工程机械预测室噪音预估分析
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工程机械驾驶室
SEA模型的建立本文以某工程机械产品的驾驶室为研究对象，利用统计能量分析方法对其内部噪声进行了预估分析．在对驾驶室建立统计能量分析模型之前，需要对模型进行简化处理．对驾驶室SEA模型进行了以下简化：
（1）一些电焊在板件上的加强板、筋等结构，以及梁柱构件和驾驶室内的座椅结构可以忽略．
（2）驾驶室外部的结构，如后视镜、雨刷、天线等附件都不出现在模型中．
（3）去掉伸入驾驶室内部的部件，如中控台、仪表板等．
（4）系统内部的噪声源对驾驶室部件的声激励同其他子系统相比很小，可以忽略不计．建立统计能量分析模型需要完成以下三项基本工作：确定外界激励源；按照模态相似的原则划分子系统；找出功率流传递途径．预估模型的准确性是精确分析驾驶室内部噪声的基础，其准确建立有赖于子系统划分的合理性．
对于统计能量分析的子系统只有相似共振模态组成的子系统才可以存储振动能量，因此，要依据模态相似原理划分子系统．子系统划分完成之后就利用统计能量分析软件中的建模工具分别建立各个子系统．模型建成之后，分别定义各子系统的物理属性，并利用统计能量分析软件中的自动连接功能将公用的点、线、面进行连接，实现各子系统之间的能量传递．利用统计能量分析软件建立驾驶室预估模型如图2所示．
用统计能量分析法解决问题的关键在于获得SEA三个基本参数，即模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子，一般均可通过试验和仿真计算的方法得到．如图3—5为利用统计能量分析软件计算得到的部分子系统的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子．本文中对于复杂子系统的内损耗因子是采用试验的方法获得的，所采用的试验方法是基于Hilbert变换的瞬态衰减法．图6所示为试验测得的前挡风玻璃内损耗因子．
噪声预估结果试验验证与模型修正
1模型修正前仿真结果及实测结果对比
该工程机械驾驶室噪声以空气声传播为主．因此，将实际工况下驾驶室外声场测试结果作为载荷输入给SEA模型，对照驾驶室内部噪声声压级的测量值与计算预测值以检验模型的准确性．图7为工程机械驾驶室模型计算和测量值的比较．从图7中可以看出，驾驶室内部噪声1／3倍频程实测结果与仿真结果趋势较为一致，但部分中心频段数值相差较大，总的噪声能量误差为41．4％．另外，，从驾驶室噪声能量分布和传递图（见图8）中可以看出，驾驶室噪声能量主要集中在驾驶室地板和前挡风玻璃上．可以推断：部分中心频段数值相差较大的原因是驾驶室地板上孔、缝的声泄漏以及内饰件的吸声特性未作处理．
2统计能量分析模型的修正
考虑到驾驶室地板孔、缝的声泄漏以及驾驶室顶部内饰和座椅的吸声特性，利用统计能量分析软件根据驾驶室实际情况对驾驶室地板进行了声泄漏处理，以及对驾驶室顶部内饰和座椅进行了吸声特性处理，其中座椅的吸声是采用等效处理的办法．该工程机械驾驶室SEA模型经过修正后，其仿真结果与实测结果对比如图9所示．整个1／3倍频程频谱修正后与实测结果比较一致，总的噪声能量误差为8．2％．说明创建的驾驶室SEA模型经过修正之后，能够准确分析驾驶室内部噪声水平，达到了预期的目的，并且可以用于降噪预测分析．
降噪措施效果预测及试验验证
1驾驶室降噪措施效果预测
由图8驾驶室噪声能量分布以及能量传递路径分析可知，驾驶室前挡风玻璃和地板是噪声能量传递的主要路径，所以可以通过改变前挡风玻璃和地板这两条主要传递路径来降低驾驶室噪声．本文以封堵驾驶室地板孔、缝为例，进行了降噪效果预测和试验验证．利用已修正的驾驶室噪声预估模型模拟封堵地板孔、缝结构的降噪效果，降噪措施实施前后1／3倍频程频谱对比如图10所示．封堵地板孔、缝可以降低驾驶室内部噪声约2．5dB（噪声能量降低43．1％），降噪效果较为明显．
2驾驶室降噪措施试验验证
根据驾驶室降噪措施效果预测分析结果，对该工程机械驾驶室实施了简易降噪措施（如图11所示），并进行了试验验证．通过封堵地板孔缝，有效地降低了驾驶室噪声，降噪量达2．3dB（噪声能量降低41．1％）．通过对比降噪量预测值和试验值，噪声能量误差约为4．5％．
结语
本文利用统计能量分析方法建立某工程机械驾驶室内部噪声预测模型，并对其内部噪声进行了预测分析，得到以下结论：（1）经过试验修正后的驾驶室内部噪声预测与实测结果相比，整个1／3倍频程频谱比较一致，且总的噪声能量误差为8．2％，证实了所建立的驾驶室内部噪声预估模型的有效性．（2）由统计能量分析可知，该工程机械驾驶室内部噪声主要能量来源是前挡风玻璃和地板，对驾驶室内部实施降噪时应重点关注前挡风玻璃和地板．（3）通过对该工程机械驾驶室降噪效果的预测分析与试验验证，封堵驾驶室地板孔、缝能有效降低内部噪声声压级，噪声能量降低达40％，预测结果与验证结果相比，噪声能量误差约为4．5％，说明统计能量分析方法能够准确预测驾驶室噪声．因此，实际工程中，工程机械驾驶室的中高频噪声问题可以方便地利用统计能量分析法进行预测、分析和解决，从而在产品概念和设计早期阶段为研发人员提供设计依据．
作者：邓习树邵威黄志亮单位：三一集团有限公司研究总院