| 标题 | 机车及柴油机噪声测试试验室研究 |
| 范文 | 赵睿+郑长国 摘 要：在声学试验室进行机车部件及柴油机噪声测试试验和研究，规划设计噪声测试试验室整体布局及相关技术参数。 关键词：噪声；半消声室；混响室；隔声测试试验室 中图分类号：TK421 文献标识码：A 机车是国内城市间客运、货运的主要交通运输方式，也是我国铁路客运高速、货运重载的发展方向。随着铁路机车车速的不断提升，机车的噪声问题逐渐凸显出来，包括机车的环境辐射噪声和机车的车内噪声，前者直接造成对沿线环境噪声污染，而后者关系到司乘人员的工作舒适性。因此，改进和优化机车的车、内外噪声势在必行。研究机车的噪声问题，常用的方法不外乎测试和仿真两种方法，对于机车来说，有关噪声的测试通常只能在线路上测试，但存在以下问题：试验周期长，成本高；试验结果重复性差；噪声测试结果容易受到周边的环境的影响；研究过程中，无法采用临时改进措施，否则影响火车安全；强噪声和振动对设备的影响，特别对人体的危害等。为了避免上述问题，最有效的解决方法就是在声学试验室里进行噪声的相关测试和研究，包括柴油机及机车零部件在各种工况下的噪声测试。 一、噪声测试试验室设计 噪声测试试验室包括一间柴油发动机整机半消声室（预留测功机室）、一间机车部件级半消声室（这两间半消声室截止频率均为80Hz。）、一间混响室、两个标准混响室及控制室，同时配备功能区域，包括储备间，准备间等。 声学试验室包括：吸声结构、隔振系统、隔声门、空调通风和消声设备、照明、监控系统等子系统。 1.半消声室 1.1 半消声室总体设计 声学试验室使用的吸声结构要求具有便于清洁、维护、环保、防火、防潮等性能，且截止频率为80Hz（提供基于ISO10534-2驻波管法的吸声系数测试报告），经过市场技术调研，满足此要求的吸声结构为金属尖劈，该结构是在全球范围内得到广泛应用和好评的新型吸声结构，具有以下特点： 建成消声室的空气质量达到国标GB50325-2001 II类标准，即办公室的空气质量标准； 允许高速气流通过消声室； 可以用抹布直接擦洗尖劈表面； 美观大方、尖劈颜色可以任意选择，彰显企业个性； 室内的照明可以比传统消声尖劈耗电量更低，可以用更低的功率达到同样的亮度； A级防火； 具有较高的抗冲击能力，并允许多次重复拆卸、再安装； 由于金属尖劈既有阻性吸声结构，又有抗性吸声结构，因此，金属尖劈在低频和高频都具有卓越的吸声性能； 特殊材料设计，在高湿度条件下，不影响尖劈吸声效果。 1.2 隔振设计 对于声学试验室，目前常用的有两种隔振结构，弹簧隔振器及隔振路轨。 （1）弹簧隔振器 弹簧隔振器，钢材质，其固有频率低，最低可达到3Hz～5Hz，但因钢制弹簧有疲劳寿命问题存在，需要预留弹簧隔振器的检修、更换空间，无形中会增加土建成本。弹簧隔振器更多应用在振动机械类的低频主动隔振。 （2）隔振路轨 隔振路轨，固有频率为7Hz～10Hz，采用不锈钢材料，具有大承重、抗疲劳度高、易安装、结构简单的特点，可以安装实际尺寸任意加工，灵活性高等优点，其结构和材料永久免维护保养。此种结构在国内半消声室建设中得到广泛的采用，南车四方的半消声室及混响室全部采用隔振路轨。 以上两种结构从性能、方便性、使用寿命、性价比等多方面考虑，初步确认使用隔振路轨结构。 由隔振路轨构成的隔振系统需根据声学试验室最终结构设计形式及精确载荷计算完成布置设计。保证在干扰频率40Hz以上达到隔振效率95%以上。 1.3 隔声门设计 此声学门总成系统包括外部隔声防火门和内部吸声门。声学门总成系统降噪指数：Rw=65dB。人员通行门位于实验室和控制间之间，洞口尺寸1m×2.1m。物流通行门位于实验室和准备区域之间，洞口尺寸3m×3m。均采用双层结构，隔声量为RW55的隔声门。与内部吸声尖劈门配合，总隔声量Rw≥65dB，隔声门的防火满足T90。门方便开启，可以停留在任意位置，外层门最大开启角度为180°。 为了在方便设备及工作人员进出的同时保证半消声室的声学性能，内部为吸声门（尖劈门），是装有尖劈的可旋转结构，关闭后可与室内其他尖劈组成完整的吸声墙面，尖劈门开关方便，可停留在任意位置。 1.4 环境温度控制系统 作为NVH研究的主要场所，消声室除了需要具有必须的声学性能外，还应该能够为测试及研究人员提供一个恒温、安全、舒适的环境。 在任何外部气候环境下，为了保证消声室内环境温度15℃～30℃，精度±3℃，相对湿度：45%RH～75%RH，消声室的空调通风系统需要特殊设计。 消声室环境温度控制系统与一般的楼宇空调系统有着极大的差别，需要保证：保持室内空气的新鲜；保持室内温度恒定；保证所有上述功能不影响室内声学的特性。 1.5 监视系统 实验室配备1套4路监控系统。监控系统不影响试验室的半自由声场特性，更不产生噪声。 1.6 消防系统 消声室设置消防系统，保证试验室的消防安全，并保证不影响声学试验室的声学性能。 1.7 照明系统 根据消声室的用途及工作人员的工作需求，在消声室内配置照明设备，照明设备不影响消声室声学性能。根据主体试验区域照度按GB/T 13379-1992中“中等視觉要求”的作业范围300-500-750（lx），取350lux。 该系统还包括安全出口灯具及应急照明灯具。 2.混响室 2.1 混响室总体设计 按照现有房间尺寸进行声场计算，保证内部容积大于200m?。 本底噪声：≤25dB（A）； 2.2 混响室声学设计 混响室的墙面和地面都必须是良好的反射面，吸声系数要低于0.06。 2.3 室内声场处理 为了在混响室内达到一个理想的扩散声场，需要在室内安装扩散体。 在混响室顶部安装悬挂式扩散板，每组扩散板的悬挂轴线方向不平行，部分可以按照需要调节高度和形状。 2.4 声学门设计 混响室设计有两套通行门，分别是混响室物流通行门以及人员通行门。 混响室物流通行门位于实验室和准备区域之间，洞口尺寸2.5m×2.5m。 人员通行门位于实验室和控制室之间，洞口尺寸为1.0m×2.1m。 均采用双层结构，采用隔声量为RW55的隔声门；隔声门的防火满足T90，门方便开启，可以停留在任意位置，外层门最大开启角度为180°。 2.5 组合式测试窗 采用组合式测试窗+RW55隔声门的双层隔声体设计方案，以保证测试窗总体隔声量与墙体隔声相同的要求。 混响室和消声室之间测试窗尺寸为2.5×2m。混响室一侧为组合式测试窗（不低于RW57），采用模块化隔声板设计，可以灵活地确定洞口的大小，方便不同的测试件的测试要求；消声室一侧采用外挂尖劈门设计，180°开启。 2.6 监视系统、照明系统与半消声室相同。 结语 对于铁路行业来说，目前只有进入试车阶段以后才会真正得到噪声水平数据。然而如果在零部件的设计阶段对噪声问题没有很好地进行优化和协调，那么一旦整车在试车时出现噪声过大，造成不可接受的噪声环境，但是此时再对出问题的设备重新进行声学分析和设计不仅消耗大量的财力与物力，而单独采用声学补救措施效果并不理想。 如何在零部件设计阶段，做好噪声设计工作成为亟待解决的问题。噪声设计是一种以分析仿真与试验报告验证为主的设计工作，而分析仿真又是建立在大量的试验或经验数据的基础上进行的，因此作为噪声设计基础的测试试验室显得十分必要，它不仅可以得到具体的试验数据，为设计提供依据，也可以作为一种资源供以后的设计参考。 参考文献 [1]徐敏.设备故障诊断手册[M].中国震动工程学会，1996：120-132. [2]郝志勇.内燃机噪声测量中的聲强测试技术[J].内燃机学报，1998，16（1）：86-90. |
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