工程机械噪声与控制分析
2019-11-08 09:23 静之源官方
摘要：随着现代工业技术发展，工业噪声已成为危害工人健康和污染环境的重要因素，有效控制噪声不仅是中国机械产品面临的问题，同时也是全球发展的趋势。与国外的机械产品相比，国内产品噪声控制水平存在较大差距，部分产品噪声限值甚至超过国家标准，因此必须要重视工程机械噪声及相关降噪新技术的研究。本文分析了工程机械噪声的原理，并提出了工程机械噪声的控制策略。
工程机械噪声与控制分析
随着我国经济的发展，各种工程规模不断扩大、数量不断增多，这些工程在给造福于人们并促进我国综合国力提高的同时，也在一定程度上带来一些工程机械噪声的问题。工程机械噪声的存在，不仅给工程机械的使用寿命带来不利影响，还在很大程度上给人们的身心健康和正常生活带来危害。这就要求我们，必须对工程机械噪声予以高度的重视，设法将工程机械的噪声降到最低。本文对工程机械噪声原理以及控制策略进行分析。
一、工程机械噪声的危害
在当前工业化社会，噪声危害已经成为影响人们身心健康的重要危害之一，受到了社会各界的广泛关注。而对于工程机械噪声而言，其危害主要表现在三个方面：对于人体健康的危害。对于正常人而言，如果周边环境长期存在着强烈的噪声，则其听力系统必然会受到影响，造成听力下降甚至耳聋等问题。同时，噪声的存在还可能损害人体的其他技能，导致血压升高、注意力分散、神经紧张、失眠等症状；会导致驾驶员迅速疲劳，影响工程机械的作业安全；对于工程机械而言，噪声大都是由振动现象引发的，振动的存在可能会导致机械内部相关部件的损坏，降低工程机械的使用寿命。因此，做好工程机械的噪声控制，直接影响着工程机械产品工作的安全性、平顺性和耐久性，需要相关人员的重视，做好噪声的控制工作。
二、工程机械噪声的原理
1、发动机噪声产生机理。发动机是工程机械运行的核心部件，通常也是产生噪声的主要部件。对轮胎式装载机而言，发动机噪声来源于四个方面。
（1）内燃机噪声。内燃机运行中，如果所采用的密封罩精度不够，会加大噪声外泄；如果弹性支承技术不成熟，也会增加内燃机噪声程度；如果发动机转速过快，也会导致所产生的噪声加大。在内燃机研发和生产过程中，部分生产厂商的机体刚度不达标，会加大内燃机震动，从而导致噪声分贝升高；部分厂商在内燃机油底壳材料选用方面为了节省成本，没有采用高标准的复合板油底壳，不仅导致油耗增加，而且也是加大噪声的重要因素之一。
（2）进气噪声。从空气动力学角度来看，发动机进气也是产生噪音的主要因素之一。在发动机运行速度越快的情况下，进气噪声分贝越高，对机械操作人员的影响也越大。当发动机为非增压类型时，不仅会由于气缸的共振而形成噪声，而且会产生脉动噪声、涡流噪声。当发动机为增压类型时，由于增压器的运作过程存在较大振动，会产生大量噪声。此时，如果在增压器上没有安装消声器或者所安装的消声器不符合技术标准，会导致噪声不受阻滞。
（3）排气噪声。工程机械排气过程中，气门座受气流的脉动影响而产生噪声。尤其是当排除的气流边界受到不规则物体阻挡时，会铲射大量脉动噪声。即使排气口工艺光滑，也会产生一定量的喷流噪声。在轮胎式装载机等工程机械设计时，通常需要考虑配置排气系统消声器。然而，运行过程中，由于操作人员失误或者消声器破坏等因素的存在，排气口噪声不能被有效约束。由于设计直径偏小，当机械运行负荷较大时，也会加大排气气流运行速度，导致噪声偏大。
（4）风扇噪声。轮胎式装载机等工程机械运行过程中，为了避免机械本身温度过高，需要安装冷却风扇。然而，冷却风扇转动时会引发周围气流扰动，从而产生噪声。风扇结构设计存在较大缺陷时，运行时空气阻力较大，便会形成噪声。即使风扇结构合理，护风圈的存在也会引起空气共振，产生一定量的噪声。
2、液压系统噪声。轮胎式装载机等工程机械运行时，为了增加机械寿命、降低机械运行温度，会设置液压装置。从机械运行实践来看，液压系统所产生的噪声较为常见。该类装置所产生的噪声体现在如下两方面。一方面，当空气进入液压系统后会形成气泡，液体温度升高时，气泡爆炸产生噪声。如果液压装置的排气设置不科学或者被阻塞，进入的空气不能够及时被排到液压装置外，就会导致“空穴”存在，致使噪声现象长期不得解决。另一方面，液压马达长期运行后不可避免会出现磨损，导致液压装置的部件出现松动和间隙，致使该装置出现震动，进一步产生噪声。
三、工程机械噪声的控制策略
1、选择合理的工程机械设备的材料。工程机械设备的材料在很大程度上决定了噪声的大小，这就要求我们，必须合理地选择工程机械设备的材料。这就要求我们，在确定材料的性能符合常规要求的前提下，注重关注材料的内阻尼性能，内阻尼性能是材料内部分析在吸收一定的能量或受到振动之后对振动抑制能力的大小，这也就是，内阻尼性能较好的材料产生的噪声较小，而内阻尼性能较差的材料产生的噪声就比较大。现阶段，市面上的高分子材料比主要的金属材料如铁、铝和铜材料的内阻尼性能要好很多，在相同的状态下，高分子材料能够利用内部的摩擦产生损耗反应，从而把一些振动的能量转换为热能消耗掉，这样就实现了对工程机械噪声的控制。所以，在符合条件的前提下，我们可以适当采用一些高分子材料来对工程机械噪声进行控制。
2、安装隔声装置。安装隔声装置是控制工程机械噪声一个重要的策略，其降噪原理是利用各种声音传播性能较差的材料来使噪声的经过时内耗减少，进而阻止噪声的有效传播。例如，当前很多丝织厂都在机房内部安装了吸声棉，在降低机房内噪声的同时，还有效减少了机房向外传播的噪声。另外，我们也可以安装多层耐热的材料，使噪声在经过这些材料时，内耗减少，从而降低噪声向外界的传播。
3、安装消声装置。安装消声装置也是控制工程机械噪声的重要手段，是当前最有效的一种降噪技术。消声装置主要应用于进气管和排气管中的降噪处理，它技能协助空气的流通，又能有效地组织噪声对外扩散。消声百叶扇是当前一种新型的消声装置，它利用扇叶之间的旋转而产生的摩擦力，使得受气体影响而旋转的叶轮能产生一定的阻尼，进而达到控制噪声的目的。这告诉我们，应当根据具体控制需求，适当安装消声装置以达到降噪目的。
4、控制噪声传播途径
（1）改良发动机罩。首先，需要增加发动机罩与机身的贴合度，避免发动机罩自身的震动而形成噪声。其次，需要对发动机罩侧面的孔洞性能进行试验。如果这些孔洞没有实际效果，可考虑将其取消，从而增加发动机罩的整体稳定性，起到一定的噪声隔离效果。
（2）安装高性能的减震器。在为轮胎式装载机等工程机械安装减震器时，需要基于减震理论分析每一个型号的具体适用情形，不可将一个型号的减震器统一装配在所有机械上。这个过程中，目标机型的实际参数十分重要。需要根据这些参数设计相应的减震器，并对所设计减震器的实际降噪效果进行试验分析。
总之，随着我国经济的发展，我们在关注各种工程的发展的同时，还应当对工程机械锁产生的噪声予以高度的重视。这就要求我们，必须深刻掌握工程机械噪声的原理，并以最科学的精神、最严谨的态度以及最专业的水平，在实践中不断探索，研究出控制工程机械噪声的有效措施，促进我国各种工程的发展，也保证人民的正常生活。
工程机械噪声与控制分析
随着我国经济的发展，各种工程规模不断扩大、数量不断增多，这些工程在给造福于人们并促进我国综合国力提高的同时，也在一定程度上带来一些工程机械噪声的问题。工程机械噪声的存在，不仅给工程机械的使用寿命带来不利影响，还在很大程度上给人们的身心健康和正常生活带来危害。这就要求我们，必须对工程机械噪声予以高度的重视，设法将工程机械的噪声降到最低。本文对工程机械噪声原理以及控制策略进行分析。
一、工程机械噪声的危害
在当前工业化社会，噪声危害已经成为影响人们身心健康的重要危害之一，受到了社会各界的广泛关注。而对于工程机械噪声而言，其危害主要表现在三个方面：对于人体健康的危害。对于正常人而言，如果周边环境长期存在着强烈的噪声，则其听力系统必然会受到影响，造成听力下降甚至耳聋等问题。同时，噪声的存在还可能损害人体的其他技能，导致血压升高、注意力分散、神经紧张、失眠等症状；会导致驾驶员迅速疲劳，影响工程机械的作业安全；对于工程机械而言，噪声大都是由振动现象引发的，振动的存在可能会导致机械内部相关部件的损坏，降低工程机械的使用寿命。因此，做好工程机械的噪声控制，直接影响着工程机械产品工作的安全性、平顺性和耐久性，需要相关人员的重视，做好噪声的控制工作。
二、工程机械噪声的原理
1、发动机噪声产生机理。发动机是工程机械运行的核心部件，通常也是产生噪声的主要部件。对轮胎式装载机而言，发动机噪声来源于四个方面。
（1）内燃机噪声。内燃机运行中，如果所采用的密封罩精度不够，会加大噪声外泄；如果弹性支承技术不成熟，也会增加内燃机噪声程度；如果发动机转速过快，也会导致所产生的噪声加大。在内燃机研发和生产过程中，部分生产厂商的机体刚度不达标，会加大内燃机震动，从而导致噪声分贝升高；部分厂商在内燃机油底壳材料选用方面为了节省成本，没有采用高标准的复合板油底壳，不仅导致油耗增加，而且也是加大噪声的重要因素之一。
（2）进气噪声。从空气动力学角度来看，发动机进气也是产生噪音的主要因素之一。在发动机运行速度越快的情况下，进气噪声分贝越高，对机械操作人员的影响也越大。当发动机为非增压类型时，不仅会由于气缸的共振而形成噪声，而且会产生脉动噪声、涡流噪声。当发动机为增压类型时，由于增压器的运作过程存在较大振动，会产生大量噪声。此时，如果在增压器上没有安装消声器或者所安装的消声器不符合技术标准，会导致噪声不受阻滞。
（3）排气噪声。工程机械排气过程中，气门座受气流的脉动影响而产生噪声。尤其是当排除的气流边界受到不规则物体阻挡时，会铲射大量脉动噪声。即使排气口工艺光滑，也会产生一定量的喷流噪声。在轮胎式装载机等工程机械设计时，通常需要考虑配置排气系统消声器。然而，运行过程中，由于操作人员失误或者消声器破坏等因素的存在，排气口噪声不能被有效约束。由于设计直径偏小，当机械运行负荷较大时，也会加大排气气流运行速度，导致噪声偏大。
（4）风扇噪声。轮胎式装载机等工程机械运行过程中，为了避免机械本身温度过高，需要安装冷却风扇。然而，冷却风扇转动时会引发周围气流扰动，从而产生噪声。风扇结构设计存在较大缺陷时，运行时空气阻力较大，便会形成噪声。即使风扇结构合理，护风圈的存在也会引起空气共振，产生一定量的噪声。
2、液压系统噪声。轮胎式装载机等工程机械运行时，为了增加机械寿命、降低机械运行温度，会设置液压装置。从机械运行实践来看，液压系统所产生的噪声较为常见。该类装置所产生的噪声体现在如下两方面。一方面，当空气进入液压系统后会形成气泡，液体温度升高时，气泡爆炸产生噪声。如果液压装置的排气设置不科学或者被阻塞，进入的空气不能够及时被排到液压装置外，就会导致“空穴”存在，致使噪声现象长期不得解决。另一方面，液压马达长期运行后不可避免会出现磨损，导致液压装置的部件出现松动和间隙，致使该装置出现震动，进一步产生噪声。
三、工程机械噪声的控制策略
1、选择合理的工程机械设备的材料。工程机械设备的材料在很大程度上决定了噪声的大小，这就要求我们，必须合理地选择工程机械设备的材料。这就要求我们，在确定材料的性能符合常规要求的前提下，注重关注材料的内阻尼性能，内阻尼性能是材料内部分析在吸收一定的能量或受到振动之后对振动抑制能力的大小，这也就是，内阻尼性能较好的材料产生的噪声较小，而内阻尼性能较差的材料产生的噪声就比较大。现阶段，市面上的高分子材料比主要的金属材料如铁、铝和铜材料的内阻尼性能要好很多，在相同的状态下，高分子材料能够利用内部的摩擦产生损耗反应，从而把一些振动的能量转换为热能消耗掉，这样就实现了对工程机械噪声的控制。所以，在符合条件的前提下，我们可以适当采用一些高分子材料来对工程机械噪声进行控制。
2、安装隔声装置。安装隔声装置是控制工程机械噪声一个重要的策略，其降噪原理是利用各种声音传播性能较差的材料来使噪声的经过时内耗减少，进而阻止噪声的有效传播。例如，当前很多丝织厂都在机房内部安装了吸声棉，在降低机房内噪声的同时，还有效减少了机房向外传播的噪声。另外，我们也可以安装多层耐热的材料，使噪声在经过这些材料时，内耗减少，从而降低噪声向外界的传播。
3、安装消声装置。安装消声装置也是控制工程机械噪声的重要手段，是当前最有效的一种降噪技术。消声装置主要应用于进气管和排气管中的降噪处理，它技能协助空气的流通，又能有效地组织噪声对外扩散。消声百叶扇是当前一种新型的消声装置，它利用扇叶之间的旋转而产生的摩擦力，使得受气体影响而旋转的叶轮能产生一定的阻尼，进而达到控制噪声的目的。这告诉我们，应当根据具体控制需求，适当安装消声装置以达到降噪目的。
4、控制噪声传播途径
（1）改良发动机罩。首先，需要增加发动机罩与机身的贴合度，避免发动机罩自身的震动而形成噪声。其次，需要对发动机罩侧面的孔洞性能进行试验。如果这些孔洞没有实际效果，可考虑将其取消，从而增加发动机罩的整体稳定性，起到一定的噪声隔离效果。
（2）安装高性能的减震器。在为轮胎式装载机等工程机械安装减震器时，需要基于减震理论分析每一个型号的具体适用情形，不可将一个型号的减震器统一装配在所有机械上。这个过程中，目标机型的实际参数十分重要。需要根据这些参数设计相应的减震器，并对所设计减震器的实际降噪效果进行试验分析。
总之，随着我国经济的发展，我们在关注各种工程的发展的同时，还应当对工程机械锁产生的噪声予以高度的重视。这就要求我们，必须深刻掌握工程机械噪声的原理，并以最科学的精神、最严谨的态度以及最专业的水平，在实践中不断探索，研究出控制工程机械噪声的有效措施，促进我国各种工程的发展，也保证人民的正常生活。
