内燃叉车进气消声器压损特性分析及其优化研究
发布时间：2020-08-09 08:17
【摘要】：内燃叉车是一种重要物流作业工具,主要用在生产车间、港口等物料装卸运输作业场合。目前,我国颁布的叉车噪声标准是,标定功率小于55kw时,其声功率级为104dB(A),噪声的限定值是85dB,由于叉车长时间连续工作,使得该噪声对驾驶员的身体健康有着不同程度的伤害,因而,研究人员很关注内燃叉车的降噪设计。当前,人们在内燃机排气端的降噪设计—排气消声器,已经有较多的研究和应用,而在内燃机进气端的降噪研究较少,所以开展进气端消声器的机理研究对降低叉车工作噪音,提高操作者的舒适性具有重要的工程意义。本文以内燃叉车进气消声器为对象,利用Virtual.Lab对进气消声器进行声场建模仿真,对其声学性能进行评估,分析了进气消声器内部增加挡板、穿孔管以及插入管后对传递损失的影响,发现穿孔率的改变对传递损失的变化趋势影响并不明显,但由于声波在流经小孔与障碍物时,会发生不同程度的衍射以及反射现象,改变穿孔率能改变消声器在不同频段的声学性能达到最佳。根据本研究针对700Hz-900Hz频段,设计中选择穿孔率为12%。然后,运用CFD数值计算方法,对进气消声器进行了流体仿真,分析了内部的压力场分布和速度场分布。结果表明:气流从消声器进口端沿管道至出口端流出的通道上,流速较快,离管道越远,流速越小。气流在流经挡板以及出口处,流速有突变,流速最大位置发生在挡板和出口处,入口流速与进出口压力、压力损失存在一定的数学关系,穿孔管和挡板上的通孔有利于腔体内部气体的流动的通畅性,改善空气动力学性能。本文提出了两种结构改进方案:Ⅰ.通过增加挡板,穿孔管设计双腔体消声器;Ⅱ.对方案Ⅰ做进一步优化,设计出四腔体复杂消声器。结果表明:对两种分别方案进行了声学性能评估和流体建模仿真分析,消声效果均好于原消声器,Ⅱ方案的压力损失大于Ⅰ方案,达到了8.75kPa,但小于目标值12.75kpa,声学性能优于Ⅰ方案,Ⅱ方案为四腔室设计结构,以及穿孔管的小孔群,对气流能起到分流扩散的作用,而且腔体内部压力变化层次分明,没有很明显的突变,不论声学性能,还是空气动力性能均占优。本文最后对Ⅱ方案进行了实验验证,Ⅱ方案优化结果能达到设计要求。
【学位授予单位】：浙江科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB535.2;TH242
【图文】：
院硕士学位论文 第 3 章 初改进消声器的声学特第 3 章 初改进消声器的声学性能评估叉车结构以及安装空间的要求，某叉车所使用的消声器结构示意图如图 3-1 所为异形，内部为空腔，其性能上存在很大的优化空间，进、出口的内孔径为 40 280mm，宽 130mm，进口端面高度 110mm，出口端面高度 45mm，斜面底，利用声学分析软件 Virtual.LabAcoustics 对进气消声器的声学性能进行数值模TLAB将得到的传递损失曲线进行绘制，利用Techsmith软件截图并进行图片处则腔消声器与非规则腔消声器、不同穿孔率以及增加挡板后的双腔体消声器器传递损失的对比分析。
穿孔管消声器在实际工业生产中应用很广，实际性质就是一种共振消声器,因为通孔存在形成一个共振系统，由正六边形排列或是正方形排列的小孔与管外的空腔连接而形。当声波沿消声器管道传播过程中,与小孔管道中的气体相互碰撞,在声波的相互挤压作下，如同发动机气缸活塞般做往复运动。根据共振理论可知，这部分气体质量就是振动统中的参数,运动速度会因为这部分气体抵制声波的前行而发生变化。同时，气流以能的形式在流经小孔中过程中,与小孔壁发生摩擦回流,部分声能会发生能量转换，以热能形式耗散,小孔壁如同系统中的阻尼,而小孔就类似于是一个简单振动系统的弹簧。当外声波的频率与振动系统的固有频率接近时,就发生共振现象,此时振幅达到最大,气流在孔中运动的速度也达到峰值,声能因摩擦损耗也达到最大,也就是声能在传播过程中的耗达到最大,消声效果最佳。穿孔管在实际生产中，穿孔管圆孔中心的排列方式通常比较规则，以多边形排布，一两种形式应用比较多，排列方式如图 3-2 所示：2 穿孔管消声器简介
图 3-3 不同截面消声器传递损失曲线Fig 3-3 Transmission loss curve of different cross - section muffler明，规则腔消声器的传递损失曲线重合，而非规则腔消声器的传递损失段均大于规则消声器，尤其在 1400～1800HZ 频段消声效果明显。三种积相等，扩张腔长度也相同，由理论公式可知，扩张比与扩张腔长度一，传递损失实际上就是声音在传播过程中的能量耗散，非规则腔截面面化的区域广，沿管道传播的声波经反射向声源方向传播，使声波在相互，传递损失大，非规则腔消声性能更好，更具有研究意义。进消声器与原消声器传递损失对比分析面做的传递损失对比分析，发现同等条件下，非规则腔消声器的消声性故对非规则腔消声器做初步的结构优化，改进后的结构如图 3-4，腔体穿孔管，圆角大小为 10mm，消声器出气口的插入管长度为 11mm，即
【学位授予单位】：浙江科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB535.2;TH242
【图文】：
院硕士学位论文 第 3 章 初改进消声器的声学特第 3 章 初改进消声器的声学性能评估叉车结构以及安装空间的要求，某叉车所使用的消声器结构示意图如图 3-1 所为异形，内部为空腔，其性能上存在很大的优化空间，进、出口的内孔径为 40 280mm，宽 130mm，进口端面高度 110mm，出口端面高度 45mm，斜面底，利用声学分析软件 Virtual.LabAcoustics 对进气消声器的声学性能进行数值模TLAB将得到的传递损失曲线进行绘制，利用Techsmith软件截图并进行图片处则腔消声器与非规则腔消声器、不同穿孔率以及增加挡板后的双腔体消声器器传递损失的对比分析。
穿孔管消声器在实际工业生产中应用很广，实际性质就是一种共振消声器,因为通孔存在形成一个共振系统，由正六边形排列或是正方形排列的小孔与管外的空腔连接而形。当声波沿消声器管道传播过程中,与小孔管道中的气体相互碰撞,在声波的相互挤压作下，如同发动机气缸活塞般做往复运动。根据共振理论可知，这部分气体质量就是振动统中的参数,运动速度会因为这部分气体抵制声波的前行而发生变化。同时，气流以能的形式在流经小孔中过程中,与小孔壁发生摩擦回流,部分声能会发生能量转换，以热能形式耗散,小孔壁如同系统中的阻尼,而小孔就类似于是一个简单振动系统的弹簧。当外声波的频率与振动系统的固有频率接近时,就发生共振现象,此时振幅达到最大,气流在孔中运动的速度也达到峰值,声能因摩擦损耗也达到最大,也就是声能在传播过程中的耗达到最大,消声效果最佳。穿孔管在实际生产中，穿孔管圆孔中心的排列方式通常比较规则，以多边形排布，一两种形式应用比较多，排列方式如图 3-2 所示：2 穿孔管消声器简介
图 3-3 不同截面消声器传递损失曲线Fig 3-3 Transmission loss curve of different cross - section muffler明，规则腔消声器的传递损失曲线重合，而非规则腔消声器的传递损失段均大于规则消声器，尤其在 1400～1800HZ 频段消声效果明显。三种积相等，扩张腔长度也相同，由理论公式可知，扩张比与扩张腔长度一，传递损失实际上就是声音在传播过程中的能量耗散，非规则腔截面面化的区域广，沿管道传播的声波经反射向声源方向传播，使声波在相互，传递损失大，非规则腔消声性能更好，更具有研究意义。进消声器与原消声器传递损失对比分析面做的传递损失对比分析，发现同等条件下，非规则腔消声器的消声性故对非规则腔消声器做初步的结构优化，改进后的结构如图 3-4，腔体穿孔管，圆角大小为 10mm，消声器出气口的插入管长度为 11mm，即
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 孙培岩;宋海波;王宣峰;肖e
本文编号：2786854
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