工程機械噪聲原理與控制策略
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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，綜合國力的不斷增強，在我國各種工程的數(shù)量也不斷增多，規(guī)模也隨之?dāng)U大。這些工程在提高社會生產(chǎn)力，滿優(yōu)化人類生活品質(zhì)的同時也帶來了很多問題。其中工程施工中機械噪聲就是其中最為突出的問題之一。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)人如果長時間暴露在高分貝噪聲當(dāng)中，會嚴(yán)重影響聽力系統(tǒng)并且免疫力會不斷下降，情緒也會變得暴躁易怒，并且噪音還會引起操作者的疲勞。噪聲除了對人的健康造成威脅還會影響建筑物，儀表的使用。因此在工業(yè)發(fā)達(dá)的歐洲國家已經(jīng)將工程機械噪聲評價作為工程整體評估的重要指標(biāo)之一。為了解決工程機械噪聲超標(biāo)的問題，本文立足于工程機械噪聲的發(fā)生機理，通過實地調(diào)查與數(shù)據(jù)分析后，提出了對工程機械噪聲合理，科學(xué)，經(jīng)濟(jì)的控制策略。以便為國內(nèi)的工程機械噪聲研究提供理論參考，為工程隊提供工程機械噪聲控制策略。
1工程機械噪聲原理
當(dāng)下的工程機械噪聲原理主要分為兩種：①工程機械在正常運行時候進(jìn)行氣體交換時造成的“空氣動力噪聲”。常見的例如風(fēng)扇噪聲，進(jìn)氣噪聲，排氣噪聲等。②工程機械在運行時自身震動產(chǎn)生的噪聲也成為“結(jié)構(gòu)力噪聲”。在工程機械中一般“結(jié)構(gòu)力噪聲”噪聲源一般為工程機械的大功率高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機。工程機械發(fā)動機的“結(jié)構(gòu)力噪聲”又被分為燃燒噪聲與機械噪聲兩類。除了“空氣動力噪聲”，“結(jié)構(gòu)力噪聲”這兩類噪聲外還有因為液體在管道中流動時造成系統(tǒng)壓力改變的引起震動而產(chǎn)生的“液壓系統(tǒng)噪聲”和因為二次振動引起的“板輻射噪聲”等。
2常見的工程機械噪聲種類及產(chǎn)生的具體原因
2.1空氣動力噪聲
“空氣動力噪聲”最為常見的是以下三種：①風(fēng)扇噪聲是最為典型的“空氣動力噪聲”，也是工程施工過程中比較難控制的噪聲種類之一。因為施工要求風(fēng)冷發(fā)動機高速滿負(fù)載的運轉(zhuǎn)，風(fēng)扇也隨著高速旋轉(zhuǎn)時造成無數(shù)渦流，這些渦流對空氣造成擾動形成壓力波進(jìn)而形成連續(xù)寬頻噪聲，風(fēng)扇噪聲會長時間高分貝的存在對施工人員影響較大。②排氣噪聲，排氣噪聲是工程機械打開排氣閥排出廢氣時，廢氣因為以脈沖形式排出具有很高的能量對排氣管及周遭部件進(jìn)行沖擊產(chǎn)生振動引起的。③進(jìn)氣噪聲，是因為進(jìn)氣管在周期性的吸收進(jìn)新鮮空氣時導(dǎo)致管內(nèi)壓力發(fā)生周期性脈動，改變了進(jìn)氣管道內(nèi)的空氣密度造成的。
2.2結(jié)構(gòu)力噪聲
“結(jié)構(gòu)力噪聲”的噪聲聲源一般是機械工程的大功率發(fā)動機，細(xì)分可根據(jù)噪聲產(chǎn)生機理不同分為燃燒噪聲與機械噪聲。其中燃燒噪聲是在燃料在活塞缸內(nèi)燃燒放出大量熱能使得氣體體積迅速膨脹發(fā)生爆炸沖擊活塞缸及其周遭部件產(chǎn)生噪聲。機械噪聲則是在發(fā)動機正常進(jìn)行運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機內(nèi)部零件之間存在空隙相互碰撞導(dǎo)致振動繼而引起發(fā)動機外殼表面輻射出噪音。
3工程機械噪聲控制策略
對于噪聲的控制我們遵從的根本原則是在以下三個環(huán)節(jié)中進(jìn)行控制，第一個環(huán)節(jié)是在噪聲產(chǎn)生的噪源處進(jìn)行控制消滅噪源或者減低噪聲分貝，第二個環(huán)節(jié)是在噪聲傳播過程之中，眾所周知聲音的傳播需要介質(zhì)，最后是在接受者出進(jìn)行控制。以下工程機械的噪聲控制辦法都是基于這三個環(huán)節(jié)進(jìn)行的。
3.1發(fā)動機處的“結(jié)構(gòu)力噪聲”控制措施
工程機械的噪聲主要來源就是發(fā)動機，發(fā)動機作為工程機械的動力源也是主要噪聲源。因此想要降低工程機械的噪聲那么就必須從發(fā)動機入手。一般在發(fā)動機與機架連接處加裝內(nèi)阻尼性能高的減震塊能有效減輕發(fā)動機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動。同時在保證散熱能力不受影響的條件下可以將發(fā)動機用耐熱吸音的材料包裹起來，減少噪聲的向外輻射，將噪音屏蔽在發(fā)動機外殼內(nèi)。對于發(fā)動機內(nèi)部的燃燒噪聲控制根據(jù)其產(chǎn)生的原理一般是通過設(shè)置噴油提前角，控制噴油規(guī)律達(dá)到減緩速燃期活塞缸內(nèi)部壓力升高程度，以及減少著火延遲期內(nèi)活塞缸內(nèi)部的可燃混合氣體數(shù)，以此達(dá)到有效降低燃燒噪聲。
3.2排氣噪聲控制措施
排氣噪聲的控制方法很多最為簡單有效的是，通過對排氣管道安裝高分子材料制成的消音器，在噪聲傳播的過程到消音器的過程中，高分子材料通過內(nèi)部摩擦產(chǎn)生的損耗反應(yīng)將部分振動能量轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉以此來降低輻射出來的噪聲分貝。但在進(jìn)行排氣噪聲控制過程中還要注意到一點，要保證排氣管道內(nèi)壁的通暢與光滑并且避免使用排氣管道設(shè)計成直角拐彎的工程機械，直角彎的排氣管道很容易造成氣體瞬時脈動并且氣體進(jìn)入直角彎道時會產(chǎn)生二次輻射產(chǎn)生巨大的排氣噪聲。
3.3風(fēng)扇噪聲控制措施
影響風(fēng)扇噪聲的因素多種多樣，一般而言風(fēng)扇想要有好的散熱效果就必須有足夠的風(fēng)量。而風(fēng)扇的風(fēng)量一般與風(fēng)扇的直徑，轉(zhuǎn)速，靜壓大小有關(guān)。當(dāng)直徑越大，轉(zhuǎn)速越快，靜壓越強的時候風(fēng)量就會加大但隨之風(fēng)扇噪聲也會成倍的增加。因此我們進(jìn)行風(fēng)扇噪聲防護(hù)時從兩個方面入手。首先是對風(fēng)扇的選擇，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇的葉片形狀與幾何參數(shù)的設(shè)計對于風(fēng)扇噪聲的抑制效果顯著。因此風(fēng)扇的葉片數(shù)量，葉片材質(zhì)，葉片形狀都是我們要考慮的，同時對于風(fēng)扇的導(dǎo)風(fēng)罩也要格外注意，一個設(shè)計科學(xué)合理的導(dǎo)風(fēng)罩也能有效減少風(fēng)扇噪聲。防治風(fēng)扇噪聲的另一個辦法是加裝當(dāng)前新型的“消聲百葉窗”，這種“消聲百葉窗”能夠通過利用風(fēng)扇葉片之間高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的摩擦力，使得受到氣體影響而旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生一定的阻尼，從而達(dá)到吸收振動能量控制噪聲的目的。
3.4駕駛室與接受者出的噪聲控制措施
對于在工程機械的駕駛室內(nèi)工作的操作人員，一定要注意噪聲的控制。因為長時間暴露在高分貝的噪聲環(huán)境中人的身體健康不但會遭到破壞還會導(dǎo)致操作者變得疲勞。當(dāng)操作者因為長時間暴露在噪聲環(huán)境中變得操作遲鈍不但影響工程的施工質(zhì)量與施工進(jìn)度嚴(yán)重的時候還會造成工程事故。因此要重視工程機械的駕駛室噪聲防治工作。一般來說工程機械的發(fā)動機在駕駛室的后下方，因此首先要保證駕駛室與發(fā)動機的直接連接處要留有空隙，以此來減少發(fā)動機振動對駕駛的影響。其次要在駕駛室內(nèi)的地面與四周鋪設(shè)吸聲材質(zhì)。對于駕駛室內(nèi)的構(gòu)件縫隙處藥用像橡膠或者聚氨酯泡沫塑料類彈性較好的材料填充。對于直接處在噪聲環(huán)境內(nèi)的操作人員，如果條件允許可以配發(fā)帶麥克風(fēng)的防噪耳塞，既能減少噪聲也能方便交流。條件不能滿足時也可以只分發(fā)防噪耳塞。
4結(jié)語
隨著人們環(huán)保理念的不斷增強，噪音污染也成為了人們關(guān)注的熱點，工程機械噪聲作為主要的噪音污染種類之一，如何有效降低工程機械噪聲迫在眉睫。本文通過對工程機械噪聲產(chǎn)生的原理進(jìn)行分析，研究，提出了在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上可取能夠顯著降低工程機械噪聲的控制策略。使得在工程機械施工過程中駕駛室與施工場所的噪聲得到了控制，保護(hù)了施工人員的健康也延長了施工場所中設(shè)備的使用壽命。工程機械噪聲是一個工程施工中不可避免的問題，在我國工程數(shù)量與規(guī)模如此巨大的背景下，進(jìn)行工程機械噪聲的控制研究是非常有實際意義的。有效的工程機械噪聲控制也能提高我國工程項目在國內(nèi)國外市場上的競爭了，是我國走向工程機械強國的必備條件之一。
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作者：居述妹 單位：中國電建集團(tuán)江西省水電工程局有限公司
