壓路機噪聲控制技術研究

摘要：壓路機作為道路施工中的重要機械設備，在作業過程中常常會產生較大噪聲，基于此，以常見的振動壓路機為例，對壓路機的噪聲源及其特點進行總結分析，同時圍繞控制壓路機噪聲關鍵控制技術展開探討，希望能夠為有關壓路機設計制造及維修改造提供一定參考。

關鍵詞：壓路機；噪聲控制；噪聲源

0 " 引言

在道路工程施工階段，如果壓路機行駛時產生的噪聲過大，不僅會干擾周邊居民的正常生產與生活，同時還可能影響駕駛員及周邊施工人員的工作狀態，導致施工操作失誤增多、施工效率下降等問題，嚴重時甚至還會危害有關施工人員的聽覺系統，影響其身體健康。基于此，以常見的振動壓路機為例，對壓路機的噪聲源及其特點進行總結分析，同時圍繞控制壓路機噪聲關鍵控制技術展開探討。

1 " 壓路機噪聲分析

1.1 " 壓路機主要噪聲源

壓路機行駛時所產生的噪聲通常都由多種不同性質噪聲組成，其噪聲源較為復雜，噪聲頻率則主要集中在0～2000Hz之間。壓路機噪聲與各組成聲源的聲級、頻率特性及其綜合作用直接相關，壓路機型號、內部結構及其所用元件不同下，產生噪聲對聽力系統的影響也有所不同[1]。壓路機整機噪聲構成如圖1所示。

1.2 " 壓路機噪聲源特點

1.2.1 " 噪聲源多樣

從結構上來看，壓路機主要可分為動力系統、液壓系統、傳動系統、工作裝置及附件幾部分。由于機械設備運行時其各部分部件往往會處于振動狀態，施工過程中還會受到荷載的影響，因此除高速運轉狀態下的發動機以外，如機身罩殼、冷卻風扇、工作裝置等同樣屬于主要噪聲源，尤其是在壓路機滿負荷狀態下，其發出的噪聲更為突出[2]。

另外，從噪聲類型上來看，壓路機噪聲還可以分為機械噪聲與直接輻射噪聲兩大類，其中機械噪聲是指在機械振動影響下出現的結構振動噪聲，其噪聲源包括機身罩殼、板件等，而直接輻射噪聲則是由部件自身運行時直接產生并通過空氣傳遞的噪聲，具體包括發動機進排氣噪聲、冷卻風扇噪聲等[3]。

1.2.2 " 噪聲頻率范圍大

從聲學角度來看，壓路機的噪聲源較多，且各噪聲源性質不同，所產生噪聲的頻率存在較大差異，因此在多種噪聲形成綜合噪聲后，壓路機整機噪聲的頻率范圍往往比較大。通常情況下，如機身罩殼、板件等噪聲源振動后產生的噪聲多為低頻噪聲，而發動機、冷卻風扇等噪聲源直接產生的噪聲則多為中高頻噪聲。

1.2.3 " 易產生共振

壓路機的噪聲頻率范圍雖然比較大，但在噪聲源較多的情況下，仍然可能會出現多個噪聲源噪聲頻率相近的情況，并引發共振現象，從而使降噪難度大大提升。例如在發動機運轉引起振動的情況下，其振動頻率常常會與壓路機機身結構的振動頻率相近，導致板件低頻振動。

2 " 壓路機噪聲控制的技術措施

2.1 " 確定噪聲控制目標

受壓路機工作特性的影響，其行駛時產生的噪聲基本無法完全消除，只能夠通過針對性的優化設計與降噪處理，盡量將噪聲強度降低至可接受范圍內。在應用各種噪聲控制技術措施之前，首先必須要從噪聲污染控制、施工安全、施工質量等角度出發，將噪聲控制目標確定下來，之后再制定具體的降噪方案，靈活運用各種噪聲控制技術[4]。

一般來說，壓路機的噪聲控制目標的設定，應以 GB/T 13328-2005《振動壓路機通用要求》、GB/T 8511-2005《振動壓路機》、GB 16710-2010《土方機械噪聲限值》、JG/T5076.2-1996《振動壓路機減振系統檢驗規范》等國家標準為基礎，確保機械設備的振動烈度與整機噪聲強度均符合國家規定中的相關要求。另外，在符合國家規定基礎上，噪聲控制目標設定，還要充分考慮到市場上同規格設備與國外先進機型的整機噪聲性能參數，并進行專門的主、客觀測試，確保噪聲控制目標具有可執行性，且能將壓路機整機噪聲對道路施工活動的影響降到最低。

2.2 " 準確判斷噪聲源

當前市場上壓路機的種類與型號均比較多，設備種類、型號、內部結構不同，其噪聲源也會有所不同，即便同一型號的設備，也可能會因使用情況不同而出現不同噪聲源。因此在控制壓路機噪聲時，不僅需要明確噪聲控制目標，還需要對設備的噪聲源作出準確判斷。

為避免不同噪聲源所產生的噪聲相互干擾，對于壓路機噪聲源的判斷，需從噪聲源位置、噪聲特性總結以及影響量幾方面入手[5]。其中噪聲源位置判斷是指在壓路機使用過程中仔細分辨噪聲源，將噪聲產生位置及產生噪聲機械部件明確下來。噪聲特性總結是指根據已確定的噪聲源位置信息，對各處噪聲源的類別及所產生噪聲頻率、變化規律、傳播途徑等進行總結分析，為后續噪聲控制提供重要參考。影響量判斷則是指結合整機噪聲以及各噪聲源所產生噪聲強度展開綜合評估，準確判斷出每一處噪聲源在總聲級中的影響量。

2.3 " 合理選擇發動機

發動機作為壓路機的主要噪聲源，主要產生燃燒噪聲、機械噪聲、進排氣噪聲、附屬部件噪聲等多種類型噪聲。對這些噪聲進行有效控制，則需要從壓路機整體設計的視角出發，對設備使用的發動機進行合理選擇。

從總體上來看，發動機所產生的噪聲，主要受到發動機轉速與負荷情況的影響。當發動機轉速較高、處于高負荷運行狀態時，活塞的漏氣損失與散熱損失大大減少，進氣系統吸入空氣的流速明顯提高，意味著燃燒噪聲與進排氣噪聲的強度都會提升[6]。在壓路機設計開發階段，有關設計人員可以利用這一規律，盡可能給設備選擇低轉速的柴油機，以達到降低噪聲強度的目的。

2.4 " 優化冷卻系統設計

相較于發動機所產生的噪聲，壓路機冷卻系統所產生的噪聲要更為復雜，通常可大致分為寬頻帶噪聲與離散頻譜噪聲兩大類。根據產生機理的不同，每一類噪聲還可以繼續進行細分。而要想降低這些噪聲的強度，則需要對壓路機冷卻系統的設計進行全面優化。壓路機冷卻系統噪聲分類如圖2所示。

對于冷卻風扇噪聲頻譜受葉片夾角影響的問題，可采取不等間距夾角的風扇葉片設置策略，根據葉片數量、大小來確定各個葉片間夾角的度數，以有效降低風扇在渦流聲頻域的噪聲頻。對于冷卻風扇所產生噪聲受護風圈內壓力、散熱效率等因素的問題，則可以結合護風圈形式、風扇轉速等實際情況，調整風扇與護風圈、散熱器之間的相對位置，同時通過拉近風扇與護風圈間距離，根據護風圈形式確定散熱器位置的方式，有效降低風扇轉速，提高散熱器的散熱效率，最終達到降低噪聲聲壓級的目的[7]。

壓路機冷卻風扇的進氣口通常會設置成百葉窗結構，為降低冷卻風扇所產生的噪聲，還可選擇在風扇進氣口位置為百葉窗結構的機罩，粘貼吸聲材料，以有效抑制機罩內部噪聲向外部傳播，達到降低噪聲影響的目的。

2.5 " 規范安裝消聲器

壓路機排氣系統產生的噪聲主要包括空氣噪聲、氣流沖擊噪聲、振動噪聲。敷設噪聲、氣流摩擦噪聲等幾種。這些噪聲的產生機理與排氣系統的運行原理直接相關，很難通過常規的設計優化方式來進行控制，為此在設備設計階段，需考慮為排氣系統加裝消聲器，并根據壓路機排氣系統的內部結構，合理設定消聲器的安裝位置，以盡可能降低噪聲強度[8]。

例如某型振動壓路機的發動機位于駕駛室正下方位置，排氣系統消聲器則安裝在與發動機相鄰的右側區域，借助帶有兩個直角拐彎的管道與發動機排氣管直接相連。排氣噪聲從發動機排氣管排出后，向消聲器傳遞過程中需要經過兩個直角拐彎。而直角拐彎處管道很容易出現氣流沖擊問題，為避免產生氣流再生噪聲，施工單位對壓路機進行了簡單改造，將排氣消聲器的尾管安裝在駕駛室前方位置，使排氣系統產生并傳播至外界的噪聲大大降低。

2.6 " 采用板件聲學封裝技術

壓路機板件所產生的噪聲屬于振動噪聲，對壓路機駕駛員身體健康的影響相對較大。目前此類噪聲的控制措施基本都是以整機板件的聲學封裝為主。可在板件內部粘貼吸聲系數與設置面積均比較大的多孔吸聲材料，同時盡量縮小線束孔，并對板件的其他孔洞、縫隙進行密封等措施，有效吸收板件振動所產生的噪聲，從而達到抑制噪聲傳播、降低噪聲強度的目的。如板件振動噪聲的強度較高，還可以采取多層機罩隔聲降噪的策略，為壓路機設置雙層乃至更多層的機罩。也可在兩層機罩間，設置由多種吸聲材料組成的腔體，以實現對內部噪聲的逐層吸聲與反復吸聲[9]。

板件振動所產生噪聲的頻率與發動機、振動輪振動所產生噪聲的頻率相同時，比較容易產生難以消除的共振現象，因此板件本身要盡量選擇玻璃鋼等剛度及隔聲性均比較突出的材質，以達到減輕板材振動、防止共振的目的。

2.7 " 發動機艙隔聲處理

發動機噪聲的降噪處理一直都是壓路機噪聲控制的重點，除發動機選型等常規降噪處理措施外，還可以通過安裝發動機艙的方式進行隔聲處理，將發動機所產生噪聲盡可能隔絕在發動機艙內部，以免其傳播至外界后造成負面影響。

一般來說，發動機艙主要是通過粘貼吸、隔聲材料的方式來實現降噪。需先根據發動機型號、規格尺寸、運行特點等實際情況，選出吸聲系數較大、隔熱強、耐腐蝕、使用壽命長等特點的吸、隔聲材料，并按合理增大材料布置面積與厚度的原則，將吸、隔聲材料粘貼到發動機艙內部。對發動機前蓋板與駕駛室前窗玻璃連接等各處縫隙，則要進行專門的密封處理。待吸、隔聲材料粘貼完畢后，要仔細檢查機罩四周密封條的密封效果以及吸、隔聲材料的粘貼效果，以免因材料與發動機艙間孔隙過大、密封條密封不到位等影響隔聲處理效果[10]。

2.8 " 工程中降噪處理

壓路機噪聲所導致的負面影響較為復雜，施工單位需根據實際施工情況，對駕駛室門窗密封、加裝隔聲屏障、挖設隔聲溝、調整壓路機行駛速度等降噪處理措施靈活應用，以盡可能提升降噪效果，達到減輕噪聲污染的目的。

例如在某農村公路工程路基施工中，駕駛員反映設備行駛期間產生的噪聲較大，對自身健康以及與其他施工人員的溝通均產生了較大影響。面對這一情況，現場施工管理人員決定給所有振動壓路機駕駛室內部加裝吸聲材料（粘貼在內壁位置）與吸聲棉（填充在駕駛室門窗處縫隙）、密封墊（加裝在門把手處），并在施工區域周圍設置活動隔聲屏障。根據實際施工進度，隨時調整隔聲屏障位置。

3 " 結束語

壓路機作為道路施工中的重要機械設備，在作業過程中常常會產生較大噪聲，基于此，以常見的振動壓路機為例，對壓路機的噪聲源及其特點進行總結分析，同時圍繞控制壓路機噪聲關鍵控制技術展開探討。只要能夠熟悉了解壓路機的主要噪聲源及噪聲源特點，并根據壓力機噪聲的實際發生情況，采取科學合理的降噪措施，就必然能夠使壓路機的噪聲得到有效控制。

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