引言
隨著工程機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展，人們對于工程機(jī)械的舒適性和振動噪聲控制的要求越來越嚴(yán)格。噪聲的控制，不僅關(guān)系到乘坐舒適性，而且還關(guān)系到環(huán)境保護(hù)。一切噪聲又源于振動，振動能夠引起某些部件的早期疲勞損壞，從而降低工程機(jī)械的使用壽命；過高的噪聲既能損害駕駛員的聽力，還會使駕駛員迅速疲勞，從而對工程機(jī)械行駛作業(yè)安全性構(gòu)成了極大的威脅。噪聲控制也關(guān)系到工程機(jī)械產(chǎn)品的工作的平順性、耐久性和安全性。因此振動、噪聲和舒適性這三者是密切相關(guān)的，既要減小振動，降低噪聲，又要提高乘坐舒適性，保證產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，使工程機(jī)械產(chǎn)品的噪聲控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。
進(jìn)入２１上世紀(jì)后，人類為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提出了工程機(jī)械的環(huán)保技術(shù)和信息技術(shù)，使工程機(jī)械發(fā)展進(jìn)入了新的發(fā)展階段。歐美和日本市場對工程機(jī)械產(chǎn)品的噪聲實(shí)施了更加嚴(yán)格的要求。因此工程機(jī)械的環(huán)保技術(shù)和信息技術(shù)是今后國際工程發(fā)展趨勢的主流。為配合國際化戰(zhàn)略，以國際先進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，提升產(chǎn)品技術(shù)水平，尤其為進(jìn)一步開拓國際市場，徐工產(chǎn)品下一步發(fā)展思路和主要目標(biāo)之一就是進(jìn)行節(jié)能、環(huán)保、操作舒適性等技術(shù)的研究。
１噪聲的種類
產(chǎn)生工程機(jī)械噪聲的主要因素是空氣動力、機(jī)械傳動、液壓三部分。從結(jié)構(gòu)上可分為發(fā)動機(jī)（即燃燒噪聲、排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲、發(fā)電機(jī)噪聲），發(fā)動機(jī)本體噪聲（如發(fā)動機(jī)振動，配氣軸的轉(zhuǎn)動，進(jìn)、排氣門開關(guān)等引起的噪聲）。傳動系噪聲、底盤各部件的連接配合引起的噪聲，車身噪聲（發(fā)動機(jī)引起車身結(jié)構(gòu)的振動，附件的安裝不合理引起的噪聲），液壓噪聲（齒輪泵，液壓閥及管路振動引起的噪聲），制動系統(tǒng)排氣噪聲，工作裝置動作沖擊噪聲。其中發(fā)動機(jī)及其相關(guān)件產(chǎn)生的噪聲占二分之一以上。因此發(fā)動機(jī)的減振、降噪成為工程機(jī)械噪聲控制的關(guān)鍵之一。
２噪聲要求
早在１９８３年，一部分國產(chǎn)裝載機(jī)因噪聲過高，北京市公安局不發(fā)給使用牌照，購買單位紛紛要求退貨，使工程機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)受到了一次強(qiáng)烈的沖擊。１９８４年，機(jī)械工業(yè)部頒布了《工程機(jī)械噪聲限值》標(biāo)準(zhǔn)（ＪＢ３７７４．８４）；１９９０年國家環(huán)保局頒布了《建筑施工場界噪聲限值》標(biāo)準(zhǔn)（ＧＢｌ２５２３－９０）。在以上基礎(chǔ)上，參照ＩＳＯ／ＤＩＳ６３９３－６３９６：１９９５標(biāo)準(zhǔn)，１９９６年頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)《工程機(jī)械噪聲限值》（ＧＢ１６７１０．１—１９９６），該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值作為現(xiàn)階段我國工程機(jī)械產(chǎn)品的最低指標(biāo)，是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)而發(fā)布實(shí)施（比ＪＢ３７７４．１—８４有所放寬）。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工程機(jī)械司機(jī)位置處噪聲限值為９２ｄＢ（Ａ），還規(guī)定了機(jī)外輻射噪聲聲功率級與標(biāo)定功率之間的關(guān)系。分別見表１，２
由于西方發(fā)達(dá)國家制造業(yè)水平較高，無論是發(fā)動機(jī)，還是油泵、變速箱、變矩器等機(jī)械、液壓部件等運(yùn)行噪聲較小。
出于對環(huán)境和對人體健康的保護(hù)，這些國家的嗓聲限值標(biāo)準(zhǔn)一直在不斷降低。歐洲噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)于１９９７年修訂，比原標(biāo)準(zhǔn)下降４ｄＢ（Ａ），其中規(guī)定最大噪聲不得大于１１３ｄＢ（Ａ），發(fā)動機(jī)功率為１５４ｋＷ時，噪聲聲功率級限值應(yīng)小于等于１０７ｄＢ（Ａ），比我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)低１１ｄＢ（Ａ）．２００２年１月１日，歐洲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步修訂，比９７年標(biāo)準(zhǔn)下降３ｄＢ（Ａ）。在日本，１９９７年１０月頒布實(shí)施的最低噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)，比９７年歐洲標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)，其中規(guī)定發(fā)動機(jī)功率大于１０５ｋＷｌｔ寸，最大噪聲不得大于１０６ｄＢ（Ａ），比我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)低１２ｄＢ（Ａ）。現(xiàn)在，降低工程機(jī)械產(chǎn)品噪聲排放限值已是全球性趨勢。
歐盟２０００年５月５日的頒布的“有關(guān)室外使用設(shè)備環(huán)境噪聲排放”法規(guī)規(guī)定，從２００６年１月，實(shí)施該法規(guī)第二階段噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)，同等發(fā)動機(jī)功率設(shè)備，比１９９７年修訂的歐洲噪聲限值低２～３ｄＢ（Ａ）。具體噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)見表３
３噪聲評價與噪聲的控制
噪聲評價指標(biāo)主要是指車內(nèi)、外的噪聲值和振動適應(yīng)性。評價方法可分為主觀評價和客觀評價。影響汽車噪聲主觀評價的主要因素是舒適性、響度和確定性。在客觀評價時，可以采用噪聲測量裝置測量試驗(yàn)進(jìn)行分析；此外模擬技術(shù)中的聲場分析有限元法（ＦＥＭ）和邊界元法（ＢＥＭ）也被廣泛應(yīng)用。
國外對噪聲研究著手較早，１９７０年美國開始對車內(nèi)嗓聲特性進(jìn)行研究，八十年代，美國工程力學(xué)研究所在研究車內(nèi)噪聲特性預(yù)測方面做了大量的研究工作，他們系統(tǒng)研究了聲學(xué)模態(tài)分析的有限單元建模方法，探討了車身結(jié)構(gòu)振動對車內(nèi)聲場的影響以及車內(nèi)聲壓對邊界振動的影響，建立了結(jié)構(gòu)一聲學(xué)藕合的有限單元模型。完成了彈性邊界的聲學(xué)模態(tài)分析和車身結(jié)構(gòu)受迫振動時車內(nèi)聲壓分布的計(jì)算，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)振動一聲壓波動在受到外界干擾力作用時的有限元計(jì)算公式，為車內(nèi)噪聲預(yù)測分析打下了良好的基礎(chǔ)。
日本對工程機(jī)械噪聲的研究也非常重視，在主要傳動件噪聲得到有效控制后，深入研究不同結(jié)構(gòu)形成的空氣流噪聲，并應(yīng)用在新一代挖掘機(jī)等工程機(jī)械上。國內(nèi)在車輛噪聲研究方面起步較晚，工程機(jī)械噪聲的分析研究則更晚。近二十年來，治理工程機(jī)械噪聲已成為許多生產(chǎn)廠和科研部門急需解決的重要課題。出于對舒適性的要求，國內(nèi)外對車體〖駕駛室〗的振動及振動噪聲研究較多，對車外噪聲的分析研究相對較少，但近幾年來也在逐步增加。
噪聲治理首先要找出主要噪聲源。頻譜分析法是識別噪聲源基本方法之一，頻譜分析中除了使用幅值頻譜圖以外，最常用的還有功率譜圖，此外還有相干函數(shù)法、倒頻譜法。自７０代起，聲全息理論發(fā)展迅速，但至今未能得到廣泛應(yīng)用，主要是設(shè)備昂貴，且空間分辨誤差要大于聲波的波長。聲強(qiáng)測量法是８０年代初在聲學(xué)測量和信號處理方面發(fā)展起來的新技術(shù)，已為人們普遍接受，由于測點(diǎn)太多，在我國一般廠家很難實(shí)現(xiàn)。近幾年，采用聲近場聲全息技術(shù)和聲壓法識別車外主要噪聲源的研究都取得了一定進(jìn)展。
根據(jù)噪聲產(chǎn)生和傳播的機(jī)理，可以把噪聲控制技術(shù)分為以下三類：一是對噪聲源的控制，二是對噪聲傳播途徑的控制，三是對噪聲接受者的保護(hù)。其中對噪聲源的控制是最根本、最直接的措施，包括降低噪聲的激振力及降低發(fā)動機(jī)部位對激振力的響應(yīng)等，即改造振源和聲源。但是對噪聲源難以進(jìn)行控制時，就需要在噪聲的傳播途徑中采取措施，例如吸聲、隔聲、消聲、減振及隔振等措施。
工程機(jī)械產(chǎn)品的減振降哚水平與整車的熱平衡性、動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性及強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量、制造成本密切相關(guān)。
３．１發(fā)動機(jī)的振動與噪聲
降低發(fā)動機(jī)噪聲是工程機(jī)械產(chǎn)品噪聲控制的重點(diǎn)。發(fā)動機(jī)是產(chǎn)生振動和噪聲的根源。發(fā)動機(jī)的噪聲是由燃料燃燒，配氣機(jī)構(gòu)、正時齒輪及活塞的敲擊噪聲等合成的。
