工程机械司机室内噪声分析与降噪试验验证

工程机械司机室内噪声分析与降噪试验验证

朱海

徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司  江苏省徐州市  221000

摘要：在用户对于舒适性与环保性要求提升的形势下，对工程机械的排放标准管控进一步增强。工程机械在运行过程中，司机室内的噪声较大，会对工程施工安全以及司机健康产生影响，所以需要采用科学方式，对司机室内噪声进行有效控制，确保噪声水平能够降低。本文以某型号履带式推土机作为研究对象，对其噪声源进行识别，按照噪声振动源对于司机位置的影响，总结一些综合的减震降噪方案，经过验证后证明方案具有良好的效果，能够促进工程机械品质提高。

关键词：工程机械；司机室；噪声分析；降噪试验；优化措施

在我国现代工程领域高速发展的背景下，工程建设所采用的机械设备制造水平全面提高，为工程建设效率与质量提高提供了有效支持。但是在工程机械运行过程中，存在着噪声较大的问题，尤其是司机室内的噪声，导致司机无法准确听到外部情况，还会对司机的身体健康产生影响，所以需要采用科学的方式进行降噪处理。因此，本文将对工程机械司机室内噪声分析与降噪试验验证方面进行深入地研究与分析，并结合实践经验总结一些措施，希望可以对相关人员有所帮助。

1工程机械司机室振动噪声测试方案设计

1.1测试仪器

在本次测试试验中，设备采用Ⅱ型声级计，测量出司机室内多处的A计权声级，并利用数据采集系统同步测量各个点位的振动频率和噪声强度。数据采集系统采用NI数据采集卡与振动测试熊，加速度传感器采用ICP压电式加速度传感器，传声器为I型传声器，含有前置放大套件。

1.2测试方案

选择工程机械的测试标准，测量规定条件下司机位置处噪声A计权声压级；在非运行状态下，分为不同的转速模式，采集司机室中人耳高度位置、环绕司机的位置上进行空间多点噪声信号测量；包括人耳高度两侧位置、司机身侧位置、车门位置、司机背后位置等。在规定状态下，司机室外部噪声源测试内容为发动机、机械传动西戎、冷却系统以及消声器的排气噪声等；按照工程机械结构，采用近场测试的方法，能够反映出测试区域中的主要噪声源。发动机辐射噪声的测试点，设置在距离发动机护板水平1m区域，高度为1.5m，对发动机机罩闭合与开启状态下的噪声进行测试，从而能够明确机罩的隔声效果。机械传动系统测试点位设置在机械后方1m区域，高度为1.5m，水平角度为45°，能够获取传统系统的噪声情况；在风扇测试中，测试点位设置在距离机械正前方1m处，高度为1.5m；消声器的噪声测试，点位设置在距离消声器排气口1m处，水平夹角为45°。同时，对司机室内的底板架减震支撑、室内以及外部结构振动、顶棚与底板等位置进行加速度信号采集[1]。

2司机室内噪声测试结果

在没有推土运行的状态下，对不同工况的推土机设备进行测量，获取相应的测量数据。针对发动机两种典型转速情况，测试过程中司机室内的背景噪声为65dB，相比于司机室内噪声最低数值差值超过10dB，所以不需要对声计读数进行矫正补偿，具体此时结果如下表所示。

表1：司机室内个测试点的生压级值

结合上述数据可以明确，在发动机的两种不同运行状态下，司机室中的噪声情况基本相同，噪声最大的区域位置司机右脚外侧、仪表盘上部以及司机正后方等，噪声强度会随着发动机的转速而提高；结合噪声信号的频谱来看，多个机外辐噪声源的贡献情况中，发动机区域的测试点位噪声强度等级最高，是最为主要的噪声源；其次为冷却风扇，消声器、司机室下方以及侧向的机械减速噪声、液压噪声与发动机辐射噪声接近，外部噪声都超过了人耳旁噪声强度，能够体现出司机室舱体的隔音效果。在测试外部噪声源中，消声器在200Hz以内的噪声超过司机耳旁噪声等级，但是在1000Hz以后的高频段中，幅值降为最低；车前方风扇噪声都超过了司机耳旁噪声，但是因为位置与气流方向的影响，降噪重要性在消声器之后；结合比对试验分析，以200Hz周围的不变区域作为界限，在侧罩开启后，低频噪声降低，高频噪声提升，证明侧罩隔音性能与噪声的频率相关；侧后方机械减速噪声和液压系统的噪声规律具有一致性，证明发动机周围是隔声治理的关键区域[2]。

结合之前的分析，整合工程机械分布可以明确，噪声最大的位置在司机右脚外侧与仪表盘上方，对应的构件分别为工作泵与滤空器；在发动机转速每分钟2000r的情况下，液压元器件的振动是影响司机耳旁噪声的主要来源，通过降低该部件的振动幅度，能够使得司机室内噪声得以良好的治理。

3工程机械司机室内噪声控制措施

按照前文对司机室内噪声影响因素的整体分析，对司机室中的减震系统进行调整，先对前橡胶减震器的减震刚度进行调节，调整成为原有刚度的50%，并对减震预紧螺栓的预紧力进行调整，之后测试其对司机室噪声的影响情况，以便于后期优化方向。根据改进前后的对比结果来看，在100Hz之内，改进后的噪声降低约10dB，100—1000Hz分布发生率一定变化，整体降低约为5dB—10dB。说明更换减震构件取得了显著的效果[3]。

从治理空气声与固体声的方向对其进行处理，对司机室中减震系统改进后提升隔震效果，司机室内隔声治理传入空气噪声，司机室中底板、覆盖件改进后，提升结构刚度，防止出现关键频率的共振问题，调整底板连接部件，能够隔绝或降低振动传入，调整风扇与消声器的水方案，降低排气噪声。改进完成后，在怠速的情况下，试验后声压级为83.3dB，隔声改进后为78.9dB，整体改进后为78.0dB；在发动机为1600r/min的状态下，试验后声压级为89.4dB，隔声改进后为88.2dB，整体改进后为82.8dB；在发动机为2000r/min的状态下，试验后声压级为91.3dB，隔声改进后为89.9dB，整体改进后为88.4dB。

第一阶段隔声处理完成后，怠速条件下司机室内噪声得以有效控制，降低了4.4dB，中高转速其概况下降低约为1.2—1.4dB；第二阶段处理后，怠速条件下司机室内噪声小幅度降低，中速情况下降低幅度接近6dB，高速降低1.5—1.8dB。通过两个阶段的改进后，取得了良好的效果，司机室内噪声强度降低，降低幅度明显，使得司机位置的噪声强度低于新国标限值，从而能够提升该工程机械综合质量，减少噪声对生产、司机的影响，促进作业效率与安全性提升。

结束语

综上所述，本文简要阐述了工程机械司机室振动噪声测试方案，并根据测试结果提出了相应的优化措施，实践证明该优化措施具有良好的效果，能够有效降低司机室内的噪声强度，希望可以对相关行业起到一定的借鉴与帮助作用，不断提升工程机械制造水平。

参考文献

[1]孙培艳, 顾永翔, 李臣. 挖掘机噪声测试分析与降噪措施[J]. 机械制造, 2022(003):060-061.

[2]严天雄, 杨林, 刘进伟,等. 40kW柴油发电机组噪声源识别与降噪研究[J]. 噪声与振动控制, 2021(002):1-1.

[3]张立军, 张希玉, 孟德建. 车内噪声主动控制系统鲁棒性分析与优化[J]. 振动.测试与诊断, 2021(12):3-3.