工程机械NVH综合控制技术分析

朱孟忆 王贺洋 范晓冬 李环宇 郭博文

摘要：近年来，工程机械行业发展较快，有关技术得到显著提高，针对工程机械产品，人们更加重视产品使用的舒适性。为尽可能降低对环境所造成的噪音污染，确保操作人员的人身安全，在工程机械领域，对于噪声政府给出了较高的噪声限定标准。所以对噪声进行全方位控制是相当重要的，有着较大的意义。

关键词：工程机械；噪声源识别；风扇噪声

引言：针对工程机械产品，通常可将其噪声源划分为以下几类，比如液压系统、发动机以及变速器等，若要实现对噪声的有效控制，则需对主要的噪声源进行有效的识别。根据以往的测试以及相关的研究，对噪声控制技术进行探讨，以便能更好进行降噪，提供有力的依据。

1.工程机械噪声源

1.1风扇噪声

对于风扇噪声而言，基本山源于空气动力噪声，通常情况下可将其分为两种噪声，一种是涡流噪声，另一种是旋转噪声。对于涡流噪声而言，就是指风扇在运转的过程中，会促使附近的空气形成气流，随后在黏滞力的作用下，促使涡流分解成小涡流，在涡流进行分解的过程中，会对周围空气造成影响，促使压力波动得以形成，进而产生噪声，一般情况下对于涡流噪声来讲，基本上属于宽频带噪声。对于旋转噪声而言，主要基于旋转叶片，对周围的空气质点进行周期性的击打，导致压力脉动的形成，最终形成旋转噪声。

1.2液压系统噪声

对于工程机械工况而言，其外负载存在较大的变化，有着一定的复杂性，而且针对执行与行走机构，如果进行反复的启停，将会导致液压系统承担更多的负载，由于受到诸多因素的作用，促使液压系统的负载产生较大的变化，进而形成振动噪声。针对液压系统噪声，可将其划分为多种类型，比如气动噪声，以及结构噪声等。对于流体噪声而言，主要基于设备的运行，通过两种脉动的作用进而引发流体噪声，一种是压力脉动，另一种是流量脉动。对于结构噪声而言，主要源于柱塞泵的零部件，当这些部件发生振动时，进而导致结构噪声的形成。对于气动噪声而言，主要基于液压系统，在空气被溶解之后，进而形成气泡，在高压的作用下会压破这些气泡，从而形成力量较强的液压冲击，最终导致气动噪声的形成。

1.3传动系统噪声

对于传动系统噪声而言，其有着较多的类型，比如共振噪声，以及轴类噪声等。通常引起轴类噪声的因素有很多，比如当齿轮发生冲击时，装配存在误差的情况下等。通过齿轮会形成两种噪声，一种是敲击声，另一种是啸叫声，啸叫声其实是一种谐音噪声，与齿轮齿数存在一定的对应性，而且有着较多的阶次频率。对于齿轮敲击声而言，主要基于传动齿轮，而且是不携带负荷的齿轮，当处于一定范围内进行运动时，从而形成的一种噪声。对于这两种噪声而言，需通过轴承来进行传递，促使箱体发生振动的现象，在形成振动的同时，会促使噪声辐射源的形成。

2.噪声源识别方法

2.1分别运转消去法

在工程机械处于运行的过程中，对带动较多部件一起工作，当对辐射噪声进行判断时，通常会采用消去法。对于该方法的使用来讲，当机组处于运转状态时，需对其噪声进行测试，之后针对噪声较大的部分，采用行之有效的手段，比如将某一个部件进行脱开，促使其不再运行，随后结合相同的条件，来对整机噪声进行测定，依据测试结果并针对脱开部分，对其噪声数值进行计算。对于消去法而言，有着较强的直观性，易于进行操作，不过这种方法也存在不足，当对零部件进行拆除时，会对整机造成极大的影响，进而难以确保测量数据的精准性。

2.2覆盖法

对于覆盖法而言，主要基于密封隔声罩，该隔声罩具备较强的隔声吸声能力，并且和机器每一个部分之间的距离较近，罩的内壁使用有关的吸声材料，比如玻璃纤维，有助于降低隔声罩内的混响，之后结合声源辨别的条件，有针对性的把机器某一部分打开，进一步形成较小的窗口，促使辐射部分充分体现出来，通过这样的方式，能在一定范围内，实现对辐射声压级的测量，最终可对噪声源进行识别。对于覆盖法而言，有着较高的识别准确度，不过所需要的时间较长，需要投入较多的费用，此外在低频的地方，隔声效果并不是很理想，所以极有可能存在很大的误差。

3.噪声源控制及识别方法的运用

3.1消去法的运用

在对噪声贡献量进行确定的时候，可采用消去法。比如针对某型号的装载机噪声，当频率处于200赫兹时存在峰值，借助于频谱，来对风扇基频进行分析以及确定。为更好的进行验证，首先测试原来机组的噪声，随后把风扇拆开，并开展相应的测试。在经过比较之后得知，当把风扇拆掉之后，整体噪声大约减低了2.2分贝（A），在200赫兹的地方，噪声只是大约减低了4分贝（A），很显然对于整机噪声而言，风扇噪声的影响相对较大。通过对风扇的改进，噪声大约降低了1分贝（A），详情如表1以及图1所示。

表1 噪声贡献研究

状态	200赫兹处/分贝（A）	整机/分贝（A）
原机	115.4	85.47
拆除风扇	113.2	79.0
优化风扇	114.2	81.44

图1 声压级比较

3.2覆盖法应用

对于一些壳体而言，皆会形成一定的辐射噪声，比如工作泵与变速器壳体，在达到覆盖这些壳体的目的之后，可对噪声贡献情况进行确定。针对某型号的装载机，针对其发动机以及变速器，对这两部分的底壳进行包裹之后得知（图2），当频程处于三分之一倍时，在2000赫兹的地方，噪声降低了5.6分贝（A）,详情如图3所示。所以在开展验证性实验的时候，通过对覆盖法的使用，在达到确定噪声贡献量的同时，也能明确噪声的关键部位。针对发动机舱，在使用吸声材料之后，如图4、图5 所示，促使机体辐射噪声得到了明显的降低，从图3中可以得知，通过对吸声材料的利用，对于测点位置的声压级而言，直接减少了1.82分贝（A）。

图2 发动机与变速器底部

图3 1/3倍频图

图4 贴吸声海绵

图5 噪声比较

结论：通过以上分析得知，通过对覆盖法的使用，能在一定范围内，实现对辐射声压级的测量，最终可对噪声源进行识别；在对噪声贡献量进行确定的时候，可采用消去法；对于一些壳体而言，皆会形成一定的辐射噪声，在达到覆盖这些壳体的目的之后，可对噪声贡献情况进行确定。

参考文献：

[1]邵杰.工程机械NVH综合控制技术研究[J].工程机械,2020,51(06):78-83+9.

[2]罗维, 工程机械噪声综合控制技术研发. 广西壮族自治区,广西柳工机械股份有限公司,2018-08-22.