50装载机用柴油机降噪技术应用

2016-12-20梁成奇尚兵兵霍雷

设备管理与维修 2016年11期

关键词：底壳减振器偏置

梁成奇，尚兵兵，霍雷

（潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261205）

50装载机用柴油机降噪技术应用

梁成奇，尚兵兵，霍雷

（潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261205）

柴油机是装载机的主要噪声源，对装载机整机噪声指标起决定性作用。50装载机用某柴油机本身零部件及其配附件的噪声优化技术，通过消声室及整机试验对比分析，确定主要噪声源，并给出降噪措施。

装载机；柴油机；噪声；风扇

0 前言

装载机与其他工程机械相比，噪声对环境的污染尤为突出。50装载机在所有装载机类产品里所占比重大，国内某10 L柴油机在50装载机的配套动力中占比＞80%。柴油机是装载机的主要噪声源，针对50装载机用柴油机的降噪技术，是整机能否达标的关键。

国内某型号50装载机，整机机外辐射噪声117.5 dB，按GB 16710—2010规定的噪声限值要求（表1）可算出50装载机辐射噪声限值为112.5 dB，圆整后为113 dB，该机型发射噪声超出标准4.5 dB。

柴油机噪声包括燃烧噪声、机械噪声及空气动力噪声。针对噪声特性，降低噪声的方法有：①降低柴油机本身的直接噪声源，但在柴油机平台开发设计完成后，很难再降低其本身的噪声。②在传递路径上降低辐射噪声传播。

表1 GB16710—2010噪声限值及实施阶段

1 发动机技术参数

该型发动机为直列、增压、水冷、4冲程，额定功率154 kW，转速2200 r/min，最大扭矩/转速860 N·m/1500（r/min），排量9.7 L，缸数-缸径×行程6-126×130 mm，压缩比17∶1，噪声111.3 dB，排放要求为非道路Ⅱ阶段。

2 降噪措施

2.1 活塞销偏置

活塞销偏置是为了减轻活塞在受气体压力较大的压缩上止点换向时对气缸的敲击声。经试验对比（图1），活塞销偏置后，整机辐射噪声下降明显，各转速下噪声平均降低0.8 dB，标定工况整机辐射噪声下降0.96 dB。

图1 活塞销偏置与原机的辐射噪声对比

2.2 中间齿轮传动间隙优化

优化中间传动齿轮结构，将齿轮中间分开，采用2个弹性支撑销连接（图2），使动力输入齿和动力输出齿在和其他齿轮啮合时减小啮合冲击，降低噪声。这种结构优化后的齿轮被称为剪切齿轮。

经试验对比（图3），中间齿轮采用剪切齿轮后，在中高转速范围，整机噪声可降低1.5 dB，在低转速范围，剪切齿轮噪声略有优势。

图2 优化后的中间齿轮结构

2.3 风扇及匹配优化

（1）降低风扇速比。风扇噪声声压级Lp与风扇转速n的关系为Lp∝lgn，风扇速比由0.9降至0.8，额定点风扇转速降低220 r/min，对应风扇噪声可降低1.5～2 dB。

（2）风扇优化选型。保持风扇外径不变，均为780 mm，采用原机6叶铁风扇、5叶铁风扇、6叶双扭曲塑料风扇、5叶双扭曲塑料风扇、吸风5叶双扭曲塑料风扇等5种风扇对比试验，风扇结构外观对比见图4，参数对比见表2。选取风量大、功耗低、噪声低的风扇用于最终试验。

图3 剪切齿轮与原机的辐射噪声对比

试验数据显示：①从风扇性能看，双扭曲塑料风扇的风量和静压效率都优于铁风扇。②同材料的5叶风扇要比6叶风扇的噪声低。③双扭曲塑料风扇比铁风扇的噪声低。④吸风扇比吹风扇的噪声低。

2.4 油底壳

发动机主要是通过零部件的表面向外辐射噪声，刚度差的薄壁零部件是辐射噪声的主要通道。如油底壳，表面积大，薄板冲压成型，且没有加强筋，刚度差，最容易辐射噪声。将油底壳更改为加筋结构，结合模态计算及制造工艺，筋深6 mm（图5），提高刚度，抑制辐射噪声。在额定转速点，整机辐射噪声比原油底壳下降0.4 dB。