電源車降噪、散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

沈芳芳　王行巍

摘 要：近年來，隨著我國(guó)公路建設(shè)、城市發(fā)展、能源消耗結(jié)構(gòu)變化、重點(diǎn)工程建設(shè)加快，為電源車產(chǎn)品發(fā)展提供了新的機(jī)遇，其發(fā)展市場(chǎng)前景將會(huì)越來越廣闊，產(chǎn)品的檔次和技術(shù)水平將有一個(gè)大的提升。

關(guān)鍵詞：電源車；降噪散熱；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電源車采用非電啟動(dòng)及空氣為冷卻介質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，不但免除了蓄電池及風(fēng)箱水箱的維護(hù)以及加注冷卻液的煩惱，而且能在極高、低溫和沙塵等惡劣的環(huán)境下工作。設(shè)計(jì)電源車時(shí)首先要進(jìn)行方案論證，以確定其主要結(jié)構(gòu)、動(dòng)力參數(shù)，包括總體結(jié)構(gòu)型式、體積重量、機(jī)組結(jié)構(gòu)、隔振及其它設(shè)計(jì)。電源車裝備了發(fā)電機(jī)組、配電控制系統(tǒng)、照明裝置、輸電線路等裝置，用于為應(yīng)急作業(yè)或提供備用電源。電源車在城市中使用不僅會(huì)造成噪聲污染，而且機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作發(fā)熱將造成機(jī)組及廂體溫度不斷升高，影響電器元件工作并使機(jī)組功率折損。因此，降低電源車工作時(shí)的噪聲和進(jìn)行散熱處理技術(shù)成為電源車的關(guān)鍵技術(shù)。

1 電源車的總體結(jié)構(gòu)

隨著國(guó)家建設(shè)與發(fā)展的需要，專用汽車已成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要運(yùn)輸與作業(yè)裝備，將有著良好的發(fā)展前景。近幾年，由于我國(guó)電力、電信、移動(dòng)、網(wǎng)通的加大建設(shè)與投入需要，電源車正是為這些行業(yè)需求而設(shè)計(jì)的一款帶電應(yīng)急工作車。電源車應(yīng)具有良好的越野性和對(duì)各種路面的適應(yīng)性，適應(yīng)于全天候的野外露天作業(yè)，具有整體性能穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)便、噪音低、排放性好、維護(hù)性好等特點(diǎn)，能很好的滿足戶外作業(yè)和應(yīng)急供電需要。以輕型廂式電源車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為例，采用輕型卡車底盤進(jìn)行設(shè)計(jì)改裝。廂體邊板、前板、后門及頂蓋結(jié)構(gòu)均采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板沖壓成形，內(nèi)部點(diǎn)焊冷拉型材加強(qiáng)骨架。根據(jù)不同發(fā)電機(jī)組的重量，通過結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，底板采用相應(yīng)厚度的花紋鋼板結(jié)構(gòu)。廂體內(nèi)部配置發(fā)電機(jī)組、配電控制系統(tǒng)、照明及消防系統(tǒng)、電纜卷線盤、進(jìn)風(fēng)消音裝置、出風(fēng)消音裝置、低噪聲軸流風(fēng)機(jī)等裝置。廂體內(nèi)飾填充吸音棉、玻璃絲布。

2 電源車消音降噪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 消音降噪的主要原理

此電源車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)消音降噪功能的主要原理是通過吸音、隔音和消音裝置來防止噪聲外泄。廂體內(nèi)飾采用吸音棉和吸音板等吸音材料，發(fā)電機(jī)組發(fā)出的聲波在傳播過程中，遇到這些材料時(shí)，一部分聲能被反射，一部分聲能被吸收。廂體設(shè)計(jì)有隔板和隔窗結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)組發(fā)出的聲波在廂體內(nèi)空氣傳播過程中，因擴(kuò)散與障礙物的阻擋作用，聲能影響局限于聲源附近。廂體內(nèi)進(jìn)、排風(fēng)消音裝置是利用多孔吸音材料，按一定的幾何形狀布置在進(jìn)、排風(fēng)通道上，當(dāng)氣流通過消音裝置時(shí)，聲波便引起吸聲材料孔隙中的空氣和細(xì)小纖維的震動(dòng)。由于摩擦和粘滯阻力，聲能變?yōu)闊崮芏铡?/p>

2.2 廂體消音降噪總體結(jié)構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)電源車的消音降噪，整車采用廂式消音降噪結(jié)構(gòu)，通過改善箱體結(jié)構(gòu)，廂體的內(nèi)飾填充專用的具有吸音、隔聲降噪消音功能的吸音棉，還把廂體設(shè)計(jì)為三艙兩隔式結(jié)構(gòu)以提高消音降噪效果，前艙為排風(fēng)消音裝置艙，中艙為發(fā)電機(jī)組工作艙，并設(shè)計(jì)有隔聲門和雙層玻璃隔聲窗，后艙為進(jìn)風(fēng)消音裝置艙，距離箱體lm處的噪聲僅65～75dB（A）。

2.3 進(jìn)風(fēng)消音裝置結(jié)構(gòu)

廂體的后艙為進(jìn)風(fēng)消音裝置艙，設(shè)有進(jìn)風(fēng)百葉窗、多層消音板組成的進(jìn)風(fēng)道、隔音板。進(jìn)風(fēng)百葉窗為外界大氣進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)的入口，為了控制進(jìn)氣系統(tǒng)的總流阻損失，在設(shè)計(jì)時(shí)，將百葉窗的進(jìn)氣速度控制在5 m/s以下。百葉窗采用單面進(jìn)氣的形式，全部為鋼結(jié)構(gòu)。進(jìn)風(fēng)道是由多層消音板組成，消音板結(jié)構(gòu)為內(nèi)部填充吸音棉，并包上玻璃絲布，外層用吸音沖孔鍍鋅板鉚接固定，通過采用多層消音板有效地降低噪聲，再通過隔音板進(jìn)一步對(duì)機(jī)組噪聲進(jìn)行了隔離，減少了噪聲外泄。

2.4 排風(fēng)消音裝置結(jié)構(gòu)

廂體的前艙為排風(fēng)消音裝置艙，排風(fēng)消聲通過前艙兩個(gè)通道進(jìn)行。一個(gè)是機(jī)組風(fēng)扇排風(fēng)通道，排出的風(fēng)經(jīng)過排風(fēng)布管和多層消音板消音，再經(jīng)邊板百葉窗排出廂外；另一個(gè)是加裝低噪聲軸流風(fēng)機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)艙進(jìn)行排風(fēng)的通道，通道采用三層吸音材料組成的蛇形排風(fēng)消聲體進(jìn)行排風(fēng)和消音，再經(jīng)底板百葉窗排出廂外。機(jī)組的排氣消聲采用專用阻抗復(fù)合型消聲器。

3 電源車散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

為了防止機(jī)組工作時(shí)產(chǎn)生高溫停機(jī)影響機(jī)組內(nèi)各元件的正常工作，必須進(jìn)行合理實(shí)用的通風(fēng)散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將機(jī)組工作過程中工作艙內(nèi)的溫度控制在一定的范圍內(nèi)。因此在廂體結(jié)構(gòu)上設(shè)置了機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)。該通風(fēng)系統(tǒng)主要是由進(jìn)氣百葉窗、進(jìn)風(fēng)消音裝置、軸流風(fēng)機(jī)、排風(fēng)消音裝置、排風(fēng)百葉窗等組件組成。機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)的主要原理是利用軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫機(jī)艙進(jìn)風(fēng)，帶走機(jī)組工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，以保證機(jī)組內(nèi)各元件的正常工作。

在設(shè)計(jì)時(shí)，按照機(jī)艙40℃進(jìn)風(fēng)，55℃排風(fēng)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)排風(fēng)量必須滿足發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)量要求。進(jìn)排風(fēng)量設(shè)計(jì)計(jì)算如下：機(jī)組自帶風(fēng)扇吸入冷空氣的進(jìn)風(fēng)量為Q1，發(fā)電機(jī)組燃燒消耗空氣量為Q2，發(fā)電機(jī)組冷卻所需空氣量為Q3，那么發(fā)電機(jī)組通風(fēng)量就為：Q2+Q3=Q。通過計(jì)算若Q1小于Q則自然進(jìn)風(fēng)量不能滿足發(fā)電機(jī)組通風(fēng)量要求，就需要采用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制進(jìn)新風(fēng)。根據(jù)進(jìn)風(fēng)量數(shù)據(jù)選用相應(yīng)風(fēng)量的軸流風(fēng)機(jī)送風(fēng)就能滿足機(jī)組正常工作的散熱要求。通過以上設(shè)計(jì)還可以確定進(jìn)排風(fēng)口的設(shè)計(jì)尺寸和結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電源車降噪、散熱設(shè)計(jì)應(yīng)從整體出發(fā)，全面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，采用系統(tǒng)的分析方法，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)盡可能地布置合理。把實(shí)用性、科學(xué)性、先進(jìn)性相結(jié)合，對(duì)功能、結(jié)構(gòu)、工藝、宜人性等進(jìn)行綜合、創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品符合時(shí)代特征的要求。為此我們依據(jù)客觀條件從電源車的各方面進(jìn)行調(diào)研，以尋求最佳方案。注意先進(jìn)性和可行性相結(jié)合，恰當(dāng)利用成熟部件，以提高產(chǎn)品的可靠性和縮短研制周期。

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