用声强测量法分析轮式装载机驾驶室内声场

　　轮式装载机是工程机械中的主要产品之一,具有作业灵活、装载效率高和短距离转移物料方便等优点,被广泛应用于各种工程建设中·但是,由于设计和制造等方面的原因,国产轮式装载机的噪声还较高,不仅直接影响到司机的健康,而且还会由于引起司机身心疲劳而影响作业效率和作业安全,所以应加以有效控制·

　　装载机驾驶室内的声场比较复杂,不仅有外部传入的噪声,而且还有内部声源产生的噪声和因壁面反射而产生的混响声;驾驶室相当于一个隔声罩,但其某些壁面本身又是较强的噪声源·对驾驶室内噪声进行测量和分析,有助于对其内部声场及噪声源的认识,为采取降噪措施或低噪声改进设计提供参考·笔者以国产某ZL50装载机为样机,试用声强技术对其驾驶室内噪声进行测量和分析·

　　1　声强测量的原理

　　声强测量是80年代初在声学测量和信号处理方面发展起来的新技术,声强的矢量性使声强测量在应用时受环境限制少,易于确定声源位置、声能流向和声场分布情况等,因而近年来已成为噪声源鉴别,声功率测定和声场分析的有效手段之一·

　　声强是指单位时间内通过单位面积的声能·声场中某一点A处在r方向上的声强Ir为

式中p为A点处的声压;vr为A点处的质点在r方向上的速度·

　　常用的声强测量法是双传声器法,其基本原理如下:在无粘的理想介质中的欧拉方程为

式中ρ为介质密度·设A点附近在r方向上有相距为Δr的两点A1和A2,该两点的声压分别为p1和p2,则根据欧拉方程,A点处质点的速度可近似地表达为

　　将式(3)和(4)代入式(1)即可得到A点声强的近似值·试验所用仪器是丹麦B&K公司的3360声强分析系统·该系统包括2134声强分析仪、4714显示器、3519声强探头等,其工作流程如图1所示·

　　2　试验条件与方法

　　试验是在面积为213m²的半消声室内进行的·试验时样机停在原地,发动机以2 200 r/min的转速运转·测点布置在驾驶室内部、发动机机罩及进排气管等主要声源的周围,共有800多个·其中,在驾驶室内靠壁面(或顶面和底板)附近的测点布置在距被测表面10cm的平面内·图2是样机及部分表面附近的测点布置示意图·图中的大写字母A、B、C……用来标记被测表面的角点,与下面的三维声强分布图或等声强曲线图上的字母相对应·

　　3　试验结果及其分析

　　根据GB16710.1中“工程机械噪声限值”[1]和GB/T16710.3中“工程机械定置试验条件下司机位置处噪声的测定”[2]的规定,工程机械驾驶室内噪声以“开门状态”和“闭门状态”测得的司机耳旁噪声中的较高者作为评价值·经测量,样机在“开门状态”时的司机耳旁噪声为A声级94.1dB,在“闭门状态”时的噪声为A声级93.7dB,均超过了标准中规定的噪声限值·由于“开门状态”的噪声大于“闭门状态”,故下面主要对“开门状态”下的驾驶室内声场测量结果进行分析·