裝載機(jī)動力傳動系噪聲機(jī)理分析

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1、裝載機(jī)動力傳動系噪聲機(jī)理分析【摘要】針對輪式裝載機(jī)具體情況,分析了裝載機(jī)動力傳動系噪聲產(chǎn)生的機(jī)理,并給出主要的計(jì)算方法,同時(shí)就各種噪聲的控制原則提出相應(yīng)的建議?!娟P(guān)鍵詞】裝載機(jī)動力傳動系噪聲前言對于輪式裝載機(jī)來說,其噪聲包括輻射噪聲和司機(jī)室內(nèi)耳旁噪聲兩部分。輻射噪聲的構(gòu)成比較復(fù)雜,但主要來源于發(fā)動機(jī)排氣噪聲和冷卻風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲以及發(fā)動機(jī)振動誘發(fā)所產(chǎn)生的車身結(jié)構(gòu)噪聲;裝載機(jī)的司機(jī)室內(nèi)噪聲主要是低頻聲,它是由發(fā)動機(jī)和動力總成的振動所誘發(fā)的結(jié)構(gòu)噪聲。與低頻結(jié)構(gòu)噪聲相關(guān)的部件有動力總成系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、車身系統(tǒng)等,總的來說,動力傳動系及其相關(guān)零部件是振動

2、的主要來源,它們之間的優(yōu)化組合是降低噪聲的首要任務(wù)。1發(fā)動機(jī)噪聲發(fā)動機(jī)的振動、噪音是裝載機(jī)振動和噪音的最大來源。柴油機(jī)上的激振力可分為燃燒發(fā)生的直接激振力和柴油機(jī)工作時(shí)的機(jī)械力。柴油機(jī)上的噪聲按其產(chǎn)生的機(jī)理可分為三大類,即空氣動力性噪聲,燃燒噪聲和機(jī)械噪聲,而排氣系統(tǒng)中的空氣動力性噪聲通常是主要的噪聲源,一般來說,如果能夠有效地降低柴油機(jī)的排氣噪聲,就能大幅度地降低柴油機(jī)的總噪聲級。在正常情況下,柴油機(jī)噪聲隨其轉(zhuǎn)速的增加直線上升。自然吸氣式四沖程柴油機(jī)每增加10倍轉(zhuǎn)速,噪聲增大30dB(A),四沖程增壓式柴油機(jī)每增加10倍轉(zhuǎn)速,噪聲增量為40d

3、B。若在增速過程中出現(xiàn)噪聲峰波,就是噪聲源識別當(dāng)中的問題所在,可以用1/3倍頻程頻譜分析,初步查明主要噪聲成分??諝鈩恿π栽肼暸艢庠肼暜a(chǎn)生機(jī)理:柴油機(jī)工作過程中,在排氣閥處,氣體的流動是不穩(wěn)定的,它以壓力波動的方式,傳到排氣系統(tǒng)的出口,在尾管出口處,連速度波動產(chǎn)生了輻射噪聲,可見排氣噪聲來源于排氣系統(tǒng)內(nèi)的不穩(wěn)定流動。排氣噪聲的定義通常指的是排氣系統(tǒng)輻射出來的總的噪聲,包括管壁和消音器壁的輻射噪聲以及尾管出口的氣動輻射噪聲,若將排氣系統(tǒng)的管壁和消音器壁假設(shè)為剛性的,則排氣噪聲指的是僅氣體動力性噪聲。降低排氣噪聲最有效方法就是設(shè)計(jì)安裝一個(gè)高效、低阻

4、力的排氣消音器。影響排氣噪聲的主要有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、氣缸數(shù)、負(fù)荷、排氣管尺寸等。內(nèi)燃機(jī)排氣開始時(shí),燃?xì)鉁囟燃s為800-1000℃,壓力約為0.4-0.5Mpa,但排氣閥打開出現(xiàn)縫隙時(shí),廢氣以脈沖的形式從縫隙中沖出,形成能量很高、頻率很復(fù)雜的噪聲。根據(jù)排氣過程產(chǎn)生噪聲的機(jī)理,有以下幾種成分。①氣壓力脈動聲;②流通過氣門、氣門座等處發(fā)生的渦流聲;③由于邊界層氣流擾動發(fā)生的噪聲④排氣出口噴流噪聲。多缸柴油機(jī)排氣噪聲的頻譜中,低頻出往往存在一個(gè)明顯的噪聲峰值,這個(gè)噪聲就是基頻噪聲。由于各氣缸排氣是在指定的相位上周期性進(jìn)行。因而這是一種周期性噪聲?;l噪聲的

5、頻率和每秒鐘的排氣次數(shù),即爆發(fā)頻率是相同的?;l噪聲的頻率計(jì)算公式為:f=Nn/60τ式中:N——柴油機(jī)氣缸數(shù);n——柴油機(jī)轉(zhuǎn)速;(r/min)τ——內(nèi)燃機(jī)沖程系數(shù);四沖程τ=2,二沖程τ=1燃燒噪聲通常把燃燒時(shí)氣缸壓力通過活塞、連桿、主軸承傳至發(fā)動機(jī)機(jī)體以及通過氣缸蓋等引起內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)表面振動而輻射的噪聲稱為燃燒噪聲。柴油機(jī)工作時(shí)燃燒室在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生高溫高壓的燃燒,急速地釋放出能量。這種急劇的壓力升高激發(fā)起發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)振動,從而輻射出噪聲。很明顯,氣缸壓力是燃燒噪聲的強(qiáng)制力,因此燃燒噪聲與氣缸壓力有函數(shù)關(guān)系,此外還與發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度,發(fā)動機(jī)表面

6、的聲輻射效應(yīng)及周圍空氣的傳遞特性有關(guān)。柴油機(jī)的燃燒過程通常分為四個(gè)階段——著火延遲期、急燃期、緩燃期和后燃期。對柴油機(jī)燃燒過程的研究一般采用壓力曲線(P—中)分析的方法。圖1是典型的氣缸壓力曲線。氣缸壓力與燃燒噪聲都是周期現(xiàn)象,氣缸壓力的頻率成分支配燃燒噪聲的頻率成分。將氣缸壓力與燃燒噪聲都進(jìn)行傅里葉分析可以了解到聲壓級與氣缸壓力級有明顯的依賴關(guān)系是在較高的頻段。不管從壓力曲線圖或頻譜圖上分析,很顯然降低燃燒噪聲的關(guān)鍵是控制燃燒壓力的升高率。也就是說,柴油機(jī)應(yīng)力求選用柔和的工作過程。壓力升高率取決于著火延遲和燃料噴射規(guī)律。因此,降低燃燒噪聲的

7、一般方法有兩個(gè)方面:①提高壓縮比,適當(dāng)延遲噴油提前角,使用十六烷值高的燃料。這類措施用于縮短著火延遲期。②減小初期的燃料噴射率,利用進(jìn)氣渦流減少著火前的可燃混合氣量。機(jī)械噪聲由于柴油機(jī)上運(yùn)動副很多,所以引起的機(jī)械激振力也很多,其中有活塞與氣缸敲擊產(chǎn)生的噪聲,正時(shí)齒輪響聲,燃油噴射系統(tǒng)噪聲,配氣機(jī)構(gòu)噪聲等。在發(fā)動機(jī)中,曲軸、飛輪、皮帶輪等轉(zhuǎn)動部件中的任何一個(gè)都會形成振動力,由于這個(gè)振動力與部件的不平衡量成正比,與其每分鐘轉(zhuǎn)速的平方成正比,因此,當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí),振動也被急劇放大,所以轉(zhuǎn)動部件之間的平衡量最好小一些。其它機(jī)械噪音來自發(fā)動機(jī)活塞、氣門機(jī)構(gòu)

8、等,構(gòu)成了發(fā)動機(jī)噪音的一部分,如活塞敲缸,挺桿噪音,氣門開閉所產(chǎn)生的噪音,氣門和氣門彈簧振動所產(chǎn)生的噪音,以及正時(shí)鏈與鏈輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的噪音?;钊酶资?/p>

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