柴油機(jī)的燃燒過(guò)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(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)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(jí)與氣缸壓力級(jí)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(shuō),柴油機(jī)應(yīng)力求選用柔和的工作過(guò)程。壓力升高率取決于著火延遲和燃料噴射規(guī)律。因此,降低燃燒噪聲的一般方法有兩個(gè)方面:
?、偬岣邏嚎s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。
?、跍p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(dòng)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(dòng)機(jī)中,曲軸、飛輪、皮帶輪等轉(zhuǎn)動(dòng)部件中的任何一個(gè)都會(huì)形成振動(dòng)力,由于這個(gè)振動(dòng)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(dòng)也被急劇放大,所以轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的平衡量最好小一些。其它機(jī)械噪音來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、氣門機(jī)構(gòu)等,構(gòu)成了發(fā)動(dòng)機(jī)噪音的一部分,如活塞敲缸,挺桿噪音,氣門開(kāi)閉所產(chǎn)生的噪音,氣門和氣門彈簧振動(dòng)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。
活塞敲缸是活塞側(cè)面敲擊缸壁所產(chǎn)生的噪音,當(dāng)作用到活塞上的壓縮壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵龎毫r(shí),就產(chǎn)生了敲缸?;钊酶滓蚧钊g隙的不同而不同,活塞間隙大時(shí),最有可能產(chǎn)生敲缸聲?;钊酶椎奶攸c(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí)很響,因此時(shí)活塞間隙大,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的溫升,聲音也變小。要減輕活塞敲缸,必須減少主側(cè)壓力,因此有些發(fā)動(dòng)機(jī)將活塞銷的中心與活塞中心線偏離一定距離,即可減少敲缸聲。減少活塞敲缸的另一方法是在活塞裙部安裝鋼架,用以減少活塞裙部的熱變形,從而可使用尺寸略大的活塞,將活塞間隙減小,使活塞敲缸聲變小。
2傳動(dòng)系噪聲
輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系主要部件包括三元件的液力變矩器、動(dòng)力換擋變速箱、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋和輪胎等重要部件。這些部件在裝載機(jī)工作時(shí)都要進(jìn)行高速的運(yùn)轉(zhuǎn),其中所包含的各種運(yùn)動(dòng)付零件相互作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)或噪聲。例如齒輪和軸承是傳動(dòng)系大部分部件都具有的。齒輪在運(yùn)行時(shí)由于制造精度、剛度等的不同情況,會(huì)產(chǎn)生不同程度的振動(dòng)和噪聲。而軸承由于其工作的固有性質(zhì),決定它總是存在摩擦和振動(dòng)。這是它產(chǎn)生噪聲的主要根源。齒輪噪聲和軸承噪聲是機(jī)械傳動(dòng)系噪聲的主要根源。對(duì)于裝載機(jī)使用的液力傳動(dòng)系,除了齒輪噪聲和軸承噪聲,液力變矩器的液流噪聲也是一個(gè)重要方面。傳動(dòng)軸運(yùn)行的不平衡作用力及銷子的松動(dòng)、磨損等都可以產(chǎn)生脈沖噪聲。研究傳動(dòng)系各部件的噪聲發(fā)生原因及其解決方法對(duì)于降低裝載機(jī)輻射噪聲是十分有效和重要的一個(gè)方面。
齒輪噪聲產(chǎn)生機(jī)理——在齒輪嚙合過(guò)程中,節(jié)線沖力和嚙合沖力是振動(dòng)和發(fā)生噪聲的激振源,受這兩種力的激勵(lì),一方面它們將產(chǎn)生頻率為嚙合頻率和高次諧波的受迫振動(dòng),另一方面它們還生頻率為固有頻率的瞬態(tài)自激振動(dòng)。當(dāng)嚙合頻率與固有頻率互為整數(shù)倍時(shí)可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振。因此,齒輪噪聲有兩種表現(xiàn)形式:一是嚙合頻率噪聲,另一是以固有頻率振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲。
齒輪噪聲與載荷及轉(zhuǎn)速有關(guān)。試驗(yàn)證明,在低速時(shí),載荷增加一倍齒輪噪聲約增加3dB(A),當(dāng)載荷一定時(shí),轉(zhuǎn)速增加一倍,噪聲約增加6dB(A)。當(dāng)在高速時(shí),齒輪噪聲與載荷的平方成正比,即齒輪載荷增加一倍,噪聲級(jí)增加6dB(A)。齒輪傳遞的有效功率與節(jié)線速度和切向分力的乘積成正比,因此齒輪裝置發(fā)出的聲功率級(jí)與所傳遞的功率直接有關(guān)。傳遞的功率增加一倍,噪聲級(jí)增加6dB(A)。齒輪噪聲與載荷、速度有一定的線性關(guān)系。齒輪裝置的潤(rùn)滑對(duì)噪聲的影響也不可忽視。適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑可以減少齒面間的摩擦力,吸收振動(dòng),起到一定的消聲作用。
裝載機(jī)傳動(dòng)系噪聲主要包括齒輪嚙合和振動(dòng)而產(chǎn)生的變速器、驅(qū)動(dòng)橋噪聲,旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)傳遞而產(chǎn)生的傳動(dòng)軸噪聲,以及在車輛高速行駛時(shí)由于輪胎滾動(dòng)而形成的輪胎噪聲等幾個(gè)方面,從對(duì)裝載機(jī)總噪聲貢獻(xiàn)大小來(lái)看,相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲而言,傳動(dòng)系噪聲能量較小。在目前情況下,傳動(dòng)系不是裝載機(jī)主要噪聲源,但隨著其它各總成噪聲水平的降低,其所占噪聲能量比例將相對(duì)增大。