上，農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī)駕駛員承受的全身振動(dòng)測量方法；后者規(guī)定農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī)駕駛員承受的全身振動(dòng)指標(biāo)限值。

發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)是拖拉機(jī)整機(jī)振動(dòng)的主要來源，振動(dòng)等級直接關(guān)系拖拉機(jī)整機(jī)振動(dòng)。當(dāng)前除拖拉機(jī)配置動(dòng)力的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T7184―2008《中小功率柴油機(jī)振動(dòng)測量及評級》外，關(guān)于拖拉機(jī)其它部位例如覆蓋件、底盤等的振動(dòng)測量方法，暫未制定相關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 國外

歐盟出于對農(nóng)業(yè)工作者的保護(hù)，于1977年制定77/311/EEC指令，規(guī)定輪式農(nóng)林拖拉機(jī)駕駛員耳旁噪聲限值，后在2009年制定2009/76/EEC指令對限值進(jìn)行修正。其中，2009/76/EEC對拖拉機(jī)噪聲做出明確規(guī)定，在拖拉機(jī)最大油門狀態(tài)下，保持車速7.25 km/h、駕駛室所有門窗開啟狀態(tài)時(shí)駕駛員耳旁噪聲低于86 dB（A）。

2 輪式拖拉機(jī)駕駛位置噪聲研究現(xiàn)狀

我國拖拉機(jī)企業(yè)于20世紀(jì)80年代開展噪聲研究，傳統(tǒng)方式是在產(chǎn)品研發(fā)后期對樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)改進(jìn)，缺點(diǎn)是試驗(yàn)中可能會(huì)發(fā)現(xiàn)原始設(shè)計(jì)中未預(yù)見的噪聲超標(biāo)問題，在產(chǎn)品開發(fā)末期無法進(jìn)行大幅度的設(shè)計(jì)改動(dòng)或者設(shè)計(jì)改動(dòng)成本過高，使拖拉機(jī)噪聲控制受諸多限制而無法達(dá)到滿意效果。

國外農(nóng)機(jī)制造企業(yè)對拖拉機(jī)噪聲的研究起步較早，在產(chǎn)品研發(fā)早期的噪聲、振動(dòng)控制方面積累了很多經(jīng)驗(yàn)。美國約翰·迪爾公司使用LMS振動(dòng)噪聲工具降低其設(shè)備的噪聲值。利用LMSTest.Lab的測量與試驗(yàn)控制功能，通過LMS SCADAS II前端硬件系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，分析跟蹤回到聲源的聲音路徑的空氣噪聲進(jìn)行聲源定位和結(jié)構(gòu)噪聲傳遞路徑。LMS Virtual Lab Noise and Vibration的主要功能是建立整個(gè)系統(tǒng)仿真模型，結(jié)合現(xiàn)有部件的試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃托略O(shè)計(jì)部件的有限元模型，預(yù)測改動(dòng)產(chǎn)品配置后的噪聲等級及振動(dòng)響應(yīng)。意大利的紐荷蘭公司通過與B&K合作伙伴噪聲與振動(dòng)技術(shù)（SVT）公司合作，利用其幾十年積累的NVH經(jīng)驗(yàn)，采用B&K的NVH模擬器建立用戶參與的交互式環(huán)境，來輸出拖拉機(jī)的噪聲與振動(dòng)狀況。

目前，我國雖然參照ISO制訂了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但在要求和范圍上仍較國外標(biāo)準(zhǔn)有很大差距，不僅體現(xiàn)在技術(shù)和研究方法上，在噪聲、振動(dòng)研究重視程度方面也相距甚遠(yuǎn)。隨著國內(nèi)市場需求和供給側(cè)政策改革，我國逐漸在精細(xì)化和高品質(zhì)下功夫，積極滿足用戶需求。

3 輪式拖拉機(jī)駕駛位置噪聲特性分析

拖拉機(jī)整機(jī)噪聲主要來源于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和傳動(dòng)系工作，其次是覆蓋件振動(dòng)及輪胎。通過分析近年拖拉機(jī)噪聲檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的噪聲主要來源于排放噪聲。配置功率70～80 kW發(fā)動(dòng)機(jī)的拖拉機(jī)（與CFT604型拖拉機(jī)功率相差不大于10 kW）距發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口0.5 m處的噪聲值范圍可高達(dá)113～130 dB（A），其頻率從幾十赫茲至1萬赫茲。一般來說，排放噪聲取決于發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，加大油門提高轉(zhuǎn)速，噪聲值就大，反之亦然，這主要與消音器的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)有關(guān)。

拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲主要來自變速箱體內(nèi)部，由齒輪、軸承運(yùn)轉(zhuǎn)接觸導(dǎo)致振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲，主要與齒輪的制造精度和本身剛度，以及各種安裝精度有關(guān)系。一般來說，加工精度好、剛度適合、安裝精度高的齒輪箱噪聲較小。

對密閉駕駛室的拖拉機(jī)來說，其噪聲源除了上述兩種以外，駕駛室本身的輻射噪聲也是重要原因之一。駕駛室內(nèi)部噪聲主要由外部傳導(dǎo)聲音、內(nèi)部振動(dòng)聲音和混響聲組成。其中，外部傳導(dǎo)聲音聲主要通過兩個(gè)途徑產(chǎn)生：一是透過縫隙通過空氣傳播進(jìn)入駕駛室內(nèi)的外部噪聲；二是外部噪聲通過駕駛室本體傳導(dǎo)。內(nèi)部振動(dòng)聲音主要來自于駕駛室本體或內(nèi)部部件振動(dòng)。混響聲是指外部傳導(dǎo)聲音和內(nèi)部振動(dòng)聲音在駕駛室空間內(nèi)通過混響而增加的噪聲。

通過分析噪聲特性可以找到改善降低噪聲的基本方向，除優(yōu)化改進(jìn)排氣消聲器結(jié)構(gòu)和選擇能夠降噪材質(zhì)外，還可提高變速箱齒輪的加工、裝配精度和改善材質(zhì)剛度。另外，還應(yīng)針對駕駛室噪聲采取物理隔離、結(jié)構(gòu)（或材料）吸音及減振等手段，改善駕駛室內(nèi)的噪音水平。

4 輪式拖拉機(jī)駕駛位置降噪措施

通過試驗(yàn)、分析、改進(jìn)、試制、驗(yàn)證確定整機(jī)噪聲源，采取降低駕駛員耳旁噪聲的措施，使拖拉機(jī)駕駛員耳旁噪聲滿足e-mark標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求（86 dB（A））。改進(jìn)的主要步驟為：1） 測試樣機(jī)噪聲，分析噪聲源，確定噪聲源。2） 研究樣機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)附件，確定各附件對整機(jī)噪聲的貢獻(xiàn)水平，分析試驗(yàn)結(jié)果。3） 開展樣機(jī)主要覆蓋件振動(dòng)水平試驗(yàn)，有針對性的采取減振措施，進(jìn)一步優(yōu)化改善措施。4） 驗(yàn)證降噪減振措施的效果。

參考文獻(xiàn)

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