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1、某型挖掘機(jī)消聲器排氣噪聲的測量試驗研究 方建華, 周以齊, 胡效東,王立 1.中國濟(jì)南山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院250061 2.中國青島山東科技大學(xué)266510 關(guān)鍵詞：噪聲測量，插入損耗，消聲器，排氣噪音 通過分析挖掘機(jī)的排氣噪聲的危害，本文闡明了噪音測量，以及分析工作的重要性，根據(jù)一些相關(guān)的測量標(biāo)準(zhǔn)，使用一些工具，對排氣噪音的測量系統(tǒng)，特別是挖掘機(jī)的進(jìn)行設(shè)計。通過對該機(jī)械公司生產(chǎn)的某一挖掘機(jī)發(fā)動機(jī)排氣噪聲測量，用七種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計消聲器。在分析了七個不同結(jié)構(gòu)消聲器阻抗譜后，我們選擇了消聲器j這進(jìn)入在七個消除噪音性能最佳的消音器。消聲器j的最高消聲達(dá)14.3分貝，他可以在較大程度上減少

2、挖掘機(jī)的排氣噪音。最后，我們分析了七個消聲器的結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的消聲效果得到了一些很重要的結(jié)論。 投稿日期：07年11月14日/接受日期：2009年9月8日 1 介紹 雖然有大量的文獻(xiàn)對很多機(jī)械產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行分析，但噪聲污染在很多領(lǐng)域仍然是很嚴(yán)重的問題。隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，建筑物的拆除和建設(shè)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，直接增加了世界各地大部分城市的施工機(jī)械噪聲，它不僅損害了工人的生理和心理，而且嚴(yán)重影響了公民的日常生活。在長期的噪音下工作會損害工人的身心健康，噪音會損害人的聽覺和神經(jīng)系統(tǒng)，這使得人失眠，多夢，帶來更壞的記憶。柴油機(jī)挖掘機(jī)在工作是排放大量的噪聲，例如，進(jìn)口噪聲，排氣噪聲，機(jī)體輻射噪音和

3、齒輪噪音。在所有上述噪音種，排氣噪音會嚴(yán)重影響挖掘機(jī)的整機(jī)性能。消聲器固定在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道以降低發(fā)動機(jī)發(fā)出的噪聲，所以安裝發(fā)動機(jī)消聲器是消除高的噪聲的普通方法。因此，測量和分析排氣噪音對保護(hù)環(huán)境和提高整機(jī)性能非常重要。 噪音水平是評估機(jī)械性能的一個重要的標(biāo)準(zhǔn)，并已經(jīng)被許多國家限制在法律內(nèi)。目前，許多研究人員深入研究如何衡量噪音，更確切的說他們制定了一系列的方法測量噪音。早在1997年，河辛格找出測量脈沖噪聲消聲器的方法。Ling ZH-Y進(jìn)行了寬帶輻射噪聲的測量。 從潛艇通過形成多倍頻不變的方法很寬的線性1 66個天線波束。因此我得到了一些典型特征噪音來源的不同方法。 發(fā)動機(jī)排氣噪聲很高時

4、嚴(yán)重影響工程機(jī)械的整機(jī)性能，如挖掘機(jī)。因此研究排氣性能的消聲器，測量和分析輸出噪聲已成為一個重要的技術(shù)（噪音測量技術(shù)），其中挖掘機(jī)的排氣噪聲進(jìn)行評估。不僅它是一個領(lǐng)先控制噪聲的重要技術(shù)，而且這是一種保護(hù)環(huán)境的方法和噪聲檢測是否符合有關(guān)規(guī)定。 根據(jù)一些相關(guān)的噪音測量標(biāo)準(zhǔn)，對于排氣消聲器，我們使用一些工具設(shè)計了一套排氣噪聲測量系統(tǒng)，特別是建筑機(jī)械，通過對噪聲信號收集，七種不同類型消聲器的阻抗結(jié)構(gòu)設(shè)計。在分析了頻譜7消聲器，分別對消聲器具有較好的消聲性能進(jìn)行了選擇。 2. 消聲器性能的評價標(biāo)準(zhǔn) 消聲器的評價標(biāo)準(zhǔn)主要表現(xiàn)于傳輸消耗和插入損耗。傳輸損耗是相對比較消聲器和入口的能源出口，這是入口之間

5、的差額聲功率和傳輸聲功率。這是消聲器本身的屬性，插入損耗是分別從聲音源的聲功率級前安裝后的消聲器。也就是說插入損失只顯示性能的變化，整個聲系統(tǒng)(包括消聲器，管道和噪音來源)和前固定消聲器，并不能說名消聲器本身消除噪音的性能 當(dāng)測量和分析的噪音消除，實踐表現(xiàn)在消聲器。研究人員往往研究插入損耗。這主要是因為在傳輸損耗測定種，消聲器入口聲壓需要測量。但是消聲器的入口通常不在建筑機(jī)械內(nèi)，這是適合噪音測量。此外，其他噪聲源，從發(fā)動級發(fā)出的輻射噪音，可能會帶來一些錯誤的噪音測量。因此，在實際測量消聲器，評估和分析的噪音消除表現(xiàn)，我們一般認(rèn)為消聲器的插入損失。在這里，對挖掘機(jī)發(fā)動機(jī)插入損耗的排氣消聲器進(jìn)行

6、測量和研究。 表1 背景噪聲修正差（分貝） 3.2聲音反射的影響 反射周圍的一些大的噪音源會帶來更大的錯誤，例如，墻壁，地面，機(jī)械設(shè)備和工人的身體全部都能進(jìn)行反射。成為在測量過程種的噪音，麥克風(fēng)要放遠(yuǎn)離這些反射器，一米是最佳距離。為了減少工人影響反射聲，因為當(dāng)工人面對聲源他們將為一些大的聲波進(jìn)行反射。聲波反射回來會影響測量的結(jié)果。作為外側(cè)聲源，反射面積較小，因此對測量結(jié)果影響會較少。 3.3 風(fēng)噪聲的影響 如果在測量時有風(fēng)的存在，空氣流動吹在麥克風(fēng)生成壓力膜，這將帶來噪音，并會影響測量的準(zhǔn)確度。戶外測量時應(yīng)該沒有風(fēng)。如果風(fēng)力小于3級，麥克風(fēng)應(yīng)上擋風(fēng)玻璃進(jìn)行測量。測量時風(fēng)力

7、不能大于3級。 4選擇測量要點 4.1測量時間 如果環(huán)境噪聲非常高，則測量消聲器排氣噪聲的挖掘機(jī)應(yīng)該在環(huán)境噪音較小的時候（如深夜）。這時進(jìn)行測量的挖掘機(jī)工人下班了。因此對測量的影響不大 4.2測量地點 在測量過程中的噪聲，消聲器是視為噪聲源，聲場附近沒有穩(wěn)定。升級測量會發(fā)生很大變化。因此，我們應(yīng)該避免這種情況。測量噪音時，外場近區(qū)有自由的場區(qū)，兩者之間的距離聲源和測量點增加1倍，聲音壓力會減少6dB，所以噪音測量應(yīng)在這一領(lǐng)域。當(dāng)測量位置離聲源太遠(yuǎn)，但太靠近墻壁或一些對象，其他的反射會非常嚴(yán)重，那里的測量不應(yīng)采取在這樣一個地區(qū)。 5 測量儀器和安裝 5.1測量儀器 聲級儀，頻譜分

8、析儀，自動記錄儀，磁帶錄音機(jī)等，是常見的噪音測量儀器。 聲級表是排序的設(shè)備，可用于測量聲壓級或音量，它是最根本的，是最常見的用于聲測量的儀器。聲音感應(yīng)器可用于計量室噪聲，環(huán)境噪聲，機(jī)械噪聲，建筑噪聲和任何其他。麥克風(fēng)，放大器，加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，過濾器，衰減器和顯示屏組成的聲音電平表。麥克風(fēng)是將聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號，聲級表實際上是一個電壓表它的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲波，這可以被放大到一定的水平。這是一個 capacitance integral sound-level meter made by Brüel & Kjaer 電容積分聲級米卡扎由布呂爾＆ Corporation, which wa

9、s a world-famous acoustical instrument公司，這是一個世界著名的聲學(xué)儀器 company in Denmark.公司在丹麥。 圖1 主界面振動于動態(tài)信號采集分析系統(tǒng) 信號采集設(shè)備用的是振動和動力 信號采集分析系統(tǒng)，這是南京安正軟件有限公司設(shè)計的，三個模塊，AdCras(數(shù)據(jù)收集和處理),SsCras（信號與系統(tǒng)分析），Ntrp（分析振動和噪聲之間的相關(guān)性）該軟件主界面種顯示的是圖1 為了免受外界的干擾信號，減少外界影響的噪聲信號，并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，該系統(tǒng)測量了排氣噪聲非常好的實時性，它的數(shù)據(jù)格式也很容易讀、寫和存儲。 5.2安裝的測

10、量儀器 圖2顯示了噪聲測量的配置計劃系統(tǒng)設(shè)計。在該系統(tǒng)中，所有設(shè)備都連接信號采集單元，最后計算機(jī)。聲音感應(yīng)器有兩個輸出接口，直流和交流接口，其中測量時我們選擇界面的交流。信號采集單元有16個頻道，其中第一個被選中。測量前聲音層次必須調(diào)整和調(diào)試。圖3表明排氣噪聲信號采集系統(tǒng) 圖2 測量系統(tǒng)噪音配置方案 圖3 場景噪音信號采集系統(tǒng) 6. 排氣噪聲的測量 以安裝所有的測量儀器和鋪設(shè)在適當(dāng)?shù)奈恢冒磮D2和圖3，然后再在進(jìn)行排氣消聲器的測量。在收集數(shù)據(jù)的排氣噪聲信號7種消聲器的速度，同樣的挖掘機(jī)在不同加載聲壓級的倍頻程頻率波段的中心頻率分別為63、125、250、500、1000、200

11、0、4000和8000赫茲時得到。 6.1聲級公式 根據(jù)參考，得每個測量電可以轉(zhuǎn)換成一個聲音水平，公式如下（方程（1）） 在方程（1），L是聲音的水平頻帶。L是一個加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的第一個倍頻頻帶，單位是分貝，而n是多少總倍頻頻帶。聲壓級的水平每個頻帶和總壓力，它可以得出的計算公式如下 在表2，它顯示的A-加權(quán)網(wǎng)絡(luò)63Hz到16000Hz的修訂。 6.2收集的噪音信號 6.2.1背景噪音的測量 深夜，工廠是在沒有生產(chǎn)狀態(tài)，沒有及其公司在運(yùn)行，當(dāng)它被適合測量挖掘機(jī)消聲器排氣噪聲。環(huán)境噪聲測量是非常重要的噪音，其結(jié)果影響消聲器噪聲非常大，所以測量發(fā)動機(jī)排氣噪音前，目前的環(huán)境噪聲應(yīng)

12、在第一位。然后判斷該消聲器噪聲測試是否應(yīng)采取或不能給出。 表3 倍頻環(huán)境噪聲聲壓級的分貝值 表4排氣噪聲樣本，挖掘機(jī)在不用的速度時 單位：分貝 圖4三分之一倍頻環(huán)境聲頻譜曲線 6.2.2排氣噪聲測量管使用替代 濰柴ZH4100是主要的發(fā)動機(jī)中使用的挖掘機(jī)樣本，發(fā)動機(jī)是四沖程和4個空缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)使用中，我們作為替代管消聲器可以把廢氣排氣噪聲作為自己的引擎噪音。在這里，以便找出噪音的特點詳細(xì)測量發(fā)動機(jī)，更多種類的速度應(yīng)該研究。通過分析和處理這些噪聲信號，噪聲和排氣噪聲頻譜曲線發(fā)動機(jī)不同負(fù)荷的速度給予如下，在表4和圖5 我們可以從他們知道隨著增加發(fā)動機(jī)負(fù)荷的速度每個頻域的噪音

13、值是所有越來越大。在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速600r/米，而當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為2050r/m時，在A-SPL的甚至達(dá)到高達(dá)104.8分貝，這將很大程度上損害人們的健康和生活。 圖5發(fā)動機(jī)噪音頻譜曲線 從發(fā)動機(jī)噪音頻譜曲線（圖5），我們可以看出速度低，高負(fù)荷，發(fā)動機(jī)的趨勢排氣噪聲曲線大致相同。噪音值有點低，低頻率，并與在增加頻率，噪聲分貝值均相對從100Hz到5000Hz高。在速度2050r/m時，噪音來的最高值98分貝在2000Hz頻率，總的A-聲壓級的測量點也達(dá)到最多104.8分貝。 6.2.3排氣消聲器測量噪音設(shè)計 在此之后，測量和分析的排氣噪聲從7消聲器進(jìn)行了圖六是設(shè)計的7個消聲器的結(jié)構(gòu)圖，表

14、5他們的一些具體結(jié)構(gòu)尺寸。在結(jié)構(gòu)圖種該網(wǎng)為代表直徑不同的打孔穿孔管。 表5七個消聲器的結(jié)構(gòu)尺寸 與D相比，用于消聲器樓1室50MM，長度與被擴(kuò)大室后加入三分之一，圍巾小時，其室只有在直徑一百七十毫米，有相同的總長度為D，如上所述，這是用來測量發(fā)動機(jī)排氣噪聲信號的。 圖6 設(shè)計的7種消聲器的結(jié)構(gòu)圖 圖7 設(shè)計的消聲器的數(shù)種物理圖 對于7消聲器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的內(nèi)部對排氣噪聲進(jìn)行了測量據(jù)實際工程條件，三種常見的發(fā)動機(jī)負(fù)荷的速度，1200、1800和2050r/米，被選定和研究，發(fā)動機(jī)的排氣噪聲是由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。圖8 9 10 的排氣噪聲曲線代表了消聲器D E和J的。 圖8在

15、1200r/米時消聲器7的噪聲頻譜曲線 圖9在1800r/米時消聲器7的噪聲頻譜曲線 圖10在2050r/米時消聲器7的噪聲頻譜曲線 從圖8圖10，我們可以發(fā)現(xiàn)，就總體而言，排氣消聲器曲線具有相同的趨勢。在1200r/m時，消聲器曾與聲壓級87.7分貝最差消聲在最低頻率，七噪音結(jié)果非常不同于其他很多。我的消聲器有聲音消除最惡劣的影響，而消聲器e和j最好的。隨著增加的頻率，消聲器噪聲七越來越高，和這樣的速度在高頻率，排氣噪聲被降到最低。 據(jù)定義為插入消耗在消聲器三大加載速度，每量消減噪音消聲器可以實現(xiàn)。在圖11.12.13還有一些損耗比較嚴(yán)重的。在三個主要負(fù)荷發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。而插入損

16、耗曲線分別 三個速度顯示在表6 表6三個速度下消聲器7的插入損失 圖11 1200r/米時消聲器7的插入損耗 圖12 1800r/米時消聲器7的插入損耗 圖13 2050r/米時消聲器7的插入損耗 7. 結(jié)論 通過以上比較和噪聲分析我們消除影響，在消聲器的速度為每一種不同時可以發(fā)現(xiàn)對某些產(chǎn)品的7個消聲器的影響，消聲比較好而差距的影響消聲不大。總之，我們可以得出結(jié)論這不僅在低轉(zhuǎn)速高，而且速度快，噪音reduction of the muffler j was all better, and its effect of noisej減少了消聲器是所有好，噪音的影響eli

17、mination in whole frequency among seven mufflers was the best.在整個頻率消除七個消聲器是最好的。 Besides, by making comparison and analysis of the structures, 此外，通過比較和結(jié)構(gòu)分析， for seven kinds of mufflers at different load speeds, we also found, 消聲器7種不同負(fù)載的速度，我們還發(fā)現(xiàn)， among the structures, the perforated pipe structu

18、re played a very 之間的結(jié)構(gòu)，穿孔管結(jié)構(gòu)起到了非常important part in eliminating high frequency noise for impedance 重要部分，消除高頻噪聲阻抗 muffler, however, expanding chamber and insert-pipe did good at 消聲器，但是，擴(kuò)大室和插入管并善于depressing the low frequency noise. 令人沮喪的低頻噪音。 So when designing the mufflers, 因此，當(dāng)設(shè)計的消聲器， we should

19、consider the whole frequency distribution of noise source 我們應(yīng)該考慮整個分布噪聲頻率源signals, evaluate the characteristic of all the noise elimination 信號，評估消除所有的噪聲特性 structures, and design structure-mixed impedance mufflers with 結(jié)構(gòu)和設(shè)計結(jié)構(gòu)混合阻抗消聲器與good performance. 良好的性能。Through studying noise properties at dif

20、ferent load speeds, we 通過負(fù)載的速度，在不同的噪聲特性研究我們also concluded that, for a muffler, with the increase of load speeds, 還認(rèn)為，對于一個消聲器，與負(fù)載的速度增加，兩級壓級和插入，消聲器的損失將越來越大。 參考文獻(xiàn) 1. Lee, M. H., Kang, D. B., Kim, H. Y. and Ahn, J. H.， “Classification of geared motor noise using a cepstrum and comb lifter analysis,” I

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