50裝載機用柴油機降噪技術應用

2016-12-20 03:56:37梁成奇尚兵兵霍雷

設備管理與維修 2016年11期

關鍵詞：優化

梁成奇，尚兵兵，霍雷

（濰柴動力股份有限公司，山東濰坊261205）

50裝載機用柴油機降噪技術應用

梁成奇，尚兵兵，霍雷

（濰柴動力股份有限公司，山東濰坊261205）

柴油機是裝載機的主要噪聲源，對裝載機整機噪聲指標起決定性作用。50裝載機用某柴油機本身零部件及其配附件的噪聲優化技術，通過消聲室及整機試驗對比分析，確定主要噪聲源，并給出降噪措施。

裝載機；柴油機；噪聲；風扇

0 前言

裝載機與其他工程機械相比，噪聲對環境的污染尤為突出。50裝載機在所有裝載機類產品里所占比重大，國內某10 L柴油機在50裝載機的配套動力中占比＞80%。柴油機是裝載機的主要噪聲源，針對50裝載機用柴油機的降噪技術，是整機能否達標的關鍵。

國內某型號50裝載機，整機機外輻射噪聲117.5 dB，按GB 16710—2010規定的噪聲限值要求（表1）可算出50裝載機輻射噪聲限值為112.5 dB，圓整后為113 dB，該機型發射噪聲超出標準4.5 dB。

柴油機噪聲包括燃燒噪聲、機械噪聲及空氣動力噪聲。針對噪聲特性，降低噪聲的方法有：①降低柴油機本身的直接噪聲源，但在柴油機平臺開發設計完成后，很難再降低其本身的噪聲。②在傳遞路徑上降低輻射噪聲傳播。

表1 GB16710—2010噪聲限值及實施階段

1 發動機技術參數

該型發動機為直列、增壓、水冷、4沖程，額定功率154 kW，轉速2200 r/min，最大扭矩/轉速860 N·m/1500（r/min），排量9.7 L，缸數-缸徑×行程6-126×130 mm，壓縮比17∶1，噪聲111.3 dB，排放要求為非道路Ⅱ階段。

2 降噪措施

2.1 活塞銷偏置

活塞銷偏置是為了減輕活塞在受氣體壓力較大的壓縮上止點換向時對氣缸的敲擊聲。經試驗對比（圖1），活塞銷偏置后，整機輻射噪聲下降明顯，各轉速下噪聲平均降低0.8 dB，標定工況整機輻射噪聲下降0.96 dB。

圖1 活塞銷偏置與原機的輻射噪聲對比

2.2 中間齒輪傳動間隙優化

優化中間傳動齒輪結構，將齒輪中間分開，采用2個彈性支撐銷連接（圖2），使動力輸入齒和動力輸出齒在和其他齒輪嚙合時減小嚙合沖擊，降低噪聲。這種結構優化后的齒輪被稱為剪切齒輪。

經試驗對比（圖3），中間齒輪采用剪切齒輪后，在中高轉速范圍，整機噪聲可降低1.5 dB，在低轉速范圍，剪切齒輪噪聲略有優勢。

圖2 優化后的中間齒輪結構

2.3 風扇及匹配優化

（1）降低風扇速比。風扇噪聲聲壓級Lp與風扇轉速n的關系為Lp∝lgn，風扇速比由0.9降至0.8，額定點風扇轉速降低220 r/min，對應風扇噪聲可降低1.5～2 dB。

（2）風扇優化選型。保持風扇外徑不變，均為780 mm，采用原機6葉鐵風扇、5葉鐵風扇、6葉雙扭曲塑料風扇、5葉雙扭曲塑料風扇、吸風5葉雙扭曲塑料風扇等5種風扇對比試驗，風扇結構外觀對比見圖4，參數對比見表2。選取風量大、功耗低、噪聲低的風扇用于最終試驗。

圖3 剪切齒輪與原機的輻射噪聲對比

試驗數據顯示：①從風扇性能看，雙扭曲塑料風扇的風量和靜壓效率都優于鐵風扇。②同材料的5葉風扇要比6葉風扇的噪聲低。③雙扭曲塑料風扇比鐵風扇的噪聲低。④吸風扇比吹風扇的噪聲低。

2.4 油底殼

發動機主要是通過零部件的表面向外輻射噪聲，剛度差的薄壁零部件是輻射噪聲的主要通道。如油底殼，表面積大，薄板沖壓成型，且沒有加強筋，剛度差，最容易輻射噪聲。將油底殼更改為加筋結構，結合模態計算及制造工藝，筋深6 mm（圖5），提高剛度，抑制輻射噪聲。在額定轉速點，整機輻射噪聲比原油底殼下降0.4 dB。