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1、PAGE PAGE 29 交通運(yùn)輸工具噪聲2.4.1 汽車噪聲汽車是交通運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ撸囋肼暿浅鞘协h(huán)境噪聲的主要噪聲源,其性質(zhì)屬流動(dòng)聲源。2.4.1.1 汽車噪聲的構(gòu)成汽車是一個(gè)包括多種聲源的綜合噪聲源。圖2.4.1.1.所示為一輛汽車的噪聲源分布。它包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)噪聲(包括進(jìn)、排氣噪聲,燃燒噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲等)和運(yùn)行系統(tǒng)噪聲(包括輪胎、輪輞、傳動(dòng)齒輪等噪聲)。前者同發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān),同運(yùn)行速度幾乎無關(guān);后者同輪胎花紋,路面狀況有關(guān),并隨車輛行駛速度而變化。汽車?yán)仍肼暿撬矔r(shí)發(fā)生的,但它遠(yuǎn)強(qiáng)于其它噪聲,頻繁使用喇叭會(huì)造成噪聲污染。圖2.4.1.1-1 汽車主要噪聲源排氣噪聲
2、排氣噪聲是汽車的主要噪聲源,它通常比其它噪聲要高1015dBA。排氣噪聲主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥周期性開閉所產(chǎn)生的壓力脈沖激發(fā)氣流振動(dòng)而產(chǎn)生的,噪聲能量主要分布在200Hz以下的低頻區(qū)。周期性排氣噪聲的基頻為:式中 Z汽缸數(shù); n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;沖程系數(shù),四沖程=2,二沖程=1。圖2.4.1.1-2為一個(gè)四沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲頻譜。峰值主要在低頻段。圖2.4.1.1-2 排氣噪聲頻譜汽車車輛的排氣噪聲的大小與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷情況有關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下其排氣噪聲的差別很大,轉(zhuǎn)速增加10倍,其排氣噪聲級(jí)增加45dBA,即排氣噪聲聲強(qiáng)與轉(zhuǎn)速的4.5次方成正比。發(fā)動(dòng)機(jī)有負(fù)荷時(shí),由于排氣壓力的增加,排氣噪聲
3、也要增加,據(jù)測(cè)定,車輛在全負(fù)荷時(shí),其排氣噪聲要比空負(fù)荷時(shí)高出1520dBA。排氣閥門的開啟時(shí)間,閥門直徑,閥門座的形狀等對(duì)排氣噪聲的強(qiáng)弱均有影響,從發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)角度加以改進(jìn),可以降低排氣噪聲10dBA左右。但控制排氣噪聲的最有效的措施是安裝合適的消聲器。車輛消聲器應(yīng)注意消聲效果與功率損失兩項(xiàng)指標(biāo)。載重汽車用的消聲器,其消聲值通常為3040dBA。功率損不超過5%;各種客車用的消聲器,消聲值通常為3040dBA。功率損失不超過510%。汽車消聲器多由幾節(jié)不同尺寸的擴(kuò)張室與共振腔進(jìn)行適當(dāng)組合而成。若消聲器的容積設(shè)計(jì)為發(fā)動(dòng)車排量的45倍,并合理選擇結(jié)構(gòu)和控制流速,消聲值可達(dá)30dBA,功率損失也不會(huì)超
4、過4%。新型的凈化消聲器,即在消聲器中放置一定的催化劑,即可凈化汽車尾氣,又有消聲效果。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲內(nèi)燃機(jī)機(jī)殼噪聲是由于機(jī)械力作用和氣缸中氣體受壓縮并燃燒產(chǎn)生的氣體壓力作用在活塞與氣缸壁上而產(chǎn)生的,兩者都能引起發(fā)動(dòng)機(jī)外表面振動(dòng)而輻射噪聲。內(nèi)燃機(jī)噪聲和它的燃燒方式、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、排量、負(fù)荷等因素都有關(guān)。其中,燃燒是主要的噪聲源。內(nèi)燃機(jī)噪聲特性一般為寬頻帶的(見表2.4.1.1-1)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的強(qiáng)度與轉(zhuǎn)速的三次方成正比,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲與轉(zhuǎn)速的五次方成正比。圖2.4.1.1-3為一些車輛發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的噪聲級(jí)分布范圍??刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)噪聲首先在車輛設(shè)計(jì)制造過程就予以考慮,盡量選擇低噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī)
5、參數(shù)。比如:(1)為降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒聲,可以選擇合適的燃燒方式,降低氣缸壓力上升率,減少不必要的異常燃燒;(2)為減少機(jī)械性噪聲,可選擇低噪聲部件(如低噪聲風(fēng)扇、噴油泵),低噪聲最佳參數(shù)(如合適的活塞間隙等),提高運(yùn)行部件的精度(如傳動(dòng)齒輪精度)。以上措施,可在以降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲57dBA。合理的車體設(shè)計(jì)是降低噪聲的有效措施,如可以采用隔聲、阻尼、吸聲等方法降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲,比如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和齒輪箱采取加隔聲罩措施,可以降低噪聲711dBA。圖2.4.1.1-3 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲輪胎噪聲當(dāng)車速達(dá)到50km/h以上時(shí),輪胎噪聲就顯得突出了。輪胎噪聲是一種高頻性噪聲,主要是由輪胎花紋和路面之間互相擠壓空氣所產(chǎn)生
6、的。其中輪胎花紋形狀是影響輪胎噪聲的重要因素。圖2.4.1.1-4是當(dāng)車速為50km/h時(shí),不同輪胎花紋形狀及其在混凝土路面上的噪聲級(jí)。由圖可以看出,橫肋狀花紋噪聲較大,豎肋狀花紋噪聲較小。從圖2.4.1.1-5可以看出輪胎噪聲變動(dòng)范圍是相當(dāng)大的。此外,輪胎噪聲還與車輛負(fù)荷和路面情況有關(guān)。車輛負(fù)荷加倍,輪胎噪聲增加2dBA左右。濕瀝青或水泥路面比相應(yīng)干燥的路面噪聲高810dBA。粗糙不平的路面較平滑路面的噪聲高35dBA。圖2.4.1.1-4 幾種不同輪胎花紋及噪聲級(jí)圖2.4.1.1-5 在同一輛車上分別裝上不同輪胎時(shí)的聲壓級(jí)(混凝土路面,15m處測(cè)得)喇叭噪聲信號(hào)喇叭聲雖不屬于車輛連續(xù)噪聲源
7、,但由于它的噪聲級(jí)特別突出,一般喇叭聲超出車輛行駛聲約1520dBA,最大可達(dá)124dBA(1m處測(cè)量),因此也常常成為重要的噪聲污染源??刂评仍肼曇环矫嫱ㄟ^加強(qiáng)交通管理和采取一些行政措施,使司機(jī)少用或不用喇叭,盡量減少喇叭鳴響次數(shù)。另一方面改進(jìn)汽車?yán)鹊穆曇籼匦砸彩欠浅V匾?,研究設(shè)計(jì)低噪聲喇叭,使汽車?yán)鹊囊繇戭l率特性應(yīng)以高頻(20004000Hz)為主,聲音強(qiáng)度控制在車輛正前方2米處為100103dBA為合適。這樣即可以做到方向性強(qiáng),又不為其它交通噪聲所掩蓋,并且在需警告距離處能清楚聽到,同時(shí)又不干擾兩側(cè)環(huán)境。2.4.1.2 汽車總體噪聲汽車的總體噪聲與車輛種類、車速以及載重量不同而有
8、所差別。表2.4.1.2-1為各種汽車的行駛噪聲,這是按我國(guó)規(guī)定在車外7.5米測(cè)得的。圖2.4.1.2-1所示為不同類型車輛的噪聲級(jí)與車速的關(guān)系。表2.4.1.2-1 各種機(jī)動(dòng)車輛在車外7.5處的噪聲(dBA,快擋測(cè))車輛型號(hào)載重量(t)加速噪聲勻速噪聲上海161黃河151解放解放(新消聲器)交通141無錫北京130上海131南京躍進(jìn)北京130(新消聲器)南京701北京661大客車北京212吉普車上海212吉普南京旅行車上海轎車紅旗轎車南京三輪摩托車東風(fēng)三輪東風(fēng)三輪(新消聲器)鐵牛55拖拉機(jī)東方紅40拖拉機(jī)L195手扶拖拉機(jī)南京大客車日本ISUZU卡車日本豐田卡車蘇聯(lián)吉爾捷克斯柯達(dá)大客車日本三
9、菱卡車波蘭華沙轎車日本大豐田轎車西德本茨轎車154444222.5228243.593928981878889888884888785888783828989859088888489898988868181829188857985848080837785837980837274848179868483838481848484737375圖2.4.1.2-1 不同種類車輛的噪聲與車速的關(guān)系我國(guó)現(xiàn)有車輛若按其動(dòng)力指標(biāo)和噪聲特性進(jìn)行區(qū)分,可分為小轎車、小型汽車(包括吉普車、面包車、2噸左右載重汽車)、中型汽車(4噸左右載重汽車)、大型車輛(7噸以上載重汽車)、公共汽車和摩托車等。當(dāng)上述各種車輛勻速行
10、駛在平直馬路上時(shí),通過垂直于行駛方向上某點(diǎn)的A聲級(jí)可用下式表示:LA=a+bV 或 LA=A+BlgV式中: V車速 A、B或a、b車輛類型常數(shù)。表2.4.1.2-2為我國(guó)各類汽車整車行駛噪聲的A聲級(jí)與車速的關(guān)系。表中數(shù)據(jù)是距車輛7.5米處測(cè)得的,適用車速范圍為2080km/h。表2.4.1.2-3為根據(jù)表2.4.1.2-2數(shù)據(jù)并利用半自由空間有關(guān)聲波傳播公式計(jì)算出來的當(dāng)量A聲功率級(jí),據(jù)此可以算出任意距離處的A聲級(jí)。表2.4.1.2-2 不同類型車輛整車噪聲級(jí)和聲速的加歸式車型回歸方程LA(V)相關(guān)系數(shù)rR的起碼值(%)回歸方程LA(lgV)相關(guān)系數(shù)rR的起碼值(%)小轎小型中型大型公汽摩托車55+0.27V60+0.3V65+0.3V70+0.3V70+0.33V660.3V0.930.930.840.900.820.910.2670.3250.4630.5050.3720.60625+27lgV24+24lgV38+25lgV45+24lgV48+20lgV42+23lgV0.920.920.830.900.810.890.2670.3250.4530.5050.3540.6
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