挖掘機(jī)用柴油機(jī)噪聲聲源識別與特性研究.pdf

1、隨著工程機(jī)械行業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對于工程機(jī)械的綜合性能提出了更高的要求，對于工程機(jī)械的舒適性和噪聲控制的要求也越來越嚴(yán)格，節(jié)能環(huán)保技術(shù)已成為今后國際上工程發(fā)展趨勢的主流。隨著國內(nèi)工程機(jī)械產(chǎn)品對歐美地區(qū)出口量的逐年增長，減振降噪成為我們不得不面對的難題，要想沖破這個(gè)技術(shù)壁壘，就必須滿足歐美特有的強(qiáng)制性噪音標(biāo)準(zhǔn)。因此，降低以挖掘機(jī)為代表的工程機(jī)械噪聲的需求十分迫切。對于以柴油機(jī)為動(dòng)力的液壓履帶式挖掘機(jī)而言，挖掘機(jī)的噪聲大部分來自柴油機(jī)，而柴

2、油機(jī)噪聲聲源識別是降低其噪聲的首要工作。因此，開展對挖掘機(jī)用柴油機(jī)的噪聲特性研究有著重要的理論意義和巨大的工程實(shí)用價(jià)值。
　　 本文是在國家“863計(jì)劃”課題《小型挖掘機(jī)用柴油機(jī)關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)》(課題編號2009AA045103)基礎(chǔ)上引申發(fā)展而來，針對課題為山河智能裝備股份有限公司SWE50G3小型挖掘機(jī)開發(fā)的4B2-38M34柴油機(jī)進(jìn)行了噪聲聲源識別和噪聲特性研究。由于在帶有消聲器的柴油機(jī)中噪聲的主要成分是表面輻射噪聲，

3、因此本文的噪聲聲源識別分析的是柴油機(jī)表面噪聲源零部件。而因?yàn)橥诰驒C(jī)在作業(yè)過程中負(fù)載是瞬變的、轉(zhuǎn)速是波動(dòng)的，所以噪聲特性分析的是挖掘阻力、轉(zhuǎn)速與噪聲之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。
　　 本文通過如下方法來確定挖掘機(jī)用柴油機(jī)噪聲源:首先，通過有限元振型模態(tài)分析，得到挖掘機(jī)用柴油機(jī)各主要零部件對應(yīng)于噪聲測試方向上的振型模態(tài)及此振型下的主頻;其次，利用聲成像識別技術(shù)，對聲強(qiáng)和聲陣列測試結(jié)果進(jìn)行噪聲成像分析找到最大噪聲源所在區(qū)域，并記錄噪聲信號;然后，

4、利用小波分析，對噪聲信號進(jìn)行處理，確定主要噪聲所在的頻段，減少信號處理的計(jì)算量;接著，利用獨(dú)立分量分析方法，在主要噪聲頻段的信號進(jìn)行分離，得到代表各噪聲源信號的獨(dú)立分量，并提取各獨(dú)立分量的主頻;最后，將噪聲成像顯示最大噪聲區(qū)域內(nèi)各零部件的振型模態(tài)分析與獨(dú)立分量作對比，找到與某獨(dú)立分量主頻相一致的振型主頻率，此振型對應(yīng)的零部件即為主要噪聲發(fā)聲部件。經(jīng)過噪聲聲源識別，最終確認(rèn)了油底殼、氣門室蓋、機(jī)體、飛輪殼和缸蓋等主要噪聲源零部件。

5、　　 本文通過如下方法研究了挖掘機(jī)用柴油機(jī)噪聲特性:首先以SWE50G3挖掘機(jī)為樣機(jī)，在Inventor環(huán)境中建立了挖掘機(jī)工作裝置三維模型，獲得了工作裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù);其次對挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，根據(jù)lagrange動(dòng)力學(xué)方程，推導(dǎo)出了挖掘機(jī)挖掘阻力計(jì)算方程式;然后，采用鏟斗拖動(dòng)砝碼的方式進(jìn)行了試驗(yàn)測試，通過對比拉力傳感器測量數(shù)據(jù)與計(jì)算挖掘阻力，驗(yàn)證了計(jì)算方程式的有效性;最后，利用測得的挖掘機(jī)實(shí)際工作時(shí)工作裝置傾角信號

6、和液壓缸壓力信號，代入挖掘阻力計(jì)算公式得到實(shí)際挖掘阻力，將挖掘阻力、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速與實(shí)測挖掘機(jī)機(jī)外輻射噪聲進(jìn)行相關(guān)性分析，得出了挖掘機(jī)工作時(shí)機(jī)外輻射噪聲主要受柴油機(jī)油門位置影響，其瞬態(tài)工況噪聲高于穩(wěn)態(tài)工況的結(jié)論。
　　 根據(jù)噪聲源分析的結(jié)果，提出了對挖掘機(jī)用柴油機(jī)的改進(jìn)意見，采用增加加強(qiáng)筋的方式提高了油底殼、機(jī)體、飛輪殼和缸蓋剛度，采用優(yōu)化外形的方式提高了氣門室蓋剛度，采取在曲軸上加裝扭矩減震器的方式減小激振力向柴油機(jī)表面的傳播，使