潤源玉米聯(lián)合收割機(jī)振動(dòng)噪聲控制研究

　　山東潤源實(shí)業(yè)有限公司與山東大學(xué)合作，成立了農(nóng)機(jī)智能化研究中心，針對(duì)某型號(hào)的玉米聯(lián)合收割機(jī)，對(duì)整機(jī)噪聲及駕駛室噪聲進(jìn)行了測(cè)試與分析，并采取一系列控制措施，使?jié)櫾从衩资崭顧C(jī)的噪聲有了明顯降低。有效地改善了駕駛室工作環(huán)境，提高了整機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力明顯增強(qiáng)。

 

　　1、改進(jìn)滾子鏈條傳動(dòng)

 

　　在收割機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，大量采用滾子鏈條傳動(dòng)，且鏈輪數(shù)量多。但由于其多邊形效應(yīng)，滾子鏈傳動(dòng)存在沖擊振動(dòng)，尤其是高速鏈輪(包含張緊輪)，是整機(jī)振動(dòng)噪聲的主要振源。因此，降低鏈條傳動(dòng)沖擊噪聲是降低整機(jī)噪聲的主要因素之一。采用橡膠滾子鏈條進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)高速鏈輪，采用噪聲較小的齒形鏈傳動(dòng)，噪聲降低8dB(A)左右。

 

　　2、發(fā)動(dòng)機(jī)支承優(yōu)化

 

　　發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大的振動(dòng)噪聲，因此對(duì)其進(jìn)行隔振、隔聲處理，減小其振動(dòng)噪聲向其它構(gòu)件的傳遞。通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)支承進(jìn)行有限元分析，計(jì)算其振動(dòng)模態(tài)，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)試支承墊上下的振動(dòng)，振動(dòng)加速度傳感器布置如圖2所示，分析其相干功率輸出，優(yōu)化支承墊的數(shù)量及剛度，提高支承的隔振減振效果，從而減小發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)向機(jī)架的傳遞。

 

　　發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇也是主要噪聲源，由旋轉(zhuǎn)噪聲、渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲是由于旋轉(zhuǎn)葉片周期性的切割空氣，引起空氣周期性壓力脈動(dòng)產(chǎn)生的，該噪聲主要與風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速、葉片數(shù)和夾角等因素有關(guān)。
 

圖1發(fā)動(dòng)機(jī)支承振動(dòng)模態(tài)圖圖2發(fā)動(dòng)機(jī)支承振動(dòng)測(cè)試

 

　　渦流噪聲是因?yàn)轱L(fēng)扇旋轉(zhuǎn)使周圍的空氣產(chǎn)生渦流，這些渦流又因?yàn)檎硿Φ淖饔梅至褳橐幌盗歇?dú)立的小渦旋，這樣會(huì)形成壓力波動(dòng)，從而產(chǎn)生噪聲。渦流噪聲的大小主要取決于葉片的形狀和風(fēng)扇的工作條件。

 

　　將發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇及散熱器用罩密封起來，進(jìn)氣口開在罩的上面，并進(jìn)行格柵處理，減小噪聲向側(cè)向的傳遞。

 

　　3、駕駛室結(jié)構(gòu)優(yōu)化

 

　　玉米收割機(jī)駕駛室內(nèi)耳旁噪聲的大小就體現(xiàn)了乘坐舒適性，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此也作了規(guī)定。降低駕駛室噪聲對(duì)于改善司機(jī)人員的工作環(huán)境，提高工作效率，并提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有重要意義。

 

　　針對(duì)潤源玉米收割機(jī)的駕駛室，采用有限元計(jì)算了其振動(dòng)模態(tài)及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)，圖3是駕駛室的振動(dòng)模態(tài)，根據(jù)分析對(duì)駕駛室后壁等薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，以減少駕駛室的二次振動(dòng)噪聲。

 

　　利用VAOne建立了駕駛室的統(tǒng)計(jì)能量法聲學(xué)分析模型，如圖4所示，并依此為基礎(chǔ)，對(duì)于現(xiàn)有駕駛室的噪聲水平進(jìn)行了分析計(jì)算，進(jìn)而通過隔聲、隔振及密封原則，進(jìn)行了駕駛室的噪聲優(yōu)化設(shè)計(jì)。

 

圖3駕駛室的振動(dòng)模態(tài)圖圖4VAOne駕駛室框架模型

 

　　對(duì)駕駛室噪聲在125Hz以下主要由于振動(dòng)激勵(lì)引起；在125~500Hz既受聲激勵(lì)影響，又受振動(dòng)激勵(lì)影響；在500~5000Hz，主要受噪聲激勵(lì)的影響。對(duì)于駕駛室內(nèi)噪聲水平，其更多受到外部噪聲水平的影響。增大阻尼與增加板厚作用類似，能夠降低50~500Hz范圍內(nèi)噪聲，但對(duì)高頻噪聲影響較??；同時(shí)，高頻噪聲的產(chǎn)生主要受到駕駛室泄漏的影響，改善駕駛室的密閉性可以有效的降低高頻噪聲。通過增加壁厚，減少泄漏量，增加阻尼，可使得駕駛室整體噪聲水平下降6dB(4.2dBA)，使得駕駛室內(nèi)噪聲達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求85dB(A)。

 

　　4、改進(jìn)隔聲板的隔聲效果

 

　　降低各側(cè)擋板振動(dòng)產(chǎn)生的二次噪聲。在側(cè)擋板上不應(yīng)開孔，增加吸聲材料以減少噪聲的輻射；增加側(cè)板的厚度提高隔音效果；采用隔振安裝，減小板的振動(dòng)。

 

　　5、提高玉米收割機(jī)零部件的制造、安裝精度

 

　　鏈條傳動(dòng)的裝配質(zhì)量不好，不僅會(huì)造成工作時(shí)掉鏈子，增加磨損等故障，同時(shí)影響噪聲的大小。提高傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的制造精度，對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)零部件，進(jìn)行動(dòng)平衡檢查。在保證加工質(zhì)量的前提下，裝配時(shí)，檢查并保證鏈傳動(dòng)的鏈輪與軸線的垂直度、孔徑精度及軸線之間的平行度等指標(biāo)，采用一些專用工具進(jìn)行裝配精度的檢驗(yàn)，提高了裝配精度，減小振動(dòng)噪聲。