工程机械噪声原理与控制要点分析

摘要：工程机械噪声的存在不仅会造成部分机械部件的早期疲劳损坏，降低工程机械的使用寿命，而且会对人体造成很大的危害，如听力下降、注意力分散、失眠、神经紧张等，因此做好工程机械噪音的控制是非常必要的。文章从工程机械噪声的发声原理出发，对其控制要点进行了分析和探讨。

关键词：工程机械噪声；噪声原理；噪声控制要点；发声原理；结构振动噪声；空气动力噪声 文献标识码：A

中图分类号：TB533 文章编号：1009-2374（2015）16-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.045

从物理学方面分析，噪声是指发声体做无规则振动时发出的声音；从生物学方面分析，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音以及对人们想要听到的声音产生干扰的声音都属于噪声，因此噪声的来源是非常广泛的。而在工程机械领域，噪声可能会引起操作者疲劳，导致事故的发生，所以噪声是对工程机械性能进行评价的重要指标，需要相关技术人员的重视。

1 工程机械噪声的危害

在当前工业化社会，噪声危害已经成为影响人们身心健康的重要危害之一，受到了社会各界的广泛关注。而对于工程机械噪声而言，其危害主要表现在三个方面：（1）对于人体健康的危害。对于正常人而言，如果周边环境长期存在着强烈的噪声，则其听力系统必然会受到影响，造成听力下降甚至耳聋等问题。同时，噪声的存在还可能损害人体的其他技能，导致血压升高、注意力分散、神经紧张、失眠等症状；（2）会导致驾驶员迅速疲劳，影响工程机械的作业安全；（3）对于工程机械而言，噪声大都是由振动现象引发的，振动的存在可能会导致机械内部相关部件的损坏，降低工程机械的使用寿命。因此，做好工程机械的噪声控制，直接影响着工程机械产品工作的安全性、平顺性和耐久性，需要相关人员的重视，做好噪声的控制工作。

2 工程机械噪声的发声原理

工程机械噪声的发生原理源于振动，包括结构振动噪声、空气动力噪声等，这里对其分别进行分析。

2.1 结构振动噪声

工程机械发动机的结构振动噪声主要是发动机在工作状态下，内部燃烧过程及相关结构件振动所引发的噪声，这些噪声可以经发动机连接件向周边辐射，从而被人体接收。按照噪声的发声原理，可以将结构振动噪声分为以下两种：（1）机械噪声：多是发动机在运转过程中，零部件之间相互碰撞所产生的噪声，也包括曲轴周期性运动过程中，交变力会在零部件上产生相应的弹性变形所引发的噪声，其中最大的机械噪声源是活塞敲击气缸壁产生的噪声；（2）燃烧噪声：发动机运转过程中，燃料的燃烧会导致发动机活塞缸内部的气体压力升高率会在极端的时间内迅速增大，从而对相关结构件，如气缸盖、曲轴、活塞等产生相应的冲击性荷载，发结构振动而导致的噪声。对于柴油发动机而言，燃烧噪声是主要噪声源，噪声多为中高频成分。

2.2 空气动力噪声

工程机械中的空气动力噪声一般分为两种，即发动机的进气噪声和排气噪声，不过这只是针对一般发动机而言，如果是风冷式发动机，则空气动力噪声还应该包括冷却风扇的工作噪声；如果机械中装备有涡轮增压器，还包括了增压器工作时的辐射噪声。一般来讲，空气动力噪声的来源主要有以下三个方面：（1）在进排气管中，流动的气流压力脉动所产生的中低频噪声；（2）进排气流高速流经管路截面时，会形成相应的涡流，进而产生高频涡流噪声；（3）气缸内部气体的扰动以及进排气门的快速关闭和开启，会在进排气系统中产生相应的动力振动，产生相应的噪声。

以进气噪声为例，其可以细分为涡流噪声、气缸共振噪声、周期性压力脉动噪声以及进气管气柱共振噪声，不同的噪声产生的机理也各不相同。涡流噪声主要是高速气流流经气门流通截面时，形成的涡流引发的高频噪声；气缸共振噪声是气缸内气压压力波所激发的共振引起的，与气缸的容积、进气管直径及长度有着密切的联系；周期性压力脉动噪声则是由于新鲜空气进入进气管后，气门在开闭过程中会产生周期性的压力脉动，由空气密度变化引起的噪声。

3 工程机械噪声的控制要点

针对工程机械噪声的发声原理及危害，相关技术人员应该充分重视起来，加强对于噪声的控制，保证工程机械工作的安全性和稳定性。

3.1 对发动机噪声的控制

相关统计分析表明，在现代化工程机械中，发动机是主要噪声源，做好发动机噪声的控制是非常关键的。在2010年，我国实施的新的工程机械噪声国标《土方机械噪声限值》（GB 16710-2010），明确了工程机械噪声控制的相关标准，可以以此作为参考，做好发动机噪声的控制。

首先，应该对发动机进行合理设置。通过合理配置发动机与机架连接位置减震块的阻尼和刚度，可以有效减少发动机在工作中产生的振动，通过车架向驾驶室和外壳板件的传递，能够减少驾驶室的振动，防止驾驶室二次振动产生的辐射噪声。同时，可以在保证发动机散热性能的前提下，使用耐热吸音材料，对其进行密封，将噪声限制在发动机罩壳内，降低噪声源的辐

射性。

其次，对于排气噪声，可以配置相应的消声器，对辐射产生的噪音进行削减，这也是降低排气噪声最为简单、最为有效的方法。如果技术条件和资金条件允许，也可以对进排气噪声通道进行相应的改善和优化，保证管道内壁的光滑通畅，从而有效降低进排气噪声。

最后，对于燃烧噪声，结合其产生机理可知，控制噪声的主要手段是对气缸内气体压力升高率的控制。工程机械在工作过程中，如果转速升高，活塞的散热损失和漏气损失减少，则气缸内的压力和温度会迅速增加，喷油压力提升，燃烧室内部的空气剧烈扰动，快速形成混合气体，在着火延迟期内，形成的可燃混合气的数量也会增大，可能会形成多个着火点，从而使得发动机工作粗暴，产生噪声。对此，应该对喷油提前角进行合理设置，对喷油规律进行有效控制，进而控制速燃期内气体压力的升高率，减少着火延迟期内可燃混合气的数量，实现对于燃烧噪声的削减和控制。

3.2 对驾驶室噪声的控制

对于存在驾驶室的工程机械，如果不能对驾驶室内部的噪声进行有效控制，则可能会在相对密闭的环境中形成混响声场，不仅会影响操作人员的身心健康，还会降低其注意力，导致驾驶员迅速疲劳，影响作业质量和作业安全。针对驾驶室与发动机的相对位置，一般来讲，对于驾驶室噪声的控制，主要包括吸声隔音、密封处理、结构设计等。例如，可以在驾驶室底板的缝隙处嵌入弹性良好的吸声隔音材料，如聚氨酯泡沫塑料等，对其进行密封处理；可以在驾驶室下方发动机位置的地板上，设置相应的吸声材料；可以在驾驶室与车架之间设置相应的减震器；可以对驾驶室的板件尺寸、质量、刚度等参数进行调整和改进，在安装过程中，加强板件叠加处的刚度，减少由于振动造成的二次辐射声援，从而对驾驶室内部的噪声进行有效控制。

4 结语

总而言之，在科技发展的带动下，工程机械在各个领域都得到了非常广泛的应用，作为评价工程机械性能的重要指标。噪声所产生的危害是非常巨大的，需要相关技术人员加以重视，从噪声发声原理出发，切实做好噪声的控制工作，推动工程机械产品的稳定健康发展。

参考文献

[1] 周龙刚，赵金鹏，孟祥龙.工程机械噪声原理与控制策略浅析[J].工程机械文摘，2012，（6）.

[2] 蒋真平，周守艳.工程机械噪声与控制分析[J].建筑机械，2007，（7）.

[3] 卓凯，刘玮，李敬明.工程机械噪声产生的原因与控制分析[J].工程机械文摘，2012，（1）.

作者简介：曾庆钊，男，湖南衡南人，中国中铁四局集团第五工程有限公司工程师，研究方向：机械设计制造及其自动化。

（责任编辑：黄银芳）