润源玉米联合收割机噪声试验研究

摘要：农用机械的噪声问题已越来越受到研究及开发人员的重视。本文针对一种自走式玉米联合收割机的噪声问题设计了合理的实验方案，并采用分离测试的方法，对收割机的主要功能部件进行了噪声测试和分析，得到了各主要功能部件对各测点的噪声贡献大小。分析结果表明，发动机、割台及升运器是驾驶室耳旁噪声的主要来源，为进一步降低收割机的噪声提供了依据。

关键词：联合收割机；噪声；分离测试；噪声贡献

1、前言

随着社会的进步和人们生活水平的提高，对农业机械的乘坐舒适性提出了越来越高的要求。这就要求对农业机械的设计不仅仅局限于运动与功能的实现，还要在安全性、可靠性、乘坐舒适性等方面进行设计与分析。驾驶室耳旁噪声的大小就体现了乘坐舒适性，它同时也是联合收割机检验的一个重要指标。

如今各大农用联合收割机生产厂商纷纷把收割机的振动与噪声的设计、分析放到了重要的位置，以期提高自己所生产产品的市场竞争力。因此，对收割机的振动与噪声的实验研究是一项重要内容。

自走式玉米联合收割机主要由发动机、行走机构、割台、螺旋输送器、升运器、剥皮机、振动筛、还田机等部件组成。除行走机构外，大部分的传动都采取链条传动，结构复杂，传动线路多。在噪声产生的主要来源中，除了发动机之外，割台、升运器、还田机等旋转或传送部件均会产生较大的噪声，同时，噪声成分也比较复杂。为了识别出各部件对总体噪声的贡献程度，需对收割机进行功能部件分离测试。

本文针对山东润源实业有限公司生产的某型号自走式玉米联合收割机进行了振动与噪声的实验测试与分析，试图找到影响驾驶室耳旁噪声的主要声源，以便针对性的提出相应降噪措施。

2、实验方案

根据玉米收割机各主要功能部件传动系统中运动传递的顺序，通过分离各不同功能部件，组成不同的测试工况，测试收割机噪声的大小，分析确定各功能部件对整机噪声贡献的大小，查找主要噪声源，以利于采取相应的降噪措施

测试位置如图1所示，前、后、左、右测点距收割机中心7.5m，分别测试收割机的噪声，另一测点为驾驶室驾驶人员耳部，用于测量驾驶员的耳旁噪声。

发动机有多档转速，由于收割机各部件高速时产生的噪声较大，且收割机在实际工作时发动机的转速为2200r/min，所以根据发动机2200r/min时的测试数据进行测试分析。

通过分析玉米联合收割机的结构和传动系统的特点，决定针对下列部件为重点进行测试：发动机、振动筛、还田机、剥皮机、拉颈辊、升运器、升运器风扇、割台。

试验方法为：根据传动路线，依次停止不同的功能部件(包含其传动链)，并进行噪声测试，根据测试结果分析噪声的变化情况，确定主要噪声源。

本此试验共分为8个不同工况，每个实验工况与其他试验工况相比参与工作的部件局部相同。不同试验工况所包含的功能部件如表1所示，例如工况2，对比工况1，割台部件已经停止，也就是说在工况2的测试噪声数据中，已经不包含割台的影响。再例如工况8，所有功能部件都停止，就是只剩下发动机工作了，所测试噪声为发动机产生的，其它工况以此类推。

图1噪声测试位置示意图

表1 不同工况所包含的功能部件

3、实验测试与数据分析

3.1不同工况各测点的噪声数据分析

发动机2200转/分时不同测点在不同工况时的噪声值如图2所示。从图中可以看出，在工况1，也就是全部功能部件均参与工作的情况下，各测点的噪声指标均超过了标准要求。同时，右侧噪声明显高于其它测点的噪声，这一方面是发动机噪声的影响，另一方面是因为该型号的收割机大部分传动链条均布置于右侧的原因。

3.2功能部件对不同测点的噪声贡献分析

根据图2与式(1)，可以计算出各功能部件对各测点的噪声贡献如表2所示。

图2不同测点不同工况的噪声值

表2 功能部件对不同测点的噪声贡献值 db（a）

从表中可以很容易的看出各功能部件对总体的噪声贡献大小，其中按耳旁噪声来说，发动机、升运器和割台对驾驶室内的噪声贡献最大。

3.3不同工况噪声的频率分析

频率分析的目的是分析不同工况下，噪声信号频率结构的变化，从而确定哪些频率成分主要是哪些功能部件引起的，以进一步明确噪声的来源。

收割机的传动系统主要布置于机器右侧，从前面的试验中得知，右侧的噪声值较高，因此噪声数据的频率分析主要是从右测点处采集的。

噪声数据的频率分析有4种。第1种是声级计输出信号的线性频谱，表示信号各频率分量幅值的相对关系。第2种是经过转换的噪声的声压级密度谱，表示各频率成分声压级的大小。第3种是1/3倍频程分析的声压级曲线，从该曲线上可以较容易看出噪声大小的频率范围。第4种是a计权的1/3倍频程分析的声压级曲线，它反映了人耳的听力特性。

由于数据量较大，下面仅列出比较有代表性的工况2和工况3来说明。图3-4分别是工况2和工况3的频谱图；图5-6分别是对数坐标下，噪声的声压级密度与频率的关系。根据各工况间噪声信号的频谱曲线及各主要功能部件的传动结构和转速，可以很容易找到各功能传动部件的特征频率。

图7-8分别是工况2和3的1/3倍频程声压级曲线，从曲线上可以较容易看出某段频率范围内噪声的大小；

图9-10分别是工况2和3的a计权1/3倍频程声压级曲线。可以看出，小于500 hz的低频噪声经过a计权有较大的衰减，而高频成分1475 hz、1612 hz、1794 hz不仅没衰减，反而有所增大，而且这三个噪声频率正是发动机产生的，是整个收割机噪声的主要成分。

由以上分析可知，各功能部件对收割机噪声的影响程度如表3所示，表中数据包含最大噪声贡献量及其主要频率成分。

通过不同工况的噪声频率分析也可以看出：发动机、割台、升运器对驾驶室耳旁噪声的影响较大，这与前面的分析是一致的。

表3 主要功能部件的最大噪声贡献及特征频率

4、结论

本文针对一种自走式玉米联合收割机，采用分离测试法，分别对各主要功能部件在各测点的噪声影响进行了实验研究，并对实验数据进行了频谱分析、声压级密度谱、a计权1/3倍频程声压级的计算。通过分析发现，发动机、割台、升运器对驾驶室内的耳旁噪声影响最大，是驾驶室内噪声的主要来源，其中发动机的噪声贡献量最大，噪声贡献量达到92.7；升运器和割台次之，分别为91.5和89.5。

通过以上分析可以看出，要降低收割机的整体噪声，必须从多方面采取措施，对发动机、割台、升运器、剥皮机等主要部件的噪声都得降低。由于发动机属于外购件，虽然实验中得知其为噪声的主要来源之一，但由于很难对其从结构上进行改进，所以对发动机的处理应以噪声隔离为主要措施，比如发动机的冷却风扇的噪声隔离。而其它部件可以采用隔离与减振降噪相结合的方式进行。

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