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基于频谱分析的汽车总装车间噪声分析及控制

来源:用户上传      作者: 黄英健

  摘要:噪声是汽车制造行业中普遍存在且迫切需要解决的问题,对作业人员生理健康和心理健康造成严重的影响。基于此,本文首先介绍声压级合成模型和频谱分析方法,之后结合某汽车公司总装车间的实际案例,分析声压级合成模型和频谱分析方法在企业中应用,并从声源控制、隔声控制与人员防护等方面提出了噪声控制措施。
  关键词:频谱分析;汽车总装;声压级合成模型;噪声
  中图分类号:TU275.2 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)016-000-01
  一、引言
  噪声干扰对人的脑力劳动有极大的消极影响,使人的精力分散,工作效率下降。另外,噪声也会对生理造成危害,造成大脑皮层的兴奋和抑制平衡失调,导致条件反射异常,引起各种神经系统疾病,如患者常出现头痛、耳鸣、多梦、失眠、心慌、记忆力衰退等症状。
  基于噪声干扰的大量存在和严重危害,本文首先介绍声压级合成模型和频谱分析方法,之后结合某汽车公司总装车间的实际案例,分析声压级合成模型和频谱分析方法在企业中应用,实现对噪声的分析及改善。
  二、声压级合成模型
  在实际噪声环境中,往往有多个生源同时存在,几个不同的生源同时作用在声场中同一点上,它们产生的总生压可以通过能量合成的原则进行计算。若在某点分别测得几个声源的声压为,该点总声压满足(i= 1,2,…,n)
  代入式声压级的表达式,则总声压级
  Lpt=20lg=10lg=10lg(i= 1,2,…,n) (1)
  由声压级的定义可知,故有=100.1Lpi
  因此,总声压级Lpt=10lg(i= 1,2,…,n) (2)
  一般情况下,某一声源的声压Pi,总是在一定的背景声压Pb下测得的。要准确地了解声源的声压级,必须从总声压中去除背景声源的影响,根据声压合成法
  则有 ,因此
  故声源声压级计算 (3)
  三、噪声的频谱分析
  各种声源发出的声音大多是由许多不同强度,不同频率的声音复合而成。具有不同频率(或频段)成分的声波具有不同的能量,这种频率成分与能量分布的关系称为声的频谱。将声源发出的声音强度按频率顺序展开,使其成为频率的函数,并考察变化规律,称为频谱分析。
  为了便于实际测量和分析,人为地把声频范围划分为几个小的频段,在每一个频段中,上限频率与下限频率之间的距离称为频程,它以上限频率和下限频率之比的对数表示,此对数通常以2为底,因此n=或,式中,n为倍频程数。在实际分析中,通常以倍频程或1/3倍频程进行分析。n=1为1个倍频程,n=1/3为1/3倍频程。1个倍频程表示上限频率为下限频率的2倍,倍频程通常用它的几何中心频率代表,中心频率与上、下限频率之间的关系为,这里的是一个频率,但它代表着一个倍频程的频率范围。目前,国际上对倍频程的划分方法已通用化了。
  四、频谱分析方法在总装配送中的应用
  由公式推出配送噪声的频谱如表1所示:
  各频率成分与声强的分布关系的图形称为频谱图。通常是先测定出该噪声的各频率成分与相应的声压级或声功率级,然后以频率为横坐标,以声压级(或声功率级)为纵坐标进行绘图,绘制频谱图。
  通过观察电瓶车配送噪声频谱图,当噪声中心频率为31.5、63、125、16k的时候噪声值较大,所以应采取措施避免声音频率落入该区间。可以从以下几个方面进行改进:
  1.调节配送电瓶车的运行速度。避免震动的频率落入高噪声区间。
  2.采用弹性车轮。为采用弹性车轮降低轮轨噪声,在车轮的轮辋与辐板之间加设橡胶件,使二者之间的金属脱离直接接触,利用橡胶元件把轮辋和辐板的振动转化为热能,从而吸收和衰减一部分噪声。经测试,弹性车轮对于水平和垂直激扰的消声效果,相比于实心车轮,可降低噪声达10~20dB,
  3.定期修整路面,减少不平整性。对路面定期进行查修, 提高其表面平整完好状态, 是降低滚动噪声行之有效的措施。
  4.改进车辆连接部位结构。在车轮与器具连接部分夹上胶皮,减少震荡,以降低由于振动和相互碰撞产生的噪声。
  5.配送人员佩戴防声工具。在高噪声环境下,必须使用个人防声工具,对操作者的听力进行个人防护。防声用具常见的有防声耳塞、耳罩、防噪声帽等,它们可以降低噪声20~30dB(A)。不同材料的防护用品对不同频率噪声的衰减作用不同,公司可以根据现场的实际情况和配送工人的要求,为每位工人配合适的防声工具。
  五、结束语
  总装车间配送噪声是总装车间噪声的重要来源之一,是噪声控制的重要内容。作者运用频谱分析法对配送时的噪声进行研究,给出了噪声控制措施。试验结果表明,方法能够有效降低噪声,同时也为同类作业的噪声控制提供一种切实可行的方法,对于其他制造行业也有一定的指导意义。
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