隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,各種工程規(guī)模不斷擴大、數(shù)量不斷增多,這些工程在給造福于人們并促進我國綜合國力提高的同時,也在一定程度上帶來一些工程機械噪聲的問題。工程機械噪聲的存在,不僅給工程機械的使用壽命帶來不利影響,還在很大程度上給人們的身心健康和正常生活帶來危害。這就要求我們,必須對工程機械噪聲予以高度的重視,設(shè)法將工程機械的噪聲降到最低。本文對工程機械噪聲原理以及控制策略進行分析。
1 工程機械噪聲的危害
在當前工業(yè)化社會,噪聲危害已經(jīng)成為影響人們身心健康的重要危害之一,受到了社會各界的廣泛關(guān)注。而對于工程機械噪聲而言,其危害主要表現(xiàn)在三個方面:對于人體健康的危害。對于正常人而言,如果周邊環(huán)境長期存在著強烈的噪聲,則其聽力系統(tǒng)必然會受到影響,造成聽力下降甚至耳聾等問題。同時,噪聲的存在還可能損害人體的其他技能,導(dǎo)致血壓升高、注意力分散、神經(jīng)緊張、失眠等癥狀;會導(dǎo)致駕駛員迅速疲勞,影響工程機械的作業(yè)安全;對于工程機械而言,噪聲大都是由振動現(xiàn)象引發(fā)的,振動的存在可能會導(dǎo)致機械內(nèi)部相關(guān)部件的損壞,降低工程機械的使用壽命。因此,做好工程機械的噪聲控制,直接影響著工程機械產(chǎn)品工作的安全性、平順性和耐久性,需要相關(guān)人員的重視,做好噪聲的控制工作。
2 工程機械噪聲的原理
1、發(fā)動機噪聲產(chǎn)生機理。發(fā)動機是工程機械運行的核心部件,通常也是產(chǎn)生噪聲的主要部件。對輪胎式裝載機而言,發(fā)動機噪聲來源于四個方面。
(1)內(nèi)燃機噪聲。內(nèi)燃機運行中,如果所采用的密封罩精度不夠,會加大噪聲外泄;如果彈性支承技術(shù)不成熟,也會增加內(nèi)燃機噪聲程度;如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速過快,也會導(dǎo)致所產(chǎn)生的噪聲加大。在內(nèi)燃機研發(fā)和生產(chǎn)過程中,部分生產(chǎn)廠商的機體剛度不達標,會加大內(nèi)燃機震動,從而導(dǎo)致噪聲分貝升高;部分廠商在內(nèi)燃機油底殼材料選用方面為了節(jié)省成本,沒有采用高標準的復(fù)合板油底殼,不僅導(dǎo)致油耗增加,而且也是加大噪聲的重要因素之一。
(2)進氣噪聲。從空氣動力學(xué)角度來看,發(fā)動機進氣也是產(chǎn)生噪音的主要因素之一。在發(fā)動機運行速度越快的情況下,進氣噪聲分貝越高,對機械操作人員的影響也越大。當發(fā)動機為非增壓類型時,不僅會由于氣缸的共振而形成噪聲,而且會產(chǎn)生脈動噪聲、渦流噪聲。當發(fā)動機為增壓類型時,由于增壓器的運作過程存在較大振動,會產(chǎn)生大量噪聲。此時,如果在增壓器上沒有安裝消聲器或者所安裝的消聲器不符合技術(shù)標準,會導(dǎo)致噪聲不受阻滯。
(3)排氣噪聲。工程機械排氣過程中,氣門座受氣流的脈動影響而產(chǎn)生噪聲。尤其是當排除的氣流邊界受到不規(guī)則物體阻擋時,會鏟射大量脈動噪聲。即使排氣口工藝光滑,也會產(chǎn)生一定量的噴流噪聲。在輪胎式裝載機等工程機械設(shè)計時,通常需要考慮配置排氣系統(tǒng)消聲器。然而,運行過程中,由于操作人員失誤或者消聲器破壞等因素的存在,排氣口噪聲不能被有效約束。由于設(shè)計直徑偏小,當機械運行負荷較大時,也會加大排氣氣流運行速度,導(dǎo)致噪聲偏大。
(4)風扇噪聲。輪胎式裝載機等工程機械運行過程中,為了避免機械本身溫度過高,需要安裝冷卻風扇。然而,冷卻風扇轉(zhuǎn)動時會引發(fā)周圍氣流擾動,從而產(chǎn)生噪聲。風扇結(jié)構(gòu)設(shè)計存在較大缺陷時,運行時空氣阻力較大,便會形成噪聲。即使風扇結(jié)構(gòu)合理,護風圈的存在也會引起空氣共振,產(chǎn)生一定量的噪聲。
2、液壓系統(tǒng)噪聲。輪胎式裝載機等工程機械運行時,為了增加機械壽命、降低機械運行溫度,會設(shè)置液壓裝置。從機械運行實踐來看,液壓系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲較為常見。該類裝置所產(chǎn)生的噪聲體現(xiàn)在如下兩方面。一方面,當空氣進入液壓系統(tǒng)后會形成氣泡,液體溫度升高時,氣泡爆炸產(chǎn)生噪聲。如果液壓裝置的排氣設(shè)置不科學(xué)或者被阻塞,進入的空氣不能夠及時被排到液壓裝置外,就會導(dǎo)致“空穴”存在,致使噪聲現(xiàn)象長期不得解決。另一方面,液壓馬達長期運行后不可避免會出現(xiàn)磨損,導(dǎo)致液壓裝置的部件出現(xiàn)松動和間隙,致使該裝置出現(xiàn)震動,進一步產(chǎn)生噪聲。
3 工程機械噪聲的控制策略
1、選擇合理的工程機械設(shè)備的材料。工程機械設(shè)備的材料在很大程度上決定了噪聲的大小,這就要求我們,必須合理地選擇工程機械設(shè)備的材料。這就要求我們,在確定材料的性能符合常規(guī)要求的前提下,注重關(guān)注材料的內(nèi)阻尼性能,內(nèi)阻尼性能是材料內(nèi)部分析在吸收一定的能量或受到振動之后對振動抑制能力的大小,這也就是,內(nèi)阻尼性能較好的材料產(chǎn)生的噪聲較小,而內(nèi)阻尼性能較差的材料產(chǎn)生的噪聲就比較大。現(xiàn)階段,市面上的高分子材料比主要的金屬材料如鐵、鋁和銅材料的內(nèi)阻尼性能要好很多,在相同的狀態(tài)下,高分子材料能夠利用內(nèi)部的摩擦產(chǎn)生損耗反應(yīng),從而把一些振動的能量轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉,這樣就實現(xiàn)了對工程機械噪聲的控制。所以,在符合條件的前提下,我們可以適當采用一些高分子材料來對工程機械噪聲進行控制。
2、安裝隔聲裝置。安裝隔聲裝置是控制工程機械噪聲一個重要的策略,其降噪原理是利用各種聲音傳播性能較差的材料來使噪聲的經(jīng)過時內(nèi)耗減少,進而阻止噪聲的有效傳播。例如,當前很多絲織廠都在機房內(nèi)部安裝了吸聲棉,在降低機房內(nèi)噪聲的同時,還有效減少了機房向外傳播的噪聲。另外,我們也可以安裝多層耐熱的材料,使噪聲在經(jīng)過這些材料時,內(nèi)耗減少,從而降低噪聲向外界的傳播。
3、安裝消聲裝置。安裝消聲裝置也是控制工程機械噪聲的重要手段,是當前最有效的一種降噪技術(shù)。消聲裝置主要應(yīng)用于進氣管和排氣管中的降噪處理,它技能協(xié)助空氣的流通,又能有效地組織噪聲對外擴散。消聲百葉扇是當前一種新型的消聲裝置,它利用扇葉之間的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的摩擦力,使得受氣體影響而旋轉(zhuǎn)的葉輪能產(chǎn)生一定的阻尼,進而達到控制噪聲的目的。這告訴我們,應(yīng)當根據(jù)具體控制需求,適當安裝消聲裝置以達到降噪目的。
4、控制
(1)改良發(fā)動機罩。首先,需要增加發(fā)動機罩與機身的貼合度,避免發(fā)動機罩自身的震動而形成噪聲。其次,需要對發(fā)動機罩側(cè)面的孔洞性能進行試驗。如果這些孔洞沒有實際效果,可考慮將其取消,從而增加發(fā)動機罩的整體穩(wěn)定性,起到一定的噪聲隔離效果。
(2)安裝高性能的減震器。在為輪胎式裝載機等工程機械安裝減震器時,需要基于減震理論分析每一個型號的具體適用情形,不可將一個型號的減震器統(tǒng)一裝配在所有機械上。這個過程中,目標機型的實際參數(shù)十分重要。需要根據(jù)這些參數(shù)設(shè)計相應(yīng)的減震器,并對所設(shè)計減震器的實際降噪效果進行試驗分析。
總之,隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,我們在關(guān)注各種工程的發(fā)展的同時,還應(yīng)當對工程機械鎖產(chǎn)生的噪聲予以高度的重視。這就要求我們,必須深刻掌握工程機械噪聲的原理,并以最科學(xué)的精神、最嚴謹?shù)膽B(tài)度以及最專業(yè)的水平,在實踐中不斷探索,研究出控制工程機械噪聲的有效措施,促進我國各種工程的發(fā)展,也保證人民的正常生活。