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摘要：本文对于液压转向系统中的噪声源进行了分析和研究，并且对三种优化方法的原理和实现的具体方式做了详细介绍。
关键词：压路机 转向系统 噪声
0 引言
随着压路机技术的发展，在整车开发过程中噪声的性能越来越受到重视，尤其是驾驶室内司机耳旁的噪声，已成为用户评价压路机操作舒适性的重要参考指标之一。压路机在工作时，产生的噪音在传播过程中会遇到物体的阻碍，一部分噪声会因此产生反射效果，一部分会透过新的介质进行传播。同时也可能产生折射或者绕射现象，转移声波的传播方向，具体情况受波长频率及介质的影响。只有找到主要的噪声来源和具体传播细节，才能根据实际情况采取适合的方法进行控制。
1 驾驶室内部的噪声来源
压路机的噪声来源主要有发动机、冷却风扇、液压系统等，如果是振动压路机还包括振动装置。驾驶室内部的噪声来源除以上几个方面外，驾驶室的底板、隔声措施也是很重要的因素。其中如底板这样的结构件，容易受振动而形成新的振动源，特别是当其固有频率与振动源的频率接近或一致时，结构会出现共振，成为重要的噪声源。本文主要是在驾驶室隔音措施良好的前提下，进行分析驾驶室内司机耳旁的噪声，在这个前提下，发动机、冷却风扇、振动装置便不作为主要的噪声源来研究。由于液压系统中的转向器和相关管路安装与驾驶室内仪表箱的转向柱和方向盘相连接，同时仪表箱安装在驾驶室底板上，因此压路机的液压转向系统，是驾驶室内部的主要噪声来源。本文以一个具体的研究实例进行说明。
某机型压路機驾驶室内部司机耳旁噪声的最大测量值接近80dB，而且驾驶室内的噪音质量很差。发动机的转速分三段：L低速段、M中速段、H高速段，测试过程中，在发动机M中速段的噪音伴随共鸣，让驾驶员很不舒服。
2 优化方案一：合理选用转向油管
转向系统中根据流体顺序有两大类油管：连接转向泵到转向器、再从转
向器分配到油缸的高压油管，从转向器出来到油箱、再从油箱进入转向泵的低压油管。系统中管路直径不能过小，进油管直径过小时会引起吸空，产生气穴现象，出油管直径过小会产生阻尼，引起系统压力升高，系统可靠性变差。该机型采用的是软管，根据转向泵的输出流量Q，管道内的流速v，确定软管内径尺寸d。软管允许流速的推荐值为：
吸油管路：0.6～1.2m/s。
回油管路：1.2～3m/s。
压油管路：3～7.6m/s。
管道内径与流量、流速的关系式为：Q=v·∏d2/4。经计算，该机型的各管路
推荐直径见下表1：
所以，各部分管径的设计值不得低于对应最高流速的直径极限值，而且采用合适长度的柔性软管可以减少噪音，它的特征在于橡胶及其增强材料所固有的消耗能量的特性造成的。另外，油管的柔性使其很像一个容积共振器，提供反作用衰减。
高压油管由于输送的是高压力油液，其液体的压力波动非常大，容易引起液压噪声。所以在高压油管设计中带有消音器时可以降低压力波动，其结构主要由高压软管、钢管及一些附件组成。高压软管是由多层材料组成的特殊结构，耐压性好，消音管置于高压软管中，一般为螺旋结构，可以把来自转向泵端的不稳定高压油分流，使其变成稳定流动的高压油，从而实现消除液压转向系统中的噪声和振动（带有消音器的高压管结构如下图1）。
由于这种高压管结构比较复杂，在整车的布置中受空间的限制，存在很大的局限性，所以，经常选择把消音器单独放置在外面，用普通的高压管进行过渡连接。
3 优化方案二：加装消音器
消音器的工作原理：流体消音器是基于具有干涉装置的膨胀容腔这一原则设计的，流体通过消音器的过滤消除，流量脉动被抑制在一个较宽的频谱上。这种消音器由焊接或者锻造壳体、一根内部管道和两个管道连接处组成，消音器没有可拆卸部件，没有气体电荷，因此是绝对免维护的，外形图如图2。
由于是为降低齿轮泵输出油液的流量脉动，所以消音器加装在齿轮泵出口进入转向器之间的管路中，如图3。
经过消音器的噪声降低值HPL的计算公式为：
其中p1——加装消音器前，齿轮泵输出的压力脉动峰值。
p2——加装消音器后，齿轮泵输出的压力脉动峰值。
相应的压力脉动曲线如图4所示
假如前后压力脉动比为5，则根据计算噪声值可降低13.98dB。
因此，在选择消音器时，可根据需要降低的噪声值目标计算出压力脉动的变化量，提供给消音器厂家。消音器的选择是个复杂的过程，不仅跟压力脉动变化量要求有关，跟采用的齿轮泵齿数、系统流量、系统中使用的管路通径和长度等都有关系。该机型加装消音器前后的噪声值如图5和图6。
加装消音器对于驾驶室内部的噪声改善明显，尤其是对于有共振蜂鸣的M中速段的改善，达到了预期的目标。
4 优化方案三：选用低噪音齿轮泵
低噪音齿轮泵普遍使用双面啮合原理的方法来代替普通齿轮泵的单面啮合，以此来降低流量脉动。在相同排量的情况下，由于齿轮双面啮合，实际齿轮两侧面啮合线正好相反，即减少了流量脉动幅度，又能减少困油容积。但同样由于齿轮两侧面啮合线相反，在实际工作中，旋转副的关键元件的磨损量会高于普通齿轮泵，减少齿轮泵的寿命，同时降噪效果会随着磨损量的加剧而越来越差。
有一种新结构低噪音齿轮泵，使用的是完全不同的方法，它的设计理念是在保持与普通齿轮泵齿顶圆直径相同的情况下，该齿轮泵的齿数接近普通齿轮泵的2倍。此外，齿轮泵的轮齿还带有轻微的螺旋状，这小小的螺旋角度不但会消除额外的轴向力，还会使流量输送更平稳，进一步降低流量脉动。同时，低噪音齿轮泵保留着与普通齿轮泵相同的啮合线。因此，齿轮泵的降噪效果在泵的使用过程中自始自终持续存在，该齿形结构如图7。
相关试验数据显示，相同排量的低噪音泵的流量脉动比普通齿轮泵可降低78%，流量脉动曲线如图8。
该机型采用上述新结构的低噪音齿轮泵前后的噪声值如图9和图10。
采用低噪音齿轮泵对于驾驶室内部的噪声改善明显，不仅对于有共振蜂鸣的M中速段有很大改善，并且在三个转速段的噪声值都优于加装消音器的效果。
5 结束语
本文对于液压转向系统中的噪声源进行了分析和研究，并且对三种优化方法的原理和实现的具体方式做了详细介绍。其中，优化方案一中的高压管结构比较复杂，在整车的布置中由于空间的限制，存在很大的局限性;优化方案二不仅增加了成本，而且空间的布置也存在局限性;优化方案三的噪声值降低的效果最好，噪声质量也得到了很大改善，同时管路的布置还不需要做更改。因此笔者认为最好的方案是优化方案三，将来在噪声水平要求较高的机型中，该方案将会被广泛采纳。
参考文献
[1] 舒霞.针对振动压路机噪声控制的研究[J]. 科学中国人，2015，（5）：42.
[2] 姚群飞.轿车动力转向泵脉动噪音优化[J]. 装备制造技术，2012，（12）：15-16.
[3] 杨丽群.转向油管与液压噪音的关系研究[J].研究探讨，2016，（08-0347-02）：347-348.
[4] 张琳.液压系统的振动与噪声分析[J].机械研究与应用，2015，18（6）：43.
徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司 江苏 徐州 221004
关键词：压路机 转向系统 噪声
0 引言
随着压路机技术的发展，在整车开发过程中噪声的性能越来越受到重视，尤其是驾驶室内司机耳旁的噪声，已成为用户评价压路机操作舒适性的重要参考指标之一。压路机在工作时，产生的噪音在传播过程中会遇到物体的阻碍，一部分噪声会因此产生反射效果，一部分会透过新的介质进行传播。同时也可能产生折射或者绕射现象，转移声波的传播方向，具体情况受波长频率及介质的影响。只有找到主要的噪声来源和具体传播细节，才能根据实际情况采取适合的方法进行控制。
1 驾驶室内部的噪声来源
压路机的噪声来源主要有发动机、冷却风扇、液压系统等，如果是振动压路机还包括振动装置。驾驶室内部的噪声来源除以上几个方面外，驾驶室的底板、隔声措施也是很重要的因素。其中如底板这样的结构件，容易受振动而形成新的振动源，特别是当其固有频率与振动源的频率接近或一致时，结构会出现共振，成为重要的噪声源。本文主要是在驾驶室隔音措施良好的前提下，进行分析驾驶室内司机耳旁的噪声，在这个前提下，发动机、冷却风扇、振动装置便不作为主要的噪声源来研究。由于液压系统中的转向器和相关管路安装与驾驶室内仪表箱的转向柱和方向盘相连接，同时仪表箱安装在驾驶室底板上，因此压路机的液压转向系统，是驾驶室内部的主要噪声来源。本文以一个具体的研究实例进行说明。
某机型压路機驾驶室内部司机耳旁噪声的最大测量值接近80dB，而且驾驶室内的噪音质量很差。发动机的转速分三段：L低速段、M中速段、H高速段，测试过程中，在发动机M中速段的噪音伴随共鸣，让驾驶员很不舒服。
2 优化方案一：合理选用转向油管
转向系统中根据流体顺序有两大类油管：连接转向泵到转向器、再从转
向器分配到油缸的高压油管，从转向器出来到油箱、再从油箱进入转向泵的低压油管。系统中管路直径不能过小，进油管直径过小时会引起吸空，产生气穴现象，出油管直径过小会产生阻尼，引起系统压力升高，系统可靠性变差。该机型采用的是软管，根据转向泵的输出流量Q，管道内的流速v，确定软管内径尺寸d。软管允许流速的推荐值为：
吸油管路：0.6～1.2m/s。
回油管路：1.2～3m/s。
压油管路：3～7.6m/s。
管道内径与流量、流速的关系式为：Q=v·∏d2/4。经计算，该机型的各管路
推荐直径见下表1：
所以，各部分管径的设计值不得低于对应最高流速的直径极限值，而且采用合适长度的柔性软管可以减少噪音，它的特征在于橡胶及其增强材料所固有的消耗能量的特性造成的。另外，油管的柔性使其很像一个容积共振器，提供反作用衰减。
高压油管由于输送的是高压力油液，其液体的压力波动非常大，容易引起液压噪声。所以在高压油管设计中带有消音器时可以降低压力波动，其结构主要由高压软管、钢管及一些附件组成。高压软管是由多层材料组成的特殊结构，耐压性好，消音管置于高压软管中，一般为螺旋结构，可以把来自转向泵端的不稳定高压油分流，使其变成稳定流动的高压油，从而实现消除液压转向系统中的噪声和振动（带有消音器的高压管结构如下图1）。
由于这种高压管结构比较复杂，在整车的布置中受空间的限制，存在很大的局限性，所以，经常选择把消音器单独放置在外面，用普通的高压管进行过渡连接。
3 优化方案二：加装消音器
消音器的工作原理：流体消音器是基于具有干涉装置的膨胀容腔这一原则设计的，流体通过消音器的过滤消除，流量脉动被抑制在一个较宽的频谱上。这种消音器由焊接或者锻造壳体、一根内部管道和两个管道连接处组成，消音器没有可拆卸部件，没有气体电荷，因此是绝对免维护的，外形图如图2。
由于是为降低齿轮泵输出油液的流量脉动，所以消音器加装在齿轮泵出口进入转向器之间的管路中，如图3。
经过消音器的噪声降低值HPL的计算公式为：
其中p1——加装消音器前，齿轮泵输出的压力脉动峰值。
p2——加装消音器后，齿轮泵输出的压力脉动峰值。
相应的压力脉动曲线如图4所示
假如前后压力脉动比为5，则根据计算噪声值可降低13.98dB。
因此，在选择消音器时，可根据需要降低的噪声值目标计算出压力脉动的变化量，提供给消音器厂家。消音器的选择是个复杂的过程，不仅跟压力脉动变化量要求有关，跟采用的齿轮泵齿数、系统流量、系统中使用的管路通径和长度等都有关系。该机型加装消音器前后的噪声值如图5和图6。
加装消音器对于驾驶室内部的噪声改善明显，尤其是对于有共振蜂鸣的M中速段的改善，达到了预期的目标。
4 优化方案三：选用低噪音齿轮泵
低噪音齿轮泵普遍使用双面啮合原理的方法来代替普通齿轮泵的单面啮合，以此来降低流量脉动。在相同排量的情况下，由于齿轮双面啮合，实际齿轮两侧面啮合线正好相反，即减少了流量脉动幅度，又能减少困油容积。但同样由于齿轮两侧面啮合线相反，在实际工作中，旋转副的关键元件的磨损量会高于普通齿轮泵，减少齿轮泵的寿命，同时降噪效果会随着磨损量的加剧而越来越差。
有一种新结构低噪音齿轮泵，使用的是完全不同的方法，它的设计理念是在保持与普通齿轮泵齿顶圆直径相同的情况下，该齿轮泵的齿数接近普通齿轮泵的2倍。此外，齿轮泵的轮齿还带有轻微的螺旋状，这小小的螺旋角度不但会消除额外的轴向力，还会使流量输送更平稳，进一步降低流量脉动。同时，低噪音齿轮泵保留着与普通齿轮泵相同的啮合线。因此，齿轮泵的降噪效果在泵的使用过程中自始自终持续存在，该齿形结构如图7。
相关试验数据显示，相同排量的低噪音泵的流量脉动比普通齿轮泵可降低78%，流量脉动曲线如图8。
该机型采用上述新结构的低噪音齿轮泵前后的噪声值如图9和图10。
采用低噪音齿轮泵对于驾驶室内部的噪声改善明显，不仅对于有共振蜂鸣的M中速段有很大改善，并且在三个转速段的噪声值都优于加装消音器的效果。
5 结束语
本文对于液压转向系统中的噪声源进行了分析和研究，并且对三种优化方法的原理和实现的具体方式做了详细介绍。其中，优化方案一中的高压管结构比较复杂，在整车的布置中由于空间的限制，存在很大的局限性;优化方案二不仅增加了成本，而且空间的布置也存在局限性;优化方案三的噪声值降低的效果最好，噪声质量也得到了很大改善，同时管路的布置还不需要做更改。因此笔者认为最好的方案是优化方案三，将来在噪声水平要求较高的机型中，该方案将会被广泛采纳。
参考文献
[1] 舒霞.针对振动压路机噪声控制的研究[J]. 科学中国人，2015，（5）：42.
[2] 姚群飞.轿车动力转向泵脉动噪音优化[J]. 装备制造技术，2012，（12）：15-16.
[3] 杨丽群.转向油管与液压噪音的关系研究[J].研究探讨，2016，（08-0347-02）：347-348.
[4] 张琳.液压系统的振动与噪声分析[J].机械研究与应用，2015，18（6）：43.
徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司 江苏 徐州 221004