工程机械噪声原理与控制策略浅析

    摘 要：基于工程机械噪声的发声机理，着重分析了工程机械的空气动力噪声和结构振动噪声，并提出了合理、有效、经济的噪声控制策略，以便为工程机械的噪声控制提供理论参考和控制措施。

    振动引起噪声，噪声过大会影响人的身心健康。此外，噪声还会引起操作者疲劳，可能导致事故的发生。因此，噪声是工程机械性能的重要评价指标之一。欧洲等工业发达国家已经将噪声评价作为整机性能评价的一项重要指标。

    1 噪声的危害

    噪声对人、动物、仪器表盘以及建筑物均会构成危害，其危害程度主要取决于噪声的频率、强度以及暴露时间[1]。长期在高分贝噪声中工作和生活的人们，健康水平一般会逐年下降，对疾病的抵抗力减弱。此外，噪声引起操作疲劳，操作者对机器控制迟钝，甚至会引起事故的发生。因此，为了驾驶员和工程施工人员的身心健康，工程机械的噪声控制显得尤为重要。

    2 噪声源分析

    人们对于噪声的评价往往是从自身的主观感觉出发，人耳对声音的强弱感主要取决于声音的强度，但也和频率有关。人耳对于声强相同的声音在 1 000～4 000 Hz范围内听起来最响，随着频率的降低或升高，响度越来越弱。而频率低于 20 Hz 或高于 20 000 Hz 的声音人耳一般听不见。因此，工程机械主要针对操作人员及其周围的施工环境在一定频率范围内采取噪声控制策略。

    行走式工程机械的噪声主要是以发动机及其附属部件为振源所引起的。以振动压路机为例[2]，按其噪声产生的机理可分为结构振动噪声、空气动力噪声；按整机噪声源分为发动机噪声、进气系统噪声、排气系统噪声、风扇系统噪声、传动系统噪声、动系统噪声、液压系统噪声以及由于上述振源所引起的机架振动噪声及相应的板件辐射噪声。因此，工程机械的噪声控制，主要是在不影响整机性能的前提下，正确把握各个噪声源对整机噪声值的影响度，采用合理、有效、经济的降噪措施以达到预期的噪声控制目标。按照噪声产生的机理，下面主要分析工程机械的结构振动噪声和空气动力噪声。

    2.1 空气动力噪声

    发动机的空气动力噪声主要有进气噪声和排气噪声。对于风冷式发动机，冷却风扇所产生的噪声也是不容忽视的。对于装有涡轮增压器的机器，还存在着增压器高速旋转所产生的辐射噪声。气体动力噪声主要源于：a）进、排气管中，流动的气流压力脉动所产生的中、低频噪声；b）进、排气流高速流经管路截面时会形成涡流，产生高频涡流噪声；c）气缸内部气体的扰动和进、排气门的迅速关启，会在进、排气系统中产生动力振动，通过缸体传递出噪声。空气动力噪声主要分为：