廖 青

（湖北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武漢 430068）

農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生噪聲的本質(zhì)原因是機(jī)械設(shè)備振動(dòng)，而振動(dòng)過(guò)程能夠?qū)е聶C(jī)械設(shè)備內(nèi)部很多的零部件出現(xiàn)疲勞損傷的問(wèn)題，影響零部件的使用率及使用年限。同時(shí)噪聲過(guò)高還會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生影響，如影響作業(yè)者語(yǔ)言溝通、造成駕駛者身體疲勞等，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程造成一定的安全威脅[1]?？偠灾?，噪聲控制效果會(huì)影響農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的使用率、使用壽命及作業(yè)安全性。實(shí)際生活中農(nóng)業(yè)機(jī)械噪聲的產(chǎn)生源較多，可能是發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、電器設(shè)備等，其中發(fā)動(dòng)機(jī)是最主要的噪聲源，因此需要重視機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲控制。在控制前需要認(rèn)識(shí)到噪聲產(chǎn)生的原因及做好噪聲源辨別等，方便有針對(duì)性地進(jìn)行控制。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理

農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備具有一定的復(fù)雜性，內(nèi)部系統(tǒng)可以劃分為多個(gè)區(qū)域，也有多個(gè)噪聲源存在。而對(duì)主要噪聲源產(chǎn)生噪聲的研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲根據(jù)其產(chǎn)生機(jī)理的不同，且分為兩個(gè)類別，即空氣動(dòng)力噪聲和結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲[2]。其中空氣動(dòng)力噪聲是指由發(fā)動(dòng)機(jī)直接向空氣傳播的噪聲，而結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)器表面向外部輻射的噪聲。

1.1 空氣動(dòng)力噪聲

空氣動(dòng)力噪聲是因?yàn)樵肼曉赐ㄟ^(guò)空氣等氣體傳播噪聲，具體的傳播過(guò)程屬于氣體振動(dòng)，這個(gè)過(guò)程中傳播的噪聲直接輻射到周?chē)h(huán)境中，并未經(jīng)過(guò)機(jī)械設(shè)備部件。空氣動(dòng)力噪聲又可以分為進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲及風(fēng)扇噪聲。進(jìn)氣噪聲指的是機(jī)械設(shè)備進(jìn)氣時(shí)，進(jìn)氣管道中的壓力波動(dòng)引發(fā)的基頻噪聲和各次諧波噪聲，同時(shí)還包括氣流高速通過(guò)氣閥通道截面時(shí)引發(fā)的渦流噪聲；排氣噪聲主要是指排氣門(mén)打開(kāi)后，壓力較高的氣體從縫隙中流出產(chǎn)生的噪聲，具有頻譜復(fù)雜、能量高的特點(diǎn)，是發(fā)動(dòng)機(jī)上的最強(qiáng)噪聲之一；風(fēng)扇噪聲，顧名思義，是由機(jī)械設(shè)備內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的各類風(fēng)扇引起的風(fēng)扇周?chē)諝鉁u流旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的噪聲[3]。

1.2 結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲

結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲即表面輻射噪聲，這類噪聲主要來(lái)自農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的燃燒噪聲和機(jī)械噪聲。燃燒噪聲的產(chǎn)生原因是機(jī)械設(shè)備燃料燃燒過(guò)程中造成氣缸內(nèi)壓力急劇上升，引發(fā)動(dòng)載荷和沖擊波，致使氣缸激烈震動(dòng)的情況出現(xiàn)，進(jìn)而發(fā)出噪聲；而機(jī)械噪聲的產(chǎn)生原因是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部部件碰撞、變形、敲擊等情況引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)表面振動(dòng)，進(jìn)而發(fā)出噪聲。機(jī)械噪聲又可以分為活塞敲擊噪聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲、齒輪噪聲和噴油泵、軸承噪聲等。其中活塞敲擊噪聲在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械噪聲中占比最大，是最主要的機(jī)械噪聲源。這類噪聲多是因?yàn)榛钊\(yùn)動(dòng)產(chǎn)生敲擊引發(fā)的。配氣機(jī)構(gòu)噪聲產(chǎn)生的主要原因則是配氣機(jī)構(gòu)內(nèi)部零部件較多，且絕大部分部件剛度差，這些零部件間容易碰撞發(fā)生振動(dòng)和噪聲。配氣機(jī)構(gòu)噪聲又可以分為低速配氣機(jī)構(gòu)噪聲和高速配氣機(jī)構(gòu)噪聲。低速配氣機(jī)構(gòu)噪聲往往是由氣門(mén)開(kāi)關(guān)過(guò)程中發(fā)生撞擊、內(nèi)部從動(dòng)件摩擦及其他部件摩擦產(chǎn)生的；高速配氣機(jī)構(gòu)噪聲主要是因?yàn)闅忾T(mén)不規(guī)則運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。齒輪噪聲的產(chǎn)生是因?yàn)辇X輪中存在交變載荷作用，使得嚙合傳動(dòng)過(guò)程中齒輪間出現(xiàn)摩擦和碰撞，導(dǎo)致軸變形的問(wèn)題發(fā)生，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)軸承動(dòng)負(fù)荷加重的問(wèn)題[4]，這個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)的動(dòng)負(fù)荷是可以傳給發(fā)動(dòng)機(jī)殼體及齒輪室殼體，使這些殼體發(fā)出噪聲。最后，噴油泵、軸承噪聲主要的誘發(fā)原因是噴油泵振動(dòng)、軸承振動(dòng)及高壓油管系統(tǒng)振動(dòng)等。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制方法

由上文可知，引發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲出現(xiàn)的原因基本是振動(dòng)，而振動(dòng)過(guò)程的三要素又包括聲源、傳聲途徑和接受者，因此在實(shí)際的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲管控時(shí)，可以從這三個(gè)因素著手開(kāi)展工作，具體操作如下：1）采取措施控制噪聲聲源；2）采取措施對(duì)噪聲傳播途徑進(jìn)行控制；3）采取隔離措施對(duì)噪聲接受者進(jìn)行保護(hù)。

2.1 控制噪聲聲源

控制噪聲聲源也被稱為噪聲主動(dòng)法，主要是針對(duì)噪聲的聲源進(jìn)行控制，直接降低噪聲產(chǎn)生量。聲源是產(chǎn)生噪聲的源頭，對(duì)之進(jìn)行控制是控制噪聲的最根本、最直接的辦法，也是噪聲控制中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而從農(nóng)業(yè)機(jī)械的實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行是產(chǎn)生噪聲的主要根源，因此實(shí)際工作中最常采用的措施就是對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造提升，具體操作如下：1）通過(guò)提升農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的加工精度及增加潤(rùn)滑性等來(lái)減少發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部零部件間的摩擦，將各類零部件間的接觸位置換成軟材料或增強(qiáng)各部件接觸時(shí)力的作用時(shí)間[5]，同時(shí)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)架間應(yīng)用彈性元件來(lái)進(jìn)行連接減震，提升發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)剛度或減少各部件間的間隙等；2）通過(guò)具體的策略實(shí)施來(lái)降低噪聲輻射，如將實(shí)際應(yīng)用中的大面積板件修改為開(kāi)孔板或者金屬網(wǎng)絡(luò)，在板殼構(gòu)件與激勵(lì)力源之間建立一定的阻隔，起到隔離的作用，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲量，達(dá)到較好的噪聲控制效果。

2.2 控制噪聲傳播

噪聲傳播途徑控制也被稱為被動(dòng)法。具體的操作過(guò)程就是通過(guò)相應(yīng)的措施來(lái)對(duì)噪聲的傳播途徑進(jìn)行控制，阻止噪聲外傳，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的有效控制。噪聲傳播途徑控制是噪聲控制的主要步驟，在噪聲控制中占有重要地位。常見(jiàn)的控制措施包括對(duì)傳播過(guò)程中的噪聲進(jìn)行吸收、隔離、阻礙、消除、減弱及隔振等。具體的措施包括改變聲源的位置，采用消聲器等吸聲及隔聲設(shè)備進(jìn)行消聲處理，給發(fā)動(dòng)機(jī)涂阻尼材料以降低各零件間的傳振作用，提升零件的隔振功能，達(dá)到減振及隔振降噪的目的。

2.3 噪聲防護(hù)管理

噪聲防護(hù)管理就是采用隔離措施對(duì)噪聲接受者進(jìn)行保護(hù)，也被稱為隔離法。這個(gè)措施是在噪聲聲源控制、噪聲傳播途徑控制的基礎(chǔ)上展開(kāi)，也是噪聲控制的最后一步。實(shí)際生活中，如果前兩步達(dá)到了控制噪聲的目的，則通?？梢圆徊扇》雷o(hù)措施；而如果在較為特殊的工作狀態(tài)下，如產(chǎn)生的噪聲量仍舊較大或長(zhǎng)期處于噪聲狀態(tài)之下，則相關(guān)工作人員應(yīng)采取必要的噪聲防護(hù)管理措施。常見(jiàn)的防護(hù)措施包括通過(guò)減少噪聲環(huán)境中工作者的作業(yè)時(shí)間來(lái)縮短噪聲接受者接觸噪聲的時(shí)間，即減少噪聲暴露時(shí)間，或者給噪聲接觸者配備符合國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的耳塞、耳罩或防護(hù)頭盔等隔音設(shè)備，防止噪聲對(duì)接觸者產(chǎn)生不良影響，還可以通過(guò)設(shè)置隔聲控制室的方式來(lái)阻斷接觸者與噪聲的接觸。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)試技術(shù)

實(shí)際生活中的噪聲不僅會(huì)影響周?chē)藗兊纳钯|(zhì)量，嚴(yán)重的噪聲還會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害，如引發(fā)噪聲聾。因此國(guó)家對(duì)噪聲進(jìn)行了分級(jí)，并規(guī)定不同行業(yè)、區(qū)域的噪聲值，方便各行業(yè)內(nèi)部進(jìn)行噪聲控制及接觸者防護(hù)。這時(shí)噪聲測(cè)試就成為一個(gè)非常重要的技術(shù)手段，能實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲數(shù)據(jù)的有效識(shí)別和分類，方便管控和采取措施。這對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲而言也不例外，必須應(yīng)用噪聲測(cè)試技術(shù)對(duì)噪聲值進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。對(duì)此，我國(guó)也出臺(tái)了專門(mén)的噪聲測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，目前農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)試多以《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)輻射的空氣噪聲測(cè)量工程法及簡(jiǎn)易法》為準(zhǔn)。

目前常用的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)量方法主要有聲壓測(cè)量法和聲強(qiáng)測(cè)量法兩種。聲壓測(cè)量法是通過(guò)測(cè)量獲得包圍發(fā)動(dòng)機(jī)封閉測(cè)量面各點(diǎn)位的聲壓級(jí)，進(jìn)而獲得聲功率級(jí)的方法。但是這種測(cè)量方法極易受到背景噪聲和聲反射等影響，對(duì)測(cè)量環(huán)境的要求比較高，所以需要在消聲室或半消聲室內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量，一般測(cè)量時(shí)耗資較高。尤其是對(duì)于大型農(nóng)機(jī)設(shè)備而言，構(gòu)建測(cè)量環(huán)境所需的花費(fèi)極大，因此一般大型設(shè)備不宜采用聲壓法測(cè)量。而聲強(qiáng)測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)測(cè)量環(huán)境的要求低，且測(cè)量結(jié)果也比較準(zhǔn)確。聲強(qiáng)本質(zhì)上是描述聲能流動(dòng)所具有的大小和方向的指標(biāo)。實(shí)際操作中需要先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)封閉測(cè)量面周?chē)母鱾€(gè)點(diǎn)位的聲強(qiáng)級(jí)別測(cè)定，然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果來(lái)獲得聲功率級(jí)。聲壓測(cè)量法和聲強(qiáng)測(cè)量法都屬于較為常見(jiàn)的測(cè)量方法，在具體應(yīng)用上需結(jié)合設(shè)備情況做出選擇，以保證最終的測(cè)量效率和準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲是農(nóng)業(yè)機(jī)械噪聲產(chǎn)生的一個(gè)主要方面，會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境及接觸人員造成傷害。因此作為農(nóng)機(jī)制造或使用者，必須重視農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲管控和測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，減少農(nóng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)造成的影響。而從具體的噪聲控制來(lái)看，主要可從聲源、傳聲途徑和接受者三個(gè)方面來(lái)達(dá)到降低噪聲影響的目的。通過(guò)這三方面的綜合性優(yōu)化，通常能夠?qū)⑥r(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制在較為理想的狀態(tài)之下。