筑路机械减振与降噪技术的研究

李文正

（甘肃圆陇路桥机械化公路工程有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

1 筑路机械减振技术的研究

1.1 筑路机械对振动的应用

1.1.1 熨平板

将道路路面材料摊铺成型、有效预压实的重要部件就是熨平板。在熨平板上方，设有2套振动装置，即振动装置、振捣装置。通过相关试验发现，在实际工作过程中，振动和振捣装置是互相进行耦合的，当振捣冲程比较高或者振捣频率高于15 Hz时，振捣装置的惯性力矩和不平衡惯性力便会变大。在熨平板中因振捣而形成的加速度值比振动形成的加速度值高时，熨平板便会处于非常不规则的振动状态。与此同时，因振动器而出现的加速度值，在横向方向中的分布并不均匀，同时在熨平板各段中出现较为显著的振动相位滞后、振动相位不同步现象，导致摊铺路面的平整度遭受严重影响。针对以上现象，通过有效调整不同段的熨平板振捣梁之间的相位关系，能够促使不同振捣梁进行上下的交错运动，可以对不同振捣梁之间形成的惯性力进行有效抵消，能够对不平衡的惯性力起到较好的抑制作用。

1.1.2 振动压路机

驾驶人员在振动压路机的振动作用影响下，其自身的身心健康常常会遭受严重影响，与此同时，振动压路机施工作业周边的建筑物也会遭受一定影响，出现不同程度的振动现象，建筑物的多处位置常常会遭受不同程度的破坏。深入研究道路振动压实对环境造成的影响，实际上就是对因在振动压路机作用下所产生的和振动有关的数据进行收集，科学统计振动压路机在施工过程中出现的地面振动衰减的规律，对建筑物地面允许限值进行有效结合和考虑，对振动压路机的隔振措施、安全工作距离进行探讨，以促使在对振动压路机对环境造成的影响进行科学评价时具有可靠的依据。同时有助于更为合理的设计、运用振动压路机。通过科学统计、拟合测试获取的数据，能够获取距离和地面振动加速度之间的变化关系。

1.2 筑路机械的减振

本文以双钢轮振动压路机减振系统作为研究对象，以深入研究筑路机械的减振现象。筑路机械的减振系统常常会影响到舒适性，主要通过机架振动烈度的高低反映出来，对操作的舒适性、驾驶室的减振效果具有直接的影响作用。

1.2.1 双钢轮振动压路机减振效果的影响因素

关于双钢钢轮振动压路机的减振效果，存在很多的影响因素，包括单个减振系统、振动轮、整车等。

（1）单个减振系统。通过有效组合若干个减震器，将其有效布置在振动轮的两侧，能够对车架起到有效的支撑作用，同时能够对钢轮的振动效果进行有效减小，以上一组减震器，即为压路机的单个减振系统。其中，单个减振系统性能的影响因素，包括安装减振系统过程中前后钢轮轴线的垂直度和平行度、减振块的预压处理、减振块的布置方式、减振块的个数等。在安装单个减振系统时，一定要进行预压处理，保证在初始状态时减振块就受到一定的预压力。在安装单个减振系统时，一定要对前后轴线的垂直度、平行度进行有效保证。一旦前后钢轮轴线的垂直度、平行度比较差，则后轮驱动力、前轮驱动力之间非常容易产生极附加转矩，造成减振系统无法均匀受力，减振器遭受一定程度的破坏，同时导致振动压路机滚动阻力的提高，同时振动压路机还会出现跑偏现象，甚至会对道路路面的压实质量造成严重影响。

（2）振动轮。压路机的振源就是振动轮。振动轮激振力作用中心和振动轮质心互相重合，能够有效避免钢轮在振动过程中出现偏振现象。要想确保钢轮两边的减振系统均衡受力，必须要保证振动钢轮不会出现偏振现象。

（3）整车。根据我国有关的标准规定，筑路机械减振性能的好坏，其主要评价指标为车架的振动烈度。减振系统性能能够得以充分发挥，深受整车参数设计质量的影响。

第一，上车和下车的质量比。下车，即为和减振器进行连接的振动钢轮；上车，即为和减振器进行连接的机架。振动传递率与上车和下车的质量比呈正比关系。所以，在振动压实效果不会遭受影响的基础和前提下，对上车和下车的质量比进行适当提高，可以对减振效果进行有效提高。

第二，机架质心的位置。车架钢轮的质心、激振力作用中心一定要和前后车各自的质心互相重合，同时确保在纵向垂直面、横向垂直面均为重合，以便能够有效避免车架因左右偏振、前后摆振而发生剧烈振动的现象。

第三，拍振动和双振源耦合。双钢轮振动压路机的振动非常复杂，双钢轮振动压路机中包括2套单个减振系统、2个激振源。只有确保2个钢轮具有相同的振动特性，具有相同的频率和振幅，同时合理设置钢轮左右两侧的减振系统，才能够对2个激振源引发的振动在上车架的交互影响进行有效抑制。此外，在对2个互相独立的振动系统进行运用时，假如前钢轮振动系统和后钢轮振动系统分别引发的激扰力的频率、振幅是不同的，在机架上会出现拍振现象，进而导致机器的振动变得更为剧烈，大大降低路面的压实质量。

1.2.2 减振对路面压实质量造成的影响

减振对路面压实质量造成的影响，表现在多个不同的方面，如对路面压实度及其均匀性、振幅均匀性等。筑路机械减振系统性能的好坏，大大影响振幅的大小。如果筑路机械减振系统的性能不够好，钢轮两侧的振幅偏差便会随之变大，路面压实的均匀性和路面平整度变差。

2 筑路机械降噪技术的研究

和其他类型的车辆相比，工程类的机械由于功率偏大，作业工况变化多端且复杂，导致筑路机械在实际工作中常常会出现较高的噪声，严重影响周边环境、驾驶人的身心健康。目前，和国外发达国家的噪声限值相比，我国国家标准规定的工程机械噪声限值要高3～8 dB（A），大大降低我国国产工程机械整机性能的国际市场竞争力。本文以国产双钢轮振动压路机为例，测试和分析了双钢轮振动压路机的频谱、声压、声强，主要噪声源包括振动轮、排气筒、发动机、冷却风扇等。振动压路机的振动轮属于工作装置，振动轮的噪声和发动机等相比较，它的地位是次要的。所以，发动机部位是双钢轮振动压路机噪声防治的重点对象。

2.1 驾驶室隔声降噪的处理

为实现驾驶室的隔声降噪，常常采用对空气传播途径进行隔绝的方法，通过密封驾驶室，能够有效减少声音经过壁板向驾驶室中的穿透。对驾驶室中的混响声进行减弱或者消除，这是驾驶室吸声设计的主要目的。要想对混响声进行有效地消除和减弱，应选用吸声能力较高的吸声材料和表面较大的吸声结构。

2.2 风扇噪声的降低

风扇噪声存在很多的影响因素，包括风扇转速、静压、风扇风量、风扇直径等。其中，散热器和风扇之间的导风段，即为护风圈。散热器和护风圈之间的连接空隙不能过大。当普通护风圈被用带排风扩散口的护风圈取代时，能够获取较好的噪声特性，即：在同等转速条件下，降低声压级，在转速下降至维持原风量时，能够获取约13dB（A）的总减声量。此外，护风圈和风扇的相对位置非常重要。对风扇进行适当布设，获取最大的风量，能够有效降低风扇的转速，进而能够有效降低功率消耗和噪声。

2.3 对发动机进行降噪

发动机在工作过程中，会出现多种噪声，包括风扇、进气、排气、燃烧、机械等噪声。实际上，发动机的转速和以上噪声的关系非常紧密。一般来说，随着发动机转速的提高，柴油机的噪声会随之上升。发动机的主要噪声源，就是燃烧噪声。压力增长率、最大爆发压力、燃烧噪声随着发动机转速的增大而变大。将吸声材料安装在发动机机罩内侧，或者选用具有隔声作用的材料制作出来的机罩，能够对发动机产生的噪声进行有效地减弱和消除。针对风扇吸风口，通过选用栅格的形式，能够有效避免噪声直线传播的现象，保证进风的顺利进行，获取比较好的降噪效果。

2.4 排气噪声的降低

在对消声器进行更换之前，排气噪声的结果为112 dB（A），在对原消声器更换为进口消声器之后，排气噪声结果为85.4dB（A）。采用有效的改进措施后，样机不同工况的噪声均得到一定降低。根据对噪声源的识别结果，不难发现，整机的主要噪声源依然是驾驶室下方的发动机。在改进之后，尽管样机的整体噪声获得不同程度的下降，不过发动机处产生的噪声依然属于高噪声区域，主要原因是位于左侧的发动机的冷却风扇会辐射出较为严重的空气动力性噪声，要想有效降低噪声，仅仅采用白叶窗结构很难实现。尽管选用以上降噪措施能够获取一定的降噪效果，不过并未达到国际标准的要求。