消声器和工程车辆的制作方法

1.本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种消声器和工程车辆。


背景技术：

2.随着国家法律法规对工程车辆性能要求的不断提高，工程车辆的减振降噪变得越来越重要，工程车辆的振动噪声已经成为产品竞争力和品牌影响力的重要指标，直接影响产品的优胜劣汰。发动机是工程机械的主要噪声源，其噪声由排气噪声与表面辐射噪声组成，发动机的排气噪声影响工程车辆工作时所产生的机外噪声，而降低排气噪声最常见的措施是采用排气消声器。如何有效提高消声装置的降噪效果，是本领域技术人员函待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种降噪效果好的消声器及工程车辆。
4.本发明公开一种消声器，包括：
5.壳体组件；
6.进气管，设于所述壳体组件上；
7.排气管，设于所述壳体组件上；
8.第一消声部，设于所述壳体组件上，包括连接在所述进气管和所述排气管之间的第一消声腔和位于所述第一消声腔内的至少一个消声管，所述消声管的形状为弧形且两端分别与所述进气管和所述排气管连通，所述第一消声腔通过所述消声管与所述进气管和所述排气管连通，所述消声管的管壁上设有多个通孔，所述多个通孔连通所述消声管的内腔和所述第一消声腔。
9.在一些实施例中，所述通孔为通流面积变化的变截面孔。
10.在一些实施例中，从所述消声管的管内到所述第一消声腔的方向，所述通孔的通流面积逐渐增大。
11.在一些实施例中，所述通孔在所述消声管的外表面上的形状为椭圆形和/或长条形。
12.在一些实施例中，所述多个通孔在所述消声管的外表面上呈螺旋状分布。
13.在一些实施例中，所述第一消声部包括位于所述第一消声腔内的多个所述消声管，所述多个消声管的内腔的长度和/或弧度不同。
14.在一些实施例中，还包括：
15.第二消声部，连接在所述第一消声部和所述排气管之间，包括与所述消声管和所述排气管连通的第一赫姆霍兹共振腔和用于调节所述第一赫姆霍兹共振腔的腔体容积大小的驱动装置；
16.传声器，沿气体流动方向设于所述消声管的下游，用于收集气体中的噪声；
17.控制装置，与所述驱动装置和所述传声装置信号连接，被配置为根据所述传声器
的收集结果判断收集的噪声中的峰值频率，并根据所述峰值频率驱动所述驱动装置调节所述第一赫姆霍兹共振腔的腔体容积大小。
18.在一些实施例中，所述消声器包括筒体、用于密封所述筒体的一端的端板、沿轴向位于所述端板的内侧的隔板和两端分别与所述隔板和所述端板密封连接的第一合页板和第二合页板，所述第一合页板和所述第二合页板铰接，所述筒体、所述第一合页板、所述第二合页板、所述端板和所述隔板形成所述第一赫姆霍兹共振腔的腔体，所述消声器还包括设于所述隔板上的与所述第一赫姆霍兹共振腔的腔体连通的入口管，所述驱动装置与所述第一合页板驱动连接，所述驱动装置被配置为用于驱动所述第一合页板相对所述第二合页板转动以调节所述第一赫姆霍兹共振腔的腔体的大小。
19.在一些实施例中，还包括三侧分别连接所述第一消声部、所述第二消声部和所述排气管的第三消声部，所述第三消声部包括三侧分别连通所述多个消声管、所述第一赫姆霍兹共振腔和所述排气管的进气口的第二消声腔。
20.在一些实施例中，消声器还包括：
21.第四消声部，连接在所述第一消声部和所述进气管的进气口之间，包括与所述消声管和所述进气管的进气口连通的第二赫姆霍兹共振腔，所述进气管的管体的至少一部分位于所述第二赫姆霍兹共振腔的腔体中。
22.在一些实施例中，消声器还包括设于所述第一消声部和所述第四消声部之间的第五消声部，所述第五消声部包括两端分别连接所述进气管的出气口和所述多个消声管的进气口的第三消声腔。
23.本发明第二方面公开一种工程车辆，包括任一上述的消声器。
24.基于本发明提供的消声器，通过设置第一消声腔和在第一消声腔内设置管壁带有多个通孔的弧形的消声管，排气通过消声管时，相比于直线型消声管，噪声衰减路径更长，且噪声能够在弧形的消声管内经过更多次的反射，反射衰减效果更好，位于第一消声腔中的弧形的消声管，消声管的弧形造型对于第一消声腔中的腔体形状能够产生“形状异化”(形状不规则化)作用，通过消声管的通孔节流与扩张，消声管与第一消声腔的配合消声效果能达到更优，第一消声部的消声效果更好。
25.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
27.图1为本发明实施例的消声器的剖视结构示意图；
28.图2为本发明实施例的消声器的结构示意图；
29.图3为图1所示的消声器的部分结构的放大结构示意图；
30.图4为图1所示的消声器的部分结构的放大结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
33.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
34.如图1至图4所示，消声器包括壳体组件、进气管6、排气管7和第一消声部。
35.进气管6设于壳体组件上，排气管7设于壳体组件上。进气管6用于与工程车辆的发动机的排气口连接，排气管7用于输出经过消声的发动机的排气。在如图1所示的实施例中，进气管6上设有与发动机连接的连接件61，连接件61上设有进气管6的进气口。
36.第一消声部设于壳体组件上，第一消声部包括连接在进气管6和排气管7之间的第一消声腔11和位于第一消声腔11内的至少一个消声管12，消声管12的形状为弧形且两端分别与进气管6和排气管7连通。
37.第一消声腔11为腔体结构，在如图所示的实施例中位于壳体组件内部，消声管12的形状为弧形，本实施例中的弧形指的是曲线型，在如图所示的实施例中为弓形，消声管12的形状为弧形，并非平直的直线型，对于同一入口和出口，弧形的消声管12相对于直线型管体更长，噪声在消声管的内壁之间的反射次数更多。由于消声管12位于第一消声腔11中，第一消声腔11的形状受消声管12的外表面限定，从而非平直的弧形的消声管12能够使第一消声腔11的腔体形状更加不规则。
38.第一消声腔11通过消声管12与进气管6和排气管7连通，消声管12的管壁上设有多个通孔121，多个通孔121连通消声管12的内腔和第一消声腔11。第一消声腔11不与进气管6和排气管7直接连通，而是通过消声管12间接连通，从而第一消声腔11和消声管12之间的配合消声作用效果更好。噪声通过通孔的节流和扩张作用，在消声管12和第一消声腔11中传播，同时在相对密闭的第一消声腔11中消声，以及在较长的消声管12中多次反射来回消声，噪声能够能够快速衰减。
39.本实施例的消声器，通过设置第一消声腔11和在第一消声腔11内设置管壁带有多个通孔121的弧形的消声管12，排气通过消声管12时，相比于直线型消声管12，噪声衰减路径更长，且噪声能够在弧形的消声管12内经过更多次的反射，反射衰减效果更好，位于第一消声腔11中的弧形的消声管12，消声管12的弧形造型对于第一消声腔11中的腔体形状能够产生“形状异化”(形状不规则化)作用，通过消声管12的通孔121节流与扩张，消声管12与第一消声腔11的配合消声效果能达到更优，第一消声部的消声效果更好。
40.在一些实施例中，通孔121为通流面积变化的变截面孔。在一些实施例中，从消声管12的管内到第一消声腔11的方向，通孔121的通流面积逐渐增大。通孔121连通消声管12和第一消声腔11，通孔121设计为通流面积变化的变截面孔，噪声在通过通孔121时，节流和扩张衰减作用更强，通孔121例如可以设计为圆锥形孔。由于进入消声管12的气体的噪声首先从消声管12往第一消声腔方向传播，当通孔121的通流面积从消声管12的管内到管外的方向逐渐增大时，通孔121对噪声的节流和扩张衰减效果更突出，降噪效果更好。
41.在一些实施例中，如图3所示，通孔121在消声管12的外表面上的形状为椭圆形和/或长条形。发明人经过实验发现，通孔121的出口形状为不规则形状，对噪声的降噪效果更突出，如图所示，通孔12的出口形状可以为椭圆形或长条形。
42.在一些实施例中，如图3所示，多个通孔121在消声管12的外表面上呈螺旋状分布。当设置通孔121较多时，该布置方法能够更好地布置通孔，取得更好地综合降噪效果。
43.在一些实施例中，第一消声部包括位于第一消声腔11内的多个消声管12，多个消声管12的内腔的长度和/或弧度不同。本实施例的不同消声管12的内腔的长度或弧度不同，从而内腔形状不同，对不同频率段的噪声具有不同的降噪效果，不同的消声管12均有其降噪效果突出的噪声频率段，由于本实施例具有多个不同的消声管12，从而本实施例的第一消声部可以对进入进气管道的噪声中的多种频率的噪声成分进行降噪处理，降噪处理效果好。
44.在一些实施例中，消声器还包括第二消声部，第二消声部连接在第一消声部和排气管7之间，第二消声部包括与消声管12和排气管7连通的第一赫姆霍兹共振腔21和用于调节第一赫姆霍兹共振腔21的腔体容积大小的驱动装置22。传声器8沿气体流动方向设于消声管12的下游，传声器8用于收集气体中的噪声，在如图所示的实施例中国传声器8设于排气管7的腔体中。控制装置与驱动装置22和传声装置信号连接，控制装置被配置为根据传声器8的收集结果判断收集的噪声中的峰值频率，并根据峰值频率驱动驱动装置22调节第一赫姆霍兹共振腔21的腔体容积大小。峰值频率指的是噪声中的主要频率。
45.赫姆霍兹共振腔21的共振频率公式为：
46.其中，ac为与第一赫姆霍兹共振腔21的入口管道的等效截面积，在如图所示的实施例中为入口管26的等效截面积，lc为入口管道的等效长度，在如图所示的实施例中为入口管26的等效长度，v为第一赫姆霍兹共振腔21的腔体的容积，c为声速，由式可知，改变第一赫姆霍兹共振腔21的腔体容积大小，即可以调节第一赫姆霍兹共振腔21的消声频率。本实施例通过传声器8采集经过第一消声部消声后的气体中的噪声主要频率，可以主动地控制第一赫姆霍兹共振腔21的消声频率与之相匹配，从而可以更实时地，更有效果地对消声器排出气体进行降噪。
47.在一些实施例中，如图1所示，壳体组件包括筒体91，消声器还包括用于密封筒体91的一端的端板92、沿轴向位于端板92的内侧的隔板93和两端分别与隔板93和端板密封连接的第一合页板24和第二合页板25，第一合页板24和第二合页板25铰接，筒体91、第一合页板24、第二合页板25、端板92和隔板93形成第一赫姆霍兹共振腔21的腔体，消声器还包括设于隔板上的与第一赫姆霍兹共振腔21的腔体连通的入口管26，驱动装置22与第一合页板24驱动连接，驱动装置22被配置为用于驱动第一合页板24相对第二合页板25转动以调节第一赫姆霍兹共振腔21的腔体的大小。在如图1至图4所示的实施例中，驱动装置22包括电机，电机转轴23与第一合页板24固定连接，电机转动即可带动第一合页板24相对第二合页板25转动，从而调节第一赫姆霍兹共振腔21的腔体的容积大小。第一合页板24往靠近第二合页板25的方向转动时，第一赫姆霍兹共振腔21的腔体的容积变大，第一合页板24往远离第二合页板25的方向转动时，第一赫姆霍兹共振腔21的腔体的容积变小。
48.在一些实施例中，消声器还包括三侧分别连接第一消声部、第二消声部和排气管7的第三消声部，第三消声部包括三侧分别连通多个消声管12、第一赫姆霍兹共振腔21和排气管7的进气口的第二消声腔31。第一消声部的三侧指的是第一消声部的三个方向的外侧，在如图1所示的实施例中，第一消声部的上侧与排气管7连接，左侧和第一消声部连接，右侧和第二消声部连接。设置第二消声腔，从消声管12出来的噪声可以在扩张作用下进一步衰减，在第二消声腔中进一步衰减，从而可以进一步提高对消声管12排出气体的降噪作用。
49.在一些实施例中，消声器还包括第四消声部，第四消声部连接在第一消声部和进气管6的进气口之间，第四消声部包括与消声管12和进气管6的进气口连通的第二赫姆霍兹共振腔41，进气管6的管体的至少一部分位于第二赫姆霍兹共振腔41的腔体中。本实施例中第二赫姆霍兹共振腔41的消声频率可以设置为发动机的排气基频，发动机排气基频可以如下式计算：其中n为发动机气缸数，n为发动机转速，τ为发动机冲程系数。如图1所示，进气管6的一部分设于第二赫姆霍兹共振腔41的腔体中，可以使第二赫姆霍兹共振腔41的腔体形状不规则化，提高降噪效果，同时结构更加紧凑。在如图所示的实施例中，进气管6上设置由斜管42，斜管42为第二赫姆霍兹共振腔41的入口管道，斜管42的尺寸参数用于计算第二赫姆霍兹共振腔41的共振频率。
50.在一些实施例中，消声器还包括设于第一消声部和第四消声部之间的第五消声部，第五消声部包括两端分别连接进气管6的出气口和多个消声管12的进气口的第三消声腔51。设置第三消声腔，从进气管6出来的噪声可以在扩张作用下进一步衰减，在第三消声腔中进一步衰减，从第三消声腔51中进入消声管时又可以在节流作用下进一步衰减，从而可以进一步提高对消声管12排出气体的降噪作用。
51.在一些实施例中，在上面所描述的控制装置可以为用于执行本发明所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(programmable logic controller，简称：plc)、数字信号处理器(digital signal processor，简称：dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称：asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，简称：fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
52.在一些实施例中还公开一种工程车辆，包括任一上述的消声器。
53.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

技术特征：
1.一种消声器，其特征在于，包括：壳体组件；进气管(6)，设于所述壳体组件上；排气管(7)，设于所述壳体组件上；第一消声部，设于所述壳体组件上，包括连接在所述进气管(6)和所述排气管(7)之间的第一消声腔(11)和位于所述第一消声腔(11)内的至少一个消声管(12)，所述消声管(12)的形状为弧形且两端分别与所述进气管(6)和所述排气管(7)连通，所述第一消声腔(11)通过所述消声管(12)与所述进气管(6)和所述排气管(7)连通，所述消声管(12)的管壁上设有多个通孔(121)，所述多个通孔(121)连通所述消声管(12)的内腔和所述第一消声腔(11)。2.如权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述通孔(121)为通流面积变化的变截面孔。3.如权利要求2所述的消声器，其特征在于，从所述消声管(12)的管内到所述第一消声腔(11)的方向，所述通孔(121)的通流面积逐渐增大。4.如权利要求2所述的消声器，其特征在于，所述通孔(121)在所述消声管(12)的外表面上的形状为椭圆形和/或长条形。5.如权利要求2所述的消声器，其特征在于，所述多个通孔(121)在所述消声管(12)的外表面上呈螺旋状分布。6.如权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述第一消声部包括位于所述第一消声腔(11)内的多个所述消声管(12)，所述多个消声管(12)的内腔的长度和/或弧度不同。7.如权利要求1所述的消声器，其特征在于，还包括：第二消声部，连接在所述第一消声部和所述排气管(7)之间，包括与所述消声管(12)和所述排气管(7)连通的第一赫姆霍兹共振腔(21)和用于调节所述第一赫姆霍兹共振腔(21)的腔体容积大小的驱动装置(22)；传声器(8)，沿气体流动方向设于所述消声管(12)的下游，用于收集气体中的噪声；控制装置，与所述驱动装置(22)和所述传声装置信号连接，被配置为根据所述传声器(8)的收集结果判断收集的噪声中的峰值频率，并根据所述峰值频率驱动所述驱动装置(22)调节所述第一赫姆霍兹共振腔(21)的腔体容积大小。8.如权利要求7所述的消声器，其特征在于，所述壳体组件包括筒体(91)，所述消声器包括用于密封所述筒体(91)的一端的端板(92)、沿轴向位于所述端板(92)的内侧的隔板(93)、以及两端分别与所述隔板(93)和所述端板(92)密封连接的第一合页板(24)和第二合页板(25)，所述第一合页板(24)和所述第二合页板(25)铰接，所述筒体(91)、所述第一合页板(24)、所述第二合页板(25)、所述端板(92)和所述隔板(93)形成所述第一赫姆霍兹共振腔(21)的腔体，所述消声器还包括设于所述隔板(93)上的与所述第一赫姆霍兹共振腔(21)的腔体连通的入口管，所述驱动装置(22)与所述第一合页板(24)驱动连接，所述驱动装置(22)被配置为用于驱动所述第一合页板(24)相对所述第二合页板(25)转动以调节所述第一赫姆霍兹共振腔(21)的腔体的大小。9.如权利要求7所述的消声器，其特征在于，还包括三侧分别连接所述第一消声部、所述第二消声部和所述排气管(7)的第三消声部，所述第三消声部包括三侧分别连通所述多个消声管(12)、所述第一赫姆霍兹共振腔(21)和所述排气管(7)的进气口的第二消声腔
(31)。10.如权利要求1所述的消声器，其特征在于，还包括：第四消声部，连接在所述第一消声部和所述进气管(6)的进气口之间，包括与所述消声管(12)和所述进气管(6)的进气口连通的第二赫姆霍兹共振腔(41)，所述进气管(6)的管体的至少一部分位于所述第二赫姆霍兹共振腔(41)的腔体中。11.如权利要求10所述的消声器，其特征在于，还包括设于所述第一消声部和所述第四消声部之间的第五消声部，所述第五消声部包括两端分别连接所述进气管(6)的出气口和所述多个消声管(12)的进气口的第三消声腔(51)。12.一种工程车辆，其特征在于，包括如权利要求1至11任一所述的消声器。

技术总结
本发明公开一种消声器，包括：壳体组件；进气管，设于所述壳体组件上；排气管，设于所述壳体组件上；第一消声部，设于所述壳体组件上，包括连接在所述进气管和所述排气管之间的第一消声腔和位于所述第一消声腔内的至少一个消声管，所述消声管的形状为弧形且两端分别与所述进气管和所述排气管连通，所述第一消声腔通过所述消声管与所述进气管和所述排气管连通，所述消声管的管壁上设有多个通孔，所述多个通孔连通所述消声管的内腔和所述第一消声腔。孔连通所述消声管的内腔和所述第一消声腔。孔连通所述消声管的内腔和所述第一消声腔。


技术研发人员：苏俊收 庄超 郎保乡
受保护的技术使用者：江苏徐工工程机械研究院有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/3/8