关于汽车用空气压缩机降低噪声的分析

王磊

摘要：随着汽车的大量使用，汽车噪声对人们的日常生活和身体造成了很大的影响。关于汽车造成噪声的方面有很多，如汽车里的空气压缩机的使用。空气压缩机在使用过程中会出现很大的噪音，不管是从环境还是人身健康的角度来说都是不利的，本文主要从解决关于汽车用空气压缩机降低噪音的角度表达一些自己的见解，望对制造汽车企业关于使用空气压缩机方面有一些帮助。

Abstract： With the extensive use of cars， car noise has a great impact on people's daily life and body. There are many aspects of noise caused by cars， such as the use of air compressors in cars. There will be a lot of noise in the use of air compressor， which is unfavorable both from the perspective of environment and human health. This paper mainly expresses some opinions from the perspective of solving the problem of reducing noise of automobile air compressor， hoping to help automobile manufacturers use air compressor.

關键词：汽车;空气压缩机;分类;噪声;解决方法

Key words： automobile;air compressor;classification;noise;resolvent

中图分类号：U472.43                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）03-0112-03

0  引言

现如今我国交通方面发展的越来越好，国民的收入也在逐年稳步提高，尤其是国家经济内循环政策下，需要扩大消费、需要扩大投资，这就为汽车行业的发展奠定了良好的基础。商用汽车，如客车、轻卡、重卡等，现在可以说是随处可见，在给人们生活带来便捷的同时，也给人们日常生活带来很多不便，同样也对人体健康产生不利影响。很多人都觉得汽车给人们带来安全方面的影响都是交通事故或者汽车排放的一些有害性气体，却不知噪声同样是危害人体安全的因素之一。可能噪声带来的危害是一种长期的、隐性的，所以就导致了人们对这方面不够重视，只是觉得声音有点大，有点吵，并没有发现噪声会对人体造成哪些危害。噪声表面上就是声音大了点，长期处于这种环境中会对人的听力造成影响。如听力下降现象。其实除了这种最显而易见的方面之外，噪声还能够诱发其它的一些重大疾病，这一点是很多人都不了解的，所以并没有深刻意识到噪声的危害。汽车产生噪声的方面有很多，像发动机的轰鸣声、行驶时轮胎的摩擦声、喇叭声、排气管的排气声等等。除了这些最常见的表面因素，汽车内部许多零部件的使用也会产生很大的噪声，而空气压缩机就是其中一种。那么接下来本文就以商用汽车制动系统的气源部件“空气压缩机”产生噪声的原因及如何解决这一问题做出一些阐述。

1  空气压缩机的分类

在说空气压缩机产生噪声之前，我们先介绍一下空气压缩机的分类及一些最为常见的空气压缩机的种类及其特点，根据其结构做出相关实验来针对性的解决噪声问题。

1.1 容积式空气压缩机

容积式压缩机的工作原理就是将气体封闭在一个密闭的空间里，通过不断地运动作用，将气体进行反复压缩，以此来提高气体的密度，达到压缩气体的目的。

容积式压缩机可分为往复式压缩机和回旋式压缩机：其中往复式压缩机包括活塞式压缩机以及膜片式压缩机;回旋式压缩机包括螺杆式压缩机以及滑片式压缩机。

①活塞式压缩机。活塞式压缩机是往复式压缩机中常见的压缩机种类之一，也是日常企业中最常见的空气压缩机之一，更是在商用汽车中作为制动装置气源的主要零部件。活塞式压缩机是利用活塞运动，以此来压缩空间的大小，达到压缩空气的目的。②膜片式压缩机也是属于复式压缩机的种类之一，但是相对于活塞式压缩机，他在相关企业中并没有那么常见。膜片式压缩机并不会像活塞式压缩机那样利用活塞运动间接接触气体，它是直接接触气体，通过膜片挤压来压缩空间，达到压缩空气的目的。③螺杆式压缩机是回旋式压缩机中常见的种类之一，也是日常企业中最常见的空气压缩机之一。螺杆转动时，会减少螺杆与螺杆之间、螺杆与外壳之间形成的空间，随着螺杆运动，空间越来越少，这样导致气体密度越来越大，达到压缩空气的目的。④滑片式压缩机也是回旋式压缩机的一种。滑片式压缩机是通过两个滑片的径向移动，不断压缩两个滑片之间的空间，以此来提高空气的密度，达到压缩空气的目的。

1.2 动力式压缩机

动力式压缩机是通过改变气体速度来达到压缩空气的目的。当气体的速度改变时，它所具有的能量也随之改变，通过扩压器作用，将气体分子所含有的动能转化为压力能，以此来达到压缩空气的目的。根据气流流向的不同，动力式压缩机可以分为离心式压缩机以及轴流式压缩机。

①离心式压缩机，可以在离心力作用下提高气体的运动速度，然后通过扩压器作用，以此来提高空气密度，达到空气压缩的目的。②轴流式压缩机，其转子上装有叶片，当转子转动时会带动空气，使得空气速度提升而具有动能，再通过扩压器将能量进行改变，增加空间内气体压力，达到压缩空气的目的。

2  常见的几种空气压缩机

空气压缩机的种类很多，应用也很广泛，我们具体介绍一下几种常见的空气压缩机。

2.1 活塞式压缩机

活塞式压缩机在日常生活中、工业企业制造中都属于应用最广泛的一种压缩机。尤其是汽车制造领域，采用气体制动的刹车模式，活塞式压缩机是最主要的压缩机，有着不可取代的地位。活塞式壓缩机虽然制造时消耗的材料多，运转时会造成冲击，运行不是很稳定，但是他的结构原理很简单，制造起来很方便，工作效率很高，因此即使它有着不少缺点，但是仍受各行各业的广泛使用。

2.2 螺杆式压缩机

螺杆式压缩机有多种不同的样式。根据结构可分为：双螺杆式、单螺杆式;根据压缩运行方式的不同可分为：喷油螺杆式压缩机、无油螺杆式压缩机、喷水式螺杆压缩机等。相比于活塞式压缩机，螺杆式压缩机制造时技术相对较难。因为转子的技术含量高，制造起来难度较大。但是螺杆式压缩机结构简单紧凑，运转期间相对较为稳定，不会造成冲击，运行比较稳定。因此，螺杆式压缩机也是主流的空气压缩机之一。

2.3 离心式压缩机

离心式压缩机的原理就是通过提高气体分子的运动速度，将动能转化为压力能，以此来达到压缩空气的目的。在离心式压缩机中，高速度旋转的叶轮会带动气体运动，提高气体的运动速度，然后在离心力的作用下，使得气体会有内部向外部方向沿着叶轮向外流动，再通过扩压器以及蜗壳作用下，将动能转化为压力能，改变空间内的压力，从而达到压缩空气的目的。

3  空气压缩机出现噪声的原因

在空气压缩机设计研发时，通常都会进行降噪处理。制造企业会对空气压缩机进行一个噪声测试，并将噪声控制在一定的范围内。但是在使用空气压缩机时，由于空气压缩机本身装配不当，运输配送或者装配时导致内部零件松动或者脱落等情况，会造成很明显的噪声现象;空气压缩机在使用过程中，出现无油或者是供油不足的时候也会产生很明显的噪声，严重时会造成空气压缩机的“抱死”损坏，并且不同种类的空气压缩机所使用的润滑油规格也是有所区别的。如果使用的油与所需要的油规格不同，也会产生明显不同的噪声;燃油车所用的空气压缩机绝大部分是由机头发动机进行齿轮传动，如果齿轮的啮合磨损严重，或者有松动，会导致整体产生振动，这种噪声并非空气压缩机内部引起，但是往往很难判断。作为一个多声源发声体，对其产生的噪声简单划分一下无非就是进气产生的噪声、排气产生的噪声、机械结构产生的噪声以及电磁产生的噪声等。针对这些产生的噪声的方向，应从其产生噪声的根源做出解决方案，而通过实验进行数据对比是最有利的证据，所以接下来本文将通过具体的实验研究来分析空气压缩机产生噪声的因素到底有哪些。

4  实验空气压缩机产生噪声的方案

空气压缩机（下文简称空压机）能够产生噪声的方面有很多，那么如何证明哪些因素能够真正影响到空压机产生噪声，实验是最有效、最直接的方式。那么根据上文分析出的原因，接下来我们将对空压机内部一些结构做一些差异性对比，得到影响空压机产生噪声的影响因素，以此来做出降低噪声的针对性解决方案。

4.1 空压机在不同进气状态下的噪声测试数据（表1）

由表1分析可知：

通过噪声数据看，噪声随着进气管长度变短而递增，直到拆去接头后测缸盖进气口噪声达到最大值，且相同空压机两种背压情况下噪声值基本相同。

4.2 空压机在不同管径状态下的噪声测试数据（表2）

①空压机排气量相差不大，但噪声差异很大，排除之前排气量大从而吸气量大、噪声大的猜想。②空压机随着背压增加，噪声全部增大，可确认背压是影响噪声的一个指标。③随着3种进气管内径增加，空压机噪声随着增大。

4.3 顶隙相同空压机，不同结构进气接头，噪声测试数据（表3）

由表分析可知：①进气接头内、外径尺寸相同，结构不同，如图1所示。②进气接头越平顺、弯越小，对应噪声相对增加。

4.4 不同顶隙对空压机噪声的影响测试数据（表4）

由表分析可知：顶隙增大会对噪声有一定影响，但是中间存在峰值，顶隙于2.05mm时开始下降。

4.5 分析实验数据

通过上述实验研究数据表明，噪声随着进气管长度的变短而递增，所以得到第一个影响因素：进气管长度。为了找到具体的影响因素，接下来采用空压机在不同管径状态下的噪声测试做出实验对比。由实验可知，空压机上气速度基本相同，但是噪声差距很大，所以排除进气以及排气导致噪声大的猜想。而且发现背压不同时，噪声存在明显差异，故由此得到背压也是影响因素之一。当改变进气管管径时，噪声也会随之变动，所以进气管管径也是影响噪声产生的因素之一。接下来分析了进气方面一些实验数据，发现噪声会根据进气接头的不同而有所差异，接头越平顺、弯越小，相应噪声相对增大。顶隙对噪声有一定影响，在顶隙由小到大的实验过程中，顶隙在1.9mm时，噪声达到峰值后开始下降。

4.6 提出解决方案

由实验数据我们可以对产生噪声方面的因素，做一个针对性解决。首先就是进气管长度不宜过短，因为噪声是随着进气管长度的变短而递增的，尤其是当摘取进气接头后测缸盖进气口噪声达到最大值;背压也是影响因素之一，噪声会随着背压的增加而增大，因此在使用空气压缩机时背压不宜过大;噪声还会随着进气管管径的增加而增大，所以进气管的管径不能选择过大的管径;进气接头越平顺、弯越小，相对应的噪声会增加，因此，进气接头的选择也是影响噪声大小的一个决定因素;顶隙也是噪声的影响隐性因素之一，以该实验数据状况而论，空压机设计过程中，在满足相关性能参数的前提下可将顶隙控制在较低或较高的合理数值，应避开1.9mm左右的顶隙数值。

以上建议都是从空气压缩机的设计、制造选取的源头上去解决一些噪声的产生。但是在日常生活中，即使源头上得到了一些改善，依旧会因为一些使用方法或者其它一些方面导致噪声变得更大。因此，除了在设计、制造的源头上采取一些措施外，在日常使用时，我们还要注意一些其它的注意事项：①空气压缩机使用工况应远离灰尘、粉尘的地方并做好定期清理，且进气口应该设置空气滤芯进行过滤，保证进入的空气是比较干净的。②要定期对储气罐进行压力测试，保证其处于安全范围之内。③驾驶员一定要了解汽车的一些相关零部件容易受到影响的因素，安全驾驶。④在空压机停机后进行缓慢降压，不得快速打开储气罐的排气门，应使其在空载状态下运行数秒钟。⑤在周围空气寒冷时，特别是冬季，必须加入防冻液，以避免空压机缸盖结冰将导致严重损害，从而制动系统瘫痪。

5  结束语

噪声污染作为国际社会三个重要污染之一，从大局观角度出发，我们也应当重视。除此之外，在日常生活中，在生产制造作业中，噪声污染都会对人体安全造成很大的影响。因此，我们应当重视噪声污染这个问题。汽车在我国的数量是一个非常庞大的数字，且不说繁华的大城市，现如今在一些小县城里，交通堵塞的现象都经常发生，由此可见现如今汽车在我国的数量是怎样一个比例。可以说能够解决汽车噪声给人们生活带来的影响，那么噪声给人们生活带来的影响就解决了一半。本文通过真实的实验研究，得到一些关于汽车用空气压缩机影响噪声的因素，望对降低汽车噪声方面有所借鉴作用。

参考文献：

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