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工程機(jī)械噪聲與控制理論問題初探

  
評(píng)論: 更新日期:2013年10月08日

  
  (1)發(fā)動(dòng)機(jī)本體噪聲
  
  降低發(fā)動(dòng)機(jī)本體噪聲就要改造振源和聲源,包括用有限元法等方法分析設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī),選用柔和的燃燒工作過程,提高機(jī)體的結(jié)構(gòu)剛度,采用嚴(yán)密的配合間隙,降低汽缸蓋噪聲。例如在油底殼上增設(shè)加強(qiáng)筋和橫隔板,以提高油底殼的剛度,減少振動(dòng)噪聲。另外,給發(fā)動(dòng)機(jī)涂阻尼材料也是一個(gè)有效的辦法。阻尼材料能把動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能。進(jìn)行阻尼處理的原理就是將一種阻尼材料與零件結(jié)合成一體來消耗振動(dòng)能量。它有以下幾種結(jié)構(gòu):自由阻尼層結(jié)構(gòu)、間隔自由阻尼層結(jié)構(gòu)、約束阻尼層結(jié)構(gòu)和間隔約束阻尼層結(jié)構(gòu)。它的采用明顯地減少了共振的幅度,加快了自由振動(dòng)的衰減,降低各個(gè)零件的傳振能力,增加了零件在臨界頻率以上的隔振能力。目前,已有一些國(guó)家的專家設(shè)計(jì)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)隔振系統(tǒng),用于減少發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng),以達(dá)到降低噪聲的目的。
  
 ?。ǎ玻┻M(jìn)氣噪聲
  
  進(jìn)氣噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要噪聲源之一,系發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲,隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而增強(qiáng)。非增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣噪聲主要成分包括周期性壓力脈動(dòng)噪聲、渦流噪聲、汽缸的共振噪聲等。增壓式柴油機(jī)的進(jìn)氣噪聲主要來自增壓器的壓氣機(jī)。對(duì)此,最有效的方法是采用進(jìn)氣消聲器。類型有阻性消聲器(吸聲型)、抗性消聲器(膨脹型、共振型、干涉型和多孔分散型)和復(fù)合型消聲器。將其與空氣濾清器結(jié)合起來(即在空濾器上增設(shè)共振腔和吸聲材料,)就成為最有效的進(jìn)氣消聲器。
  
  (3)排氣系噪聲
  
  排氣系噪聲主要由排氣壓力的脈動(dòng)噪聲,氣流通過氣門座時(shí)所發(fā)出的渦流噪聲,由于邊界層氣流的擾動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲以及排氣口處的噴流噪聲所組成。優(yōu)化設(shè)計(jì)性能良好的消聲器,是降低車輛排氣系噪聲的重要手段之一。優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法有聲學(xué)有限元法和聲學(xué)邊界元法,但目前還處于起步階段。避免消聲器的傳遞特性與振動(dòng)特性耦合是消聲器設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)解決的一個(gè)問題。但是,降低排氣噪聲與提高動(dòng)力性是相矛盾的,因?yàn)榻档团艢庠肼暸c降低排氣背壓對(duì)排氣管直徑的設(shè)計(jì)有著相矛盾的要求,前者要求有較小的直徑,而后者卻相反。目前,汽車上采用并聯(lián)流路的雙功能消聲器,在減小背壓和降低氣流噪聲方面頗為有效。
  
  另外,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管到消聲器入口的一段管路,采用柔性管的減振、降噪效果也很明顯。
  
 ?。ǎ矗├鋮s風(fēng)扇噪聲
  
  冷卻風(fēng)扇是噪聲的發(fā)生裝置,受到護(hù)風(fēng)圈、水泵、散熱器及傳動(dòng)裝置的影響,但其噪聲的產(chǎn)生主要取決于風(fēng)扇本身結(jié)構(gòu)噪聲以及與護(hù)風(fēng)圈的共振。
  
 ?。常矀鲃?dòng)系噪聲
  
  傳動(dòng)系噪聲來源于變速齒輪嚙合引起的振動(dòng)和傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。一般采取的措施是:一是選用低噪變速器,二是發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱及后橋主減速器等部件與底盤用橡膠減振墊進(jìn)行柔性連接,從而達(dá)到隔振的目的,三是控制傳動(dòng)軸的平衡度,降低扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
  3.3液壓噪聲
  
  液壓系統(tǒng)是工程機(jī)械的重要噪聲源?,F(xiàn)今液壓設(shè)備在向高速、高壓和大功率的方向發(fā)展,因此噪聲也必然會(huì)相應(yīng)增高。一般來說,高噪聲的液壓裝置較難正常工作,甚至?xí)绊懫鋺?yīng)有的性能和元件壽命。
  
  液壓系統(tǒng)的主要噪聲源之一是油泵,為了降低其噪聲,一是在油泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上消除一些機(jī)械沖擊和壓力沖擊,二是想辦法消除由幾何空間變化不均勻所造成的壓力脈動(dòng)。
  
  研究表明,液壓閥的噪聲特性主要與三個(gè)因素有關(guān):閥的類型,閥內(nèi)流體流向以及回游腔內(nèi)壓力。這三個(gè)因素很大程度上決定了液壓閥的噪聲。
  
 ?。常窜圀w噪聲
  
  車體噪聲主要有兩方面,一是車身結(jié)構(gòu)因與發(fā)動(dòng)機(jī)相連引起的振動(dòng)噪聲,另一方面是工作裝置在裝料、卸料工作過程中撞擊發(fā)生的沖擊噪聲。控制降低此類的基本途徑是設(shè)計(jì)采用專業(yè)的隔振器。
  
  3.5其他措施
  
  對(duì)工程機(jī)械產(chǎn)品噪聲的控制,除了在設(shè)計(jì)上使用優(yōu)化方法和零件的優(yōu)化選用以外,還可以對(duì)噪聲進(jìn)行主動(dòng)控制。這就是以聲消聲技術(shù),原理是:利用電子消聲系統(tǒng)產(chǎn)生與噪聲相位相反的聲波.使兩者的振動(dòng)相互抵消,以降低噪聲。這種消聲裝置采用極其先進(jìn)的電子元件,具有優(yōu)異的消聲效果,可用于降低車內(nèi)噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲,還可以用于主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支撐系統(tǒng),以抵消發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)噪聲。
  
  4噪聲測(cè)量技術(shù)
  
  聲級(jí)計(jì)是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)按照一定的頻率計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)測(cè)量聲壓級(jí)的儀器,它是聲學(xué)測(cè)量中最基本最常用的儀器,適用于室內(nèi)噪聲、環(huán)境保護(hù)、機(jī)器噪聲、建筑噪聲等各種噪聲測(cè)量。工程機(jī)械噪聲通常也是采用聲級(jí)計(jì)測(cè)量。
  
  聲強(qiáng)測(cè)量是噪聲控制領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的一門新技術(shù)。由于聲強(qiáng)是矢量,反應(yīng)了聲能傳播的大小和方向,其測(cè)量不受環(huán)境的影響。聲強(qiáng)測(cè)量也屬非接觸測(cè)量,不受聲源類型的限制。通過聲強(qiáng)測(cè)量,不但可測(cè)得聲源聲強(qiáng)級(jí)的高低,同時(shí)可識(shí)別聲源的方位,用它來識(shí)別噪聲源和研究結(jié)構(gòu)的傳聲損失,比用聲壓法研究具有許多優(yōu)點(diǎn)。隨著電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,聲強(qiáng)測(cè)量法己成為聲學(xué)領(lǐng)域中一種重要的測(cè)量技術(shù),特別是在車輛噪聲控制中得到了廣泛的應(yīng)用。聲強(qiáng)測(cè)量主要的優(yōu)點(diǎn)在于:
  
 ?。保┞晱?qiáng)法具有較好的抗背景噪聲的能力,它簡(jiǎn)化試驗(yàn)條件對(duì)試驗(yàn)環(huán)境要求不高,可以方便地應(yīng)用于車輛的噪聲測(cè)試分析。2)通過聲強(qiáng)測(cè)試分析得到的三維聲強(qiáng)圖和等聲強(qiáng)線圖等,能夠定性、定量、形象地描述車輛噪聲的聲場(chǎng)特性,可有效地進(jìn)行噪聲源定位分析,對(duì)于改進(jìn)設(shè)計(jì)提高整車的噪聲水平具有實(shí)際的重要意義。
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