停放制動控制模塊排氣噪聲試驗研究

馮云明 劉 亮 林 磊 任 遜

（南京中車浦鎮(zhèn)海泰制動設(shè)備有限公司，南京 211500）

國內(nèi)未來軌道交通裝備正向著高速化、節(jié)能環(huán)保以及安全可靠的方向發(fā)展。在這一過程中，噪聲污染問題越來越受人們的關(guān)注。因此，降噪設(shè)計成為軌道交通裝備的關(guān)鍵技術(shù)之一。軌道車輛及其配套產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)遵循相應(yīng)的噪聲值指標[1]。本文針對停放制動控制模塊在車輛停放過程產(chǎn)生的排氣噪聲，采用不同降噪措施后進行試驗測試與計算分析，并根據(jù)噪聲測試分析結(jié)果進行了降噪方案評價。

1 結(jié)構(gòu)組成與功能分析

停放制動控制模塊，如圖1所示。它由塞門、濾塵器、減壓閥、停放制動電磁閥、雙向閥、電觸點塞門、測試插座、壓力開關(guān)和制動緩解顯示器等組成，長L1、寬L2和高L3分別為0.415 m、0.25 m和0.16 m。

圖1 停放制動控制模塊

停放制動控制模塊的電磁閥排氣口處安裝有消聲器，能夠起到降低停放制動過程中的排氣噪聲和防止異物通過排氣孔進入產(chǎn)品的作用。

2 測試方法與環(huán)境

2.1 測試方法

依據(jù)《容積式壓縮機噪聲的測定》（GB/T 4980—2003）中規(guī)定的噪聲測定方法，對停放制動控制模塊進行噪聲測試。為確定測量表面和傳聲器的位置，取一個恰好包括被測產(chǎn)品并位于反射平面上的最小矩形六面體作為基準體，如圖2所示。測量表面為位于反射平面且與基準體幾何相似的矩形六面體表面（不包括反射平面），各面與基準體對應(yīng)面平行，距離為1 m。

由圖2可以看出，傳聲器上布置有9個基本測點，且都位于測量表面上。其中：1～4點位于每個側(cè)面的中間，距離反射平面的高度h為基準體高度的一半，且不小于0.15 m；第5個點在頂面的中心；6～9點位于測量表面的4個頂角上。

圖2 基準體、測量表面和傳聲器位置

測量表面的面積S按式（1）計算：

式中：a、b分別為測量面長和寬的1/2，單位為m；c為測量面的高，單位為m。

對于基準體的最大尺寸小于3 m時的產(chǎn)品，應(yīng)在任意一個測點上測定背景噪聲，并將測得的聲壓級按上述噪聲測定標準進行修正。

2.2 測試環(huán)境

搭建產(chǎn)品停放過程噪聲測試電氣環(huán)境，取正對排氣口的位置為測量點1，取背對排氣口的位置為測量點3，測量點2、4位于停放制動控制模塊左右兩側(cè)，測量點5～9依據(jù)圖2中的位置關(guān)系進行布置。

3 噪聲控制方式

3.1 源頭降噪

根據(jù)現(xiàn)有研究[2]，通過在排氣口加裝排氣消聲器降低排氣流量，實現(xiàn)噪聲源主動控制，是降低噪聲的重要方式之一。因此，需要選用不同口徑和不同材質(zhì)的消聲器在同一環(huán)境下進行降噪水平測試。為研究消聲器的透氣率，測定停放制動時風缸壓強從600 kPa下降至100 kPa所需要的時間來衡量消聲器的流量特性。產(chǎn)品信息見表1。

3.2 噪聲隔離

根據(jù)現(xiàn)有研究[3]，阻斷噪聲傳播路徑是降噪措施之一。為模擬產(chǎn)品木質(zhì)安裝柜的降噪效果，制作木箱覆蓋停放制動控制模塊進行噪聲測試。木箱長約0.52 m，寬約0.44 m，高約0.30 m，木板厚約0.01 m。

4 測試與分析

4.1 消聲器透氣率對降噪效果的影響

分別在無消音器及安裝表1內(nèi)8種消聲器的工況下進行噪聲測試，然后利用式（2）計算測量表面平均A計權(quán)聲壓級[4-5]。

通過對比計算結(jié)果可知：隨著消聲器流量的降低，排氣噪聲整體呈降低趨勢，如表1內(nèi)同材料的序號為1、2、3、4的銅燒結(jié)消聲器排氣噪聲隨排氣流量降低而減小；安裝R1/4錐形-銅燒結(jié)消聲器的降噪效果最小，為10.5 dB（A）；安裝R1/8錐形-不銹鋼燒結(jié)消聲器降噪效果最佳，為29 dB（A）。

表1 消聲器信息

4.2 消聲器材料對排氣噪聲的影響

選用螺紋口規(guī)格相同且外形和流量相近的消聲器，分別在初始氣源壓強為600 kPa、500 kPa、400 kPa和300 kPa的條件下，測量1～9點的排氣噪聲值，然后利用式（2）計算測量表面平均A計權(quán)聲壓級，計算結(jié)果如圖3所示。

圖3 消聲器材料對噪聲影響

通過對比計算結(jié)果可知：在300～600 kPa的初始壓強范圍內(nèi)，排氣噪聲均會隨著初始壓強的增加而增大；第二，同一初始壓強下，錐形消聲器的接口相同，銅燒結(jié)與不銹鋼燒結(jié)的消聲器在流量相近的情況下，不銹鋼燒結(jié)的消聲器降噪水平較高。

4.3 覆蓋箱體的影響

在停放制動控制模塊中安裝R1/8錐形-銅燒結(jié)消聲器并覆蓋木箱，計算測量表面的面積為16.24 m2。設(shè)置初始氣源壓強為600 kPa時，測量1～9點噪聲值。依據(jù)式（2）計算得排氣噪聲平均聲壓級為70.3 dB（A）。與無覆蓋木箱狀態(tài)下排氣噪聲平均聲壓級為79.2 dB（A）相比，覆蓋木箱噪聲降低約9 dB（A）。

5 結(jié)語

通過對不同降噪方案進行試驗測試與分析，結(jié)果表明：

（1）排氣口位置安裝消聲器可有效降低排氣噪聲，最大降噪29 dB（A）；

（2）不同通氣流量與材質(zhì)的消聲器降噪效果存在差異，排氣流量越小，降噪效果越優(yōu)，其中不銹鋼燒結(jié)材質(zhì)消聲器降噪效果較優(yōu)；

（3）通過覆蓋木質(zhì)箱體隔斷噪聲傳播路徑，可有效降低噪聲約9 dB（A）。

在降噪設(shè)計時，受排氣時間要求，需選擇合適通氣流量消音器，從而有效提升乘客的舒適性。以上測試分析可為軌道車輛氣動類產(chǎn)品排氣降噪設(shè)計提供參考。