淺談挖掘機噪聲來源與降噪方案

  1 前言

  GB16710-2010《土方機械噪聲限值》的實施,對非道路土方機械的噪聲限值提出了更嚴格的要求。噪聲問題一直是困擾國內很多主機廠的問題,也是國內主機廠產品性能優化的主要攻關內容。因為降噪需要較大的投入,包括昂貴的測試設備及較為專業的技術人員,所以找出一套挖掘機降噪的方法和解決對策,對于主機廠提升產品競爭力,特別是在新品開發時做為參考是非常必要的。本文通過YC135-8挖掘機降噪項目的實施,總結出一套挖掘機降噪方案。

  2 挖掘機噪聲水平摸底

  根 據 GB/T25614 和 GB/T25615 測 試 方 法, 分 別 測 試 出YC135-8 挖掘機動態機外發射聲功率級值 106.3dB(A)、動態司機位置發射聲壓級限值 84.2dB(A)。而 GB16710《土方機械噪聲限值》(2015 年起)要求司機位置發射聲壓級限值需≤ 80dB(A),機外發射聲功率級值需≤ 102dB(A)。YC135-8挖掘機挖掘機噪聲水平嚴重超出了國標要求。

  3 主要聲源分析

  利用聲強測試法尋找挖掘機的主要聲源。

  挖掘機右側--聲強云圖 ( 顯示量程 :93~98dB, 頻率范圍:250Hz~5kHz)通過聲強云圖可知,風扇噪聲及排氣噪聲是主要聲源。

  4 降噪實施

  4.1 風噪優化

  4.1.1 降低風扇速比

  根據風扇消耗功率:∝ n3·D5,風扇噪聲:∝ n5·D7,風扇速比由 1.24 降至 0.95.

  4.1.2 柴油機標定轉速由 2200rpm 降至 2100rpm, 即風扇轉速降低 733rpm.

  4.1.3 風扇重新選型。

  普通型 10 葉風扇改用 6 葉大風量、低噪音風扇。

  4.1.4 優化后測試結果根據《GBT25614-2010 土方機械聲功率級的測定動態試驗條件》進行測試,測試結果:優化后的動態機外發射聲功率級值比原機狀態降低 2.9dB(A),即 103.4dB(A);優化后的動態司機位置發射聲壓級值比原機狀態降低 2.1dB(A),即82.1dB(A)。

  4.2 排氣噪聲優化

  4.2.1 經測試,消聲器排氣背壓為 6.91kPa,偏低。消聲器有優化的空間。

  4.2.2 消聲器優化

  消聲器由原機的單層殼體結構,改為雙層殼體結構,夾層間布置耐高溫的柔性吸聲材料(如圖2所示),降低殼體輻射噪聲。同時,消聲器改為四級擴張和小孔群逐級擴散結構,以便達到在較寬頻率范圍內有較高的高頻消聲能力。

  4.2.3 優化后測試結果優化后的動態機外發射聲功率級值比優化前值降低 2.2dB(A),即 101.2dB(A);優化后的動態司機位置發射聲壓級值比優化前降低 0.5dB(A),即 81.6dB(A)。

  4.3 駕駛室優化

  4.3.1 對駕駛室而言,削弱固體聲的關鍵是隔振。為了驗證駕駛室懸置性能,進行振動摸底測試,測試結果如圖 3 所示:

  通過測試表明,駕駛室懸置性能優良,不需進一步優化。那么駕駛室內降噪,可以通過吸振、吸聲方法進行。

  4.3.2 在駕駛室薄壁內側粘貼阻尼材料,提高駕駛室壁板的動剛度,吸收駕駛室內壁的振動,改善駕駛室內壓力波動。

  4.3.3 駕駛室內因混響而增加的噪聲級:

  △ L=10lg(Ic/Id)=10lg{1 4(1-a)/a}(1)

式中 Ic--駕駛室內空間某點的噪聲強度(W/m²);Id--直達聲強度(W/m²);

a--駕駛室內表面的平均吸聲系數。

  所以,需提高駕駛室內飾的吸聲系數。我們在阻尼材料的基礎上,添加全穿孔式吸聲材料(FH-EPM6),以便吸收低頻噪聲,減少混響。

  4.3.4 優化測試結果

  通過測試表明,優化后的 YC135-8 挖掘機機外發射聲功率級值和司機位置發射聲壓級值都符合了國家標準要求。

  5 結論

  本文以玉柴重工 YC135-8 挖掘機作為降噪研究對象,進行了噪聲水平摸底測試、主要聲源識別、并通過優化聲源、減振、隔聲、吸聲等手段,做出了詳細的降噪對策,通過樣機試驗,結果表明適當降低風扇速比、選擇適當的風扇、消聲器插入損失和吸音特性優化等方法對降低挖掘機噪聲,特別是降低機外發射聲功率級值是很有效的。通過提高駕駛室薄壁的動剛度,減弱駕駛室內薄壁振動,在駕駛室內選擇性貼吸聲材料等方法對降低挖掘機司機位置發射聲壓級值是非常有效的。為挖掘機降噪工作提供了一定的參考。

  參考文獻:

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