CN114922722B - 矿用自卸车发动机降噪装置及其降噪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用自卸车发动机降噪装置，包括：散热器消音器、左侧发动机舱门、左侧后部消音器、右侧发动机舱门、右侧后部消音器、发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板；散热器消音器、左侧发动机舱门、左侧后部消音器、右侧发动机舱门、右侧后部消音器、发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板分别固定在矿用自卸车的车架上，并围在在发动机外侧形成相对封闭的空间。本发明还公开了一种矿用自卸车发动机降噪方法。本发明能够有效降低发动机噪音，同时又不会影响发动机的散热性能。

Description

矿用自卸车发动机降噪装置及其降噪方法

技术领域

本发明属于矿用自卸车技术，具体涉及一种矿用自卸车发动机降噪装置及其降噪方法。

背景技术

非公路(矿用)自卸车是在露天矿山为完成岩石土方剥离与矿石运输任务而使用的一种重型自卸车，其工作特点为运程短、承载重，常用大型电铲或液压铲进行装载，往返于采掘点和卸矿点。

矿用自卸车作为露天采矿的重要运输设备，由于其自身特点，矿用自卸车通常自重和载重都很大，载质量100吨以下的车型，一般采用液力机械变速器和传统式后桥；100吨以上的大质量车型，一般都采用电传动，发动机驱动发电机，再以电流驱动后轮里的电动机，使后轮驱动汽车行驶。矿用自卸车的车架为工程机械车辆专用结构，均为全焊接结构，其纵梁采用封闭式箱形截面，以保证具有高的抗扭强度，所用厚钢板均为低合金、高强度钢板。

矿用自卸车需要使用超大功率发动机，因此发动机的噪音很大，可达到125dB。近年来由于矿山对环保方面的要求越来越高，要求将发动机噪音降至115dB之下，所以需要有效降低发动机噪音的设备和技术，使整车噪音达到矿山的环保要求。但是如果只是单纯的用消音材料对发动机进行包裹，虽然发动机噪音可以有效降低，却会导致发动机散热不充分，从而影响发动机性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用自卸车发动机降噪装置及其降噪方法，能够有效降低发动机噪音，同时又不会影响发动机的散热性能。

为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：

矿用自卸车发动机降噪装置，包括：散热器消音器、左侧发动机舱门、左侧后部消音器、右侧发动机舱门、右侧后部消音器、发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板；散热器消音器、左侧发动机舱门、左侧后部消音器、右侧发动机舱门、右侧后部消音器、发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板分别固定在矿用自卸车的车架上，并围在在发动机外侧形成相对封闭的空间。

进一步，散热器消音器包括：消音器外框、第一降噪柱，第一降噪柱后面壁面为弧形柱面，多个第一降噪柱排列在消音器外框内部，第一降噪柱两端连接在消音器外框的内壁上；消音器外框、第一降噪柱为空心结构，在空腔内填充有吸音材料。

进一步，散热器消音器的底部连接在车架上，后部连接在散热器护罩上，散热器护罩的顶板的底部固定有隔音材料；左侧后部消音器和右侧后部消音器设置在平台与车架之间，平台的底部固定有隔音材料；发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板固定在发动机下部的车架上。

进一步，消音器外框、第一降噪柱采用分体结构，消音器外框包括：消音器上框、消音器下框、加强板；第一降噪柱包括：两个降噪柱分体；加强板位于消音器上框、消音器下框之间，消音器上框的底端、消音器下框的顶端分别连接在加强板两端；降噪柱分体两端分别连接在消音器上框、加强板之间，以及消音器下框、加强板之间。

进一步，消音器下框的底端设置有消音器固定通孔，螺栓穿脱消音器固定通孔将散热器消音器固定在在车架上。

进一步，左侧发动机舱门、右侧发动机舱门设置在发动机散热器外侧的散热器护罩上，左侧发动机舱门、右侧发动机舱门的边框设置隔音材料，内部空腔填充有隔音材料。

进一步，左侧后部消音器和右侧后部消音器的结构对称，右侧后部消音器包括：侧板本体、通风框体、第二降噪柱，侧板本体在设置有侧板通风口，侧板通风口设置有通风框体，多个第二降噪柱位于通风框体内，第二降噪柱两端连接在通风框体上；第二降噪柱为中空结构，在内腔填充有吸音材料，通风框体外侧的侧板本体内壁固定有吸音材料，第二降噪柱后面壁面为弧形柱面。

矿用自卸车发动机降噪方法，包括：

发动机启动，带动风扇和水泵转动，风扇吸入的外部空气流入散热器消音器，气流流过第一降噪柱、消音器外框，气流沿着第一降噪柱的圆柱面均匀地分散，扰动后气流进入风扇，消除风扇形成的分离流和涡流；同时，发动机、发动机散热器产生噪声通过第一降噪柱、消音器外框的空腔内填充的吸音材料吸收，避免噪声外溢；

发动机、发动机散热器产生的噪声经过左侧发动机舱门、右侧发动机舱门，左侧发动机舱门、右侧发动机舱门内腔填充的隔音材料消除并阻止噪声外泄；

左侧后部消音器和右侧后部消音器阻止发动机产生的噪声外泄，消除气流冲击产生的噪声；气流从左侧后部消音器和右侧后部消音器的第二降噪柱之间的空隙流出，气流沿着第二降噪柱后面的弧形柱面均匀地分布排出，消除气流的冲击噪声。

优选的，左侧发动机舱门、右侧发动机舱门的边框处隔音材料消除左侧发动机舱门、右侧发动机舱门与门框之间间隙所产生的噪声。

优选的，平台的底部固定的隔音材料阻止噪声泄露，发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板隔断气流下部通道，阻止气流冲击车架而产生冲击噪声；发动机的尾气从第一排气管和第二排气管分别进入第一排气消音器和第二排气消音器，降低发动机的排气噪声。

本发明技术效果包括：

本发明有效降低发动机噪音，同时又不会影响发动机的散热性能，使整车噪音达到矿山的环保要求。

1、由于散热器中间有缝隙，所以在吸风过程中，会产生噪音，因此在发动机散热器前部增加了一个散热器消音器。散热器消音器采用框架结构，内含吸音材料的降噪柱均布在框架之中。降噪柱之间有一定的距离，方便空气流过。增加散热器消音器后，当吸风风扇工作时，冷空气首先流过降噪柱之间的空隙，由于降噪柱中的吸音材料具有吸音功能，所以吸风的噪音大大降低。另外，降噪柱与发动机散热器邻近的一面设计成弧形柱面，有利于空气流过降噪柱间的缝隙后，可以沿着圆柱面更加均匀地分布到发动机散热器上，不至于过多的影响散热器的散热效率，消除气流涡旋效应和冲击效应。

2、左侧发动机舱门、右侧发动机舱门将发动机上部散热器护罩及车架之间的不规则四边形区域进行了填充。由于发动机前部有风扇的缘故，所以前部是一个噪音集中区，确保噪音不会从前部传出。

3、左侧后部消音器、右侧后部消音器将发动机上部平台与车架之间的不规则四边形区域进行了填充。由于此处正对着发动机的活塞缸，是一个热源集中区域，因此不但需要满足降噪要求，还需要满足散热要求，因此左右侧后部消音器、右侧后部消音器的设计方案采用中部添加内含吸音材料的降噪柱的方案，其它部分则添加隔音材料。这样气流流经此处时可以通过降噪柱之间的缝隙流出，不会造成过多的热量堆积，同时在气流流出时降噪柱中的吸音材料又可以吸收一部分噪音。

4、排气管和排气消音器负责将发动机的尾气排出，通过排气消音器内的吸音材料及气路设计，使发动机的排气噪音大大降低。

5、平台的底部及散热器护罩顶板的底部均添加了隔音材料，这样既可以将噪音更好的控制在发动机舱内，又能够使噪音不传到平台上的驾驶室内，从而提高驾驶舒适性。

附图说明

图1是本发明中矿用自卸车发动机降噪装置的上部立体结构示意图；

图2是本发明中矿用自卸车发动机降噪装置的下部立体结构示意图；

图3是本发明中散热器消音器的前部结构示意图；

图4是本发明中散热器消音器的后部结构示意图；

图5是本发明中右侧后部消音器的外侧结构示意图；

图6是本发明中右侧后部消音器的内侧结构示意图；

图7是本发明中气流流过矿用自卸车发动机降噪装置的示意图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

如图1所示，是本发明中矿用自卸车发动机降噪装置的上部立体结构示意图；如图2所示，是本发明中矿用自卸车发动机降噪装置的下部立体结构示意图。

发动机1、平台15固定在车架16上，发动机1位于车架16的两个纵梁之间，并位于平台15下部。发动机1的前端带有一个吸风风扇，风扇前端在车架16上固定有发动机散热器2，发动机散热器2是一个水冷散热器2。发动机1与发动机散热器2通过管路连接，冷却液在发动机1中吸收了发动机1运行过程中的一部分热量后，通过管路流向发动机散热器2，冷却液与发动机散热器2进行热交换；发动机散热器2的散热片设置有很多缝隙可以让空气流过，当吸进的冷空气流经散热器2时，冷空气与发动机散热器2进行热交换，于是冷却液中的热量被带入到空气中，冷却后的冷却液再流回发动机1；冷却液循环流动，发动机1实现降温。

矿用自卸车发动机降噪装置，包括：散热器消音器3、左侧发动机舱门4、左侧后部消音器5、右侧发动机舱门6、右侧后部消音器7、发动机底部隔音板8、发动机底部延伸隔音板9。矿用自卸车发动机降噪装置的各个部件固定在车架16上，在发动机1外侧围成相对封闭的空间，发动机1位于这个相对封闭的空间内，通过各个部件联合降噪作用，降低发动机噪声。

如图3所示，是本发明中散热器消音器3的前部结构示意图；如图4所示，是本发明中散热器消音器3的后部结构示意图。

发动机散热器2中间有缝隙，风扇在吸风过程中会产生噪音，因此在发动机散热器2前部增加了一个散热器消音器3，散热器消音器3的底部连接在车架16上，后部连接在散热器护罩14上，散热器护罩14的顶板的底部固定有隔音材料。

本发明优选实施例中，散热器消音器3采用框架结构，其结构包括：消音器外框301、第一降噪柱302，多个第一降噪柱302排列在消音器外框301内部，第一降噪柱302两端连接在消音器外框301的内壁上。

消音器外框301、第一降噪柱302为空心结构，在空腔内填充有吸音材料，第一降噪柱302之间有一定的距离，方便空气流过。消音器外框301、第一降噪柱302的空腔内填充吸音材料不仅能够吸收噪音，而且能够防止消音器外框301、第一降噪柱302出现震颤，额外产生振动噪声。

为了增强整体的结构强度，便于组装固定，向空腔内填充吸音材料，消音器外框301、第一降噪柱302采用分体结构，消音器外框301包括：消音器上框303、消音器下框304、加强板305；第一降噪柱302包括：两个降噪柱分体306；加强板305位于消音器上框303、消音器下框304之间，消音器上框303的底端、消音器下框304的顶端分别连接(铆接或者焊接)在加强板305两端；降噪柱分体306两端分别连接在消音器上框303、加强板305之间，以及消音器下框304、加强板305之间，并且加强板305两侧的降噪柱分体306位置相对。

第一降噪柱302后面壁面为弧形柱面，弧形柱面与发动机散热器2相对，有利于空气流过第一降噪柱302之间的空隙后，沿着圆柱面更加均匀地分布到发动机散热器2上，不至于过多的影响散热器2的散热效率。

为了便于安装固定散热器消音器3，消音器下框304的底端设置有消音器固定通孔307，螺栓穿脱消音器固定通孔307将散热器消音器3固定在在车架16上。

发动机散热器2的风扇叶片旋转时会与空气产生摩擦、冲击，转速愈快，产生的噪音愈尖锐，这种噪音属于压力脉动噪声；由于叶片宽度、厚度较大，噪音尤为明显。本发明中，发动机散热器2前部增加散热器消音器3后，当吸风风扇工作时，冷空气首先流过降噪柱之间的空隙，由于第一降噪柱302中的吸音材料具有吸音功能，所以吸风的噪音大大降低；第一降噪柱302后面壁面为圆形弧面，空气流过第一降噪柱302后，在进入风扇前已经发生扰动，扰动后气流进入风扇后，能够有效消除风扇形成的分离流和涡流，从而降低压力脉动噪声。

发动机1前部有风扇，风扇后部发动机各个部件外形是不规则形状，再加上部件外形存在许多尖角、空腔、缝隙，风扇吸入的气流冲击在发动机1上会形成多种成因的噪声，所以发动机1所在区域是一个噪音集中区。本发明中，在发动机散热器2外侧的散热器护罩14上设置左侧发动机舱门4、右侧发动机舱门6，左侧发动机舱门4、右侧发动机舱门6的边框设置隔音材料，以消除左侧发动机舱门4、右侧发动机舱门6与门框之间间隙所产生的噪声；左侧发动机舱门4、右侧发动机舱门6内部空腔填充隔音材料，阻止噪声外泄。

目前，发动机1上部的平台15连接驾驶室，便于驾驶员进入驾驶室；平台15与发动机1之间留有空间，由于此处正对着发动机1的活塞缸，是一个热源集中区域，不但需要满足降噪要求，还需要满足散热要求。另外，该处是气流拐弯流出外部的位置，会产生涡旋气流，因此会产生大量噪声。本发明中，在平台15与车架16之间的不规则四边形区域设置左侧后部消音器5和右侧后部消音器7，左侧后部消音器5和右侧后部消音器7结构对称，左侧后部消音器5和右侧后部消音器7分别连接在平台15与车架16之间，通过左侧后部消音器5和右侧后部消音器7阻止噪声外泄；左侧后部消音器5和右侧后部消音器7能够消除气流冲击产生的噪声。

平台15的底部固定有隔音材料，以防止噪声泄露。

如图5所示，是本发明中右侧后部消音器7的外侧结构示意图；如图6所示，是本发明中右侧后部消音器7的内侧结构示意图。

右侧后部消音器7包括：侧板本体701、通风框体702、第二降噪柱703，侧板本体701在设置有侧板通风口，侧板通风口设置有通风框体702，多个第二降噪柱703位于通风框体702内，第二降噪柱703两端连接在通风框体702上；第二降噪柱703为中空结构，在内腔填充有吸音材料。通风框体702外侧的侧板本体701内壁固定有吸音材料。

第二降噪柱703后面壁面为弧形柱面，弧形柱面位于通风框体702外侧，空气流过第二降噪柱703之间的空隙后，沿着弧形柱面更加均匀地分布排出，不会形成气流的冲击噪声。

侧板本体701的侧边设置有多个固定通孔，通过螺栓或者铆钉将右侧后部消音器7固定在平台15与车架16之间。左侧后部消音器5同样固定。

增加左侧后部消音器5和右侧后部消音器7后，气流从第二降噪柱703之间的间隙流出时，不会造成过多的热量堆积，同时第二降噪柱703的内腔填充的吸音材料又可以吸收一部分噪音，。

发动机底部隔音板8、发动机底部延伸隔音板9固定在发动机1下部的车架16上，考虑到防火、防油要求，不添加吸音或者隔音材料。

在发动机1的排气口连接第一排气管10和第二排气管13，第一排气管10和第二排气管13分别连接有第一排气消音器11和第二排气消音器12，确保降低发动机1的噪音值。

根据发动机1和矿用自卸车的结构特点，本发明对吸音材料和隔音材料进行了合理的配置，最终实现了将发动机1的噪音降低至了115dB之下，同时通过合理的设计，使吸风风扇的气流流动没有受到太大的影响，从而保证了发动机1的散热性能。

如图7所示，是本发明中气流流过矿用自卸车发动机降噪装置的示意图。

矿用自卸车发动机降噪方法，步骤如下：

1、发动机1启动，带动风扇和水泵转动，发动机散热器2、发动机1中液体循环，给发动机1降温；同时，风扇吸入的外部空气流入散热器消音器3，气流流过第一降噪柱302、消音器外框301，气流沿着第一降噪柱302的圆柱面均匀地分散，扰动后气流进入风扇，消除风扇形成的分离流和涡流；同时，发动机1、发动机散热器2产生噪声通过第一降噪柱302、消音器外框301的空腔内填充的吸音材料吸收，避免噪声外溢；

2、发动机1、发动机散热器2产生的噪声经过左侧发动机舱门4、右侧发动机舱门6，左侧发动机舱门4、右侧发动机舱门6内腔填充的隔音材料消除并阻止噪声外泄；

左侧发动机舱门4、右侧发动机舱门6的边框处隔音材料消除左侧发动机舱门4、右侧发动机舱门6与门框之间间隙所产生的噪声。

3、左侧后部消音器5和右侧后部消音器7阻止发动机1产生的噪声外泄，消除气流冲击产生的噪声；气流从第二降噪柱703之间的空隙流出，气流沿着第二降噪柱703后面的弧形柱面均匀地分布排出，消除气流的冲击噪声。

平台15的底部固定的隔音材料也防止噪声泄露。

发动机底部隔音板8、发动机底部延伸隔音板9隔断气流下部通道，阻止气流冲击车架，从而产生冲击噪声。

4、发动机1的尾气从第一排气管10和第二排气管13，进入第一排气消音器11和第二排气消音器12，降低发动机1的排气噪声。

本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离技术方案的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种矿用自卸车发动机降噪装置，其特征在于，包括：散热器消音器、左侧发动机舱门、左侧后部消音器、右侧发动机舱门、右侧后部消音器、发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板；散热器消音器、左侧发动机舱门、左侧后部消音器、右侧发动机舱门、右侧后部消音器、发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板分别固定在矿用自卸车的车架上，并围在在发动机外侧形成相对封闭的空间；散热器消音器包括：消音器外框、第一降噪柱，第一降噪柱后面壁面为弧形柱面，多个第一降噪柱排列在消音器外框内部，第一降噪柱两端连接在消音器外框的内壁上，消音器外框、第一降噪柱为空心结构，在空腔内填充有吸音材料；散热器消音器的底部连接在车架上，后部连接在散热器护罩上，散热器护罩的顶板的底部固定有隔音材料；左侧后部消音器和右侧后部消音器设置在平台与车架之间，平台的底部固定有隔音材料；发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板固定在发动机下部的车架上；左侧发动机舱门、右侧发动机舱门设置在发动机散热器外侧的散热器护罩上，左侧发动机舱门、右侧发动机舱门的边框设置隔音材料，内部空腔填充有隔音材料；左侧后部消音器和右侧后部消音器的结构对称，右侧后部消音器包括：侧板本体、通风框体、第二降噪柱，侧板本体在设置有侧板通风口，侧板通风口设置有通风框体，多个第二降噪柱位于通风框体内，第二降噪柱两端连接在通风框体上；第二降噪柱为中空结构，在内腔填充有吸音材料，通风框体外侧的侧板本体内壁固定有吸音材料，第二降噪柱后面壁面为弧形柱面。

2.如权利要求1所述的矿用自卸车发动机降噪装置，其特征在于，消音器外框、第一降噪柱采用分体结构，消音器外框包括：消音器上框、消音器下框、加强板；第一降噪柱包括：两个降噪柱分体；加强板位于消音器上框、消音器下框之间，消音器上框的底端、消音器下框的顶端分别连接在加强板两端；降噪柱分体两端分别连接在消音器上框、加强板之间，以及消音器下框、加强板之间。

3.如权利要求2所述的矿用自卸车发动机降噪装置，其特征在于，消音器下框的底端设置有消音器固定通孔，螺栓穿脱消音器固定通孔将散热器消音器固定在在车架上。

4.一种矿用自卸车发动机降噪方法，其特征在于，包括：

发动机启动，带动风扇和水泵转动，风扇吸入的外部空气流入散热器消音器，气流流过第一降噪柱、消音器外框，气流沿着第一降噪柱的圆柱面均匀地分散，扰动后气流进入风扇，消除风扇形成的分离流和涡流；同时，发动机、发动机散热器产生噪声通过第一降噪柱、消音器外框的空腔内填充的吸音材料吸收，避免噪声外溢；

发动机、发动机散热器产生的噪声经过左侧发动机舱门、右侧发动机舱门，左侧发动机舱门、右侧发动机舱门内腔填充的隔音材料消除并阻止噪声外泄；左侧发动机舱门、右侧发动机舱门的边框处隔音材料消除左侧发动机舱门、右侧发动机舱门与门框之间间隙所产生的噪声；

左侧后部消音器和右侧后部消音器阻止发动机产生的噪声外泄，消除气流冲击产生的噪声；气流从左侧后部消音器和右侧后部消音器的第二降噪柱之间的空隙流出，气流沿着第二降噪柱后面的弧形柱面均匀地分布排出，消除气流的冲击噪声；

平台的底部固定的隔音材料阻止噪声泄露，发动机底部隔音板、发动机底部延伸隔音板隔断气流下部通道，阻止气流冲击车架而产生冲击噪声；发动机的尾气从第一排气管和第二排气管分别进入第一排气消音器和第二排气消音器，降低发动机的排气噪声。