新能源餐厨垃圾车上装异常作业噪声优化技术研究

摘 要：随着城市化加速，餐厨垃圾处理的效率与环保性成为城市管理的重要议题。新能源餐厨垃圾车因其环保特性受到关注，但作业中产生的噪声问题亟待解决。本研究深入分析了新能源餐厨垃圾车在作业中产生的异常噪声问题。通过系统地识别和分析压缩机构、液压系统、电机、车体结构和气动系统等关键部分，明确了噪声主要源自机械运动、液压脉动、电磁效应、结构共振及气体泄漏。基于此，提出了一系列优化措施，包括机械结构的优化设计、减震隔音处理、电机噪声控制、车体结构改良及气动系统的密封性提升和消音设计，旨在源头减少噪声产生，有效控制其传播，提升车辆的环保性能和作业效率。

关键词：新能源餐厨垃圾车 噪声控制 环保性能

1 绪论

随着城市化进程的加快，餐厨垃圾的处理成为城市管理的一大难题。新能源餐厨垃圾车以其环保低碳的特性，逐渐成为处理此类垃圾的主力车型。然而，其在作业过程中产生的异常噪声问题，不仅影响城市的生活环境，还可能对操作人员及周边居民的健康造成负面影响。鉴于此，本研究针对新能源餐厨垃圾车在实际运行中出现的多种噪声问题进行系统分析，并探讨相应的噪声控制与优化策略，旨在提升垃圾车的环保性能和作业效率，同时改善城市环境质量，具有重要的研究意义和实际应用价值。

2 新能源餐厨垃圾车上装异常噪声源分析

2.1 机械噪声源

机械噪声源是新能源餐厨垃圾车在作业过程中的主要噪声之一。这类噪声主要来源于车辆的机械部件运动，如齿轮传动、轴承滚动以及联接部件的摩擦等。在垃圾压缩和搬运过程中，机械部件因受力不均、润滑不足或磨损过度等原因，会产生较大的振动和噪声。特别是餐厨垃圾车的压缩机械，由于需要频繁的启动和停止，其内部的齿轮和液压机构在高负荷下工作，容易造成机械结构的疲劳与损伤，从而引发更加明显的机械噪声。

2.2 液压系统噪声源

液压系统的噪声源在新能源餐厨垃圾车中较为常见，其主要来源于液压元件的操作和流体动力的作用。在垃圾车的作业过程中，液压泵是噪声的主要产生部位。由于液压泵在提供动力时，内部的齿轮、叶片或活塞在高速旋转或往复运动，这些机械动作在液压油的传递过程中易引起振动和噪声。液压系统中的阀门在快速打开或关闭时，流体的急剧变速也会产生冲击噪声。管路的设计不当，如弯头过多或直径不匹配，同样会在液流通过时引起额外的噪声[1]。这些噪声不仅影响作业环境，也可能导致系统的长期疲劳和损伤。

2.3 电气系统噪声源

新能源餐厨垃圾车的电气系统噪声源主要涉及电机和其控制器的运作。在这些车辆中，电机尤其是驱动垃圾压缩机和搬运机构的电动机，是主要的噪声发生源。电机在运行过程中，由于电磁力的作用，其内部的转子和定子之间可能会产生振动，这种振动通过电机壳体传播到车体，形成噪声。电机控制器在调节电机速度和扭矩时，可能会引入电气噪声，如开关频率噪声和电流脉冲噪声。电机的不平衡或轴承磨损同样是电气噪声的常见原因。不平衡的转子会在高速旋转时产生离心力，引发额外的振动和噪声。如果电机的安装不当或其固定件松动，也会在运行过程中产生异常噪声。

2.4 结构共振噪声源

结构共振噪声源在新能源餐厨垃圾车中主要由车辆结构的自然振动频率与外部激励频率的共振所形成。这种噪声通常发生在车辆的框架、厢体结构以及装载机构等部分。当这些结构受到周期性的外力作用，如发动机运转、路面颠簸或操作过程中的动力装置震动时，如果这些外力的频率接近或等于车辆结构的固有频率，便会触发共振现象。结构共振不仅由固有频率决定，还受到结构刚度和质量分布的影响。例如，垃圾压缩区和搬运机械的周期性运动可以激发车体结构的共振，特别是在工作频率与车体结构的某些模态频率相匹配时。不均匀的质量分布、结构的不连续性如突变的截面或连接件的弹性也可能成为共振的诱因[2]。

2.5 气动系统噪声源

气动系统主要包括气泵、阀门、管道和气缸等部件，这些部件在操作过程中，尤其是在压缩空气释放或快速流动时，会产生显著的噪声。例如，当气体从高压区域快速释放到低压区域时，会产生脉动效应，这种突然的压力变化会引起系统内部和周围空气的振动，形成声波。阀门在快速开启或关闭时，气流的急剧切换也会产生冲击噪声。管道内的气流在遇到弯头或收缩段时，也会因为流速变化和流向改变而产生湍流，进而引发噪声。这种噪声通常表现为高频尖锐的哨声或啸叫声，其强度和频率受到气流速度和压力的直接影响。

3 新能源餐厨垃圾车上装异常作业噪声存在的问题

3.1 压缩机构运行时产生的高频振动噪声

在新能源餐厨垃圾车的运行过程中，压缩机构是关键的作业部件之一。此机构主要负责将收集到的餐厨垃圾进行压缩，以提高载物空间的利用率。然而，压缩机构在运行时面临着产生高频振动噪声的问题。这种噪声主要源于压缩机构内部的高速运动部件，如液压缸、压缩板和连接杆等。这些部件在压缩垃圾时，会因为快速的往复运动和强烈的机械摩擦而产生高频振动。垃圾的不均匀性和偶尔的大块硬物也会在压缩过程中对机构造成不规则冲击，进一步加剧振动的产生。这些高频振动不仅直接导致噪声问题，还可能引起机械部件的过早磨损，影响设备的稳定性和使用寿命[3]。

3.2 液压泵工作时的脉动噪声

液压泵是新能源餐厨垃圾车上装设备中的核心部分，其主要功能是为各种机械动作提供动力。然而，在液压泵的运行过程中，经常会产生脉动噪声，这种噪声主要由液压系统内部的压力波动造成。当液压油通过泵体和管道流动时，由于液压泵的吸油和压油不均匀，以及阀门的快速开闭操作，会在系统中产生压力脉动。这种脉动会导致管道和连接部件产生振动，进而转化为噪声。脉动噪声不仅对环境和人体健康构成干扰，而且还可能反映液压系统的潜在问题。频繁的压力波动会加剧液压元件的磨损，降低系统的效率和可靠性。脉动噪声的存在也可能使得液压系统的控制精度受到影响，因为不稳定的压力输出会影响到整个液压系统的响应速度和操作精确度。

3.3 电机运转时的电磁噪声

在新能源餐厨垃圾车的操作中，电机是实现各种机械功能的关键动力源。然而，电机在运转过程中常常伴随着电磁噪声的问题。这种噪声主要表现为一种连续的嗡嗡声，它不仅影响操作人员的作业环境，还可能对周边居民造成噪音污染。电磁噪声的存在凸显了电机运行中的非理想状态，可能与电机设计或制造过程中的精度不足有关。电磁噪声的强度与电机的负载大小、运行速度以及控制策略紧密相关。在高负载或高速运行时，电磁噪声通常会更加显著，这不仅对听觉舒适度造成影响，也是评估电机性能和健康状态的一个重要指标[4]。

3.4 车体结构共振引起的低频噪声

车体结构共振导致的低频噪声是新能源餐厨垃圾车在运行中经常遇到的问题。这种噪声通常因车体某些部分在特定频率下共振而产生。由于其低频特性，此类噪声能在较远距离内有效传播，且能够穿透建筑物，对居住区和商业区的影响尤为明显。这不仅影响了公众对新能源垃圾车的接受度，还可能影响人们的日常生活和工作安宁。长时间暴露在低频噪声环境中，还可能对驾驶员及周围居民的身心健康造成潜在影响。车辆在过度共振时，低频噪声的振动还可能对车辆本身的结构安全造成损害，增加维护难度和成本。

3.5 气动系统泄漏造成的啸叫噪声

新能源餐厨垃圾车的气动系统中，泄漏引起的啸叫噪声是一个显著的问题。这种噪声通常发生在气动系统的接头、管道或阀门存在不严密处，导致气体在高压下通过狭小缝隙迅速逸出时产生。啸叫噪声不仅音量大，而且音调高，能够在较远距离内清晰传播，极大地影响周围环境的噪声水平。此类噪声在车辆进行垃圾压缩或卸载作业时尤为突出，因为这些操作通常依赖于气动系统的高效运作。啸叫噪声的存在不仅降低了作业效率，还可能引起公众的不满和投诉，特别是在夜间或清晨进行垃圾处理作业时，对居民的生活影响尤为明显。频繁的噪声问题也可能暗示气动系统存在持续的技术问题，需要定期检查和维护以确保系统的完整性和正常功能。

4 新能源餐厨垃圾车上装异常作业噪声优化对策

4.1 压缩机构优化设计及减振措施

改进压缩机构的机械设计至关重要，可以通过使用精密加工的齿轮和轴承来减少内部部件的摩擦和冲突，这不仅提高了运行的平滑性，还减少了因部件间隙过大引起的振动。其次，安装高效的减震元件如减震垫或减震弹簧至关键连接点，这些可以吸收和隔离机械运动产生的振动，有效减轻振动能量传递到车体的程度。应用隔音材料覆盖压缩机构外部，如吸音泡沫和隔音板，这种物理隔离手段能显著降低噪声传播到外部环境。进行动态平衡测试也是必要的，确保所有旋转部件平衡，减少不平衡引起的振动。采用先进的电子控制系统，通过精确控制压缩机构的运动速度和压力，优化机构运行，智能控制技术如变频控制可在不牺牲性能的前提下减少噪声的产生[5]。

4.2 液压系统脉动抑制技术应用

针对新能源餐厨垃圾车液压系统中脉动噪声的问题，可以通过应用脉动抑制技术来有效控制。引入高性能的脉冲阻尼器或蓄能器至关重要，这些设备能有效平衡液压系统中的压力波动，从而减少由压力脉冲引起的振动和噪声。在液压泵和关键连接点安装这些阻尼器可以直接降低系统的脉动率。优化液压管路的布局和设计也是降低噪声的有效手段。通过使用更大直径的管道减少流速，或调整管路布局避免锐角弯曲，可以显著减少液流引起的湍流和振动。改进液压泵的设计，选择适合的泵类型和大小，以及使用具有低噪声特性的泵，可以从源头减少液压系统的噪声发生。定期维护和替换磨损的液压部件，如阀门和密封件，保证系统整体的密封性和效率，也是控制脉动噪声不可忽视的方面。

4.3 电机噪声控制及隔音处理

对电机进行声学封闭处理，使用吸声材料如聚氨酯泡沫或隔音板围绕电机部件，这种物理隔离可以大幅度降低噪声的传播。优化电机的安装方式，采用防振支架或橡胶垫片固定电机，这些减震元件能有效吸收由电机运行产生的振动，从而减少振动向车体和空气中传递的噪声。进一步的，可以对电机控制系统进行升级，使用先进的变频器和软启动技术来控制电机的启动和停止，精确调节电机的运行速度，减少启动时产生的电磁干扰和噪声。此技术不仅减少了噪声，还能提高电机的运行效率和寿命。定期维护电机和其控制系统也是必要的，包括检查电机的平衡性，确保所有连接紧固无松动，及时更换磨损的部件，这些维护措施能够持续地保持电机运行的静音性[6]。

4.4 车体结构优化及阻尼材料使用

针对新能源餐厨垃圾车车体结构共振所产生的低频噪声问题，可以通过车体结构优化和阻尼材料的使用来实现有效控制。通过对车体结构进行有限元分析，识别出共振频点并对关键部位进行结构加固或重新设计，以增强结构刚性，降低共振倾向。例如，加强车体框架的横向和纵向梁，或在易产生共振的部位增加加固板。广泛应用高效阻尼材料，如黏弹性阻尼材料或阻尼涂层，覆盖于车体内部和噪声敏感区域。这些材料能有效吸收和散发由车体振动产生的能量，减少噪声的辐射。在车体设计时考虑动态隔离技术，如使用隔振垫或悬挂系统，将振动源与车体其余部分隔离，进一步降低噪声传递。通过这种综合性的结构优化和材料应用，不仅可以降低因结构共振引发的噪声，还能增强车辆的整体耐用性和舒适性。

4.5 气动系统密封性改进及消音器设计

在新能源餐厨垃圾车的气动系统中，提高密封性和设计有效的消音器是控制噪声的关键措施。改进气动系统的密封性，可以通过使用高质量的密封件和密封技术来实现。选用耐磨损和耐高压的密封材料，如聚四氟乙烯（PTFE）或硅橡胶，替换传统密封，以减少气体泄漏和因此产生的啸叫噪声。对接头和管线进行定期检查和维护，确保所有连接部分紧密无间隙，也是防止泄漏和降低噪声的有效方法。设计专门的消音器用于气动系统，消音器通过扩散气流、吸收声波或破坏声波的路径来降低噪声。例如，可以在气动系统的排气口安装多级扩散式消音器，该消音器通过多层次的扩散结构强化气流的扩展和声波的衰减，有效减少排气时的噪声[7]。利用吸声材料如开孔泡沫内衬消音器，增强其吸声效能，进一步降低系统运行时的声音强度。

5 结语

本研究全面分析了新能源餐厨垃圾车在作业过程中产生的异常噪声问题，并提出了针对性的优化对策。通过对压缩机构、液压系统、电机、车体结构以及气动系统等关键部分的系统分析，我们识别出了各类噪声的主要来源和形成机制。针对这些问题，提出了具体的技术解决方案，包括优化设计、减振措施、隔音处理以及密封性改进等，旨在从根本上减少噪声的产生和传播，期待未来新能源餐厨垃圾车能在更广泛的应用中展现其综合优势，为实现可持续发展的城市环境管理贡献力量。

参考文献：

[1]李世权，席松涛，王清德，等.新能源清洗车上装异常作业噪声优化[J].微特电机，2024，52（02）：38-41.

[2]李晓华，黄苏融，李良梓.电动汽车用永磁同步电机振动噪声的计算与分析[J].电机与控制学报，2013，17（08）：37-42..

[3]翟振海，刘丽琴，厉宗亮.某船厂职业噪声及粉尘危害情况分析及对策探讨[J].潍坊医学院学报，2023，45（06）：431-433.

[4]孙国明，宋浩民，孙照成，等.新型高效无泄漏压缩式垃圾车研究[J].专用汽车，2021（05）：75-80+83.

[5]纪鹏飞，丁兆青，宁冬兴.几款具有技术代表性的新能源环卫车[J].专用汽车，2015（09）：65-69.

[6]陈曦.餐厨垃圾车提桶机构的改进设计应用研究[J].专用汽车，2022（05）：45-48.

[7]宋耀静.基于情境的餐厨垃圾车人机交互设计[D].西安：长安大学，2021.