内燃叉车排气消音器的设计优化思考

杜烺烽

摘 要：叉车作为一种重要的工具车，在仓库和码头等场所被广泛应用，但是在使用的时候经常会出现比较大的噪音。噪音的来源是自身结构以及车底盘系统。严重的噪声一方面会污染到周围的环境，也会给驾驶员带来沉重的心理和生理负担，所以针对叉车进行降噪方面的研究改进具有很大的现实意义。在排气管道安装消声器是当前可行的一个有效途径。本文主要针对消声器的结构进行分析，进而探讨消声器在使用方面的问题。

关键词：内燃叉车；排气管；消声器

作为一种工具车辆，内燃叉车广泛应用于物流配送和港口仓库物品搬运和车间生产中。由于其内部的结构以及相关工作原理，在运行的时候会产生较大的噪音，这会给驾驶员带来一定程度的伤害，长此以往，驾驶员注意力无法集中，操作失误时有发生，并且声音过大会影响报警信号等等，这些都是安全隐患。

一、关于消音器的类型介绍

根据当前人们在理论和实践中的研究结果，消声器是降低噪声最有效的方式。消声器在分类行有很多种，下面分别进行介绍。

（一）扩张腔消声器

声音从扩张腔消声器左边传入之后，会在右侧的壁面产生反射，而反射出来的声波在幅值和频率上没有变化，但是会出现相位方面的改变。入射声波和反射声波如果有完全相反的相位，声波就会互相抵消，进而得到了减弱，如果相位不完全相反的話， 就会仅有部分声波被抵消了，所以其扩张腔结构的长度会决定给具体的消声效果。

（二）共振消声器

总结起来，这种消声器是通过声波共振来达到消声的效果，将声波的能量通过叠加而放大，这样就会让声波能力被耗散，进而让噪声得到降低。其中结构最简单的结构就是单孔共振消声结构了。如果声波自身的频率和声振系统的频率达到相同的值的时候，声波能力就会互相累积，这样也会造成空气振动速度增加。空气戒指会受到阻尼作用的影响，并且空气的振动速度和阻尼成正比，声波产生的能量就会直接转化为热能。但缺点是这种消声器仅仅对特定的频率具有很好的消声效果，所以在设计的时候把几个共振消声器共同使用，这样才能够起到较好的作用。

（三）小孔消声器

这种消声器对于喷射噪音具有奇效，把喷口做成很多小孔，当气流经过小孔的时候就会分解成很多低速的小气流，起到降低噪音的效果。如果把这种消声器和减压消声器共同使用的话，就会起到更好的消声效果了。这种消声器会对排气机产生阻力，所以在设计的时候应该首先对小孔的面积进行确保，这样首先可以让噪声得到降低，也可以让排气阻力得到降低。

（四）微穿孔消声器

这种消声器是通过共振消声器改进而成，为了提高其消声频带的宽度，会在这种消声器中加入一个穿孔率在2%左右的金属薄管和一些封闭的空气共同组成一个共振的结构。穿孔细小并且细密，这样就可以产生比较大的声阻，提高声波的消声频带。这种消声器具有良好的耐高温性，并且清洗十分简单便捷，适用于高温环境或者潮湿环境。

二、关于内燃叉车用的消声器结构分析

内燃叉车消声管在结构上分为以下几个部位，噪声由进气管进入，然后穿过进气管穿孔结构和共振腔，然后在穿过小孔消声结构和大扩张腔之后经由中间管穿孔结构之后，最后由出气管排出。

对于消声器结构进行分析，其实质就是对其内部的各部分结构和各部分参数对于消声效果的影响。正常说来，小孔的孔径越大，消声量就会降低，换而言之就是消声效果越差。而如果小孔间距离太小的话，气流经过分散之后就会重新聚合了，气流分散效果就会被削弱。

而小孔总面积也会对消音效果造成影响，小孔总面积过小的话，会增加排气阻力，如果对这个问题放任不理，就会让噪声重新产生。正常来说，内燃机的消声器体积是内燃机排量的四倍左右，由于扩张腔不同而导致消声范围不一样，所以为了达到不同的消声效果，就要选用不同的扩张腔。结合上文所谈，共振消声器对于声音频率选择性是很强的，消声量也受到了穿孔率和管道面积和穿孔管空腔的厚度等因素的影响，如果孔径过大会导致共振消声效果的降低，所以在设计的时候应该适当减小穿孔孔径，限制穿孔率，才能够让共振消声结构的作用得到提高。

三、关于内燃叉车消声器的改进

（一）设置相关参数

对消声器进行改进，应该以消声器的传递损失影响结构参数作为依据，对消声器传递损失情况进行仿真模拟，进而确定其排气噪声可以降低的范围。考虑消声器的加工和工艺来针对其相关参数和运行条件来进行限定。

首先，在第一级小孔消声中，小孔孔径要不超过3.5 mm，小孔间距在2.5～5倍小孔孔径之间，有足够大的插入管长度和直径，第二级，第三级扩张腔消声结构的哟偶小声频段控制在20～2 200 Hz之间，第四级共振消声结构孔径同样不超过 3.5 mm， 穿孔率在0.5%～20%之间，消声器的总长度控制在 340 mm以内。

（二）改进消声器结构和传递损失

（1）改进消声器结构的措施

改进消声器结构可以从以下方面入手：缩小小孔消声结构的小孔直径，延长小孔消声穿孔管的长度，重新排列各小孔位置，适当加大各小孔之间的间距；降低共振消声结构的穿孔孔径和穿孔率，重新排列穿孔位置，减小穿孔管的内径，加长共振腔长度，同时再增加一个共振消声结构。

（2）改进传递损失的措施

传递损失方面的改进可以从以下几方面入手：在300 Hz、900 Hz、1 400 Hz附近设计共振消声峰值，以填补消声器在这三个频率附近出现的低谷，拓宽20～2 200 Hz消声频率范围内的消声频段。

四、结语

由于我国经济迅速发展，相关产业也得到了长足的进步，所以叉车的应用范围还会越来越广泛，但与此同时，其产生的噪声污染也受到了人们广泛的关注。所以出于环境保护的考虑，也为了操作人员的身心健康，我们有必要针对内燃叉车降低噪音进行技术方面的研究，这样才能让叉车更好地发挥自己的作用，为人们做出贡献。

参考文献：

[1] 陈莉媛. 叉车消声器性能研究[D]. 太原科技大学 2013

[2] 曹玉煌. 复杂消声器的三维声学性能数值模拟及其优化设计[D]. 武汉理工大学 2010

[3] 陈健. 基于3吨内燃叉车进排气系统的降噪研究[D]. 合肥工业大学 2009