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第 02 章 / 共 12 章

第二章 · 给噪声画一张地图

第一章的结论是:总声级由最大的源主宰。那就必须先知道,一台大功率特种车身上,到底有多少个源在响。

答案是:比大多数人想的多,而且它们的排名会随工况整个洗牌。

八个候选人

把一台典型的大功率特种车拆开,会发响的东西可以归成八类。

一、燃烧噪声。柴油机缸内每一次燃烧,都是一次压力的猛涨。这个猛涨通过缸盖、机体传到外表面,再辐射成声音。它是宽带的,能量集中在 500 到 3000 Hz,是发动机在中高负荷下最主要的嗓门。第五章专门收拾它。

二、机械噪声。活塞在上止点换向时拍打缸壁(业内叫敲缸)、气门落座、正时齿轮啮合、喷油泵柱塞。这些是一连串的敲击,同样宽带,在冷机和低负荷时比例更高。

三、进气与排气噪声。每次气门开启都是一个压力脉冲,一列脉冲就是一列声波,基频等于发动机的点火频率。它是低频、强脉动的,也是不加消声器时全车最响的东西——原始排气噪声可以到 110 dB 以上。第六章讲怎么在管子里对付它。

四、冷却风扇。叶片切空气产生宽带湍流噪声,同时因为每片叶子周期性地扫过同一个位置,会叠加一个很尖的纯音。它的特殊之处是:风扇转速跟着水温走,不跟着车速走——所以怠速暖机时它可能是全车第一名。

五、液压系统。特种车的工作装置几乎全靠液压。柱塞泵每转一圈,每个柱塞都完成一次吸排,输出压力不是平的,而是带着一串规律的脉动。这串脉动激励管路和阀块振动,发出尖锐的啸叫。

六、传动系。变速箱、分动箱、驱动桥里的齿轮,啮合时会产生周期性的激励,听感是一种「呜——」的纯音,随车速连续变调。

七、行走系。轮胎花纹拍打路面并挤压空气,或者履带板一块一块砸在地上、销齿一次一次啮合。这是速度一上来就压倒一切的源,第十章细讲。

八、结构辐射。这一类最容易被漏掉:上面七类里的振动传到覆盖件、油箱壁、驾驶室地板这些大面积薄板上,板子跟着振,就变成了一个个喇叭。声音是从板上发出来的,源头却在别处——你堵住板子没用,得切断振动传过去的那条路。第八章讲这件事。

大白话:前七类是「东西自己在响」,第八类是「东西被别人晃得在响」。搞混这两者,是降噪现场最常见的误诊。

排名会洗牌

把八个候选人列出来还不够,因为「谁最吵」不是一个固定答案。同一台车,三种工况,三张完全不同的排行榜。

怠速暖机。发动机没使劲,燃烧和排气都温和;但水温上来后风扇全速运转,液压泵也在待命压力下空转。此时的第一名常常是风扇,第二名是液压。这个工况在工地上占的时间比想象中长得多——车往往一停就是半小时,人却还在旁边。

全负荷作业。发动机拉到额定转速和扭矩,燃烧噪声和排气噪声同时冲到最高,把风扇和液压完全盖住。此时的第一名是排气(如果消声器不够),第二名是发动机本体

行走转场。车速起来,轮胎或履带的噪声以极快的速度上升——它大致随速度的三次方增长,速度翻一倍,噪声涨约 9 到 10 dB。到某个速度以上,行走系会反超发动机成为第一名。

这就带出一条很实用的判断:如果一台车在各个工况下的第一名都不是同一个部件,那么任何单一的降噪措施都不可能让所有工况一起达标。目标必须按工况分别定,措施也得按工况分别配。

还要问两个「哪里」

光有工况还不够。同一台车、同一个工况,测点不同,结论也会翻。

位置。司机耳边关心的是驾驶室内噪声——主导它的往往是结构传声和密封漏声;厂界或者旁观者关心的是外部辐射噪声——主导它的是排气口、风扇出风口和机体表面。这两个指标可以背道而驰:把驾驶室封死会让室内变安静,却让外部一点没变。

频段。第一章说过,A 计权会把低频扣分。一台车总值 78 dB(A) 达标,但如果这 78 里有一根 120 Hz 的尖峰,人坐在里面半小时会头疼——因为人对纯音(能量集中在极窄频率上的声音)的忍耐度远低于同样能量的宽带噪声。这个特性有个专门的指标叫音调突出度——大白话就是:这个声音里有没有一根特别刺耳的「哨子音」冒出来。

大白话:「这台车多吵」不是一个可以回答的问题。可以回答的问题长这样——「在怠速工况、司机右耳位置、200 Hz 以下的频段,它有多吵」。

地图画完了,然后呢

现在你手里有一张八个候选人的名单,知道排名随工况和位置变化。但名单终究只是名单——面对一台真实的、正在轰鸣的车,你怎么知道此刻响得最凶的是哪一个?

靠听吗?人耳判定方向的能力在低频段几乎为零,而低频恰恰是这台车最重的部分。靠经验猜吗?第一章已经算过猜错的代价:赌错了对象,干掉它 90% 的能量,总数只动 0.04 分贝。

所以下一章的主题只有一句话:不测就改,等于蒙着眼睛修表。

让巨兽安静下来
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