复合式减振器对柴油机噪声影响的试验研究

　　1　前言

　　研究表明,城市噪声中的75%主要来源于车辆和发动机的辐射噪声。为了降低车辆和发动机的噪声污染,对车辆和发动机进行了阻尼降噪、屏蔽降噪以及结构优化等各种措施。减少发动机的振动源对于降低噪声是最为有效的办法。曲轴振动在本质上是三维形式的,许多学者研究了曲轴三维振动的机理[1,2],并进行了曲轴三维振动的试验研究[3],针对曲轴的多振动形式开展了对曲轴的减振由单一的扭转减振器到复合式减振器的研究。复合式减振器首先用在丰田汽车公司的发动机上,在发动机曲轴上安装了一种扭转-弯曲减振器,从而成功地消除了一种容易使人疲劳的隆隆声[4,5]。

　　曲轴振动是发动机产生噪声的主要激励源,为了进一步抑制曲轴的三维振动,设计了一种可调频的动力减振器,以考察复合式减振器对曲轴三维振动的减振效果以及对发动机噪声的影响情况。

　　2　柴油机轴系复合减振器试验

　　2·1　弯曲动力减振器及复合减振器

　　为了研究复合式减振器的作用机理,将一种可以连续调节弯曲固有频率的动力减振器安装在扭转减振器和三维振动测量仪[6]前面,见图1。质量块可以在悬臂杆上滑动调节,当质量块相互靠近时,悬臂杆的刚度增加,则弯曲固有频率增加;当质量块相互远离时,悬臂的刚度减小,则弯曲固有频率减小。当弯曲固有频率与曲轴的激振频率相等时,则会产生反共振,即曲轴的振动能量转移到质量块上,使质量块产生较大的振动。这就是动力减振器的基本原理。

　　由于原机上带有橡胶扭振减振器,安装上弯曲动力减振器后,相当于在曲轴前端安装了一个带有分支结构的复合式减振器[2],主要是针对曲轴的扭振和弯曲振动来进行设计的。

　　2·2　试验以及测试系统

　　在一直列水冷6缸柴油机(参数见表1)上作了实机试验,研究动力减振器在不同的弯曲调谐频率下曲轴的扭转、弯曲、纵向振动的变化情况。

　　由实测可知[7],该轴系的一次回转固有频率在210~235Hz之间,二次回旋固有频率在260~280Hz之间,并且存在一些低频率的弯曲振动加速度峰值,频率范围大约在160~180Hz之间,为此在试验中将动力减振器选取了三个弯曲频率175Hz、225Hz、275Hz为试验点。在试验中,用2台计算机同时采集某一工况下的曲轴扭转振动信号、曲轴弯曲/纵向振动信号。整个测试系统的布置见图2。

　　噪声的测试使用CF-5220声强分析仪。该仪器可以对噪声的声压级、1/3倍频程等物理指标进行分析和处理。

　　3　复合减振器对噪声的影响