随着工程机械行业的迅速发展,人们对于工程机械的舒适性和振动噪声控制的要求越来越严格。噪声的控制,不仅关系到乘坐舒适性,而且还关系到环境保护。一切噪声源于振动,振动能够引起某些部件的早期疲劳损坏,从而降低工程机械的使用寿命;过高的噪声既会损害驾驶员的听力,还会使驾驶员迅速疲劳,从而对工程机械的行驶作业安全性构成了极大的威胁。噪声控制也关系到工程机械工作的平顺性、耐久性和安全性。因此振动、噪声和舒适性这三者是密切相关的,既要减小振动,降低噪声,又要提高乘坐舒适性,保证产品的经济性,使工程机械的噪声控制在标准范围之内。
进入21世纪后,提出了工程机械的环保技术和住处技术,使工程机械发展进入了新的发展阶段。欧美和日本市场对工程机械的噪声实施了更加严格的要求,为配合国际化战略,提升产品技术水平,进一步开拓国际市场,徐工产品以国际先进产品标准为指导,下一步发展思路和主要目标之一就是进行节能、环保、操作舒适性等技术的研究。
1、噪声的控制研究与测量技术
国外对噪声研究着手较早,1970年美国开始对车内噪声特性进行研究,20世纪80年代美国工程力学研究所在研究车内噪声特性预测方面做了大量的研究工作,系统研究了声学模态分析的有限元建模方法,探讨了车身结构振动对车内声场的影响以及车内声压对边界振动的影响,建立了结构-声学耦合的有限元模型。完成了弹性边界的声学模态分析和车身结构受迫振动时车内声压分布的计算,推导出结构振动-声压波动在受到外界干扰力作用时的有限元计算公式,为车内噪声预测分析打下了良好的基础。
日本对工程机械噪声的研究也非常重视,在主要传动件噪声得到有效控制后,深入研究不同结构形成的空气流噪声,并应用在新一代挖掘机等工程机械上。
国内在车辆噪声研究方面起步较晚,工程机械噪声的分析研究则更晚。近20年来,治理工程机械噪声已成为许多生产厂和科研部门的重要课题。出于对舒适性的要求,国内外对车体(驾驶室)的振动及振动噪声研究较多,对车外噪声的分析研究相对较少,但近几年来也在逐步增加。
噪声治理道德要找出主要噪声源,频谱分析法是识别噪声源基本方法之一。频谱分析中除了使用幅值频谱图以外,最常用的还有功率谱图,此外还有相干函数法、倒频谱法。自20世纪70代起,声全息理论发展迅速兴旺发达至今未能得到广泛应用,主要是设备昂贵,且空间分辨误差要大于声波的波长。声强测量法是20世纪80年代初在声学测量和信号处理方面发展起来的新技术,已为人们普遍接受,由于测点太多,在我国一般厂家很难实现。近年来采用声近场声全息技术和声压法识别车外主要噪声源的研究取得了一定进展。
根据噪声产生和传播的机遇,可以把噪声控制技术分为以下3类:一是对噪声源的控制,二是对噪声传播途径的控制,三是对噪声接受者的保护。其中对噪声源的控制是最根本、最直接的措施,包括降低噪声的激振力及降低发动机部位对激振力的响应等,即改造振源和声源。但是在噪声源难以进行控制时,就需要在噪声的传播途径中采取措施,例如吸声、隔声、消声、减振及隔振等措施,工程机械的减振降噪水平与整车的热平衡性、动力性、经济性、可靠性及强度、刚度、质量、制造成本密切相关。
声级计是声学测量中最基本最常用的仪器,适用于室内噪声、环境保护、机器噪声、建筑噪声等各种噪声测量。工程机械噪声通常也采用声级计测量。
声强测量是噪声控制领域内出现的一门新技术,属非接触测量,不受声源类型的限制。由于声强是矢量,反映了声能传播的大小和方向,其测量不受环境的影响。通过声强测量,不但可测得声源声强级的高低,同时可识别声源的方位,用它来识别噪声源和研究结构的传声损失,比用声压法研究具有更多优点。随着电子技术、信号处理技术和计算机技术的发展,声强测量法已成为声学领域中一种重要的测量技术,特别是在车辆噪声控制中得到了广泛的应用。声强测量主要的优点在于:
(1)声强法具有较好的抗背景噪声的能力,它简化了试验条件,对试验环境要求不高,可以方便地应用于车辆的噪声测试分析。(2)通过声强测试分析得到的三维声强图和等声强线图等,能够定性、定量、形象地描述车辆噪声的声场特性,可有效地进行噪声源定位分析,对于改进设计提高整车的噪声水平具有实际的重要意义。
2、工程机械噪声限值要求
早在1983年,一部分国产装载机因噪声过高,北京市交管局不发给使用牌照,购买单位纷纷要求退货,使工程机械生产企业受到了一次强烈的冲击。1984年,原机械工业部颁布了JB3774-1984《工程机械噪声限值》;1990年国家环保局颁布了GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》。在以上基础上,参照ISO/DIS6393-6396:1995,1996年颁布了国家标准GB16710.1-1996《工程机械噪声限值》,该标准规定的限值作为现阶段我国工程机械产品的最低指标,作为强制性标准发布实施。该标准规定了工程机械司机位置处的噪声限值,还规定了机外辐射