輪式拖拉機駕駛位置的噪聲標準及改進措施

秦永輝

摘要：拖拉機噪聲關乎環(huán)境保護、駕駛員健康及拉機零部件的使用壽命?？偨Y國內外輪式拖拉機駕駛位置的降噪研究現(xiàn)狀，分析噪聲的產(chǎn)生來源和傳播途徑，提出降噪的改進措施及步驟，為降低拖拉機噪聲提供技術參考。

關鍵詞：噪聲；輪式拖拉機；駕駛位置；改進

中圖分類號：S219.02 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）09-0019-03

拖拉機噪聲超標（高于標準限值）可能給駕駛員的身心健康帶來損害，在沒有任何防護的情況下，造成駕駛員聽覺器官損傷甚至耳聾。有研究表明，噪聲超標還會影響腸胃系統(tǒng)和內分泌機能，引發(fā)腸胃系統(tǒng)疾病或者內分泌失調癥狀。同時，噪聲超標還易造成拖拉機駕駛員精神焦慮、疲勞、失眠。因此，世界各國對拖拉機的噪聲限值都有嚴格規(guī)定，并將其作為拖拉機質量評價的重要內容。

我國將拖拉機噪聲限值要求列為強制性標準，要求出廠銷售的產(chǎn)品必須滿足要求，中小型輪式拖拉機3C認證也將此項內容列入考核內容。歐盟要求拖拉機噪聲滿足歐盟法令（EEC Directives）和歐洲經(jīng)濟委員會法規(guī)（ECE Regulation）的規(guī)定，并將其列為歐盟e-MARK認證的重要內容。我國國家強制性標準GB6376-2008中規(guī)定，輪式拖拉機駕駛員操作位置處噪音為89 dB（A），低于歐盟e-mark認證中規(guī)定的“駕駛員耳旁噪聲值不大于86 dB（A）”。拖拉機出口至歐盟地區(qū)，必須降低拖拉機噪聲水平滿足歐盟Road Homologation（e-mark） of Agricultural or Forrestry Tractors（Categories T1-T2-T3） Europe認證中的2009/76/EEC指令要求。

1 國內外輪式拖拉機噪聲技術法規(guī)

噪聲污染是當前四大環(huán)境污染之一。為限制噪聲污染，世界各國都制定了噪聲污染的法律法規(guī)和技術標準，拖拉機噪聲產(chǎn)生的原因主要為機具作業(yè)噪聲和振動噪聲。

1.1 國內

《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治條例》于1989年9月1日國務院第四十七次常務會議通過，1989年9月26日中華人民共和國國務院令第四十號發(fā)布，自1989年12月1日起施行。1996年10月29日，第八屆全國人民代表大會常務委員會第二十二次會議通過《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》（自1997年3月1日起施行），該法發(fā)布后前者廢止。后者第二十六條規(guī)定“國務院有關主管部門對可能產(chǎn)生環(huán)境噪聲污染的工業(yè)設備，應當根據(jù)聲環(huán)境保護的要求和國家的經(jīng)濟、技術條件，逐步在依法制定的產(chǎn)品的國家標準、行業(yè)標準中規(guī)定噪聲限值。前款規(guī)定的工業(yè)設備運行時發(fā)出的噪聲值，應當在有關技術文件中予以注明”。

技術標準主要有噪聲標準和振動標準。在拖拉機噪聲限值方面，我國制定強制性標準GB1495―1979《機動車輛允許噪聲》和GB6376―1984《拖拉機 噪聲限值》標準，并分別在1995年和2008年對標準進行了兩次修訂，當前執(zhí)行GB6376-2008《拖拉機 噪聲限值》標準，經(jīng)過兩次修訂的標準限值要求有了更為嚴格的規(guī)定（見圖1），接近歐盟標準。

關于拖拉機振動的技術標準，國內主要制定有GB/T10910―2004《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機和田間作業(yè)機械駕駛員全身振動的測量》和GB/T13876―2007《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機駕駛員全身振動的評價指標》。前者非等效采用ISO 5008：2001《農(nóng)業(yè) 輪式拖拉機和 田間作業(yè)機械 駕駛員全身振動的測量》標準，規(guī)定在標準試驗道路上，農(nóng)業(yè)輪式拖拉機駕駛員承受的全身振動測量方法；后者規(guī)定農(nóng)業(yè)輪式拖拉機駕駛員承受的全身振動指標限值。

發(fā)動機振動是拖拉機整機振動的主要來源，振動等級直接關系拖拉機整機振動。當前除拖拉機配置動力的振動標準GB/T7184―2008《中小功率柴油機振動測量及評級》外，關于拖拉機其它部位例如覆蓋件、底盤等的振動測量方法，暫未制定相關國家或行業(yè)標準。

1.2 國外

歐盟出于對農(nóng)業(yè)工作者的保護，于1977年制定77/311/EEC指令，規(guī)定輪式農(nóng)林拖拉機駕駛員耳旁噪聲限值，后在2009年制定2009/76/EEC指令對限值進行修正。其中，2009/76/EEC對拖拉機噪聲做出明確規(guī)定，在拖拉機最大油門狀態(tài)下，保持車速7.25 km/h、駕駛室所有門窗開啟狀態(tài)時駕駛員耳旁噪聲低于86 dB（A）。

2 輪式拖拉機駕駛位置噪聲研究現(xiàn)狀

我國拖拉機企業(yè)于20世紀80年代開展噪聲研究，傳統(tǒng)方式是在產(chǎn)品研發(fā)后期對樣機進行試驗改進，缺點是試驗中可能會發(fā)現(xiàn)原始設計中未預見的噪聲超標問題，在產(chǎn)品開發(fā)末期無法進行大幅度的設計改動或者設計改動成本過高，使拖拉機噪聲控制受諸多限制而無法達到滿意效果。

國外農(nóng)機制造企業(yè)對拖拉機噪聲的研究起步較早，在產(chǎn)品研發(fā)早期的噪聲、振動控制方面積累了很多經(jīng)驗。美國約翰·迪爾公司使用LMS振動噪聲工具降低其設備的噪聲值。利用LMSTest.Lab的測量與試驗控制功能，通過LMS SCADAS II前端硬件系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，分析跟蹤回到聲源的聲音路徑的空氣噪聲進行聲源定位和結構噪聲傳遞路徑。LMS Virtual Lab Noise and Vibration的主要功能是建立整個系統(tǒng)仿真模型，結合現(xiàn)有部件的試驗模型和新設計部件的有限元模型，預測改動產(chǎn)品配置后的噪聲等級及振動響應。意大利的紐荷蘭公司通過與B&K合作伙伴噪聲與振動技術（SVT）公司合作，利用其幾十年積累的NVH經(jīng)驗，采用B&K的NVH模擬器建立用戶參與的交互式環(huán)境，來輸出拖拉機的噪聲與振動狀況。

目前，我國雖然參照ISO制訂了相關標準，但在要求和范圍上仍較國外標準有很大差距，不僅體現(xiàn)在技術和研究方法上，在噪聲、振動研究重視程度方面也相距甚遠。隨著國內市場需求和供給側政策改革，我國逐漸在精細化和高品質下功夫，積極滿足用戶需求。

3 輪式拖拉機駕駛位置噪聲特性分析

拖拉機整機噪聲主要來源于發(fā)動機運轉和傳動系工作，其次是覆蓋件振動及輪胎。通過分析近年拖拉機噪聲檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機工作狀態(tài)時產(chǎn)生的噪聲主要來源于排放噪聲。配置功率70～80 kW發(fā)動機的拖拉機（與CFT604型拖拉機功率相差不大于10 kW）距發(fā)動機排氣口0.5 m處的噪聲值范圍可高達113～130 dB（A），其頻率從幾十赫茲至1萬赫茲。一般來說，排放噪聲取決于發(fā)動機工作狀態(tài)，加大油門提高轉速，噪聲值就大，反之亦然，這主要與消音器的結構和材質有關。

拖拉機傳動系統(tǒng)噪聲主要來自變速箱體內部，由齒輪、軸承運轉接觸導致振動而產(chǎn)生的噪聲，主要與齒輪的制造精度和本身剛度，以及各種安裝精度有關系。一般來說，加工精度好、剛度適合、安裝精度高的齒輪箱噪聲較小。

對密閉駕駛室的拖拉機來說，其噪聲源除了上述兩種以外，駕駛室本身的輻射噪聲也是重要原因之一。駕駛室內部噪聲主要由外部傳導聲音、內部振動聲音和混響聲組成。其中，外部傳導聲音聲主要通過兩個途徑產(chǎn)生：一是透過縫隙通過空氣傳播進入駕駛室內的外部噪聲；二是外部噪聲通過駕駛室本體傳導。內部振動聲音主要來自于駕駛室本體或內部部件振動?；祉懧暿侵竿獠總鲗曇艉蛢炔空駝勇曇粼隈{駛室空間內通過混響而增加的噪聲。

通過分析噪聲特性可以找到改善降低噪聲的基本方向，除優(yōu)化改進排氣消聲器結構和選擇能夠降噪材質外，還可提高變速箱齒輪的加工、裝配精度和改善材質剛度。另外，還應針對駕駛室噪聲采取物理隔離、結構（或材料）吸音及減振等手段，改善駕駛室內的噪音水平。

4 輪式拖拉機駕駛位置降噪措施

通過試驗、分析、改進、試制、驗證確定整機噪聲源，采取降低駕駛員耳旁噪聲的措施，使拖拉機駕駛員耳旁噪聲滿足e-mark標準規(guī)定的要求（86 dB（A））。改進的主要步驟為：1） 測試樣機噪聲，分析噪聲源，確定噪聲源。2） 研究樣機的發(fā)動機附件，確定各附件對整機噪聲的貢獻水平，分析試驗結果。3） 開展樣機主要覆蓋件振動水平試驗，有針對性的采取減振措施，進一步優(yōu)化改善措施。4） 驗證降噪減振措施的效果。

參考文獻

[1] 國家拖拉機質量監(jiān)督檢驗中心，中國一拖集團有限公司.GB 6376-2008 拖拉機噪聲限值[S].北京：中國標準出版社，2009.

[2] 薛晶，侯占峰，閆建國，等.小型輪式拖拉機噪聲控制研究[J].中國農(nóng)機化學報，2015（5）：212-214.

[3] 楊坤.關于拖拉機噪聲及其控制措施思考[J].湖南農(nóng)機：學術版，2013（3）：156-157.