中型铣刨机噪声现状及噪声源识别

元小强+黄志亮+单欢乐

摘要： 工程机械操作舒适性日渐成为评价一个产品好坏的重要指标，而噪声指标又是舒适性指标的重要组成部分。本文通过对某中型铣刨机进行噪声试验，研究了铣刨机的噪声源分布、频谱特性及噪声传递路径。试验结果表明：操作者位置上的噪声主要是由散热风扇和发动机排气噪声贡献，其能量主要集中在中心频率630Hz以下的中低频，且主要是从地板下方散热出风口传递过来。

Abstract： The comfort of operators who drive construction machines gradually becomes an important index， meantime as for comfort noise is a key index. The thesis analyzed the transfer path of noise， the characteristics of spectrum and the locations of noise sources based on the noise test on mid-sized cold milling machine. The test results indicated that the noise around the top of operators seat is from the air outlet under the floor， and its frequency band is low and medium below the center frequency 630Hz， and the main noise sources are cooling fan and engine exhaust.

关键词： 铣刨机；噪声；频率

Key words： milling machine；noise；frequency

中图分类号：TB533 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）22-0032-02

0 引言

空气、水和噪声污染被称为工业文明危害环境的三大污染源[1]。随着现代工业技术的不断发展和社会前进步伐的加快，工程机械的高速发展给社会带来便利和高效益的同时，辐射出来的噪声也带来了严重的危害和损失。中型铣刨机作为一种常用的路面翻新维修工程机械，控制其辐射噪声显得尤为重要。一直以来铣刨机的研究主要集中在工作效率[2]、可靠性及铣刨鼓结构[3]等方面，而对铣刨机噪声[4]的研究很少。因而，研究铣刨机的噪声特性（声压级和频谱）、传递途径及噪声源分布具有重要的工程应用背景。

1 试验部分

1.1 试验对象 本试验对象为某中型铣刨机，发动机标定工况147kW@2300rpm，发动机最高转速2350rpm；风扇叶片数8片，速比1，吸风式。

1.2 试验设备 噪声信号采集及分析采用LMS SCR05数据采集系统，噪声信号的测量采用GRAS传声器。

1.3 测试工况及步骤 ①发动机空载全速运转并关闭发动机机罩，测量操作者位置上、四周外场1m处、机身顶部、仪表盘上下、机身左右两侧后下方以及操作者位置地板的噪声声压级和频谱。②发动机空载全速运转并打开发动机机罩，测量操作者位置上、四周外场1m处、排气口、进气口、散热器左右两侧以及发动机左右两侧的噪声声压级和频谱。

2 结果与讨论

2.1 总的噪声声压级分析 该铣刨机在空载全速工况下，操作者位置等关键点以及主要噪声源近场的噪声声压级如表1所示。声压级采用A计权，背景噪声最大为62.2dB，满足现场测试要求。①空载全速工况下，操作者位置上的噪声声压级达到88.5dB。②当机罩打开时，前方1m处噪声变化不大；左右两侧1m处噪声平均升高9dB以上；操作者位置上升高4.5dB以上。③散热器>发动机>排气口>进气口；由此推断散热器、发动机是整机的主要噪声源。④机身左右后下方>操作位置地板>仪表盘下方>仪表盘上方>操作者位置上，由此推断操作者位置上的噪声主要是由操作者位置地板下方散热出风口传递过来的。⑤散热器右侧要比左侧高将近2.5dB。

2.2 噪声频谱分析及噪声源识别

2.2.1 系统理论工作频率计算 该铣刨机发动机为六缸四冲程发动机，冷却风扇叶片数为8个，行走柱塞泵柱塞数为7个，输料定量泵齿数为13个，辅助泵齿数为13个。各噪声源理论工作频率计算值如表2所示。

2.2.2 关键点频谱分析 发动机空载全速工况下，对操作者位置上、散热器、发动机和排气的噪声进行了频谱分析，获取了关键点和关键噪声源的频谱特性。

由图1操作者位置上的噪声频谱可知：

①操作者位置上的噪声能量主要集中在中心频率125Hz、中心频率250～630Hz频带范围内，属于中低频噪声。②中心频率125Hz的噪声能量主要是由发动机点火频率118.5Hz贡献的，中心频率250Hz主要是由点火频率2倍频237Hz贡献的，中心频率315Hz主要是由散热器冷却风扇314Hz贡献的，中心频率400～630Hz频带范围内主要是由齿轮泵脉动以及风扇2倍频贡献的。③风扇旋转噪声对操作者位置上的噪声能量贡献偏大一些，说明风扇是主要噪声源。

由图2排气口以及发动机左右两侧的噪声频谱可知：

①排气口位置以及发动机左右两侧噪声对应发动机点火频率1、2倍频的能量，排气口要明显高些；说明发动机点火频率1、2倍频对应的能量是由发动机排气噪声引起的。②发动机右侧对应风扇旋转频率的能量要略高于左侧的，说明散热冷却风扇对发动机右侧的噪声贡献大些。

由图3散热器左右两侧的噪声频谱可知：

①散热器左右两侧噪声对应风扇旋转频率1、2倍频的能量较高，说明散热器风扇是整机主要噪声源。②散热器右侧对应风扇旋转频率1、2倍频的能量要明显高于左侧的。

3 结论

通过本次试验，得到了该铣刨机操作者位置上以及其它关键点噪声水平和频谱特性，并通过分析初步掌握了1m铣刨机的主要噪声源和传递路径。

①空载全速工况下，操作者位置上的噪声声压级达到88.5dB。②操作者位置上的噪声主要集中在中心频率630Hz以下的中低频段。③操作者位置上的噪声主要是由风扇噪声和发动机排气噪声贡献的，其中风扇噪声占主要的。④操作者位置上的噪声主要是由操作者位置地板下方散热出风口传递过来的。

参考文献：

[1]周燕.摩擦噪声与降噪技术研究[D].机械科学研究院，2006.

[2]徐文山.铣刨机工作效率和作业质量影响因素探讨[J].筑路机械与施工机械化，2013：7.

[3]张华，黄敏.路面铣刨机铣刨轮结构及铣刀设置要点[J].工程机械与维修，2012：4.

[4]费良富，刘川，邹晓强等.铣刨机噪声测试与分析[J].工程机械，2010：9.endprint

摘要： 工程机械操作舒适性日渐成为评价一个产品好坏的重要指标，而噪声指标又是舒适性指标的重要组成部分。本文通过对某中型铣刨机进行噪声试验，研究了铣刨机的噪声源分布、频谱特性及噪声传递路径。试验结果表明：操作者位置上的噪声主要是由散热风扇和发动机排气噪声贡献，其能量主要集中在中心频率630Hz以下的中低频，且主要是从地板下方散热出风口传递过来。

Abstract： The comfort of operators who drive construction machines gradually becomes an important index， meantime as for comfort noise is a key index. The thesis analyzed the transfer path of noise， the characteristics of spectrum and the locations of noise sources based on the noise test on mid-sized cold milling machine. The test results indicated that the noise around the top of operators seat is from the air outlet under the floor， and its frequency band is low and medium below the center frequency 630Hz， and the main noise sources are cooling fan and engine exhaust.

关键词： 铣刨机；噪声；频率

Key words： milling machine；noise；frequency

中图分类号：TB533 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）22-0032-02

0 引言

空气、水和噪声污染被称为工业文明危害环境的三大污染源[1]。随着现代工业技术的不断发展和社会前进步伐的加快，工程机械的高速发展给社会带来便利和高效益的同时，辐射出来的噪声也带来了严重的危害和损失。中型铣刨机作为一种常用的路面翻新维修工程机械，控制其辐射噪声显得尤为重要。一直以来铣刨机的研究主要集中在工作效率[2]、可靠性及铣刨鼓结构[3]等方面，而对铣刨机噪声[4]的研究很少。因而，研究铣刨机的噪声特性（声压级和频谱）、传递途径及噪声源分布具有重要的工程应用背景。

1 试验部分

1.1 试验对象 本试验对象为某中型铣刨机，发动机标定工况147kW@2300rpm，发动机最高转速2350rpm；风扇叶片数8片，速比1，吸风式。

1.2 试验设备 噪声信号采集及分析采用LMS SCR05数据采集系统，噪声信号的测量采用GRAS传声器。

1.3 测试工况及步骤 ①发动机空载全速运转并关闭发动机机罩，测量操作者位置上、四周外场1m处、机身顶部、仪表盘上下、机身左右两侧后下方以及操作者位置地板的噪声声压级和频谱。②发动机空载全速运转并打开发动机机罩，测量操作者位置上、四周外场1m处、排气口、进气口、散热器左右两侧以及发动机左右两侧的噪声声压级和频谱。

2 结果与讨论

2.1 总的噪声声压级分析 该铣刨机在空载全速工况下，操作者位置等关键点以及主要噪声源近场的噪声声压级如表1所示。声压级采用A计权，背景噪声最大为62.2dB，满足现场测试要求。①空载全速工况下，操作者位置上的噪声声压级达到88.5dB。②当机罩打开时，前方1m处噪声变化不大；左右两侧1m处噪声平均升高9dB以上；操作者位置上升高4.5dB以上。③散热器>发动机>排气口>进气口；由此推断散热器、发动机是整机的主要噪声源。④机身左右后下方>操作位置地板>仪表盘下方>仪表盘上方>操作者位置上，由此推断操作者位置上的噪声主要是由操作者位置地板下方散热出风口传递过来的。⑤散热器右侧要比左侧高将近2.5dB。

2.2 噪声频谱分析及噪声源识别

2.2.1 系统理论工作频率计算 该铣刨机发动机为六缸四冲程发动机，冷却风扇叶片数为8个，行走柱塞泵柱塞数为7个，输料定量泵齿数为13个，辅助泵齿数为13个。各噪声源理论工作频率计算值如表2所示。

2.2.2 关键点频谱分析 发动机空载全速工况下，对操作者位置上、散热器、发动机和排气的噪声进行了频谱分析，获取了关键点和关键噪声源的频谱特性。

由图1操作者位置上的噪声频谱可知：

①操作者位置上的噪声能量主要集中在中心频率125Hz、中心频率250～630Hz频带范围内，属于中低频噪声。②中心频率125Hz的噪声能量主要是由发动机点火频率118.5Hz贡献的，中心频率250Hz主要是由点火频率2倍频237Hz贡献的，中心频率315Hz主要是由散热器冷却风扇314Hz贡献的，中心频率400～630Hz频带范围内主要是由齿轮泵脉动以及风扇2倍频贡献的。③风扇旋转噪声对操作者位置上的噪声能量贡献偏大一些，说明风扇是主要噪声源。

由图2排气口以及发动机左右两侧的噪声频谱可知：

①排气口位置以及发动机左右两侧噪声对应发动机点火频率1、2倍频的能量，排气口要明显高些；说明发动机点火频率1、2倍频对应的能量是由发动机排气噪声引起的。②发动机右侧对应风扇旋转频率的能量要略高于左侧的，说明散热冷却风扇对发动机右侧的噪声贡献大些。

由图3散热器左右两侧的噪声频谱可知：

①散热器左右两侧噪声对应风扇旋转频率1、2倍频的能量较高，说明散热器风扇是整机主要噪声源。②散热器右侧对应风扇旋转频率1、2倍频的能量要明显高于左侧的。

3 结论

通过本次试验，得到了该铣刨机操作者位置上以及其它关键点噪声水平和频谱特性，并通过分析初步掌握了1m铣刨机的主要噪声源和传递路径。

①空载全速工况下，操作者位置上的噪声声压级达到88.5dB。②操作者位置上的噪声主要集中在中心频率630Hz以下的中低频段。③操作者位置上的噪声主要是由风扇噪声和发动机排气噪声贡献的，其中风扇噪声占主要的。④操作者位置上的噪声主要是由操作者位置地板下方散热出风口传递过来的。

参考文献：

[1]周燕.摩擦噪声与降噪技术研究[D].机械科学研究院，2006.

[2]徐文山.铣刨机工作效率和作业质量影响因素探讨[J].筑路机械与施工机械化，2013：7.

[3]张华，黄敏.路面铣刨机铣刨轮结构及铣刀设置要点[J].工程机械与维修，2012：4.

[4]费良富，刘川，邹晓强等.铣刨机噪声测试与分析[J].工程机械，2010：9.endprint

摘要： 工程机械操作舒适性日渐成为评价一个产品好坏的重要指标，而噪声指标又是舒适性指标的重要组成部分。本文通过对某中型铣刨机进行噪声试验，研究了铣刨机的噪声源分布、频谱特性及噪声传递路径。试验结果表明：操作者位置上的噪声主要是由散热风扇和发动机排气噪声贡献，其能量主要集中在中心频率630Hz以下的中低频，且主要是从地板下方散热出风口传递过来。

Abstract： The comfort of operators who drive construction machines gradually becomes an important index， meantime as for comfort noise is a key index. The thesis analyzed the transfer path of noise， the characteristics of spectrum and the locations of noise sources based on the noise test on mid-sized cold milling machine. The test results indicated that the noise around the top of operators seat is from the air outlet under the floor， and its frequency band is low and medium below the center frequency 630Hz， and the main noise sources are cooling fan and engine exhaust.

关键词： 铣刨机；噪声；频率

Key words： milling machine；noise；frequency

中图分类号：TB533 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）22-0032-02

0 引言

空气、水和噪声污染被称为工业文明危害环境的三大污染源[1]。随着现代工业技术的不断发展和社会前进步伐的加快，工程机械的高速发展给社会带来便利和高效益的同时，辐射出来的噪声也带来了严重的危害和损失。中型铣刨机作为一种常用的路面翻新维修工程机械，控制其辐射噪声显得尤为重要。一直以来铣刨机的研究主要集中在工作效率[2]、可靠性及铣刨鼓结构[3]等方面，而对铣刨机噪声[4]的研究很少。因而，研究铣刨机的噪声特性（声压级和频谱）、传递途径及噪声源分布具有重要的工程应用背景。

1 试验部分

1.1 试验对象 本试验对象为某中型铣刨机，发动机标定工况147kW@2300rpm，发动机最高转速2350rpm；风扇叶片数8片，速比1，吸风式。

1.2 试验设备 噪声信号采集及分析采用LMS SCR05数据采集系统，噪声信号的测量采用GRAS传声器。

1.3 测试工况及步骤 ①发动机空载全速运转并关闭发动机机罩，测量操作者位置上、四周外场1m处、机身顶部、仪表盘上下、机身左右两侧后下方以及操作者位置地板的噪声声压级和频谱。②发动机空载全速运转并打开发动机机罩，测量操作者位置上、四周外场1m处、排气口、进气口、散热器左右两侧以及发动机左右两侧的噪声声压级和频谱。

2 结果与讨论

2.1 总的噪声声压级分析 该铣刨机在空载全速工况下，操作者位置等关键点以及主要噪声源近场的噪声声压级如表1所示。声压级采用A计权，背景噪声最大为62.2dB，满足现场测试要求。①空载全速工况下，操作者位置上的噪声声压级达到88.5dB。②当机罩打开时，前方1m处噪声变化不大；左右两侧1m处噪声平均升高9dB以上；操作者位置上升高4.5dB以上。③散热器>发动机>排气口>进气口；由此推断散热器、发动机是整机的主要噪声源。④机身左右后下方>操作位置地板>仪表盘下方>仪表盘上方>操作者位置上，由此推断操作者位置上的噪声主要是由操作者位置地板下方散热出风口传递过来的。⑤散热器右侧要比左侧高将近2.5dB。

2.2 噪声频谱分析及噪声源识别

2.2.1 系统理论工作频率计算 该铣刨机发动机为六缸四冲程发动机，冷却风扇叶片数为8个，行走柱塞泵柱塞数为7个，输料定量泵齿数为13个，辅助泵齿数为13个。各噪声源理论工作频率计算值如表2所示。

2.2.2 关键点频谱分析 发动机空载全速工况下，对操作者位置上、散热器、发动机和排气的噪声进行了频谱分析，获取了关键点和关键噪声源的频谱特性。

由图1操作者位置上的噪声频谱可知：

①操作者位置上的噪声能量主要集中在中心频率125Hz、中心频率250～630Hz频带范围内，属于中低频噪声。②中心频率125Hz的噪声能量主要是由发动机点火频率118.5Hz贡献的，中心频率250Hz主要是由点火频率2倍频237Hz贡献的，中心频率315Hz主要是由散热器冷却风扇314Hz贡献的，中心频率400～630Hz频带范围内主要是由齿轮泵脉动以及风扇2倍频贡献的。③风扇旋转噪声对操作者位置上的噪声能量贡献偏大一些，说明风扇是主要噪声源。

由图2排气口以及发动机左右两侧的噪声频谱可知：

①排气口位置以及发动机左右两侧噪声对应发动机点火频率1、2倍频的能量，排气口要明显高些；说明发动机点火频率1、2倍频对应的能量是由发动机排气噪声引起的。②发动机右侧对应风扇旋转频率的能量要略高于左侧的，说明散热冷却风扇对发动机右侧的噪声贡献大些。

由图3散热器左右两侧的噪声频谱可知：

①散热器左右两侧噪声对应风扇旋转频率1、2倍频的能量较高，说明散热器风扇是整机主要噪声源。②散热器右侧对应风扇旋转频率1、2倍频的能量要明显高于左侧的。

3 结论

通过本次试验，得到了该铣刨机操作者位置上以及其它关键点噪声水平和频谱特性，并通过分析初步掌握了1m铣刨机的主要噪声源和传递路径。

①空载全速工况下，操作者位置上的噪声声压级达到88.5dB。②操作者位置上的噪声主要集中在中心频率630Hz以下的中低频段。③操作者位置上的噪声主要是由风扇噪声和发动机排气噪声贡献的，其中风扇噪声占主要的。④操作者位置上的噪声主要是由操作者位置地板下方散热出风口传递过来的。

参考文献：

[1]周燕.摩擦噪声与降噪技术研究[D].机械科学研究院，2006.

[2]徐文山.铣刨机工作效率和作业质量影响因素探讨[J].筑路机械与施工机械化，2013：7.

[3]张华，黄敏.路面铣刨机铣刨轮结构及铣刀设置要点[J].工程机械与维修，2012：4.

[4]费良富，刘川，邹晓强等.铣刨机噪声测试与分析[J].工程机械，2010：9.endprint