内燃叉车排气消声器结构分析及其改进

  内燃叉车排气消声器结构分析及其改进  安徽合力股份有限公司Summary：内燃叉车在工作时会产生较大的噪声，噪声源主要来自车身结构噪声和底盘系统噪声,噪声不但会对周边环境产生污染，而且还会对长时间工作在这种环境中的驾驶员的身心健康产生严重的伤害，因此对内燃叉车进行降噪研究意义重大。排气消声器是降低内燃叉车噪音的有效途径之一，文章主要就排气消声器的结构和分析等问题进行了研究探讨。Keys：内燃叉车；排汽消声器结构；改进一、内燃叉车概述内燃叉车简单的说就是用于车间生产、巷口码头物品搬运以及物流配送的机械工具，它在工作的时候会发出比较大的噪音，若驾驶员长期在这种环境中工作的话，身心都会受到不同程度的伤害，影响驾驶员注意力的集中，使驾驶员出现操作失误的现象，甚至严重的话还会有引起听力方面的疾病。所以说内燃叉车中的噪音问题是很重要的，要研究降低噪音的技术和方法。到目前为止，降低内燃叉车排气噪声最直接、有效的方式就是设计安装性能优良的消声器，消声器特殊的消声结构或吸声材料能够使发动机排出的气体经过消声器管道的声波进行反射、干涉或者是转化成热量消耗掉，从而降低内燃叉车的噪音。二、噪声的危害1.使人听力下降对于内燃叉车运行而言，噪声分贝过大会产生多种危害，首先会使人的听力下降。噪声长期处于非正常状态，对人的听觉会造成严重影响，如果内燃叉车长期存在噪声过大的问题，不但会对内燃叉车驾驶员的听力造成影响，同时还会对周围工作的人员产生造成影响，使周围人员的听力出现下降。因此，对于噪声超标的问题必须得到有效的解决，否则噪声将会对人的听力系统造成严重损伤，这种损伤是不可逆的，一旦产生听力损伤，后期将无法修复，对人的身体健康会造成严重影响，应当对噪声危害引起足够的重视，并给予有效处理。2.影响驾驶人员正常工作内燃叉车噪声会使驾驶人员受到严重影响，驾驶人员在噪声的环境下无法聚精会神的工作，如果不能迅速判断噪声产生的部位和噪声来源，驾驶人员在工作中，将会被分散注意力，对整个内燃叉车的操作产生影响，增加了设备操作的安全隐患，使驾驶人员在内燃叉车的操作过程中极容易发生操作事故，对整个设备操作安全和人员安全将会产生不利影响。因此，做好内燃叉车噪声污染的分析和控制，对提高内燃叉车的工作效率和满足 安全生产 安全生产管理档案一煤矿调度员先进事迹安全生产副经理安全生产责任最近电力安全生产事故安全生产费用投入台账 要求，以及提高驾驶人员的工作效率具有重要作用。三、消声器的类型不管是理论研究还是实践应用证明了降低排气噪声的有效方式之一就是消声器。在内容叉车排气系统中主要采用的是抗性消声器。而抗性消声器又分为三类：共振腔消声器、扩张强消声器、小孔消声器。1.共振消声器此消声器的原理就是依靠声波共振，叠加放大能力，耗散声波，从而达到降低噪音的目的。单孔共振消声结构是最简单的共振消声结构，在共振消声结构中，当声振系统和声波频率的固有频率达到一致的时候，声波能力就会不断的累计叠加，同时空气的震度速度幅值也会增加。并且在空气介质阻尼的作用之下，空气在振动过程中的速度增快，阻尼也会越大，基于这种情况，能量也会转化成耗散掉，声波也因此发生减弱。另外，共振消声器对于频率是有选择性的，它只有在以共振频率为中心的一定宽度的频带内才能起到消声的效果，在其他频率是没有作用的。所以在对共振腔消声器进行设计的时候往往会把几个不同的共振消声串联或者并联在一起，使消声频带的宽度能够得到增加，提高消声量。2.扩张腔消声器在扩张腔消声器中，声波会从左边进入，当它进入到扩张腔内之后，声波会在扩张腔的右侧壁面发生反射，虽然反射的声波频率和幅值不会出现什么变化，但是它的相位会出现变化。当反射波和入射波的相位相反的的时候就会减弱声波，反之则会有部分声波发生抵消。所以说，扩张腔的轴向长度对肖声波的频率有选择作用。并且此消声器的消声效果会被直径和管道直径所影响，所以把它在工程应用中，一般来说会把2-3个扩张腔串联在一起，使管道直径能够得到延长，加强消声的效果。另外，可以在消声器中插入内插管，这样也能够在一定程度上增强消声。所以在设计次消声器的时候，要合理的考虑扩张腔的长度、截面直径等参数，使消声效果能够得到有效的增强。四、内燃叉车消声器结构与分析1.内燃叉车消声器结构内燃叉车的排气消声管主要包括共振腔、出气管、进气管、大扩张腔等几个部位，在发动机排气的时候，气体经过进气管的左侧进入到消声器，它会先进入到一个共振消声结构，之后再进入小孔消声结构，气流会在小孔消声结构扩散之后进入到右侧大扩张腔中，而大扩张腔中的气体从中间管的右侧进入后又会经过一个共振消声结构，之后气体进入小扩张腔中，最后从出气管排出到到大气。此排汽消声器包含了三种结构：第一是扩张腔消声结构，这种结构和进气管右侧直接连接的大扩张腔和出气口左侧相连的小扩张腔，它们两个会串联称为双扩张消声结构。第二是小孔消声结构，此结构在进气管的右侧封闭穿孔区域，它能够降低内燃机的喷射噪声。第三是共振消声结构。不同的穿孔结构会对应不同的共振消声频率，把多个共振消声结构串联之后能够使消声频率的范围得以扩大。2.内燃叉车消声器分析消声器分析简单的说就是分析消声结构各参数对消声器消声量的影响。小孔结构消声量和孔径大小成对数衰减关系，小孔的孔径越大，消声量就会有所下降，消声的效果也就会越差。小孔间的间距过小，分散的气流会重新聚合，此时就起不了分散喷射流消声的效果。小孔的总面积太小，就会使排气阻力过大，严重情况下气流会再次产生噪音。内燃机排汽消声器的体积一般是内燃机排量的3-5倍。若扩张腔的直径不同，那么有效消声频率范围的消声效果也会不一样，所以说一定要选择合适的扩张腔。共振消声结构对于频率有着较强的选择性，峰值消声量受管道界面剂和穿孔率等的影响，孔径大会使共振消声效果降低，穿孔率过高的话，低频消声效果就会较差，所以要缩小穿孔孔径，降低穿孔率，这样才能够使共振消声结构的低频消声效果得到有效提高。五、内燃叉车消声器改进1.对结构参数设置约束条件相关技术人员要在根据消声器传递损失影响结构参数，结合仿真消声器传递损失不理想频段和排期噪声降噪频率范围，综合考虑装备工艺以及消声器加工是不是合理可行的基础上对结构参数设置约束条件。第一级小孔消声中，小孔的孔径不能超过3.5毫米，小孔的间距要在2.5-5倍小孔孔径之间；第二级和第三级扩张腔消声结构的消声频段控制在20-2200赫兹之间；第四级共振消声结构孔径不能超过3.5毫米，穿孔率要在0.5%-20%之间，消声器的总长度不超过340毫米。2.改进消声器结构和传递损失第一，改进消声器结构的措施。想要改进消声器结构可以从此方面入手：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，适当的加大各个小孔之间的间距；降低共振消声结构的穿孔孔径和穿孔率，重新排列穿孔的位置，减小穿孔管的内径，加长共振腔长度。第二，改进传递损失的措施。在300、900和1400赫兹附近设计共振消声峰值，来填补消声器来这三个频率附近出现的低估，扩宽20-2200赫兹消声频率范围内的消声频段。第三，改进消声器仿真。通过改进消声器穿孔区域结构中孔间距、穿孔直径、穿孔率等参数，来提高消声器在300~400赫兹、800~1000赫兹、1400~1600赫兹频段的传递损失幅度，有效的降低内燃叉车内的噪声。六、内燃叉车的技术发展趋势针对当前内燃叉车的技术状况以及未来科技的发展方向，笔者认为内燃叉车的技术将会向人性化以及人工智能化设计方面发展。这一技术主要依赖的原理为人类工效学。人类工效学是由多学科交叉形成的一门学科，它被广泛应用在各行各业中。通过这一原理开展的技术实践活动能够有效地保障劳动者的健康和安全，营造良好的工作环境，同时提高工作效率。在未来的内燃叉车设计中，人性化设计将占主流。其能够充分体现了对叉车驾驶人员的尊重和关怀，使操作准确快速，简便省力，将人机效能良好的发挥出来，更好的发挥内燃叉车的价值。另外，受到高速发展的计算技术以及信息技术的冲击，内燃叉车未来的另一大发展方向将是人工智能化。通过这一先进的设计能够实现内燃叉车的人工智能操作，在很到程度上提升准确度以及安全性。结束语随着我国的不断发展，叉车行业的发展尤为迅速，与此同时，内燃叉车的噪声污染问题也受到了广泛的关注。所以为了降低内燃叉车的噪声，要不断的研究探讨内燃叉车的排气消声结构问题，采取有效的措施，达到降低内燃叉车排气噪声的目的。Reference[1]卫会敏.内燃叉车排气消声器结构分析及改进[J].企业技术开发,2016,35(18):20-21.[2]沈先明.内燃式叉车排气消声器结构优化设计[J].安徽科技,2016(04):52-53.[3]姜妙龙.内燃叉车排气消声器结构分析及改进[D].浙江工业大学,2014. -全文完-