謝珂

（中車洛陽機(jī)車有限公司，河南 洛陽471002）

?

高端軌道工程車的降噪研究

謝珂

（中車洛陽機(jī)車有限公司，河南 洛陽471002）

摘要：介紹了高端軌道工程車的傳統(tǒng)風(fēng)道結(jié)構(gòu)和獨(dú)立風(fēng)道結(jié)構(gòu)，比較分析兩種不同風(fēng)道結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，以及介紹了進(jìn)排風(fēng)道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，為高端軌道工程車降噪設(shè)計(jì)提供一些新的設(shè)計(jì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高端軌道工程車；風(fēng)道；降噪；進(jìn)排風(fēng)道

隨著我國工業(yè)的高速發(fā)展及人們生活水平的提高，噪聲污染已經(jīng)和水污染、大氣污染、固體廢物污染并稱為當(dāng)今世界的四大危害，而車輛所輻射的噪聲約占整個(gè)噪聲環(huán)境聲能量的80%.因此降低車輛本身的噪聲是減少整個(gè)環(huán)境噪聲最主要的最根本的途徑。

高端軌道工程車是裝有檢測軌道上的鋼軌傷損設(shè)備的專用車輛。其噪聲的主要來源是發(fā)電機(jī)組，其噪聲和振動(dòng)直接影響到車輛檢測系統(tǒng)的檢測質(zhì)量，因此，發(fā)電機(jī)組能否可靠有效地工作，直接影響到整個(gè)車輛檢測系統(tǒng)的電源保障。

高端軌道工程車發(fā)電機(jī)組的減小噪聲技術(shù)主要有降噪風(fēng)道技術(shù)、發(fā)電機(jī)組的減振技術(shù)和排氣消聲技術(shù)。降噪風(fēng)道技術(shù)的核心是如何解決高端軌道工程車發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)散熱問題。為此，本文針對降噪風(fēng)道技術(shù)，就采用哪種方式的風(fēng)道結(jié)構(gòu)才能使發(fā)電機(jī)組在額定功率下達(dá)到熱量平衡進(jìn)行研究分析，從而取得對高端軌道工程車的降噪風(fēng)道技術(shù)一個(gè)全新的認(rèn)識。

1　傳統(tǒng)風(fēng)道結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)風(fēng)道結(jié)構(gòu)（見圖1）主要是以整體式發(fā)電機(jī)組為主要技術(shù)特征，這種結(jié)構(gòu)有較大的風(fēng)道，且占用空間較大。

圖1　傳統(tǒng)風(fēng)道結(jié)構(gòu)

從傳統(tǒng)風(fēng)道的特點(diǎn)可以看出，在高端軌道工程車上應(yīng)用有難度，高端軌道工程車上空間小，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)無法進(jìn)行風(fēng)道的合理設(shè)計(jì)，尤其是發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)道和排風(fēng)道設(shè)計(jì)沒有足夠的空間。如果在工程車外形尺寸的限制下，風(fēng)道長度較短，噪聲泄露嚴(yán)重，從而降噪效果不理想；高端軌道工程車內(nèi)風(fēng)道占用空間大，使空氣在工程車內(nèi)的流動(dòng)阻力加大，減小發(fā)電機(jī)組的冷卻空氣量，從而影響發(fā)電機(jī)組功率的發(fā)揮。

2　獨(dú)立風(fēng)道結(jié)構(gòu)

獨(dú)立風(fēng)道結(jié)構(gòu)（見圖2）就是將冷卻系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組分離，加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)的溫度控制［1］，設(shè)置獨(dú)立的溫控系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，可使高端軌道工程車車廂內(nèi)形成相對密閉的空間，提高降噪效果，減少發(fā)電機(jī)組因散熱造成的功率損失；同時(shí)冷卻系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組的分離，可獨(dú)立冷卻發(fā)電機(jī)組的個(gè)別部位，使發(fā)電機(jī)組達(dá)到最佳效能。

圖2　獨(dú)立風(fēng)道結(jié)構(gòu)

冷卻系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組分離后，整個(gè)系統(tǒng)的冷卻能力根據(jù)系統(tǒng)所需要的散熱量大小而改變。因此無論發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速是多少，當(dāng)系統(tǒng)需要大的散熱量時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提高風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，增加系統(tǒng)的散熱量；而當(dāng)系統(tǒng)只需要小的散熱量時(shí)則自動(dòng)降低風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，減少熱量的損失；系統(tǒng)始終能維持正常發(fā)電機(jī)組的水溫和機(jī)油油溫［2-3］。

根據(jù)發(fā)電機(jī)室的內(nèi)部空間需求，設(shè)計(jì)獨(dú)立冷卻系統(tǒng)的安裝位置，這樣可擴(kuò)展高端軌道工程車室內(nèi)空間的布置方式，便于高端軌道工程車的整體性能設(shè)計(jì)以及更好地利用車廂內(nèi)的空間位置，實(shí)現(xiàn)人機(jī)工程的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，獨(dú)立風(fēng)道結(jié)構(gòu)可以減小發(fā)電機(jī)組的體積，以改善室內(nèi)空間布局受約束的缺點(diǎn)；可以減小發(fā)電機(jī)組的重量，改善高端軌道工程車的重量分布，同時(shí)改善車體鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，以提高車體鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命；可以解決傳統(tǒng)風(fēng)道結(jié)構(gòu)的通風(fēng)散熱與降噪之間的矛盾，從而提高高端軌道工程車的隔聲降噪性能。

3　風(fēng)道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

高端軌道工程車風(fēng)道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是解決好消聲量與風(fēng)道阻力。發(fā)電機(jī)組工作在密閉的發(fā)電機(jī)室內(nèi)，對室內(nèi)的進(jìn)風(fēng)道與排風(fēng)道，則要從風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、隔音材料的選用等方面進(jìn)行綜合控制。在高端軌道工程車降噪設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到高端軌道工程車正常運(yùn)行時(shí)所需的最低進(jìn)風(fēng)量、排風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)等因素。

（1）風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口面積的計(jì)算

V=s1·ua·k-1

式中：

V為室內(nèi)通風(fēng)量（m3/s）；

s1為風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口面積（m2）；

k為風(fēng)道風(fēng)阻系數(shù)，風(fēng)道無降噪箱時(shí)，k=1；風(fēng)道有降噪箱時(shí)，k=3；

ua為風(fēng)速（m/s）.

（2）風(fēng)道排風(fēng)口面積的計(jì)算

s1=1.5·s2

式中，

s2為風(fēng)道排風(fēng)口面積（m2）。

（3）進(jìn)風(fēng)道與排風(fēng)道總阻力的計(jì)算［3］

因風(fēng)扇強(qiáng)制產(chǎn)生的冷卻風(fēng)在風(fēng)道中會(huì)受到室內(nèi)部件的影響，因此需要考慮冷卻風(fēng)沿風(fēng)道流動(dòng)時(shí)所受到的各種阻力Δp.

Δp為空氣流經(jīng)百葉窗、發(fā)電機(jī)組、室內(nèi)部件等所受到的阻力。

風(fēng)道內(nèi)受到的空氣阻力Δp由沿程阻力和局部阻力構(gòu)成。局部阻力包括空氣在流動(dòng)過程中突然收縮或突然膨脹，以及氣流轉(zhuǎn)向和受阻等所受到的阻力。

風(fēng)道內(nèi)的空氣阻力系數(shù)為：

則風(fēng)道內(nèi)所受到的空氣阻力為：

式中：

式中：

食品工業(yè)作為改革開放過程中的受益者，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要位置。我國食品工業(yè)經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段？各階段得到哪些政策的扶植與推動(dòng)？科技創(chuàng)新為食品工業(yè)發(fā)展起到哪些作用？消費(fèi)者的需求又發(fā)生哪些變化？一個(gè)個(gè)問題的答案，正是食品工業(yè)飛速發(fā)展的佐證。

ρ為空氣密度；

ua為風(fēng)速；

ξin為風(fēng)道進(jìn)口處的局部阻力系數(shù)，由試驗(yàn)確定；ξpi為氣流膨脹或收縮時(shí)局部阻力系數(shù)；

ξwi為氣流轉(zhuǎn)彎時(shí)局部阻力系數(shù)，由試驗(yàn)確定；

ξc為氣流穿過百葉窗時(shí)局部阻力系數(shù)，由試驗(yàn)確定；ξh為氣體受熱引起的阻力系數(shù)；

ξout為風(fēng)道出口處阻力系數(shù)，由試驗(yàn)確定。

4　結(jié)束語

本文總結(jié)分析了高端軌道工程車不同風(fēng)道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以期對今后的研究工作有所借鑒。獨(dú)立風(fēng)道結(jié)構(gòu)以節(jié)能高效的優(yōu)勢，對高端軌道工程車產(chǎn)品整體進(jìn)行了技術(shù)提升，充分實(shí)現(xiàn)了高端軌道工程車的空間利用和重量合理分配，同時(shí)也提高了高端軌道工程車的隔聲降噪性能。相信不斷地通過試驗(yàn)，高端軌道工程車的降噪風(fēng)道技術(shù)將會(huì)越來越成熟。

參考文獻(xiàn)：

［1］張鐵柱，張洪信.內(nèi)燃機(jī)冷卻風(fēng)扇溫度控制液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)研究［J］.內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2002，20（5）：273-277.

［2］王澤九.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨冷卻水溫度而變化的探討及其經(jīng)濟(jì)效益［J］.車用發(fā)動(dòng)機(jī)，1993，7（5）：33-34.

［3］張鐵柱，張洪信.內(nèi)燃機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)［J］.青島大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，15（6）：16-19.

The Denoise Study of High-end Track Engineering Vehicle

XIE Ke
（CSR Luoyang Locomotive Co.，Ltd.，Luoyang Henan 471002，China）

Abstract：The traditional duct structure and independent duct structure of the high-end track engineering vehicle is briefly introduced，the advantages and disadvantages of two different air duct structures is introduced for comparative analysis.The design idea of air inlet duct and air exhausting duct is briefly introduced for the denoise study of high-end track engineering vehicle to provide some new design idea.

Key words：high-end track engineering vehicle；air duct；denoise study；air inlet duct and air exhausting duct

中圖分類號：TH11

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）03-0126-02

收稿日期：2015-12-05

作者簡介：謝珂（1981-），男，河南洛陽人，碩士，助理工程師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)制造及研究。