分析某小型液壓挖掘機(jī)的風(fēng)道優(yōu)化與降噪

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com試驗(yàn)·研究TestandReasearch某小型液壓挖掘機(jī)的風(fēng)道優(yōu)化與降噪陸增俊’,俞松松21.東風(fēng)柳州汽車有限公司;2.廣西柳工機(jī)械股份有限公司摘要l提升液壓挖掘機(jī)的散熱能力與降低噪聲之間相互矛盾、相互制約,是產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了更高效地匹配散熱系統(tǒng),并盡可能地節(jié)能降噪,通過分析某小型液壓挖掘機(jī)的噪聲頻譜,準(zhǔn)確識(shí)別主噪聲源,結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)分析,對整車散熱腔風(fēng)道進(jìn)行優(yōu)化,最終在滿足熱平衡需求的前提下,使整機(jī)機(jī)外輻射噪聲降低5.0dB(A),冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低400r/mIn,冷卻風(fēng)扇能耗降低40.9%。關(guān)鍵詞:散熱;噪聲;風(fēng)道;頻譜;CFD風(fēng)扇噪聲

2、是液壓挖掘機(jī)的3大主噪聲源之一【I】,且風(fēng)為整機(jī)風(fēng)道內(nèi)各個(gè)部件的布置及相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提扇消耗的功率達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的5912%閉,對整機(jī)風(fēng)供依據(jù),最終解決了限定換熱器組體積及機(jī)外輻射噪聲道進(jìn)行優(yōu)化匹配,提高風(fēng)扇效率及熱交換器的散熱能力,條件下的散熱問題。對提高整機(jī)作業(yè)效率及降低噪聲具有十分重要的作用,這也成為現(xiàn)階段小型液壓挖掘機(jī)節(jié)能降耗的主要技術(shù)手1原機(jī)狀況段。CFD(ComputationalFluidDynanics,計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))1.1機(jī)外輻射噪聲技術(shù)可為整機(jī)風(fēng)道設(shè)計(jì)指明方向,無需通過頻繁地更換對某小型液壓挖掘機(jī)進(jìn)行機(jī)外輻射噪聲測試時(shí),整換熱器來滿足整機(jī)散熱需求,大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周

3、期131,機(jī)6個(gè)測點(diǎn)的位置及坐標(biāo)值見圖1和表1,對應(yīng)所測得的近年來,已被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè),但在工程機(jī)械領(lǐng)域的頻譜如圖2所示,可知整機(jī)右側(cè)的輻射噪聲明顯大于左應(yīng)用尚處于起步階段,多用于對各部件進(jìn)行單獨(dú)分析H,側(cè)。為了驗(yàn)證裝在右側(cè)的風(fēng)扇為整機(jī)主噪聲源之一,將風(fēng)對整機(jī)進(jìn)行風(fēng)道分析及優(yōu)化的并不多見。扇拆除后(其他不變)進(jìn)行再次測試,得到圖3所示噪聲本文結(jié)合某小型液壓挖掘機(jī)整機(jī)噪聲頻譜特性及頻譜。由圖3可知,風(fēng)扇拆除后,右后測點(diǎn)噪聲下降約3.4CFD技術(shù),根據(jù)CFD計(jì)算結(jié)果、熱平衡及噪聲測試結(jié)果,dB(A),整機(jī)噪聲下降高達(dá)約6.0cm(A),故風(fēng)扇為整機(jī)的作者簡介:陸增俊(1986一),男,壯族,廣

4、西崇左人,助理工程師,學(xué)士,研究方向:NVH,CFD及熱管理。36f缸俄J2D'47學(xué)兔兔www.xuetutu.com杠械第45卷l第7期總第489期^《一∞p,繇救表1測點(diǎn)位置及坐標(biāo)值m測點(diǎn)測點(diǎn)位置yZ1左前-7.0-7.01.52左高空2.7-6.57.13左后7.0-7.01.54右后7.07.01.55右高空-2.76.57.16右前-7.07.01.5圖1半球面上的測點(diǎn)布置85857575656535.48801252003l55008oo16OO8912.51AL頻率/Hz圖2機(jī)外輻射噪聲1/3倍頻圖主噪聲源之一。卵廣一風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速比;1.2頻譜分析z廣風(fēng)扇葉片數(shù)。風(fēng)扇噪聲主要由旋

5、轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成[51,前者是根據(jù)某小型液壓挖掘機(jī)相關(guān)參數(shù),由式(1)計(jì)算可窄帶噪聲,后者是寬帶噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲主要體現(xiàn)在諧波頻得,風(fēng)扇諧波的一、二階噪聲頻率分別為400Hz和800率的一、二階噪聲上,即由風(fēng)扇葉片周期性切割空氣引Hz。而由圖2可知,整機(jī)的主噪聲頻率為315Hz,由此可起,風(fēng)扇諧波頻率計(jì)算式如下:判斷整機(jī)的主噪聲源之一為風(fēng)扇渦流噪聲?!?。3熱平衡測試i(1)UU風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)噪聲與轉(zhuǎn)速的10次方成正比,渦流噪聲與式中:——諧波次數(shù),i=1,2,3,4?;轉(zhuǎn)速的5~6次方成正比,風(fēng)扇能耗與轉(zhuǎn)速的3次方成正n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min;20147l工稚棧l37學(xué)兔兔www.xuetu

6、tu.com試驗(yàn)-研究TestandReasearch8。曩35.488012520031550o800l25025008912.51AL頻率/Hz圖3拆除風(fēng)扇前后1/3倍頻對比圖1:L[61。因此,在散熱系統(tǒng)散熱能力足夠或仍有較大余量時(shí),84.8oC,整機(jī)可滿足熱平衡條件(水溫低于100℃,油溫盡可能地降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,是實(shí)現(xiàn)降噪、降風(fēng)扇能耗最直接低于85。c),但余量不大,無法直接通過降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來齜—H王Io().宴0_【』】o.0一∞有效的方法。實(shí)現(xiàn)降噪、降風(fēng)扇能耗的目的。圖4為某小型液壓挖掘機(jī)的實(shí)測熱平衡曲線。由圖4整機(jī)的主噪聲源之一為風(fēng)扇的渦流噪聲,說明機(jī)腔可知在環(huán)境溫度為29.2℃,

7、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為2610r/min時(shí),(散熱腔)內(nèi)部空氣流場十分混亂,因此,合理地匹配風(fēng)水散熱平衡溫度為81℃,油散熱平衡溫度為69℃,換算扇,優(yōu)化整機(jī)風(fēng)道成為節(jié)能降噪的關(guān)鍵。到極限環(huán)境溫度(45oC)下,水溫約為96.8℃,油溫約為測試風(fēng)扇轉(zhuǎn)速.2610r,nliT1一環(huán)境溫度一29.6cI【:858075霎6706o55測試風(fēng)扇轉(zhuǎn)速-I2610r/min一環(huán)境溫度一29.67065廷60題55504

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