第1章绪论
为提高产品的节能效果和冲破日益苟刻的环保绿色壁垒,达到欧美各国施行的强制性噪音标准,提升产品的整体水平,这不仅要求工程机械的基础件及配套件制造水平提升,降低柴油机、变速箱及液压元件等设备的噪声值,也对整机综合减振降噪技术提出了更高的要求,为增强我国的工程机械产品国际竞争力,推动我国向着工程机械制造强国转变,对司机室内噪声问题进行研究具有重大的现实意义。长期以来,国内相关领域的大量的研究主要集中在轿车和客车方面,对工程机械的研究以经验类比和引进吸收为主,研究的重点在于产品的质量和可靠性方面,对工程机械司机室内噪声的研究还处于起步阶段。年同济大学丁玉兰指出机械噪声是工程机械的重要研究课题之一,设计者和制造者应使绝大多数的工程机械设有安全舒适的驾驶室或操作室,使振动和噪声降到最低的程度。但在当时国内尚未普遍开展控制机械噪声的研究工作。蒋丰義等通过建立司机室结构有限元模型、声学有限元模型以及声固親合有限元模型,进行驾驶室结构模态分析、声学模态分析,以及声固親合模态分析,结合测试数据识别出主要噪声频率和声学贡献量显著的驾驶室面板。在司机室内噪声信号研究方面,易小刚等按照认证标准对某工程机械的司机室内部噪声进行了测试,运用传统傅立叶变换和小波分析对测试信号进行了对比分析,确定了司机室内部的主要噪声源,为司机室降噪提供了支持。
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第2章司机室振动噪声源及特性分析
2.1推土机司机室内噪声形成机理
以上动力舱室和传动系噪声均属于向司机室内传入的空气声,主要通过声波的透射及泄露的方式向司机室内传递噪声。对液压式推土机来说,由图2-1所示结构可见,司机室与发动机舱、油粟结构等结构紧密相连,司机室的隔声性能和相应的密封程度,直接影响司机室内空气声传入。以上众多噪声源通过不同的传播方式和作用机理形成了推土机司机室内复杂的声场环境。
2.2司机室内部振动噪声及特性
司机室内组成零部件较多,主要的振动激励源来自柴油机。柴油机的动力通过多条途径传递到各执行部件,随之产生的振动也就沿着相互接触的零部件而向外传递。柴油机周期性对外作功的方式使得燃烧激励、工质运动、机械激励等均呈现各自的周期性,从而引起周期性的噪声辐射。柴油机随着工况的变化转速和功率负荷随之波动,造成了福射噪声信号的波动和传入司机室内的振动激励的波动。由于振动传递路径不同,各零部件受到的柴油机振动激励各不相同。不同频率的振动信号通过连接件接触、传递相互叠加在一起,使推土机系统的各个零部件的实际振动親合叠加在一起,从而导致司机室内的振动噪声也变得复杂。空气、固体传播噪声能量的比例因车型结构和噪声频率的变化有所差别。混响声是指噪声源发出的声波经过司机室内壁板一次或多次反射后的噪声。司机室内噪声主要是由直达声固体声和空气声与室内混响声叠加的结果。由于推土机所配柴油机输出功率高,工作环境比较恶劣等因素使得整体结构的振动激励比较显著,固体声在司机室内噪声中往往占优势,一般表现为低频噪声较为突出。
第3章基于MEEMD的司机室振动噪声源特征分析.............27
3.1改进集总经验模态分解(MEEMD)基础..........27
3.2 MEEMD方法适用性研究...............29
3.2司机室内振动噪声信号能量特征分析............33
第4章司机室内振动噪声源数估计............45
4.1欠定混合信号盲分离概述........................45
4.2基于特征值分解的源数估计方法.............................46
第5章司机室内振动噪声源识别......................67
5.1噪声源独立成分分离.........67
第5章司机室内振动噪声源识别
5.1噪声源独立成分分离
在源信号和及混合矩阵未知的情况下,利用源信号之间的统计独立性的ICA算法应用较为广泛。ICA算法是按照一定的优化准则,对观测信号进行解稱变换,由观测信号得到近似源信号,在分离过程中可以通过计算分离量的非高斯性的度量来判断是否完成对各独立分量的分离。在缺乏先验知识的情况下,盲源分离问题存在两个不确定性问题:输出分量排序顺序的不确定性,输出信号幅值的不确定性。
5.2 MEEMD-ICA算法适用性分析
根据之前的综合分析,从治理空气声和固体声两方面进行多项措施结合,具体治理措施包括:对司机室减振系统进行改进提高隔振性能,司机室内隔声治理降低传入空气噪声,司机室底板架以及壁板等覆盖件的设计改进措施以提高结构刚度避免关键频率点的共振,与司机室底板连接的部件进行连接方式改进隔绝或减弱振动传入。实验结果验证了:对司机室内噪声从隔声和减振两方面入手的分阶段的综合治理行之有效。通过改进减振系统性能,有效降低了低速工况下的噪声水平,对于降低中高速工况下的噪声隔声措施效果较明显。对司机室振动噪声治理的需要整合多项措施,需结合减振和降噪两种策略能实现良好的治理效果。有效降低了司机室内耳旁噪声水平。实验结果验证了:对司机室内噪声从隔声和减振两方面入手的分阶段的综合治理行之有效。通过改进减振系统性能,有效降低了低速工况下的噪声水平,对于降低中高速工况下的噪声隔声措施效果较明显。对司机室振动噪声治理的需要整合多项措施,需结合减振和降噪两种策略能实现良好的治理效果。
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总结与展望
结合推土机的结构和司机室的特点,对司机室内噪声来源、噪声传播途径和产生机理进行了分析和论述。对多个型号推土机司机室内振动、噪声信号进行初步分析,确定司机室内振动噪声信号大致特征。采用四种不同的小波函数对多个型号推土机司机室内振动、噪声信号进行了时频分析,对MEEMD和ICA方法进行整合,通过添加迭代步长参数a对基于负熵的固定点算法进行了改进,结合分离性能指标,选择最优的参数设置。采用整合改进的MEEMD和ICA方法,结合源数估计、相干分析、时频分析相结合的技术,对型号推土机司机室内噪声信号进行盲分离,并对型号推土机司机室内振动噪声进行了分步分阶段治理,有效降低了司机室内耳旁噪声水平。从隔声和减振两方面入手的分阶段的综合治理的实验结果也验证了对司机室内噪声的综合治理行之有效。通过改进减振系统有效降低了低速工况下的噪声水平,而隔声措施对于降低中高速工况下的噪声效果较明显。
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参考文献(略)