1、CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計)題 目 混凝土拖泵整體式環(huán)保作業(yè)艙設(shè)計學(xué)生姓名 王建指導(dǎo)教師 楊鶯 副教授 學(xué) 院 能源科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級 熱動0605完成時間 2010年6月10日 參照材料#摘要本設(shè)計對拖式混凝土泵的發(fā)展概況、發(fā)展趨勢以及存在的問題進行了介紹，并對混凝土拖泵環(huán)保艙的作用及優(yōu)缺點進行了分析。對環(huán)保倉內(nèi)四個艙室的結(jié)構(gòu)進行了逐個介紹，并對環(huán)保倉的基本結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，使其滿足降噪和散熱目的。對柴油機正常運轉(zhuǎn)時散發(fā)的熱量進行了計算，并在此基礎(chǔ)上計算了冷卻系統(tǒng)的風(fēng)量、散熱器的迎風(fēng)面積和冷卻面積。提出了增加導(dǎo)流罩的方案，并分析了導(dǎo)流罩安裝位置

2、對環(huán)保艙降噪和散熱的影響。分析了隔音室的結(jié)構(gòu)及降噪原理，并據(jù)此對隔音室進行了具體設(shè)計。最后分析了強化傳熱的原則，并對混凝土拖泵環(huán)保艙進行了強化傳熱研究。本設(shè)計為封閉罩體內(nèi)的降噪和強化傳熱研究提供參考和依據(jù)。關(guān)鍵詞：環(huán)保艙：降噪；強化傳熱；AbstractIn this paper，development overview，trends and problems of the trailer concrete pump were introduced.The roles of enclosure of the trailer concrete pump and advantages and di

3、sadvantages of that were analyzed.The structure of four compartments was Introduced one by one, and the basic structure of encloser was designed in order to satisfy the need of noise reduction and cooling. The heat that was emitted by diesel engine during normal operation was calculated. On this bas

4、is, air flow of cooling system, frontal area and cooling area of radiator were calculated. Proposals were put forward to increase the dome. The impact of dome installation location on noise reduction and cooling was analyzed. The structure of encloser and noise theory was analyzed, and on this basis

5、, detail of the encloser was designed. At last, the principle of heat transfer enhancement were analyzed, and heat transfer enhancement of encloser was studied. This design provide reference and basis of noise reduction and enhanced heat transfer study within an encloserKeyword: encloser: noise redu

6、ction: heat transfer enhancement:目 錄摘要及關(guān)鍵詞 IAbstract and Keywords II第一章 文獻綜述11.1 引言11.2 混凝土拖泵的發(fā)展概況11.3 拖式混凝土泵存在的問題41.4 拖泵的發(fā)展趨勢41.5 環(huán)保艙的作用與優(yōu)缺點71.6 本課題主要研究內(nèi)容8第二章 整體式環(huán)保作業(yè)艙總體結(jié)構(gòu)設(shè)計92.1 混凝土拖泵的結(jié)構(gòu)92.2 混凝土拖泵整體式環(huán)保作業(yè)艙結(jié)構(gòu)布置102.2.1 機械室102.2.2 液控室112.2.3 發(fā)動機室112.2.4 風(fēng)扇132.3環(huán)保艙基本結(jié)構(gòu)方案設(shè)計142.4本章小結(jié)15第三章 整體式環(huán)保作業(yè)艙傳熱方案設(shè)計16

7、3.1 環(huán)保艙冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算163.1.1 環(huán)保艙冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計163.1.2 冷卻系統(tǒng)熱計算和散熱器的確定183.2 風(fēng)扇和導(dǎo)流罩的選擇設(shè)計233.3 本章小結(jié)27第四章 整體式環(huán)保作業(yè)艙隔音方案設(shè)計284.1 隔音罩結(jié)構(gòu)和降噪原理分析284.1.1 利用反射噪聲的方法達到隔聲效果284.1.2 利用吸音的方法實現(xiàn)降躁294.2 混凝土拖泵隔音室技術(shù)要求304.3 防噪方案的要求314.4 拖式混凝土泵隔音室具體設(shè)計324.4.1 背景技術(shù)324.4.2 設(shè)計方案334.4.3 實施方式334.4.4 優(yōu)點374.4.5 關(guān)鍵點和保護點374.5 本章小結(jié)37第五章 整體式環(huán)保作業(yè)艙強

8、化傳熱研究385.1 強化傳熱的原則385.2 環(huán)保艙強化傳熱研究405.3 本章小結(jié)41第六章 總結(jié)42參考文獻43致謝44第一章 文獻綜述1.1 引言混凝土泵是將混凝土沿管道連續(xù)輸送的機械。拖式混凝土泵（以下簡稱托泵）是一種安裝在可以拖行的底價上并通過管道進行混凝土泵送施工的現(xiàn)代化建筑設(shè)備，廣泛運用于現(xiàn)代化城市建設(shè)、機場、道路、橋梁、水里、電力、能源等混凝土建筑工程。具有作業(yè)安全、施工效率高、質(zhì)量好、成本低、且不會污染環(huán)境等。 一般情況下，高層建筑施工時用的托泵柴油機功率都很大，隨之產(chǎn)生大量噪聲。這對現(xiàn)場工作人員造成傷害。隨著現(xiàn)在人們對居住環(huán)境的需求越來越高，降低施工噪音勢在必行。 在托泵

9、外部加隔音罩可以有效地降低噪聲。但隨之帶來的是，隔音罩內(nèi)部的傳熱問題。本文對混凝土托泵整體式環(huán)保倉進行設(shè)計，就是要使之在有效降噪的同事解決傳熱的問題。1.2 混凝土拖泵的發(fā)展概況混凝土輸送泵的研究是在上世紀初開始的， 1902年法國人最先取得了專利，1907年德國開始研究混凝土泵，1913年美國也有人取得了專利，并制造出第一臺混凝土泵，但未能得到應(yīng)用。1927年德國的弗瑞茨海爾（Fritz Hell）設(shè)計制造了第一臺混凝土泵，并第一次獲得。 1930 年德國制造了立式單缸球閥活塞混凝土泵，這種泵是靠曲柄和搖桿機構(gòu)進行傳動、又是立式單缸，整機結(jié)構(gòu)不佳，因而工作性能較差。 1932年荷蘭人庫依曼（

10、JCKooyman）在立式缸基礎(chǔ)上進行了較大改進，將立缸改為臥缸，制造了庫依曼型混凝土泵，這種混凝土泵有一個臥式缸及兩個由連桿操縱聯(lián)動的旋轉(zhuǎn)閥，極大地提高了混凝土泵工作的可靠性，為現(xiàn)代的混凝土泵技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。由于庫依曼泵的設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，因而當(dāng)時眾多的公司都曾獲得許可證生產(chǎn)。 第二次世界大戰(zhàn)后，由于戰(zhàn)爭造成的巨大破壞，戰(zhàn)后重建的建筑工程規(guī)模很大，機械式混凝土泵的銷路較好，應(yīng)用日益增多。 50年代中期，原西德 Torkrer公司首先發(fā)展用水作工作介質(zhì)的液壓泵。 1959年原西德的施維英（Schwing）公司生產(chǎn)出真正的全液壓的混凝土泵，奠定了現(xiàn)代混凝土泵的技術(shù)基礎(chǔ)。德國的混凝土泵

11、的設(shè)計制造技術(shù)是世界上最優(yōu)秀的，在泵送機械的發(fā)展方面始終走在前列，它代表了當(dāng)今世界混凝土泵發(fā)展的最高水平，世界上最大的兩個混凝土泵生產(chǎn)公司施維英（Schwing）公司和普茨邁斯特（Putzmeister）公司占據(jù)了市場的主導(dǎo)地位。產(chǎn)品種類、規(guī)格都很齊全，各自擁有獨特的核心技術(shù)。如普茨邁斯特公司主要采用閉式液壓系統(tǒng)、 S管分配閥等，而施維英公司則是采用開式液壓系統(tǒng)、采用獨一無二的裙閥?；炷帘迷谖鞯碌膽?yīng)用也相當(dāng)普遍。 日本則是從1950年開始，由石川島播磨從西德引進的機械式輸送泵，到上世紀 70年代才迅速發(fā)展的，主要廠商有：石川島播磨重工、三菱重工、極東開發(fā)、新協(xié)、新瀉和新明和等。但進入 20世

12、紀末，由于亞洲經(jīng)濟危機和日本經(jīng)濟的不景氣，使得混凝土泵送機械的發(fā)展也緩慢下來。 美國的混凝土泵也走在世界的前列，自1923年美國雷克斯（REX）研制出了第一臺機械式混凝土泵，至今已有 80多年的歷史。在20世紀50年代，液壓式混凝土泵已有生產(chǎn)，60年代中期出現(xiàn)了拖動式混凝土泵，隨著分配閥等關(guān)鍵問題的解決，進一步推進了混凝土泵的發(fā)展。 我國在 20世紀 50年代就曾從國外引進，生產(chǎn)過機械式混凝土泵，當(dāng)時的技術(shù)水平很低，生產(chǎn)批量也很少。60年代初，上海重型機器廠又參照原蘇聯(lián)C-284型生產(chǎn)了排量為40m3/h的固定式泵，生產(chǎn)中雖有應(yīng)用，但未能推廣。70年代初，原一機部建筑機械研究所與沈陽振搗器廠合

13、作進行混凝土泵的研制，開發(fā)了 HB-8型混凝土泵。原國家建委建筑機械研究所又與湖南常德機械廠合作開發(fā)了 HB-15型混凝土泵。電力部水電七局的水工機械廠參照日本700S-1型混凝土泵研制成 HB-30型混凝土泵。此外，北京市建筑工程研究所與北京建筑機械修造廠、北京市橡膠二廠和六廠協(xié)作，于 1978年試制成功 HBJ-30型擠壓式泵。 可見，我國從70年代開始，對各種型式的混凝土泵都進行了大力探索，但只有沈陽的 HB-8和夾江水工機械廠的HB-30形成了批量生產(chǎn)。 在 1980年初，國產(chǎn)混凝土泵的總保有量尚不足200臺，混凝土泵車更是沒有。在此期間，我國的一些大型混凝土澆筑工程，在很大程度上基本

14、依靠進口設(shè)備。如上海寶鋼澆灌電站沉井和熱風(fēng)爐基礎(chǔ)等。80年代中期，我國混凝土泵送機械取得了長足的發(fā)展，國家建設(shè)部為推動國內(nèi)商品混凝土的發(fā)展，選擇沈陽工程機械廠、湖北省建筑廠率先引進國際著名混凝土泵生產(chǎn)公司的先進技術(shù)，我國才開始進入泵送混凝土?xí)r代。1993年后，建設(shè)部長沙所向外轉(zhuǎn)讓HBT40/40A技術(shù)資料，使國內(nèi)混凝土泵生產(chǎn)廠家激增，使混凝土泵進入廣泛生產(chǎn)時期。 自 1993、1994年基建高峰期之后，國內(nèi)有幾十家企業(yè)開始生產(chǎn)混凝土泵，但只有十幾個廠家的年產(chǎn)量能超過 30臺。競爭激烈的市場迫使主要生產(chǎn)廠家千方百計地采用國際上先進的混凝土泵技術(shù)，以便在競爭中占據(jù)有利地位。對于使用者來說，混凝土泵

15、本身的技術(shù)含量不易掌握，而更注意混凝土泵的可靠性以及對混凝土的適應(yīng)性。因此混凝土適應(yīng)性和泵送可靠性才是國產(chǎn)混凝土泵技術(shù)上最優(yōu)先考慮的問題。 特別是近十年來，更是得到了飛速發(fā)展，且已形成了較大的規(guī)模，據(jù)統(tǒng)計，我國的拖式混凝土泵生產(chǎn)廠家已達到一百多家，幾乎遍及全國各地，極大限度地滿足了市場需求，幾乎替代了進口產(chǎn)品。但是，各廠家產(chǎn)品的技術(shù)水平、制作工藝、生產(chǎn)能力等參差不齊，差距較大，大致可以分成三個層次，形成了以三一、中聯(lián)為代表的第一梯隊，為當(dāng)今國內(nèi)最高水平，其次是鴻得利、佳爾華、德邦重工、楚天等為代表第二梯隊，發(fā)展后勁很足，第三梯隊則是其它技術(shù)水平、生產(chǎn)能力都相對較小的廠家。在穩(wěn)定性和某些工藝參數(shù)

16、上，雖然與世界發(fā)達國家的產(chǎn)品還存在一些差距，但差距并不明顯，相反，我們在價格、售后服務(wù)等方面具有比較優(yōu)勢，且更加符合我國的實際施工情況。 同時，隨著中國加入 WTO，市場競爭加劇，各廠家充分挖掘自己的潛力，發(fā)揮自身的優(yōu)勢，產(chǎn)品性能、質(zhì)量不斷提高，液壓系統(tǒng)向集成方向發(fā)展，普遍采用開式系統(tǒng)及恒功率控制，特別是大流量的泵，開式系統(tǒng)具有油溫低、可靠性高、維修方便等諸多優(yōu)勢。有的產(chǎn)品接近或達到世界先進水平，并參與國際競爭。如三一重工、中聯(lián)重科的混凝土泵，無論在泵送壓力、泵送排量，還是在穩(wěn)定性、可靠性等方面，都可與國外著名品牌產(chǎn)品相篦美。與此同時，液壓系統(tǒng)的壓力也在不斷提高，基本都在 32MPa以上。因此

17、，輸送距離也在不斷增加，最大水平輸送距離已超過2000m，最大垂直泵送高度也可達 500m以上。2002年 9月，三一重工的90CH-2122D混凝土泵，在香港創(chuàng)造了單機垂直泵送 C60高強混凝土406米高的當(dāng)今世界紀錄。并進一步重視混凝土可泵性的研究，主要是對于高強度、大骨料、三級配混凝土的研究，現(xiàn)已能泵送混凝土的最低坍落度只有20mm，最大骨料粒徑可達 80120mm。如三一重工的 HBT 120A-1410D三級配混凝土泵，已成功地應(yīng)用于三峽工程的施工，三級配混凝土泵從經(jīng)濟、溫度控制等與常規(guī)二級配泵有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。 2004年 9月12月， HBT 120A三級配混凝土泵在貴州省魚塘電

18、站成功泵送 5萬 m3混凝土，在工程中發(fā)揮著重要作用。 自 20世紀 70年代至今，各國的混凝土泵均有很大的發(fā)展，設(shè)計制造和泵送使用技術(shù)都逐步得到完善。尤其是近幾年，在混凝土泵的機動性、穩(wěn)定性、使用性能、技術(shù)性能等方面，都取得了突破性的進展，并被廣泛使用。1.3 拖式混凝土泵存在的問題 國內(nèi)工程機械有很多產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，功能與國際著名品牌產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形似而神非，有些只是依葫蘆畫瓢，照搬照抄，或只做些表面文章。簡單的仿制導(dǎo)致設(shè)計結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)匹配不合理，許多細節(jié)沒有得到很好處理。作業(yè)時間一長，一些隱含的深層次問題，如系統(tǒng)匹配、熱平衡、油溫及可靠性等方面問題就逐漸暴露出來了，存在漏油、滲油等現(xiàn)象，外購、

19、外協(xié)件的質(zhì)量也難以保證。 國內(nèi)拖式混凝土泵專業(yè)化生產(chǎn)水平低的小作坊式企業(yè)較多，大部分企業(yè)以自主生產(chǎn)為主，專業(yè)化生產(chǎn)水平很低，工藝落后，勞動生產(chǎn)率低。一些小公司、小作坊式企業(yè)紛紛起來生產(chǎn)混凝土機械，如在長沙等地一個地區(qū)就有數(shù)十家企業(yè)，這些小企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力低，生產(chǎn)產(chǎn)量低、產(chǎn)品質(zhì)量差、價格低廉，嚴重沖擊和影響著正常的市場銷售。 國外的混凝土輸送機械都編制了詳細的使用維修說明書，規(guī)定了嚴格的操作規(guī)程，要求設(shè)備使用人員對混凝土泵送機械的原理、結(jié)構(gòu)、操作及日常維護等進行深入了解，使設(shè)備在施工過程中使用起來得心應(yīng)手，發(fā)揮的作用越來越大。進口混凝土機械價格昂貴，備品、備件供貨周期長，價格不菲，因而使用單位

20、一般也會嚴格按使用操作規(guī)程進行操作，并特別注意維修和保養(yǎng)，使用起來故障少，使用壽命長，生產(chǎn)效率高；而國產(chǎn)混凝土輸送機械價格相對來說就便宜得多，備品、配件供貨也容易得到保證，相比之下使用單位對國產(chǎn)的混凝土輸送機械使用要求有所松懈，操作使用者常不能嚴格按操作規(guī)程進行操作，不注重產(chǎn)品的液壓系統(tǒng)清潔度，不注意產(chǎn)品的維修與保養(yǎng)工作。1.4 拖泵的發(fā)展趨勢我國從20世紀70年代開始探索開發(fā)混凝土泵，80年代引進技術(shù)開始制造混凝土泵，但真正意義上的國產(chǎn)混凝土泵制造應(yīng)該從1993年中聯(lián)重科的前身中聯(lián)公司成立開始。經(jīng)過20多年的發(fā)展，中國已經(jīng)成為世界上最大的混凝土泵生產(chǎn)國。2007年泵車銷售約3000臺，拖泵約

21、為6500臺。而同期，國外混凝土泵的總產(chǎn)量僅為12000臺左右。 雖然中國混凝土泵最初引進過日本的技術(shù)，但真正成功的產(chǎn)品是借鑒歐洲技術(shù)自主開發(fā)的。以關(guān)鍵的液壓系統(tǒng)為例，與液壓挖掘機當(dāng)初走技術(shù)引進盲目國產(chǎn)化而失敗的道路不同，混凝土泵一開始就采用國外優(yōu)秀的液壓元件。優(yōu)點在于：(1)產(chǎn)品立足點高；(2)通過與外國專家的商業(yè)和技術(shù)交流，學(xué)到了最先進的技術(shù)和理念。20世紀90年代中國混凝土泵企業(yè)曾經(jīng)百花齊放，涌現(xiàn)過各種各樣的液壓系統(tǒng)，其中有不少獨特的創(chuàng)新。例如，中國制造商獨具匠心開發(fā)了轉(zhuǎn)速為3000r/min的A4V56泵閉式液壓系統(tǒng)。當(dāng)時國外主流制造商的開式系統(tǒng)用的是A7VO或A8VO斜軸油泵和專用液

22、壓閥，中國制造商卻大量使用大排量的斜A11VO190/260和工業(yè)閥。此外，中國制造商在全球率先開發(fā)了三級配混凝土泵，雙動力混凝土泵，并首先使用PLC控制油泵的排量。 目前以三一重工、中聯(lián)重科為代表的制造商所生產(chǎn)的混凝土泵已經(jīng)達到了比較高的水平，但眾多的混凝土泵制造企業(yè)還存在著產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重、技術(shù)創(chuàng)新能力較差、低價競爭等問題。中國的混凝土泵已走向世界，中國其他出口產(chǎn)品因為知識產(chǎn)權(quán)問題在國際上的“不公”待遇，應(yīng)該引起國內(nèi)廠家的重視。創(chuàng)新是企業(yè)生命之源，混凝土泵的技術(shù)創(chuàng)新大有文章可做。另外，應(yīng)該看到中國的混凝土機械經(jīng)過十幾年的高速發(fā)展，未來前景仍然非常樂觀，這也為我們混凝土泵技術(shù)的進一步發(fā)展提供了

23、廣闊的舞臺。在未來，混凝土泵的發(fā)展主要方向是：提高主機性能和作業(yè)效率，降低使用成本，提高舒適性以及適應(yīng)法規(guī)要求。 目前,拖泵主要朝著以下方向發(fā)展：1、排量：以中等排量占多數(shù)，大部分托泵排量6080。但隨著 大型工程建設(shè)的需要和施工進度的加快，排量有增大的趨勢，如在東海大橋普遍采用hbt120c212c2120d托泵進行施工，目前，托泵的最大排量已超過150。2、泵送壓力：隨著世界高層標(biāo)志性建筑的興建，泵送壓力也有增大的要求，上海環(huán)球金融中心和阿聯(lián)酋迪拜塔現(xiàn)在用的混凝土泵輸送壓力都達到了35mpa。3、節(jié)能、環(huán)保：柴油機采用計算機控制節(jié)能技術(shù)，降低油耗。風(fēng)冷卻逐步代替水冷卻，發(fā)動機的排放標(biāo)準提高

24、，達到歐標(biāo)準。4、智能化：采用無線遙控，活賽自動退回，高低壓自動切換和故障自動診斷技術(shù)，通過GPS遠程監(jiān)控各種實時數(shù)據(jù)。實現(xiàn)故障的自動檢測及診斷。5、易損件壽命：通過對耐磨損技術(shù)的研究，采用新材料、新工藝進一步提高眼鏡板、切割環(huán)、活塞、輸送缸和輸送管等易損件壽命。6、分配閥:目前，普遍采用S管閥，此外，還有閘板閥、裙閥、象鼻c閥等。對分派閥進行不斷改進和創(chuàng)新，以適應(yīng)干硬性、粗骨料混凝土的高壓泵送，進一步提高分配閥的耐磨性和吸料性。7、混凝土可泵性的研究，主要是對于高強度、干硬性和大骨料的混凝土的可泵性研究。如三一重工研制的HBT120A三級配托泵已能泵送混凝土的最大骨料粒徑可達80mm100m

25、m。8、主液壓系統(tǒng) 目前國內(nèi)主流泵送液壓系統(tǒng)有3種。一種是全液壓液控信號換向，電控油泵排量調(diào)節(jié)的開式系統(tǒng)，主要為三一重工所采用；第二種是以中聯(lián)重科為代表的電信號換向，液控油泵排量調(diào)節(jié)的開式系統(tǒng)，幾乎成為國內(nèi)大多數(shù)混凝土拖泵的標(biāo)準配置。絕大多數(shù)的液壓系統(tǒng)均為雙回路系統(tǒng)，即泵送和擺動回路分別由主油泵和恒壓泵(或齒輪泵)供油。第三種系統(tǒng)是閉式系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)成本較高但換向沖擊小，目前主要用在泵車上，在拖泵上基本已被淘汰。開式系統(tǒng)也可以研究出沖擊小的系統(tǒng)，比如三一重工所開發(fā)的。但對其他一些廠家來說，與其花幾年時間研究系統(tǒng)，不如直接采用成熟的閉式系統(tǒng)快速占領(lǐng)市場。這就是為什么國內(nèi)大多數(shù)廠家的泵車采用閉式系

26、統(tǒng)的原因。由于采用PLC控制油泵排量具有調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點，成本也低，以后普通開式系統(tǒng)的油泵排量控制將會全部采用電比例調(diào)節(jié)，即傳統(tǒng)的LRDH2控制方式將會被LRDU2代替。 (1)極限負荷調(diào)節(jié)和自動功率分配。 目前國內(nèi)外普遍采用的恒功率泵系統(tǒng)有一個很大的缺點，它只對主泵進行恒功率控制。 實際上，混凝土泵，尤其是泵車是由多個系統(tǒng)組成的，包括泵送系統(tǒng)、換向系統(tǒng)、攪拌、臂架控制、冷卻和水泵等；柴油機本身也有冷卻、發(fā)電等輔助功率消耗和備用功率。這些在分配功率時都要予以考慮，這就影響了主泵的功率分配和利用。泵送功率是決定混凝土泵工作效率的重要因素。如何利用其他系統(tǒng)的富余功率提高泵送功率，是提高發(fā)動機功率利用

27、的重要途徑。電子技術(shù)的發(fā)展為泵送功率的提高奠定了基礎(chǔ)?；炷帘?，尤其是泵車，將會朝著極限負荷調(diào)節(jié)和自動功率分配的方向發(fā)展，主泵以外的多余功率將通過柴油機或直接地自動轉(zhuǎn)移到主油泵，從而大大提高泵送功率，并使采用較小的發(fā)動機來降低采購成本和節(jié)省油耗成為可能。 (2)功率模式選擇。 混凝土泵的載荷按工況(作業(yè)高度和輸送距離等)不同差別很大，液壓系統(tǒng)的壓力和需要的發(fā)動機功率變化往往很大。如果按照不同的工況來設(shè)置不同的功率模式(比如輕載節(jié)能、重載滿功率和自適應(yīng)等)，精確協(xié)調(diào)在不同作業(yè)模式下發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、油泵排量和功率，使發(fā)動機和泵的功率匹配更加合理，就能降低油耗和噪聲,延長主機的使用壽命。 以油泵的變功

28、率原理為例。通過改變比例電磁鐵控制電流的大小可以改變油泵的功率值。在混凝土泵高壓大排量工況時，油泵輸出最大設(shè)定功率；在輕負荷情況時，比例電磁鐵5的電流上升，油泵的功率值下降。如果控制電流由計算機來調(diào)節(jié)，則通過軟件可以實現(xiàn)功率極限負荷調(diào)節(jié)、功率自動分配和功率模式選擇等功能。計算機還同時對發(fā)動機進行功率設(shè)定，確定發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和油門開度。這樣，可根據(jù)混凝土泵車不同的泵送工況，采用不同的發(fā)動機特性和液壓泵特性，其特性曲線都是由計算機軟件來決定的。 在混凝土泵的使用中，油泵的型號為A11VO/LE2DU2或A11VO/EP。后者為純電控比例油泵，功能通過電控系統(tǒng)實現(xiàn)；前者帶機械的功率調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)點是電控

29、系統(tǒng)較為簡單，即使發(fā)生故障，油泵仍可以以機械設(shè)定的功率和壓力進行工作。國內(nèi)已有制造商成功開發(fā)出混凝土泵的變功率系統(tǒng)，并開始批量投放市場。托泵在施工時，發(fā)出大量噪音。因此現(xiàn)在愈多的托泵選擇在外面套一層環(huán)保倉。但是新的問題又出現(xiàn)了，環(huán)保倉的結(jié)構(gòu)如何在保持緊湊的同時，又能良好的通風(fēng)散熱。1.5 環(huán)保艙的作用與優(yōu)缺點在拖泵外面加一層隔音罩，形成環(huán)保倉，其主要作用是隔音降噪。在持續(xù)施工的的同時，不影響周圍居民和現(xiàn)場工作人員的正常工作和生活。優(yōu)點是:1、 隔聲量高，隔聲效果好 2、 選材好，特種加工工藝，質(zhì)量好不變形，經(jīng)久耐用 3、 抗風(fēng)壓性能強、密閉性好 4、 防雨水滲漏、防灰塵與沙塵暴 5、 開啟靈活

30、、安全可靠 6、 造型美觀、結(jié)構(gòu)新穎、采光面大、擦洗方便 7、 安全防盜 8、 性價比高型號缺點是：1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加2、傳熱效果降低 綜合環(huán)保倉的優(yōu)缺點，增加環(huán)保倉還是很有必要的。1.6 本課題主要研究內(nèi)容環(huán)保艙的整體方案是一個封閉的艙作為對象進行降噪、散熱設(shè)計；本課題的原始目的是降噪，而設(shè)計中主要解決的卻是與降噪相伴隨的散熱問題。本課題的主要研究內(nèi)容就是通過柴油機熱計算，及環(huán)保倉內(nèi)合理結(jié)構(gòu)設(shè)計，使之達到降噪和散熱目的。第二章 整體式環(huán)保作業(yè)艙總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 混凝土拖泵的結(jié)構(gòu)拖式混凝土泵主要由主動力系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)、液壓和電控系統(tǒng)組成(1)主動力系統(tǒng)。拖式混凝土泵的原動力有柴油機和電動

31、機兩種，柴油機泵優(yōu)點是適應(yīng)性強。在某些施工工地，電力供應(yīng)滿足不了機器對大功率的要求，因為大排量的混凝土泵，要求功率一般都在100kW以上，柴油機可以不考慮電力供應(yīng)問題。這也正是柴油機泵一直受到用戶青睞的原因。而電動機泵優(yōu)點是價格低，同時噪音也較小，這對日益提高環(huán)保要求的城市施工來說，電動機泵無疑比較合適。 (2)泵送系統(tǒng)。此系統(tǒng)是混凝土泵的執(zhí)行機構(gòu)，用于將混凝土拌和物沿輸送管道連續(xù)輸送至澆筑現(xiàn)場。通常情況下，混凝土泵的泵送工況有高壓小排量和低壓大排量兩種輸送方式，用戶可根據(jù)工程對混凝土輸送高度(或距離)和排量的要求合理選擇。 高壓和低壓的切換方式有更換膠管、閥塊位置旋轉(zhuǎn)及手動換向閥等，新開發(fā)產(chǎn)

32、品大部分已采用全自動高低壓切換技術(shù)，轉(zhuǎn)動電控按鈕，高低壓切換可在瞬間完成，快捷方便。另外，新產(chǎn)品還多采用自動退活塞技術(shù)，只要一按按鈕，混凝土活塞就可退回至水箱中，使用該項技術(shù)可大大縮短裝拆混凝土活塞的時間，減輕操作者的勞動強度；同時可在任何必要的時刻，退出混凝土活塞以檢查混凝土密封磨損情況，或者對其進行清理和保養(yǎng)，進而延長活塞的使用壽命。 (3)液壓和電控系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)有開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)，開式系統(tǒng)具有液壓油溫低，清潔度高的優(yōu)點；閉式系統(tǒng)具有液壓油箱小，結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點，國內(nèi)產(chǎn)品大部采用這兩種系統(tǒng)。電控系統(tǒng)一般采用PLC控制，有些產(chǎn)品還配備文本顯示器及觸摸式按鈕，具有良好的人機交流界面。分布在混

33、凝土泵各部分的監(jiān)測器將訊號送到PLC控制器，PLC控制器通過文本顯示器顯示混凝土泵的工作狀態(tài)。當(dāng)遇到異常時，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)的保護程序立即啟動，保護混凝土泵不受損害，同時在文本顯示器上顯示出故障原因，可以方便故障診斷和。2.2 混凝土拖泵整體式環(huán)保作業(yè)艙結(jié)構(gòu)布置混凝土托泵整體式環(huán)保作業(yè)倉由風(fēng)扇、發(fā)動機室、液控室、泵送室組成，泵送室泵送混凝土，液控室為泵送室提供液壓動力，柴油機室由兩臺柴油機為液控室提供動力，風(fēng)扇把環(huán)保倉內(nèi)的的熱空氣抽出。各系統(tǒng)排列示意圖如圖所示：機械室2.2.1 機械室 a)-正泵狀態(tài) b)-反泵狀態(tài)圖2.2 泵送系統(tǒng)工作狀態(tài)簡圖 機械室包括一個料斗、支承和行走機構(gòu)和泵送機構(gòu)。根據(jù)分配

34、閥的不同，泵送機構(gòu)可以分為S管閥泵送機構(gòu)和閘板閥泵送機構(gòu)。料斗主要用于儲存混凝土，保證泵送機構(gòu)工作時正常吸料，連續(xù)泵送。主要有上斗體、下斗體、篩網(wǎng)和料門等組成。圖2.2為泵送系統(tǒng)工作狀態(tài)。2.2.2 液控室 一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。 動力元件的作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵，它們的性能比較如下圖所示執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動負載作直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動。 控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中

35、控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類2.2.3 發(fā)動機室本環(huán)保倉中的主動力系統(tǒng)由兩臺康明斯ISBE275 30柴油機組成,為液壓系統(tǒng)提供動力?？得魉顾涫?/p>

36、發(fā)動機的正常溫度在353K363K (8090) 之間。此時，氣缸壁473K573K (200300) ；氣缸蓋、活塞頂部的溫度573K673K (300400)；潤滑油溫度在343K363K (7090)；動力性、經(jīng)濟性和排放性，零件的運動和磨損正常。 康明斯柴油機工作時，氣缸內(nèi)氣體燃燒，汽缸壁溫度急劇增高。這就需要冷 卻系統(tǒng)帶走多余的熱量，使之在正常的溫度承受范圍之內(nèi)?？得魉共裼蜋C采用的是水冷式循環(huán)系統(tǒng)。下圖為原康明斯柴油機冷卻循環(huán)系統(tǒng)：上貯水箱散熱器蓋風(fēng)扇節(jié)溫器水溫表水套分水管水泵放水開關(guān)下貯水箱散熱器圖2.8 原柴油機冷卻循環(huán)系統(tǒng) 在本設(shè)計中為散熱和結(jié)構(gòu)需要，去掉柴油機自帶風(fēng)扇，詳細設(shè)

37、計見第三章。節(jié)溫器是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中一個通過熱脹冷縮原理,制成的一個開啟冷卻水大、小循環(huán)的閘門,節(jié)溫器的工作原理是在水溫低時,控制冷卻水在小循環(huán)內(nèi)流動,可以使冷卻水迅速升溫。當(dāng)水溫高時,節(jié)溫器打開大.分水管是柴油機冷卻系統(tǒng)中的一個特殊管路,有若干出口的鋼管直接插入機體冷卻水套,冷卻水流通過這根管路到達水套內(nèi)的不同位置,目前國內(nèi)很多柴油機都采用了分水管。它最早來源于日本五十鈴4JB1柴油機,其目的在于避免冷卻水從機體的前端面流入后,對距離冷卻水進口較近的氣缸過度冷卻，而對較遠的則冷卻。水泵的作用是對冷卻液加壓，保證其在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動。在本設(shè)計中，兩臺柴油機共用一個水泵、散熱器和風(fēng)扇。圖2.9

38、 原柴油機冷卻循環(huán)系統(tǒng)冷卻液在冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)路徑：冷卻液在水泵中增壓后，經(jīng)分水管進入發(fā)動機的機體水套。冷卻液從水套壁周圍流過并從水套壁吸熱而升溫。然后向上流入氣缸蓋水套，從氣缸蓋水套壁吸熱之后經(jīng)節(jié)溫器及散熱器進水軟管流入散熱器。在散熱器中冷卻液向流過散熱器周圍的空氣散熱而降溫，最后經(jīng)散熱器出水軟管返回水泵。2.2.4 風(fēng)扇風(fēng)扇用來提高空氣流速和流量，增強散熱能力并冷卻環(huán)保倉附件。風(fēng)扇扇風(fēng)量與直徑、轉(zhuǎn)速、葉片形狀、葉片安裝角及葉片數(shù)目有關(guān)。導(dǎo)流罩風(fēng)扇散熱器外界境環(huán)保倉內(nèi)空氣圖2.10 風(fēng)扇如圖2.10所示，環(huán)保倉內(nèi)的空氣被風(fēng)扇抽出，在其過程中被散熱器加熱，最終排放到外界環(huán)境中。2.3 環(huán)保艙基

39、本結(jié)構(gòu)方案設(shè)計整體式環(huán)保作業(yè)艙去掉了拖泵本身的外罩，取而代之的是具有隔音功能的隔音罩，外形尺寸相對更大，保證了拖泵各部件的安裝位置，同時兼顧隔音問題。圖2.11為環(huán)保艙的大致外形尺寸。環(huán)保艙的設(shè)計長度8050mm，泵送室長度1350mm。環(huán)保艙寬度3000mm，高2500mm。在環(huán)保艙一側(cè)設(shè)觀察窗、施工操作窗和維修門，以便于日常檢測維修。在環(huán)保艙尾端，設(shè)拖泵進出門，便于安裝。在環(huán)保艙的上部是進氣口和排氣口。其結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計將在在第四章說明。圖2.11 本設(shè)計隔音艙大致外形尺寸2.4 本章小結(jié) 在整體式環(huán)保艙的設(shè)計中，合理的機構(gòu)設(shè)計是保證機械正常工作并滿足其降噪和散熱要求的根本。本章介紹了混凝土的

40、結(jié)構(gòu)和改造后環(huán)保艙的結(jié)構(gòu)布置，并詳細介紹了環(huán)保艙的四個艙室的位置和作用。另外，本章設(shè)計了環(huán)保倉的基本結(jié)構(gòu)方案以及大致外形尺寸。為本文中的散熱設(shè)計和降噪設(shè)計提供了框架。第三章 整體式環(huán)保作業(yè)艙傳熱方案設(shè)計3.1 環(huán)保艙冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算3.1.1 環(huán)保艙冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)保艙內(nèi)主要熱源為動力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。動力系統(tǒng)是兩臺柴油機，液壓系統(tǒng)散熱占一小部分，主要來源是液壓油箱。因為液壓系統(tǒng)散熱比重較小，在本設(shè)計中不予考慮。環(huán)保艙內(nèi)的動力系統(tǒng)為2臺康明斯柴油機（康明斯 ISBE275 30相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表所示），柴油機煙氣換熱可直接帶走柴油機工作時產(chǎn)生的大部分熱量，設(shè)計中間柴油機的排氣出口設(shè)置在環(huán)保艙外

41、，從而熱量直接排出到艙外。柴油機的另一部分散熱為冷卻系統(tǒng)向環(huán)保艙散熱，再由環(huán)保艙風(fēng)扇把這部分熱量抽出。即在直接熱源（冷卻系統(tǒng)）和環(huán)境之間多出一個環(huán)節(jié)（環(huán)保倉內(nèi)空氣）。在設(shè)計中，省去兩臺柴油機自帶風(fēng)扇，將從2臺柴油機氣缸壁流出的冷卻水匯合一處，經(jīng)保溫管道送到散熱器散熱。用環(huán)保艙的風(fēng)扇代替柴油機冷卻系統(tǒng)的自帶風(fēng)扇對散熱器進行抽風(fēng)。即對環(huán)保艙這一個“柴油機”進行冷卻水循環(huán)，通過散熱器和風(fēng)扇進行強制冷卻，冷卻系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計合理，才能達到結(jié)構(gòu)緊湊、冷卻量足夠、功耗小的效果。同時，冷卻量受環(huán)境溫度影響極大。試驗表明環(huán)境溫度由35升至40，冷卻量下降510。因為柴油機表面還要散出一小部分熱量，設(shè)定比環(huán)境溫度高

42、5。設(shè)計是在環(huán)保倉環(huán)境溫度為40、1個標(biāo)準大氣壓下進行，要求冷卻系統(tǒng)能滿足該條件下柴油機保持正常運轉(zhuǎn)的冷卻要求。表3.1 康明斯 ISBE275 30技術(shù)參數(shù)型式直列六缸水冷功率（kw）202燃燒方式直噴，w型燃燒室額定轉(zhuǎn)速（r/min）2700進氣形式增壓空氣中冷現(xiàn)場測柴油機各部分的溫度分布如下表:表3.2 柴油機各部分的溫度分布柴油機煙氣溫度柴油機底部溫度排氣扇葉片溫度柴油機冷卻排風(fēng)口外壁溫度進氣管溫度拖泵機罩外壁溫度液壓油箱溫度170175804838202840圖3.1為環(huán)保倉冷卻系統(tǒng)的工作原理圖：圖3.1 冷卻系統(tǒng)原理圖1、缸體 2、汽缸蓋 3、柴油機壁 4、環(huán)保艙進氣口 5、柴油機

43、進排氣口 6、強吸風(fēng)扇 7、強拍風(fēng)扇 8、散熱器 柴油機的尾氣帶走大部分熱量從出氣口排除。環(huán)保艙外部氣體經(jīng)過進氣口進入環(huán)保艙內(nèi)，經(jīng)過熱源（兩臺柴油機）后變熱后通過強排風(fēng)扇排出。兩臺柴油機的冷卻循環(huán)如圖所示。從氣缸加熱后的熱流體流經(jīng)強拍風(fēng)扇附近的散熱器，冷卻后回流循環(huán)。這樣設(shè)計的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)得到簡化。同時柴油機散出的熱量大部分都直接排除，而不滯留在環(huán)保艙內(nèi)部。3.1.2 冷卻系統(tǒng)熱計算和散熱器的確定根據(jù)設(shè)計，散熱器安裝在強排風(fēng)位置附近。選擇列管散熱器。設(shè)計散熱管的有效厚度810mm，高930mm，寬465mm。換熱器設(shè)計成1-2n行程，即空氣為1行程，冷卻水為2n行程。選用規(guī)格滿足GB8162-

44、87、要求。為了清灰方便，管群按正方形排列。選取管內(nèi)徑。冷卻系統(tǒng)的完善程度不僅依賴散熱器的散熱性能，還取決于與其相匹配的風(fēng)扇風(fēng)量，由于散熱器的結(jié)構(gòu)和大小受到總體布置的限制，冷卻風(fēng)量的大小受到風(fēng)扇功率的限制，兩者之間的合理匹配才能達到風(fēng)扇耗功低、冷卻效果好。從現(xiàn)有的一些性能試驗結(jié)果來看，比較先進和合理的數(shù)據(jù)是單位柴油機標(biāo)定功率風(fēng)扇的風(fēng)量為112122，此時散熱器的散熱系數(shù)較高，而風(fēng)扇耗功占標(biāo)定功率的35一59。考慮到直噴機型冷卻量相對較少，因此選取冷卻系統(tǒng)的風(fēng)量為： G=1122022=45248（/h）=12.56（/s）。 表3.3為華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院和玉柴機器股份有限公司技術(shù)中

45、心對一臺車用柴油機的冷卻系統(tǒng)進行冷卻系統(tǒng)水流和熱流分布臺架試驗,利用流體系統(tǒng)仿真分析軟件對整個冷卻系統(tǒng)熱平衡狀態(tài)和冷卻系統(tǒng)匹配性能進行仿真計算,并依據(jù)試驗得到的相關(guān)結(jié)果驗證了計算模型。表3.3 冷卻系統(tǒng)的熱平衡 如表3.3所示，水套、中冷器、機油冷卻器的散熱被冷卻系統(tǒng)帶走，廢氣換熱通過管道導(dǎo)出環(huán)保倉。其他散熱損失滯留在環(huán)保倉內(nèi)部。則冷卻系統(tǒng)帶走的熱量： （3.1） 廢氣換熱： （3.2）有效功： （3.3）其他換熱損失： （3.4）已知 。得：（1）冷卻系統(tǒng)空氣流體的進出口溫度滯留在環(huán)保艙的熱量將環(huán)保倉內(nèi)的溫度從20加熱到40。即： （3.5） 得=27.5。即散熱器的入口空氣溫度為27.5。

46、這部分空氣將散熱器冷卻。 （3.6）得=46.1。即散熱器的出口空氣溫度為46.1。（2）冷卻系統(tǒng)水流體的進出口溫度柴油機工作時，冷卻水的正常溫度應(yīng)保持在7590，此時柴油機可發(fā)出最大功率，燃油消耗最經(jīng)濟，機件磨損也不大。選擇84。即冷卻水出口溫度：根據(jù)我國散熱器制造工藝的現(xiàn)狀，以及外觀造型上對散熱器體積的嚴格要求，取壓力蓋開啟壓力88kPa，此時水的沸點溫度達114。即冷卻水進口溫度：（3）流體的平均溫度（4）平均溫度下的物性參數(shù)時，水的物性參數(shù)：（5）流體對數(shù)平均溫差 逆流時流體在換熱器入口和出口的溫差分別為： 則流體對數(shù)平均溫差為： 查圖得，正交逆流的外側(cè)補正系數(shù)，則對數(shù)平均溫差為：（6

47、）管內(nèi)水側(cè)傳熱系數(shù)散熱器把冷卻水從116冷卻到87。散熱器的散熱量。得=0.06。為水在管內(nèi)流動速度。管程給熱系數(shù)：由式得：（7）管外空氣側(cè)傳熱系數(shù)空氣對流傳熱系數(shù)：管群以長方形排列，管群在垂直空氣流動斷面換熱管長度0.77m，管群在最窄面上的面積：管群最窄截面處的空氣流速：空氣平均溫度： 對長方形排列的管群當(dāng)量直徑為：空氣流動的雷諾數(shù)： 由于空氣雷諾數(shù)，空氣對管群的對流傳熱系數(shù)可由以下公式計算。當(dāng)S/d=1.5時，查表得：，空氣垂直流過管群，代入數(shù)值后空氣對流傳熱系數(shù)： （8）總傳熱系數(shù)K不考慮管壁及污垢熱阻時，換熱器的總傳熱系數(shù)為： （9）散熱器的散熱面積 （3.7） 其中為柴油機需散走的

48、熱量289.8KW；K為散熱器散熱系數(shù)。為水溫與風(fēng)溫差。F為散熱器的散熱面積。 則 。圖3.1為散熱器的設(shè)計圖。散熱器長810mm，寬465mm，寬930mm。其中換熱管的長770mm。橫排28根，縱排17根。 圖3.1 列管換熱器選擇換熱管的外徑60mm，則每根換熱管的散熱面積: 總換熱面積： 因為S ，即散熱器滿足散熱要求。3.2 風(fēng)扇和導(dǎo)流罩的選擇設(shè)計圖3.2 風(fēng)扇和導(dǎo)流罩如上圖所示，因為氣流與風(fēng)葉的軸同方向，風(fēng)扇采用軸流式吸風(fēng)扇。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速、葉型必須設(shè)計合理，與散熱器相匹配，使工作點在風(fēng)扇特性曲線的高效區(qū)，同時避開喘振區(qū)。因為散熱器的通風(fēng)量為12.56，所以風(fēng)扇的設(shè)計風(fēng)量12.56即4

49、5216。軸流式風(fēng)扇的顯著特點是輪轂比小，葉片少而寬大，葉輪外沒有圓筒狀機殼，而只有一個軸向長度很短的導(dǎo)流罩。導(dǎo)流罩的安裝對風(fēng)扇是必需的，因為它可以明顯改善風(fēng)扇進口的氣流分離，同時降低入流的湍流度。試驗發(fā)現(xiàn)，添加進口導(dǎo)流罩后，風(fēng)扇的氣動噪聲顯著降低。最近，丁國良等人又通過數(shù)值計算和試驗手段，仔細考察了導(dǎo)流罩的形狀、軸向長度對風(fēng)扇性能的影響。丁國良等發(fā)現(xiàn)導(dǎo)流罩形狀的改變對氣動性能影響不大，但對噪聲影響明顯，導(dǎo)流罩的軸向長度存在最佳值，而形狀則以雙圓弧為佳。很明顯，降低風(fēng)扇的噪音也是本課題研究內(nèi)容的重要組成部分。圖3.3 風(fēng)扇的三維造型清華大學(xué)流體聲學(xué)實驗室在半消聲室內(nèi)進行了風(fēng)扇氣動性能試驗和噪聲

50、測試。根據(jù)ANSI/AMCA 210-99標(biāo)準，建立出氣風(fēng)室-多噴嘴試驗裝置來測量風(fēng)機的氣動性能和噪聲，下圖給出了該試驗臺的示意圖。圖3.4 氣風(fēng)室-多噴嘴試驗臺為了考察導(dǎo)流罩的軸向位置對風(fēng)扇性能的影響，試驗采用了3種不同的軸向相對位置。下給出了這3種位置的示意圖：圖3.5 導(dǎo)流罩的三種安裝位置 上述3種軸向位置分別對應(yīng)：位置1，葉片前緣位于導(dǎo)流罩進口平面內(nèi)；位置2，葉片中線位于導(dǎo)流罩進口平面內(nèi)；位置3，葉片后緣位于導(dǎo)流罩出口平面內(nèi)試驗測量了當(dāng)導(dǎo)流罩分別位于3種不同軸向位置時的風(fēng)扇氣動和噪聲性能。下圖給出了對比:圖3.8圖中各物理量均已通過公式無量綱化流量系數(shù) (3.8)壓力系數(shù) (3.9)功

51、率系數(shù) (3.10)風(fēng)扇效率 (3.11)比A聲級噪音 式中為葉輪直徑；為葉尖圓周速度；為風(fēng)扇總壓；為風(fēng)扇進口（或出口）的聲級噪聲，dB（A。從試驗曲線的對比可見，導(dǎo)流罩位置的改變，無論是對風(fēng)扇的氣動性能，還是對風(fēng)扇的氣動噪聲，都有很大的影響。當(dāng)導(dǎo)流罩從位于靠近葉片前緣位置（即位置1）向靠近葉片尾緣位置（即位置3）改變時，風(fēng)扇的總壓曲線逐步變平緩，風(fēng)扇的最大風(fēng)量增加，大流量區(qū)域總壓升高。軸功率曲線同樣變平緩。風(fēng)扇的總壓效率升高，位置3的最高總壓效率比位置1提升了近20%，位置3總壓效率最高點對應(yīng)的流量達到了位置1的1.8倍。位置3的比噪聲大大下降。另一方面，位置2與位置3相比，氣動性能雖然有所

52、不及，但相差并不明顯。然而這兩個位置對于噪聲的影響則十分顯著：位置3的比噪聲與位置2相比，下降了23db。風(fēng)扇性能之所以對導(dǎo)流罩的位置如此敏感，主要是因為此類風(fēng)扇的流場結(jié)構(gòu)與普通工業(yè)軸流風(fēng)扇有很大不同，由于導(dǎo)流罩軸向長度很短，在風(fēng)扇的進出口處，除了軸向流動外，一般都存在較大的徑向流動分量。可認為導(dǎo)流罩的后置（如位置3），一方面使風(fēng)扇進口處徑向入流增加，從而增大了風(fēng)扇的有效入流面積，有利于提升流量；另一方面使得風(fēng)扇出口氣流的徑向分量受到有效抑制，從而有利于減少動壓損失，提升風(fēng)扇的總壓及效率。通過該試驗方法，考察了導(dǎo)流罩的軸向安裝位置，對軸流冷卻風(fēng)扇性能的影響。得出如下結(jié)論：（1）導(dǎo)流罩軸向位置對

53、風(fēng)扇氣動性能和噪聲影響十分顯著，故在安裝此類風(fēng)扇葉輪時，需要重視軸向位置的調(diào)整。（2）將葉片后緣布置在導(dǎo)流罩出口平面內(nèi)。一方面使得入流增大；另一方面改善了出口氣流分布，從而使得風(fēng)扇的性能更。綜上所述，選擇安裝導(dǎo)流罩，并將葉片后緣布置在導(dǎo)流罩出口平面內(nèi)。3.3 本章小結(jié) 環(huán)保艙內(nèi)的主要熱源是兩臺康明斯柴油機，其中大部分由柴油機的冷卻系統(tǒng)通過散熱器散出，還有一部分由柴油機表面散出。在本設(shè)計中，傳熱是通過散熱器和風(fēng)扇得以實現(xiàn)的。本章對散熱器的迎風(fēng)面積和散熱面積進行了計算，并選擇設(shè)計了風(fēng)扇和導(dǎo)流罩，實驗證明，合理的選擇導(dǎo)流罩可以起到更好的散熱和降噪目的。第四章 整體式環(huán)保作業(yè)艙隔音方案設(shè)計4.1 隔音

54、罩結(jié)構(gòu)和降噪原理分析 噪音的強度可用聲級表示，單位為分貝（B）。噪音級在3545分貝是比較安靜正常的環(huán)境；超過50分貝就會影響睡眠和休息；70分貝以上干擾談話，造成心煩意亂，精神不集中；長期工作或生活在90分貝以上的噪音環(huán)境，會嚴重影響聽力和導(dǎo)致心臟血管等其他疾病的發(fā)生。同時，噪音還會產(chǎn)生心理效應(yīng)，在高頻率的噪音下，一般人都有焦躁不安，容易激動的情形。長期生活在高噪音的環(huán)境中，容易使人感到煩躁、萎靡不振，影響工作效率。特別值得提醒的是，噪音的危害會隨著接觸時間的加長而不斷加重。專家指出，如果只是短時間暴露于強烈噪音內(nèi)，聽覺器官的敏感會下降，脫離噪音環(huán)境后數(shù)分鐘內(nèi)即可恢復(fù)正常，這種情況稱為聽覺適

55、應(yīng)，是人的一種生理保護現(xiàn)象。但是如果較長時間暴露于噪音里，聽力就會出現(xiàn)明顯下降，需要數(shù)小時甚至數(shù)十小時才能完全恢復(fù)。 專家指出，隨著接觸噪音時間的延長，會出現(xiàn)前一次接觸噪音引起聽力改變尚未恢復(fù)便再次接觸噪音，使聽覺疲勞逐漸加重，聽力改變不能恢復(fù)而成為永久性、不可逆的病理性改變。 長期的高噪音會導(dǎo)致聽力下降,噪聲可引起耳鳴，耳聾和聽力損傷，超過55分貝時咸到吵鬧，長期接觸85分貝以上的噪聲，40年以后耳聾發(fā)病率為20%。 同時，在這種長期的噪音“狂轟濫炸”中，對非聽覺器官的不良影響也會不斷增加。為了隔絕噪聲，需要在機組外面設(shè)置隔聲罩。隔聲罩需要綜合利用多種降噪方法達劍降噪目的。下面對隔聲罩的結(jié)構(gòu)

56、和降噪原理進行分析。4.1.1 利用反射噪聲的方法達到隔聲效果1、利用反射噪聲f由原理時，對于同樣厚度的隔聲罩，應(yīng)盡量采用多層材料的結(jié)構(gòu)，這樣當(dāng)噪聲輻射至隔聲罩每層材料的界面時，都會有一部分被反射回去，在多次反射和再反射的過程中不但消耗了噪聲能量，而且，一部分噪聲在反射途中被吸收，從而起到較好的降噪效果。 （4.1） 采用多層材料時，應(yīng)注意以下問題：在材料交界面處的強度反射系數(shù)(1)式中：為第一介質(zhì)的聲阻，為第二介質(zhì)的聲阻。由該式可知，-越大，強度反射系數(shù)越大。反射波的強度就越大，交界面處對噪聲的反射效果越好：當(dāng)=時，強度反射系數(shù)=0，此時，交界面處聲音不反射。所以，在兩種介質(zhì)的交界面處為了使

57、噪聲能較好的被反射回倉內(nèi)，相鄰的隔聲層不應(yīng)選用同品種材料，麻選用強度反射系數(shù)相差較大的不同材料。2、選擇隔聲罩的材料時應(yīng)使其固有頻率避開機組噪聲的入射頻率，以免因噪聲和隔聲罩共振形成更大的噪聲4.1.2 利用吸音的方法實現(xiàn)降躁1、柴油機的噪聲土要分布在低頻區(qū)域，選取吸音材料時，應(yīng)對比各種吸音材料在該頻率段的吸音系數(shù)進行考慮。在中低頻區(qū)域吸音性能較好的常用材料為玻璃棉。2由實驗得知，單位體積減少的波強dI與入射波的強度I和通過的薄層dy成正比，即：-dl=Idy。所以，在一定的范圍內(nèi)增加吸音材料的厚度可提高中低頻區(qū)域的吸音性能。3設(shè)計隔聲罩時，如果在外壁和吸音材料之間留一層空氣層，就可以在不消耗

58、材料的情況下提高低頻吸音性能，空氣層厚度增加時，低頻吸音系數(shù)增加。當(dāng)空氣層的厚度約等于聲波波長的l/4時，吸音效果最好。4因為不同吸音材料各自對不同頻率的噪聲具有較好的吸音性能，所以在隔聲罩厚度不變的條件，將多層厚度不同、品種不同的吸音材料疊加作為隔聲層比使用單的吸音材料好，這樣可以通過多種材料吸收不同頻率的噪聲，提高降噪效果。吸音利料的降噪量可由以下公式計算： （4.2）式中：L消音帚，2為隔聲罩末加吸音材料時所具有的吸音量，1為隔聲罩加吸音材料之后所具有的吸音量。5、隔聲罩的內(nèi)壁可采用薄壁微孔板，通過孔壁與聲波的摩擦將聲能轉(zhuǎn)變成熱能達到吸音降噪的目的：在對隔聲倉內(nèi)的外觀要求不高的前提下，如

59、果想降低成本，采用玻璃絲編織布作為內(nèi)壁也是一種較好的選擇，玻璃絲本身在中低頻區(qū)域具有良好的吸音性能，編縱布的縫隙還能在和聲波的摩擦中將聲能變成熱能，通過消耗噪聲的能量實現(xiàn)降噪。6、除上述方法之外，還可以在隔聲罩內(nèi)設(shè)置吸聲尖劈，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。吸音尖劈的吸音系數(shù)高達O 98，吸音效果極好，但是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。圖4.1 吸聲尖劈吸聲尖劈一種簡易的吸聲尖劈7安裝吸音材料時麻注意的問題一般情況下，隔聲罩中都設(shè)有鋼制骨架，鋼材傳播噪聲時，內(nèi)阻尼小，傳播振動時消耗能量少，輻射出的聲能多，是噪聲的良導(dǎo)體，所以，隔聲罩的結(jié)構(gòu)應(yīng)由吸音材料將鋼制骨架與噪聲隔離，盡量減少由金屬搭成的聲橋減少噪聲傳播的途徑?？偵纤?，結(jié)合混凝土托泵環(huán)保倉的實際工程要求，發(fā)現(xiàn)利用吸音的方法實現(xiàn)降躁更優(yōu)。4.2 混凝土拖泵隔音室技術(shù)要求 1、達到隔音降噪目的。2、滿足混凝土托泵正常工作的室溫及通風(fēng)等要求。3、工程選用原材料均為全新的、原裝的、高效的、耐用的、符合環(huán)保的要求。4、靜音室制造工藝是先進、成熟、穩(wěn)定、可靠地，運行維修費用較低。5、靜音室工程部件安全、節(jié)能、衛(wèi)生、防霉、防火、防潮、無有害物質(zhì)污染，無放射，耐用強度好，日常運行管理和維護。6、靜音室為整體式。4.3 防噪方案的要求 1、良好的基本隔音隔音室隔音結(jié)構(gòu)的墻體材料包括冷軋鋼板、隔音阻尼漿、離心玻璃棉、防火玻璃布、鍍鋅網(wǎng)孔板等隔音室利用隔音及吸音