工程機械預測室噪音預估分析范文

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工程機械駕駛室

SEA模型的建立本文以某工程機械產品的駕駛室為研究對象，利用統計能量分析方法對其內部噪聲進行了預估分析．在對駕駛室建立統計能量分析模型之前，需要對模型進行簡化處理．對駕駛室SEA模型進行了以下簡化：

（1）一些電焊在板件上的加強板、筋等結構，以及梁柱構件和駕駛室內的座椅結構可以忽略．

（2）駕駛室外部的結構，如后視鏡、雨刷、天線等附件都不出現在模型中．

（3）去掉伸入駕駛室內部的部件，如中控臺、儀表板等．

（4）系統內部的噪聲源對駕駛室部件的聲激勵同其他子系統相比很小，可以忽略不計．建立統計能量分析模型需要完成以下三項基本工作：確定外界激勵源；按照模態相似的原則劃分子系統；找出功率流傳遞途徑．預估模型的準確性是精確分析駕駛室內部噪聲的基礎，其準確建立有賴于子系統劃分的合理性．

對于統計能量分析的子系統只有相似共振模態組成的子系統才可以存儲振動能量，因此，要依據模態相似原理劃分子系統．子系統劃分完成之后就利用統計能量分析軟件中的建模工具分別建立各個子系統．模型建成之后，分別定義各子系統的物理屬性，并利用統計能量分析軟件中的自動連接功能將公用的點、線、面進行連接，實現各子系統之間的能量傳遞．利用統計能量分析軟件建立駕駛室預估模型如圖2所示．

用統計能量分析法解決問題的關鍵在于獲得SEA三個基本參數，即模態密度、內損耗因子和耦合損耗因子，一般均可通過試驗和仿真計算的方法得到．如圖3—5為利用統計能量分析軟件計算得到的部分子系統的模態密度、內損耗因子和耦合損耗因子．本文中對于復雜子系統的內損耗因子是采用試驗的方法獲得的，所采用的試驗方法是基于Hilbert變換的瞬態衰減法．圖6所示為試驗測得的前擋風玻璃內損耗因子．

噪聲預估結果試驗驗證與模型修正

1模型修正前仿真結果及實測結果對比

該工程機械駕駛室噪聲以空氣聲傳播為主．因此，將實際工況下駕駛室外聲場測試結果作為載荷輸入給SEA模型，對照駕駛室內部噪聲聲壓級的測量值與計算預測值以檢驗模型的準確性．圖7為工程機械駕駛室模型計算和測量值的比較．從圖7中可以看出，駕駛室內部噪聲1／3倍頻程實測結果與仿真結果趨勢較為一致，但部分中心頻段數值相差較大，總的噪聲能量誤差為41．4％．另外，，從駕駛室噪聲能量分布和傳遞圖（見圖8）中可以看出，駕駛室噪聲能量主要集中在駕駛室地板和前擋風玻璃上．可以推斷：部分中心頻段數值相差較大的原因是駕駛室地板上孔、縫的聲泄漏以及內飾件的吸聲特性未作處理．

2統計能量分析模型的修正

考慮到駕駛室地板孔、縫的聲泄漏以及駕駛室頂部內飾和座椅的吸聲特性，利用統計能量分析軟件根據駕駛室實際情況對駕駛室地板進行了聲泄漏處理，以及對駕駛室頂部內飾和座椅進行了吸聲特性處理，其中座椅的吸聲是采用等效處理的辦法．該工程機械駕駛室SEA模型經過修正后，其仿真結果與實測結果對比如圖9所示．整個1／3倍頻程頻譜修正后與實測結果比較一致，總的噪聲能量誤差為8．2％．說明創建的駕駛室SEA模型經過修正之后，能夠準確分析駕駛室內部噪聲水平，達到了預期的目的，并且可以用于降噪預測分析．

降噪措施效果預測及試驗驗證

1駕駛室降噪措施效果預測

由圖8駕駛室噪聲能量分布以及能量傳遞路徑分析可知，駕駛室前擋風玻璃和地板是噪聲能量傳遞的主要路徑，所以可以通過改變前擋風玻璃和地板這兩條主要傳遞路徑來降低駕駛室噪聲．本文以封堵駕駛室地板孔、縫為例，進行了降噪效果預測和試驗驗證．利用已修正的駕駛室噪聲預估模型模擬封堵地板孔、縫結構的降噪效果，降噪措施實施前后1／3倍頻程頻譜對比如圖10所示．封堵地板孔、縫可以降低駕駛室內部噪聲約2．5dB（噪聲能量降低43．1％），降噪效果較為明顯．

2駕駛室降噪措施試驗驗證

根據駕駛室降噪措施效果預測分析結果，對該工程機械駕駛室實施了簡易降噪措施（如圖11所示），并進行了試驗驗證．通過封堵地板孔縫，有效地降低了駕駛室噪聲，降噪量達2．3dB（噪聲能量降低41．1％）．通過對比降噪量預測值和試驗值，噪聲能量誤差約為4．5％．

結語

本文利用統計能量分析方法建立某工程機械駕駛室內部噪聲預測模型，并對其內部噪聲進行了預測分析，得到以下結論：（1）經過試驗修正后的駕駛室內部噪聲預測與實測結果相比，整個1／3倍頻程頻譜比較一致，且總的噪聲能量誤差為8．2％，證實了所建立的駕駛室內部噪聲預估模型的有效性．（2）由統計能量分析可知，該工程機械駕駛室內部噪聲主要能量來源是前擋風玻璃和地板，對駕駛室內部實施降噪時應重點關注前擋風玻璃和地板．（3）通過對該工程機械駕駛室降噪效果的預測分析與試驗驗證，封堵駕駛室地板孔、縫能有效降低內部噪聲聲壓級，噪聲能量降低達40％，預測結果與驗證結果相比，噪聲能量誤差約為4．5％，說明統計能量分析方法能夠準確預測駕駛室噪聲．因此，實際工程中，工程機械駕駛室的中高頻噪聲問題可以方便地利用統計能量分析法進行預測、分析和解決，從而在產品概念和設計早期階段為研發人員提供設計依據．

作者：鄧習樹邵威黃志亮單位：三一集團有限公司研究總院