锤片式粉碎机噪声源识别及降噪方法

曹丽英，杨左文，焦 巍，张玉宝，张跃鹏，张弘玉



锤片式粉碎机噪声源识别及降噪方法

曹丽英1，杨左文1，焦 巍2，张玉宝1，张跃鹏1，张弘玉1

（1. 内蒙古科技大学机械工程学院，包头 014010； 2. 中国农业科学院草原研究所，呼和浩特 010010）

为了解决锤片式饲料粉碎机工作过程中噪声大的问题，运用虚拟仪器测试技术和台架试验相结合的方法，对粉碎机的噪声信号进行采集和分析，针对影响噪声的主要因素如锤片、筛网、进料口、出料口和转子转速等进行相应的声压级和频谱测试分析，寻找粉碎机主要噪声源及其与主要影响因素之间的规律，并通过对粉碎机各部件的结构参数进行改进设计，达到降低整机噪声的目的。研究结果表明：粉碎机噪声信号主要包含48、180、200、361、893和1 263 Hz共6种频率成分；筛网、进料口和出料口对主频成分没有影响，只影响噪声频率的幅值；筛网具有降噪作用；进料口和出料口都不同程度地增强了噪声声压级；通过对主轴转速为2 400～2 800 r/min时的空载噪声频谱图分析知，当转速升高时，噪声幅值急剧升高，可见转速对粉碎机的噪声有影响；对不同锤片数量的空载噪声频谱图分析知，锤片数量只影响噪声幅值，对主要频率变化影响较小。此外，对粉碎机进料口、出料口、筛网的结构参数进行改进设计，以出料口的改进设计为例，基于有限元法对改进前后分离装置内的流场湍动能分布情况经行了模拟，将改进前后的结果进行对比分析发现：出料口改进后分离装置内气流的湍动能较小，流动较为稳定。通过台架试验表明：当选用改进后的出料口时，粉碎机整机噪声得到明显改善，噪声总声压级降低了3 dB(A)，各测点噪声声压级降低1.9～3.6 dB(A)，进一步粉碎试验表明使用改进后的出料口并未影响粉碎机的生产效率以及吨料电耗，研究所采用的降噪措施可行，此法可为控制粉碎机噪声提供理论依据。

农业机械；加工；机械化；粉碎机；噪声；降噪；频率

0 引 言

锤片式粉碎机是饲料加工中应用最广泛的一种粉碎机，也是饲料加工厂最大的噪声源之一[1-2]。粉碎机噪声不仅给操作工人的身体健康和周围的环境带来了极大的危害，还降低了机器的使用寿命[3-4]。因此，寻找粉碎机噪声源、进行降噪设计具有重要意义。

关于粉碎机早期的研究主要集中在筛分效率[5-13]、粉碎能耗[14-15]、粉碎过程、粉碎机理[16-18]以及粉碎机结构优化等方面[19-22]。关于粉碎机噪声方面的研究还比较少见，对噪声的测试也主要借助传统的测量仪器。在噪声研究方面，有学者提出了一些新的识别机械系统周期性噪声的方法[23]，由于粉碎机的噪声源形式复杂，将新方法应用到粉碎机噪声研究中还未见有文献报道。武佩通过对5台锤片式粉碎机的噪声进行测试分析，证明了在空载和额定负载下的主要噪声源为空气动力性噪声[24]。范文海在结构力学与振动理论的基础上分析了粉碎机的结构特点，并且基于虚拟仪器平台构造了粉碎机的振动和噪声测试系统[25]。李青等利用鱼骨图总结了粉碎机产生振动与噪声的主要原因，提出了一些减振降噪措施[26]。

本文针对课题组研发的一种轴流式的锤片式粉碎机的噪声进行研究，目的是寻找粉碎机噪声源及其与主要影响因素之间的规律，在此基础上分析降噪措施。

1 噪声源识别研究

基于LabVIEW 2013软件平台实现对粉碎机噪声信号的实时采集和频谱测量。将传感器采集到的噪声信号经前置放大器放大，放大后的信号经过NI数据采集卡 输入到PC机上的LabVIEW数据处理分析平台，进行结果分析和显示。信号采集程序包括数据的采集、显示以及保存3部分。信号分析程序包括声压、声压级和频谱分析[27-30]。

1.1 试验条件

试验用的锤片式饲料粉碎机共有4组锤片，每组含 4个锤片，交错对称排列。主轴额定转速2 800 r/min，生产率800 kg/h，以含水率控制在14%的玉米颗粒为试验 原料。

1.2 测点布置

根据GB/T6971-2007饲料粉碎机实验方法中噪声测试标准进行声压级测量[31]。试验共布置5个测点，在与转轴同一水平面布置4个测点，第5个测点位于粉碎机的正上方，测点距粉碎机表面50 cm。采用声压法测量噪声信号。测点分布如图1所示，图中测点3的位置在与测点2相对的粉碎机的另一侧面，距离粉碎机和地面的间距与测点2一致。

1. 回料管 2. 出料口 3. 筛片 4. 分离装置 5. 锤片 6. 进料口

1.3 试验内容

试验内容主要包括空、负载工况下整机测试分析、噪声信号分离试验、转速与锤片数量对粉碎机噪声的影响研究3部分。

1.3.1 空载和负载工况下整机测试分析

分别对空载、负载2种工况下的粉碎机进行整机声压级测试。待粉碎机运转平稳后，记录各测点的噪声声压级。对于每个测点，每隔5 s记录1个值，1 min内共记录12个值，求其平均值作为该点的噪声总声压级。5个测点的声压级统计值如表1所示。

表1 额定转速下空载和负载工况下噪声统计

从表1知，噪声最高值出现在测点1而不是距电机最近的测点4和或距粉碎机主轴最近的测点2或3。通过进一步分析，测点1的噪声是由于锤片旋转引起的空气动力性噪声通过出料口向外辐射造成；测点4噪声最低是因为此点远离出料口，受到的辐射较小；测点5的噪声较高是由于壳体的辐射噪声引起的。整体上空载时声压级大于负载时声压级，最大差值为2.6 dB(A)，可见空气动力性噪声为主要噪声；

因测点5位于粉碎机的正上方，噪声值受干扰因素较其余4点少。以测点5的数据为分析代表，图2为粉碎机额定转速时空、负载2种工况下测点5的噪声频谱图，表2为5个测点的主频值。

图2 空载和负载工况下测点5的噪声频谱

表2 空载和负载时的主频值

将测点1到测点5的频谱图经过统计后得到表2中的频率数据。由于粉碎机的高阶振型对粉碎机噪声研究意义不大，故本研究只对前4阶振型对应的频率进行分析。由图2知，负载和空载时主频变化趋势基本相同；由表2知，负载和空载时相比，1～3阶主频变化不大，第4阶时，各测点的主频变化明显。

旋转噪声是由转子高速旋转搅动周围空气激发的。粉碎机转子在旋转过程中，周期性的拍打空气质点，其频率计算式为：

式中为主轴转速，r/min；为锤片数，为谐波数（=1, 2, 3, …）

粉碎机旋转噪声的基频如表3所示。

表3 旋转噪声的基频

由表2和表3数据可知物料加载与否对噪声源的主要特征影响很小，只改变峰值的大小，故对粉碎机进行噪声设计的关键是降低其空载噪声。

1.3.2 噪声信号分离试验

粉碎机在工作时存在多种噪声源，各噪声进行叠加，产生的频率不容易被识别。这种情况下很可能存在多源耦合问题，本研究运用分布运转法对锤片、筛网、进料口以及出料口进行噪声测试试验。以下内容以测点5的数据为例进行分析。由于转子是连接转轴与锤片的结构，故先对转子进行频谱分析得到转子的基频噪声。

将锤片、筛网全部拆去，测量粉碎机噪声声压级值统计得图3单转子基础噪声频谱图。

图3 单转子基础噪声频谱图

由图3试验结果统计知，单转子基础噪声声压级 的最大值是87.8 dB(A)，最小值是87.2 dB，平均值是 87.5 dB(A)。与图2结果对比知，单转子运转时，噪声声压级总体上很小，说明锤片对噪声影响很大；频谱图中有突出的3个峰值，48、893和1 263 Hz，对比图2a可知，48 Hz是转子基频噪声，其余2个峰值对应的离散噪声是结构振动引起的。

对不同结构影响状态进行识别，试验结果如表4所示。

由表4知，在额定工况下，锤片通过周期性拍打空气产生的噪声最大。单筛网时噪声最小，比转子基础噪声小3.6 dB（A），说明筛网阻碍了空气动力性噪声通过出料口向外辐射，因此，筛网具有降低噪声的作用。

表4 不同结构噪声声压级(dB(A))及对应主频值

通过不同结构组合时的整机噪声声压级进行噪声识别，可以发现锤片与出料口组合时，粉碎机噪声较其余组合大；筛网具有降噪作用；在进、出料口处噪声较大；无锤片时，最大声压级是87.8 dB（A），平均声压级只有87.5 dB（A），与其余状态的相同指标对比声压级最低，气动噪声有所降低，此时振动噪声占了主要地位，有2个主要噪声的频率峰值，即旋转噪声基频47 Hz和振动噪声主频1263 Hz。

1.3.3 转速与锤片数量对粉碎机噪声的影响

转子的转速直接影响粉碎机的工作效率，转子的工作转速在2 400～2 800 r/min。分别选取2 400、2 500、 2 600、2 700和2 800 r/min作为试验因素进行粉碎机噪声测量，表5为不同转速下噪声声压级和旋转噪声频率测试结果。

表5 不同转速时噪声声压级和旋转噪声频率

图4 2 400～2 700 r/min噪声频谱图

由表5知，转速越大各测点噪声声压越大。在2 400～2 800 r/min转速内，粉碎机噪声会随着转速增加而加剧。结合图2a和图4知，在转速为2 400～2 800 r/min时，主要噪声源与粉碎机的噪声基频、二次谐波频率有很好的吻合，说明转速在2 400～2 800 r/min内变化时，粉碎机的主要噪声源是空气动力性噪声。转速2 600 r/min以前，粉碎机的噪声频率信号中宽频信号能量较大，说明粉碎机噪声在低速时涡流噪声占优势；转速2 600 r/min以后，粉碎机的噪声频率信号中离散信号能量较大，说明高速时旋转噪声占优势。

在空载额定转速下，分别对无锤片、单排锤片、2排锤片、3排锤片以及4排锤片时粉碎机的噪声声压级进行测试，统计结果见表6；锤片数量对粉碎机旋转噪声频率影响以测点5为例进行分析，测量结果如图5所示。

表6 不同锤片数量时噪声声压级

图5 不同锤片数量时测点5频谱图

由表6知，锤片数量增加，锤片与空气冲击噪声增大，粉碎机总声压级迅速升高；由图5知，随着锤片数增加，粉碎机噪声幅值不断增大，可见锤片数量只影响到噪声幅值，对主频影响较小，进一步说明锤片数量不会改变噪声源，噪声主要来自锤片与空气的冲击噪声，即空气动力性噪声。结合表4试验结果知，进料口、出料口对粉碎机空气动力性噪声的影响较大。因此，降低粉碎机噪声的关键在于降低空气动力性噪声。

2 粉碎机降噪方法分析

筛网具有降噪作用，可以适当增大筛网面积，如设计球面型筛网等。由于气动噪声是粉碎机的主要噪声源，进料口与出料口都不同程度上增强了噪声，结合空气动力性理论设计进料口与出料口结构形状，通过改善气流的流动状态来降低噪声。

在主要噪声源中，除旋转噪声外，另一噪声源主要是由于气流经进料口进入到出料口流出的整个过程中，形成的流体表面压力脉动和紊流产生的。在改进设计中，将进料口改进为半圆形，以降低进料口处的表面压力脉动。将出料口上壁面改为圆弧面，以减弱出料口上壁面空气流的紊流现象。改进后样机如图6所示。

图6 出料口改进后的粉碎机

用ANSYS中ICEM-FLUENT模块对改进前后的分离装置内的湍流进行模拟，结果如图7所示。

图7 改进前后分离装置湍动能分布

图7知，较原分离装置而言，改进后分离装置内湍动能较低，流场分布较均匀，紊流现象较弱，表面脉动压力较小，空气动力性噪声可得到有效改善。

此外，还可采取在粉碎机与地基之间安置弹性衬垫材料、包裹吸声材料，搭建隔声罩等方式进行被动降噪。

将出料口改进后，对粉碎机空载时各测点噪声声压级进行测试，结果如表7所示。

表7 出料口改进后粉碎机各测点空载噪声

从表1和表7对比知，出料口改进后，总声压级降幅为3.0 dB(A)，各测点的平均声压级降幅为1.9～3.6 dB(A)，说明出料口改进后粉碎机噪声得到一定程度的改善。

3 粉碎机改进前后生产力试验

根据GB/T6971-2007《饲料粉碎机试验方法》，以含水率为14%的玉米颗粒为试验原料，粉碎机功率7.5 kW，工作转速为2 800 r/min，喂料量为13.3 kg/min，进行粉碎试验。对出料口改进后粉碎机的生产力进行评价。由表8知，改进后样机的生产率相对误差为1.4%，吨料电耗相对误差为3.6%。出料口改进前后生产率及吨料电耗相当，即出料口改进设计后，整机生产力无显著变化。

表8 改进前后样机生产率统计

4 结 论

1）对粉碎机进行噪声设计的关键是降低其空载气动噪声。

2）锤片对噪声产生的作用最大；筛网、进料口和出料对主频成分没有影响，只影响噪声频率的幅值；筛网具有降噪作用；进料口、出料口不同程度增强了噪声声压级。

3）从频谱图可知，当转速在2 400～2 800 r/min范围内变化时，粉碎机噪声幅值会随着转速增加而加剧，说明转速对粉碎机的噪声影响显著；锤片数量只影响噪声幅值，对主要频率变化影响较小；低转速时涡流噪声占优势，高转速时旋转噪声占优势。

4）改进粉碎机出料口等结构的参数可以有效降低粉碎机噪声，改进前后粉碎机生产率分别为790.08和789.24 kg/h，吨料电耗分别为9.94和9.75 kW×h/t，因此改进前后生产力无显著变化。

[1] 曹丽英. 新型锤片式粉碎机物料分离特性的模拟与测试分析[D]. 呼和浩特：内蒙古农业大学，2010. Cao Liying. Measuring and Simulation Analysis on Material- Sieving Properties for a New Hammer mill[D]. Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2010. (in Chinese with English abstract)

[2] 武佩，柏大桨. 爪式粉碎机噪声源的识别分析[J]. 农业机械学报，1990，3：61－66. Wu Pei, Bai Daqi.Identification of noise sources of the disk mill[J]. Journal of Agricultural Machinery, 1990, 3: 61－66. (in Chinese with English abstract)

[3] Rayeight R J W S. Theory of sound[J]. Docer Publications, 1976, 2: 41－44.

[4] 房菁. 基于LabVIEW和MATLAB的饲料粉碎机振动信号采集与处理[J]. 工艺设备，2016，37(11)：16－18. Fang Jing. Acquisition and processing of the mechanical vibration signal of feed hammer mill based on LabVIEW and MATLAB[J]. Feed Industry. 2016, 37(11): 16－18. (in Chinese with English abstract)

[5] 曹丽英，张跃鹏，张玉宝，等. 筛片参数优化对饲料粉碎机筛分效率的影响[J]. 农业工程学报，2016，32(22)： 284－288. Cao Liying, Zhang Yuepeng, Zhang Yubao, et al. Influence of screen parameters optimization on screening efficiency of feed hammer mill[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(22): 284－288. (in Chinese with English abstract)

[6] 曹丽英，贺龙，张玉宝. 锤片式粉碎机物料粒度分布特性对透筛效率的影响规律研究[J]. 饲料工业，2014，35(23)：11－16. Cao Liying, He Long, Zhang Yubao.Effect of particle size distribution of the material on the screening efificiency in the grinder[J]. Feed industry. 2014, 35(23): 11－16. (in Chinese with English abstract)

[7] 白羽. 新型锤片式粉碎机分离装置设计研究[D]. 包头：内蒙古科技大学，2013. Bai Yu.Research on the Design of a New Type of Hammer Mill Separator[D]. Baotou: Inner Mongolia University of Science and Technology, 2013. (in Chinese with English abstract)

[8] 王亮，曹丽英. 一种关于提高饲料粉碎机颗粒过筛率综合效果方法的讨论[J]. 饲料工业，2014，35(7)：12－14. Wang Liang, Cao Liying. A discussion of net effect for improving the sieving rate of feed mill[J].Journal of food science and technology, 2014, 35(7):12－14. (in Chinese with English abstract)

[9] 曹丽英，史兴华，石炜，等. 锤片式粉碎机粉碎室内流场仿真分析[J].农机化研究，2017，39(8)：22－26. Cao Liying, Shi Xinghua, Shi Wei, et al. Simulation and Analysis on Flow Field in Crashing Cavity of New－type Feed Hammer Mill[J]. Journal of agricultural mechanization, 2017, 39(8): 22－26. (in Chinese with English abstract)

[10] 曹丽英，武佩，马彦华，等. 基于FLUENT的锤片式粉碎机单相流场分析[J]. 粮食与饲料工业，2010，12：45－47.Cao Liying, Wu Pei, Ma Yanhua, et al. Analysis on single- phase flow field of hammer mill based on FLUENT[J]. Cereal & feed industry, 2010, 12: 45－47. (in Chinese with English abstract)

[11] 曹丽英，武佩. 粉碎机分离装置气-固两相流研究—基于FlUENT[J]. 农机化研究，2013，2：23－26.Cao Liying, Wu Pei. Study on Air-solid Two-phases Flow in the Sieving Set-up of a Hammer Mill-Based on FLUENT [J]. Journal of agricultural mechanization, 2013, 2: 23－26. (in Chinese with English abstract)

[12] 刘宪，吉颖风，李博强，等. 锤片式饲料粉碎机内碎物料分离速度的分析[J]. 农业机械学报，2004，35(1)：182－183. Liu Xian, Ji Yingfeng, Li Boqiang, et al. Analysis of the separation speed of the broken material in the hammer mill[J]. Journal of agricultural machinery, 2004, 35(1): 182－183. (in Chinese with English abstract)

[13] 周向农，史建新. 饲料粉碎机环流分布的试验研究[J]. 农业工程学报，1997，13(4)：140－143. Zhou Xiangnong, Shi Jianxin. Experimental studies on circulation distribution of a hammer mill[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 1997, 13(4): 140－143. (in Chinese with English abstract)

[14] Rittinger P R Von. Textbook of the science of preparation, systematical presented according to the lastest development and improvements [M]. Berlin, Ernst. U. kotn, 1867.

[15] Bond F C. Third theory of commination[J].Mining Engineering, 1952, 4: 484.

[16] Friedrich, w. The process of combination in a hammer mill dependent upon the values influencing in[J]. Muhle, 1959, 48: 648, 49: 660.

[17] 朱新华，郭文川，阎晓利，等. 锤片式粉碎机的理论分析和结构改进措施探讨[J]. 西北农业大学学报，1999，27(1)：108－111. Zhu Xinhua, Guo Wenchuan, Yan Xiaoli, etal.Theoretical analysis and improvement measures of hammer mill[J]. Actauniv. Agric Boreali-occidentalis, 1999, 27(1): 108－111. (in Chinese with English abstract)

[18] 戴丽燕. 关于Rosin-Rammler粒径分布函数的研究[J]. 有色矿冶，2000，16(3)：15－16. Dai liyan. Study on Rosin-Rammler particle size distribution function[J]. Non-ferrous mining and metallurgy. 2000, 16(3): 15－16. (in Chinese with English abstract)

[19] 汪建新，张广义，曹丽英. 新型锤片式饲料粉碎机分离流道内物料运动规律[J]. 农业工程学报，2013，29(9)：18－23. Wang Jianxin, Zhang Guangyi, Cao Liying. Research of materials motion law in separation flow of new type hammer feed grinder[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(9): 18－23. (in Chinese with English abstract)

[20] 曹丽英，贺龙，张玉宝，等. 锤片式饲料粉碎机内气固两相流场压强的测试方法[J]. 农业工程学报，2016，32(11)：90－97. Cao Liying, He Long, Zhang Yubao, etal. Pressure test method of gas-solid two-phase flow field in grinding chamber with hammer mill[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(11): 90－97. (in Chinese with English abstract)

[21] 贺龙. 粉碎机粉碎室内气固两相流场特性的测试[D]. 包头：内蒙古科技大学，2015. He Long.The Test about the Property of Solid Flow Field in the Crushing Chamber of the Grinder[D]. Baotou: Inner Mongolia University of Science and Technology, 2015. (in Chinese with English abstract)

[22] Barnwal P, Singh K K, Sharma Alka, etal. Influence of pin and hammer mill on grinding characteristics, thermal and antioxidant properties of coriander power[J]. Journal of food science and technology, 2015, 52(12): 77－83.

[23] Louis Lefebvre, Frederic Laville. Noise source identification for mechanicalsystems generating periodic impacts[J]. Apphlied Acoustics. March, 2007, 5: 83－86.

[24] 武佩. 锤片式粉碎机噪声的测试分析[J]. 内蒙古农牧学院学报，1994，15(3)：61－66. Wu Pei.Measurement analysison noise of hammer mill[J]. Journal of Inner Mongolia College of agriculture and animal husbandry, 1994, 15(3): 61－66. (in Chinese with English abstract)

[25] 范文海. 锤片式粉碎机机座结构优化与振动噪声分析[D]. 无锡：江南大学，2009. Fan Wenhai. Structure Optimum of Hammer Pulverator’s Frame and Its Vibration and Noise Analysis[D]. Wuxi: Jiangnan university, 2009. (in Chinese with English abstract)

[26] 李青，李娜，张运文. 齿爪式粉碎机振动与噪声工艺优化分析[J]. 农业装备与车辆工程，2014，52(8)：66－68.Li Qing, Li Na, Zhang Yunwen. Process optimization analysis on vibration and noise of tooth-claw-type pulverized [J]. Agriculture equipment & vehicle and noise engineering, 2014, 52(8): 66－68. (in Chinese with English abstract)

[27] 许肖梅. 声学基础[M]. 北京：科学出版社，2003.

[28] 张勇，孙健. LabVIEW程序设计基础与提高[M]. 北京：机械工业出版社，2013.

[29] 李增光.机械振动噪声设计入门[M]北京：化学工业出版社，2013

[30] 张恩慧，殷金英，邢书仁. 噪声与振动控制[M]. 北京：冶金工业出版社，2013.

[31] 中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会. GB/T691-2007饲料粉碎机实验方法[S]. 北京：中国标准出版社，2007.

Noise sources identification and noise reduction methods of hammer mill

Cao Liying1, Yang Zuowen1, Jiao Wei2, Zhang Yubao1, Zhang Yuepeng1, Zhang Hongyu1

(1.014010,; 2.010010,)

In order to solve the problem of big noise during the working process of the hammer mill, and search for the main noise source and noise reduction method of hammer mill, the noise signals were collected and analyzed by the virtual instrument software LabVIEW and bench test on the hammer mill. The sound pressure level of the hammer mill was tested and analyzed in no-load and load conditions, and the spectrum of the hammer mill was tested. The result of this test shows the no-load sound pressure level of the hammer mill is bigger than the load sound pressure level. The material loading or not only changes the size of the peak of the noise. Thus it can be seen the key of absorbing the noise is to reduce the no-load aeromechanic noise. The noise sources of hammer mill were superimposed, bringing about the multivariate source coupling problem. The distribution operation method was used to test the noise of the hammer, screen, feeding inlet and feeding outlet. Sound pressure level and frequency spectrum were analyzed to find the main noise sources of the hammer mill, according to the main factors of noise such as the hammers, screen, feeding inlet and feeding outlet. Noise pressure level was tested and spectrum was analyzed in the state of noise with a single factor and combination of multiple factors. The results are as follows: The noise signals contain 47, 180, 200, 361, 893 and 1263 Hz. The screen, feeding inlet and outlet have no effect on the main frequency component. The screen has the noise reduction function; the feeding inlet and outlet enhance the noise pressure in different degrees. The sound pressure level of the single rotor is very small, which reveals that the hammer has a great influence on the noise. The noise is strengthened when the hammer and the outlet work together; the noise of hammer mill is greatly reduced when it has no hammer piece. Based on the analysis of no-load noise spectrum of 2400-2800 r/min, when the speed increases, the noise amplitude increases dramatically, indicating that the effect of noise on high-speed grinder is evident.When the speed is 2400-2800 r/min, the main noise source is in good agreement with the noise base frequency and the second-harmonic frequency of the hammer mill; when the speed is lower than 2600 r/min, the broadband signal energy to noise frequency signal of grinder is larger, indicating mill noise of vortex at low speed is dominant; when the speed is higher than 2600 r/min, the discrete signal energy to noise frequency signal of hammer mill is larger, that is to say the rotating noise is dominant at high speed. In the working condition of no load and rated speed, the noise sound pressure level of the hammer mill was tested with no hammer, single row hammer, 2 row hammers, 3 row hammers and 4 row hammers respectively. It is known that the number of hammers only affects the amplitude of the noise and has little influence on the change of the main frequency by analyzing the spectrum diagram of the no-load noise with different numbers of hammer pieces. Besides, the structure of feeding inlet, outlet and screen was improved in design. Taking the outlet improvement design as an example, turbulent kinetic energy of original and improved separation device was simulated. The comparison results show that the kinetic energy of the improved outlet is less. It is proved that the improvement of the outlet is beneficial to the noise reduction in the experiment, the total sound pressure level was reduced by 3 dB(A), the sound pressure levels of test points were reduced by 1.9-3.6 dB(A), and the hammer mill production was not greatly affected. Some other methods of noise reduction were proposed. This research provides theoretical evidence for the noise reduction design of the hammer mill.

agricultural machinery; processing; mechanization; hammer mill; noise; noise reduction; frequency

曹丽英，杨左文，焦 巍，张玉宝，张跃鹏，张弘玉. 锤片式粉碎机噪声源识别及降噪方法[J]. 农业工程学报，2018，34(7)：59－65. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.07.008 http://www.tcsae.org

Cao Liying, Yang Zuowen, Jiao Wei, Zhang Yubao, Zhang Yuepeng, Zhang Hongyu. Noise sources identification and noise reduction methods of hammer mill[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(7): 59－65. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.07.008 http://www.tcsae.org

2017-05-01

2018-02-02

国家自然科学基金资助项目（51105189）；内蒙古自然科学基金资助项目（2014MS0534）；内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZC13153）

曹丽英，女，内蒙古土左旗人，副教授，博士，主要研究方向为农产品加工装备设计，机械优化设计，工程测试等。Email：kdcly@imust.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.07.008

S226.3

A

1002-6819(2018)-07-0059-07