筑路機械減振與降噪技術的研究

李文正

（甘肅圓隴路橋機械化公路工程有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 筑路機械減振技術的研究

1.1 筑路機械對振動的應用

1.1.1 熨平板

將道路路面材料攤鋪成型、有效預壓實的重要部件就是熨平板。在熨平板上方，設有2套振動裝置，即振動裝置、振搗裝置。通過相關試驗發現，在實際工作過程中，振動和振搗裝置是互相進行耦合的，當振搗沖程比較高或者振搗頻率高于15 Hz時，振搗裝置的慣性力矩和不平衡慣性力便會變大。在熨平板中因振搗而形成的加速度值比振動形成的加速度值高時，熨平板便會處于非常不規則的振動狀態。與此同時，因振動器而出現的加速度值，在橫向方向中的分布并不均勻，同時在熨平板各段中出現較為顯著的振動相位滯后、振動相位不同步現象，導致攤鋪路面的平整度遭受嚴重影響。針對以上現象，通過有效調整不同段的熨平板振搗梁之間的相位關系，能夠促使不同振搗梁進行上下的交錯運動，可以對不同振搗梁之間形成的慣性力進行有效抵消，能夠對不平衡的慣性力起到較好的抑制作用。

1.1.2 振動壓路機

駕駛人員在振動壓路機的振動作用影響下，其自身的身心健康常常會遭受嚴重影響，與此同時，振動壓路機施工作業周邊的建筑物也會遭受一定影響，出現不同程度的振動現象，建筑物的多處位置常常會遭受不同程度的破壞。深入研究道路振動壓實對環境造成的影響，實際上就是對因在振動壓路機作用下所產生的和振動有關的數據進行收集，科學統計振動壓路機在施工過程中出現的地面振動衰減的規律，對建筑物地面允許限值進行有效結合和考慮，對振動壓路機的隔振措施、安全工作距離進行探討，以促使在對振動壓路機對環境造成的影響進行科學評價時具有可靠的依據。同時有助于更為合理的設計、運用振動壓路機。通過科學統計、擬合測試獲取的數據，能夠獲取距離和地面振動加速度之間的變化關系。

1.2 筑路機械的減振

本文以雙鋼輪振動壓路機減振系統作為研究對象，以深入研究筑路機械的減振現象。筑路機械的減振系統常常會影響到舒適性，主要通過機架振動烈度的高低反映出來，對操作的舒適性、駕駛室的減振效果具有直接的影響作用。

1.2.1 雙鋼輪振動壓路機減振效果的影響因素

關于雙鋼鋼輪振動壓路機的減振效果，存在很多的影響因素，包括單個減振系統、振動輪、整車等。

（1）單個減振系統。通過有效組合若干個減震器，將其有效布置在振動輪的兩側，能夠對車架起到有效的支撐作用，同時能夠對鋼輪的振動效果進行有效減小，以上一組減震器，即為壓路機的單個減振系統。其中，單個減振系統性能的影響因素，包括安裝減振系統過程中前后鋼輪軸線的垂直度和平行度、減振塊的預壓處理、減振塊的布置方式、減振塊的個數等。在安裝單個減振系統時，一定要進行預壓處理，保證在初始狀態時減振塊就受到一定的預壓力。在安裝單個減振系統時，一定要對前后軸線的垂直度、平行度進行有效保證。一旦前后鋼輪軸線的垂直度、平行度比較差，則后輪驅動力、前輪驅動力之間非常容易產生極附加轉矩，造成減振系統無法均勻受力，減振器遭受一定程度的破壞，同時導致振動壓路機滾動阻力的提高，同時振動壓路機還會出現跑偏現象，甚至會對道路路面的壓實質量造成嚴重影響。

（2）振動輪。壓路機的振源就是振動輪。振動輪激振力作用中心和振動輪質心互相重合，能夠有效避免鋼輪在振動過程中出現偏振現象。要想確保鋼輪兩邊的減振系統均衡受力，必須要保證振動鋼輪不會出現偏振現象。

（3）整車。根據我國有關的標準規定，筑路機械減振性能的好壞，其主要評價指標為車架的振動烈度。減振系統性能能夠得以充分發揮，深受整車參數設計質量的影響。

第一，上車和下車的質量比。下車，即為和減振器進行連接的振動鋼輪；上車，即為和減振器進行連接的機架。振動傳遞率與上車和下車的質量比呈正比關系。所以，在振動壓實效果不會遭受影響的基礎和前提下，對上車和下車的質量比進行適當提高，可以對減振效果進行有效提高。

第二，機架質心的位置。車架鋼輪的質心、激振力作用中心一定要和前后車各自的質心互相重合，同時確保在縱向垂直面、橫向垂直面均為重合，以便能夠有效避免車架因左右偏振、前后擺振而發生劇烈振動的現象。

第三，拍振動和雙振源耦合。雙鋼輪振動壓路機的振動非常復雜，雙鋼輪振動壓路機中包括2套單個減振系統、2個激振源。只有確保2個鋼輪具有相同的振動特性，具有相同的頻率和振幅，同時合理設置鋼輪左右兩側的減振系統，才能夠對2個激振源引發的振動在上車架的交互影響進行有效抑制。此外，在對2個互相獨立的振動系統進行運用時，假如前鋼輪振動系統和后鋼輪振動系統分別引發的激擾力的頻率、振幅是不同的，在機架上會出現拍振現象，進而導致機器的振動變得更為劇烈，大大降低路面的壓實質量。

1.2.2 減振對路面壓實質量造成的影響

減振對路面壓實質量造成的影響，表現在多個不同的方面，如對路面壓實度及其均勻性、振幅均勻性等。筑路機械減振系統性能的好壞，大大影響振幅的大小。如果筑路機械減振系統的性能不夠好，鋼輪兩側的振幅偏差便會隨之變大，路面壓實的均勻性和路面平整度變差。

2 筑路機械降噪技術的研究

和其他類型的車輛相比，工程類的機械由于功率偏大，作業工況變化多端且復雜，導致筑路機械在實際工作中常常會出現較高的噪聲，嚴重影響周邊環境、駕駛人的身心健康。目前，和國外發達國家的噪聲限值相比，我國國家標準規定的工程機械噪聲限值要高3～8 dB（A），大大降低我國國產工程機械整機性能的國際市場競爭力。本文以國產雙鋼輪振動壓路機為例，測試和分析了雙鋼輪振動壓路機的頻譜、聲壓、聲強，主要噪聲源包括振動輪、排氣筒、發動機、冷卻風扇等。振動壓路機的振動輪屬于工作裝置，振動輪的噪聲和發動機等相比較，它的地位是次要的。所以，發動機部位是雙鋼輪振動壓路機噪聲防治的重點對象。

2.1 駕駛室隔聲降噪的處理

為實現駕駛室的隔聲降噪，常常采用對空氣傳播途徑進行隔絕的方法，通過密封駕駛室，能夠有效減少聲音經過壁板向駕駛室中的穿透。對駕駛室中的混響聲進行減弱或者消除，這是駕駛室吸聲設計的主要目的。要想對混響聲進行有效地消除和減弱，應選用吸聲能力較高的吸聲材料和表面較大的吸聲結構。

2.2 風扇噪聲的降低

風扇噪聲存在很多的影響因素，包括風扇轉速、靜壓、風扇風量、風扇直徑等。其中，散熱器和風扇之間的導風段，即為護風圈。散熱器和護風圈之間的連接空隙不能過大。當普通護風圈被用帶排風擴散口的護風圈取代時，能夠獲取較好的噪聲特性，即：在同等轉速條件下，降低聲壓級，在轉速下降至維持原風量時，能夠獲取約13dB（A）的總減聲量。此外，護風圈和風扇的相對位置非常重要。對風扇進行適當布設，獲取最大的風量，能夠有效降低風扇的轉速，進而能夠有效降低功率消耗和噪聲。

2.3 對發動機進行降噪

發動機在工作過程中，會出現多種噪聲，包括風扇、進氣、排氣、燃燒、機械等噪聲。實際上，發動機的轉速和以上噪聲的關系非常緊密。一般來說，隨著發動機轉速的提高，柴油機的噪聲會隨之上升。發動機的主要噪聲源，就是燃燒噪聲。壓力增長率、最大爆發壓力、燃燒噪聲隨著發動機轉速的增大而變大。將吸聲材料安裝在發動機機罩內側，或者選用具有隔聲作用的材料制作出來的機罩，能夠對發動機產生的噪聲進行有效地減弱和消除。針對風扇吸風口，通過選用柵格的形式，能夠有效避免噪聲直線傳播的現象，保證進風的順利進行，獲取比較好的降噪效果。

2.4 排氣噪聲的降低

在對消聲器進行更換之前，排氣噪聲的結果為112 dB（A），在對原消聲器更換為進口消聲器之后，排氣噪聲結果為85.4dB（A）。采用有效的改進措施后，樣機不同工況的噪聲均得到一定降低。根據對噪聲源的識別結果，不難發現，整機的主要噪聲源依然是駕駛室下方的發動機。在改進之后，盡管樣機的整體噪聲獲得不同程度的下降，不過發動機處產生的噪聲依然屬于高噪聲區域，主要原因是位于左側的發動機的冷卻風扇會輻射出較為嚴重的空氣動力性噪聲，要想有效降低噪聲，僅僅采用白葉窗結構很難實現。盡管選用以上降噪措施能夠獲取一定的降噪效果，不過并未達到國際標準的要求。