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        液壓挖掘機(jī)噪聲問題分析與改進(jìn)

        2018-11-27 02:00:56徐立明
        建筑機(jī)械化 2018年10期
        關(guān)鍵詞:發(fā)動(dòng)機(jī)影響

        馬 鑫,徐立明,姜 毅

        (徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司,江蘇 徐州 221004)

        在操作挖掘機(jī)作業(yè)過程中,駕駛員長時(shí)間處于噪音環(huán)境中。研究表明,噪音對人體的危害是全身性的,不僅可以引起聽覺系統(tǒng)的變化,也可以對人體的神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等各方面造成影響。2010年全國土方機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會對《土方機(jī)械噪聲極值》(GB16710-1996)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂,新標(biāo)準(zhǔn)(GB 16710-2010)大幅降低了司機(jī)位置處噪聲極限值。工程機(jī)械行業(yè)經(jīng)過十幾年的快速發(fā)展,整體技術(shù)水平得到了巨大提升,各大生產(chǎn)廠商的同噸位產(chǎn)品在比拼效率、油耗等性能參數(shù)的同時(shí),也對駕駛員舒適性提出了更高要求。

        1 噪聲源分析

        隨著國家出臺相關(guān)規(guī)定,到2020年左右將禁止生產(chǎn)和銷售國三排放標(biāo)準(zhǔn)的工程機(jī)械,目前國內(nèi)的研發(fā)及技術(shù)儲備重點(diǎn)是滿足四階段排放標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。由于專門針對國四階段排放開發(fā)的產(chǎn)品還沒有推出,本次測試的產(chǎn)品為我公司生產(chǎn)的滿足歐四排放標(biāo)準(zhǔn)的21t液壓挖掘機(jī)。

        對該21t液壓挖掘機(jī)進(jìn)行噪聲分析,可發(fā)現(xiàn)主要噪聲源為:發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇引起的噪聲、液壓系統(tǒng)噪聲、尾氣排放噪聲、空調(diào)系統(tǒng)噪聲、行走裝置產(chǎn)生的噪聲等幾部分。設(shè)定挖掘機(jī)處于工作狀態(tài)下,空調(diào)開啟到中速擋位,進(jìn)行噪聲測試。經(jīng)測試,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)(轉(zhuǎn)速>700r/min),發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇引起的噪聲對整機(jī)噪聲的影響最大,為主要噪聲源,泵閥及管路等液壓系統(tǒng)對挖掘機(jī)噪聲的影響較小,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)(轉(zhuǎn)速<700r/min)液壓系統(tǒng)噪聲對整機(jī)噪聲的影響最大。由于挖掘機(jī)工作時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大多處于高速狀態(tài),液壓系統(tǒng)對噪聲影響不大,因此本文主要討論發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇噪聲的改進(jìn)方法。

        2 影響因素及改進(jìn)方法

        風(fēng)扇轉(zhuǎn)速高低直接影響風(fēng)扇引起的噪聲大小,降低風(fēng)扇的工作轉(zhuǎn)速可以明顯降低風(fēng)扇引起的噪聲。目前國外挖掘機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)開始采用的做法有2種,一種是采用大扭矩低轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)方案,在保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不變的情況下,大幅提升使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩,降低發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速,從而降低風(fēng)扇噪聲。另一種是采用獨(dú)立散熱系統(tǒng),對風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行獨(dú)立控制,在滿足散熱要求的前提下,降低風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

        風(fēng)扇葉片的形狀和數(shù)量也會對噪聲產(chǎn)生較大影響?,F(xiàn)有挖掘機(jī)風(fēng)扇的葉片形狀如圖1所示,數(shù)量為9片,將葉片的數(shù)量改為8片和6片,并相應(yīng)增加單個(gè)葉片的寬度,通過軟件模擬發(fā)現(xiàn),葉片數(shù)量由9片改為8片對發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱影響較小,但可以降低噪聲2~3dB。

        合理設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的進(jìn)排氣孔布局,現(xiàn)有進(jìn)排氣孔布局如圖2所示,使用軟件進(jìn)行模擬,可以看出圓圈區(qū)域內(nèi),風(fēng)扇排出的空氣在此處聚集形成渦流,很容易產(chǎn)生轟鳴及其他異響。經(jīng)分析,造成這種情況的原因是排氣面積遠(yuǎn)小于進(jìn)氣面積,且開孔位置不利于空氣排出,若要改善,需要增加散熱器排氣孔的數(shù)量,尤其是在靠近散熱器的位置。

        圖1 現(xiàn)在挖掘機(jī)風(fēng)扇葉片

        圖2 現(xiàn)有進(jìn)排氣孔布局

        圖3 風(fēng)場模擬圖

        吸音材料的運(yùn)用(圖4)。在發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)扇周圍的封板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和駕駛室底板等位置粘貼吸引海綿,阻隔噪音的傳遞。

        圖4 駕駛室底板

        隔音結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),盡量減少在封板上開大孔,有時(shí)候?yàn)榱舜┻^液壓接頭和電氣插接件,必須開大孔的,也要進(jìn)行密封處理(圖5)。

        圖5 液壓管路孔密封電氣線束密封

        3 結(jié) 語

        隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,對工程機(jī)械的舒適性要求越來越高,挖掘機(jī)駕駛室內(nèi)噪聲大小,直接影響駕駛員的舒適感。通過對21t液壓挖掘機(jī)的噪聲分析,找出對噪聲值貢獻(xiàn)較大的因素,并對其進(jìn)行分析和改進(jìn),極大改善了挖掘機(jī)駕駛室的噪聲情況。

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