挖掘機用柴油機噪聲聲源識別與特性研究.pdf

1、隨著工程機械行業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對于工程機械的綜合性能提出了更高的要求，對于工程機械的舒適性和噪聲控制的要求也越來越嚴格，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，要想沖破這個技術(shù)壁壘，就必須滿足歐美特有的強制性噪音標準。因此，降低以挖掘機為代表的工程機械噪聲的需求十分迫切。對于以柴油機為動力的液壓履帶式挖掘機而言，挖掘機的噪聲大部分來自柴油機，而柴

2、油機噪聲聲源識別是降低其噪聲的首要工作。因此，開展對挖掘機用柴油機的噪聲特性研究有著重要的理論意義和巨大的工程實用價值。
　　 本文是在國家“863計劃”課題《小型挖掘機用柴油機關(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小型挖掘機開發(fā)的4B2-38M34柴油機進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表面噪聲源零部件。而因為挖掘機在作業(yè)過程中負載是瞬變的、轉(zhuǎn)速是波動的，所以噪聲特性分析的是挖掘阻力、轉(zhuǎn)速與噪聲之間的動態(tài)關(guān)系。
　　 本文通過如下方法來確定挖掘機用柴油機噪聲源:首先，通過有限元振型模態(tài)分析，得到挖掘機用柴油機各主要零部件對應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)，對聲強和聲陣列測試結(jié)果進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，對噪聲信號進行處理，確定主要噪聲所在的頻段，減少信號處理的計算量;接著，利用獨立分量分析方法，在主要噪聲頻段的信號進行分離，得到代表各噪聲源信號的獨立分量，并提取各獨立分量的主頻;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)分析與獨立分量作對比，找到與某獨立分量主頻相一致的振型主頻率，此振型對應的零部件即為主要噪聲發(fā)聲部件。經(jīng)過噪聲聲源識別，最終確認了油底殼、氣門室蓋、機體、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用柴油機噪聲特性:首先以SWE50G3挖掘機為樣機，在Inventor環(huán)境中建立了挖掘機工作裝置三維模型，獲得了工作裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù);其次對挖掘機工作裝置進行了運動學和動力學分析，根據(jù)lagrange動力學方程，推導出了挖掘機挖掘阻力計算方程式;然后，采用鏟斗拖動砝碼的方式進行了試驗測試，通過對比拉力傳感器測量數(shù)據(jù)與計算挖掘阻力，驗證了計算方程式的有效性;最后，利用測得的挖掘機實際工作時工作裝置傾角信號

6、和液壓缸壓力信號，代入挖掘阻力計算公式得到實際挖掘阻力，將挖掘阻力、柴油機轉(zhuǎn)速與實測挖掘機機外輻射噪聲進行相關(guān)性分析，得出了挖掘機工作時機外輻射噪聲主要受柴油機油門位置影響，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，提出了對挖掘機用柴油機的改進意見，采用增加加強筋的方式提高了油底殼、機體、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表面的傳播，使