液压挖掘机噪声问题分析与改进

马 鑫，徐立明，姜 毅

（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221004）

在操作挖掘机作业过程中，驾驶员长时间处于噪音环境中。研究表明，噪音对人体的危害是全身性的，不仅可以引起听觉系统的变化，也可以对人体的神经系统、内分泌系统等各方面造成影响。2010年全国土方机械标准化技术委员会对《土方机械噪声极值》(GB16710-1996)强制性国家标准进行了修订，新标准（GB 16710-2010）大幅降低了司机位置处噪声极限值。工程机械行业经过十几年的快速发展，整体技术水平得到了巨大提升，各大生产厂商的同吨位产品在比拼效率、油耗等性能参数的同时，也对驾驶员舒适性提出了更高要求。

1 噪声源分析

随着国家出台相关规定，到2020年左右将禁止生产和销售国三排放标准的工程机械，目前国内的研发及技术储备重点是满足四阶段排放标准的产品。由于专门针对国四阶段排放开发的产品还没有推出，本次测试的产品为我公司生产的满足欧四排放标准的21t液压挖掘机。

对该21t液压挖掘机进行噪声分析，可发现主要噪声源为：发动机风扇引起的噪声、液压系统噪声、尾气排放噪声、空调系统噪声、行走装置产生的噪声等几部分。设定挖掘机处于工作状态下，空调开启到中速挡位，进行噪声测试。经测试，当发动机转速较高时（转速＞700r/min），发动机风扇引起的噪声对整机噪声的影响最大，为主要噪声源，泵阀及管路等液压系统对挖掘机噪声的影响较小，当发动机转速较低时（转速＜700r/min）液压系统噪声对整机噪声的影响最大。由于挖掘机工作时，发动机转速大多处于高速状态，液压系统对噪声影响不大，因此本文主要讨论发动机风扇噪声的改进方法。

2 影响因素及改进方法

风扇转速高低直接影响风扇引起的噪声大小，降低风扇的工作转速可以明显降低风扇引起的噪声。目前国外挖掘机产品已经开始采用的做法有2种，一种是采用大扭矩低转速的设计方案，在保证发动机输出功率不变的情况下，大幅提升使发动机的输出扭矩，降低发动机的工作转速，从而降低风扇噪声。另一种是采用独立散热系统，对风扇的转速进行独立控制，在满足散热要求的前提下，降低风扇的转速。

风扇叶片的形状和数量也会对噪声产生较大影响。现有挖掘机风扇的叶片形状如图1所示，数量为9片，将叶片的数量改为8片和6片，并相应增加单个叶片的宽度，通过软件模拟发现，叶片数量由9片改为8片对发动机的散热影响较小，但可以降低噪声2～3dB。

合理设计发动机散热器的进排气孔布局，现有进排气孔布局如图2所示，使用软件进行模拟，可以看出圆圈区域内，风扇排出的空气在此处聚集形成涡流，很容易产生轰鸣及其他异响。经分析，造成这种情况的原因是排气面积远小于进气面积，且开孔位置不利于空气排出，若要改善，需要增加散热器排气孔的数量，尤其是在靠近散热器的位置。

图1 现在挖掘机风扇叶片

图2 现有进排气孔布局

图3 风场模拟图

吸音材料的运用（图4）。在发动机和风扇周围的封板、发动机罩和驾驶室底板等位置粘贴吸引海绵，阻隔噪音的传递。

图4 驾驶室底板

隔音结构的设计，尽量减少在封板上开大孔，有时候为了穿过液压接头和电气插接件，必须开大孔的，也要进行密封处理（图5）。

图5 液压管路孔密封电气线束密封

3 结 语

随着社会的发展和技术的进步，对工程机械的舒适性要求越来越高，挖掘机驾驶室内噪声大小，直接影响驾驶员的舒适感。通过对21t液压挖掘机的噪声分析，找出对噪声值贡献较大的因素，并对其进行分析和改进，极大改善了挖掘机驾驶室的噪声情况。