Шум, вибрации и грубост (Фокус 1)

Въведение

Тази глава дава кратък преглед на това как параметрите на шума, вибрациите и грубостта (NVH) се проявяват в превозното средство и какви коригиращи мерки са възможни.

Какво се разбира под термина NVH в автомобилната индустрия?

• N = Шум - Звук, може да се чуе
• V = Вибрация - Вибрация, която може да се усети
• H = Твърдост, нейният ефект може да бъде чут и усетен

Видове шумове в NVH технологията

• Шумовете в автомобилите се класифицират според техния тон:
  • Ниска височина - рев, бръмчене
  • Среден тон - жужене, пращене
  • Висок тон - вой, свирене, скърцане
• Силният вой и свистенето са болезнени за ушите.

Как различен шум влиза в колата:

• Ниският шум се произвежда главно от двигателя.
• Ниският шум също се причинява от пътните настилки, особено ако пътната настилка е неравна. Това е форма на бръмчене, която може да се усети като вибрация от пътниците в автомобила.
• Въпреки това, високият шум, който се възприема като хленчене или свирене, често е шум от въздушния поток (шум от вятъра) или идва от компоненти като алтернатора, помпата на сервоуправление или задвижващия ремък.
• Има и тракащ шум, който може да възникне при шофиране по неравни пътища. Шумовете от трептене се произвеждат например от амортисьори, компоненти на шасито или разхлабени части вътре в автомобила.

Разпространение на звукови вълни във въздуха

Поз.	Резервна част №	Наименование
1	-	Източник на звук, като например двигател
2	-	Звукова вълна
3	-	Амплитуда

Звукът е разпространението на надлъжни вълни под формата на промени във въздушното налягане.

Предаване на звук през тялото

Звукът се предава от течности или твърди тела, като каросерията на автомобил.

Скоростта на предаване (скоростта на звука) в течности или твърди вещества зависи от материала, но обикновено е по-бърза от скоростта във въздуха (около 5 пъти по-бърза).

Комбинация от въздушно и твърдо предаване

ЗАБЕЛЕЖКА: Предаването на звук през въздух и твърди тела е от първостепенно значение в автомобилните приложения.

Предаване на шум в автомобил

Поз.	Резервна част №	Наименование
1	-	Преминаване на звука през въздуха
2	-	Звукови вибрации

Пример:

• Източникът на шума е двигателят. Шумове на двигателя:
• преминават направо във въздуха
• предавани като вибрации от двигателя към каросерията и "излъчвани" във вътрешността на автомобила през въздуха, например от преграда.

Вибрации

• Честоти под 20 Hz (ниски честоти) и над 20 kHz (високи честоти) не се възприемат от човешкото ухо.
• Двигателят е монтиран по такъв начин, че поради неравностите на пътя, той осцилира вертикално върху еластичните си опори.
• Ненастроените опори на двигателя ще предадат вибрациите към тялото и следователно към пътниците в автомобила.
• Прилагат се следните основни правила:
  • В автомобилните приложения трябва да се вземат предвид не само звуковите честоти, но и нечуваемите (ниски) честоти.
  • Обикновено могат да се видят нискочестотни вибрации (големи амплитуди).
  • Могат да се чуят високочестотни вибрации, но те също ще бъдат възприети като вибрации на пода, волана или седалката.

Резонанс

• Всяко тяло има своя собствена честота на вибрация.
• Ако система, способна да вибрира, бъде възбудена на собствената си вибрационна честота, тя ще започне да резонира.
• Груба работа на двигателя възниква, например, когато се достигне резонансната честота (критичната скорост на двигателя).
• След увеличаване на оборотите на двигателя над тази стойност, двигателят много скоро отново започва да работи гладко.

Амортизиране

• Ако амортисьорът е монтиран успоредно на пружината, амортисьорната характеристика е насочена към намаляване на движението на тялото.
• Амортисьора на колата също работи.
• Затихването влияе върху резонанса на обект или система.
• Движещата се маса се амортизира от правилно функциониращ амортисьор, като по този начин незабавно спира тялото от люлеене.
• Амортисьорът в автомобила е амортисьор (амортизатор на вибрации), който позволява на тялото да се колебае с постепенно затихване на вибрациите.

Колебание

Поз.	Резервна част №	Наименование
1	-	Незатихващо трептене (незатихващо)
2	-	Затихнало трептене

Изолация

Във вибрационната технология терминът "изолация" се отнася до разделянето на елементи и системи. Пример:

• Двигателят е монтиран на пружинни елементи, така че възможно най-малко вибрации да се предават на автомобила.
• В автомобилната индустрия гумената възглавница (опора) почти винаги се използва като изолация. Еластичността на гумата действа като пружина.
• Ефективността на този тип разделяне зависи от конструкцията на елемента.

Насочено натоварване на гумената възглавница за осигуряване на оптимална изолация

Поз.	Резервна част №	Наименование
1	-	Двигател
2	-	Монтаж на двигателя

Абсорбция

• Звуковите вълни се отразяват от твърди повърхности
• Ако се натъкнат на меки повърхности, те се абсорбират. Тук важна роля играе както материалът, така и дебелината на материала.

Поз.	Резервна част №	Наименование
1	-	Отражение на звукови вълни
2	-	Абсорбция на звукови вълни

Пример:

• Всички звукоизолиращи елементи като тапицерия на вратите, подови стелки, тапицерии, кошчета за вещи и седалки се отстраняват от автомобила.
• Резултатът от това е, че звукът се отразява директно (нивото на звука се повишава) и се създава ефект на концертна зала.

Естеството на шума и вибрациите в автомобила

Пътниците в превозното средство възприемат звуци или шумове на различни нива в зависимост от това къде се намират.

Звукова/шумова вълна (стояща вълна) в кола

Поз.	Резервна част №	Наименование
1	-	Шофьорът е в мъртвата зона
2	-	Пътникът отзад е в зоната на "вълновия вал"

Естеството на шума и вибрациите във всмукателните и изпускателните системи

Всмукателна система на превозно средство като източник на въздушен и твърд шум



Изпускателната система на автомобила като източник на въздушен и твърд шум





Пътища, по които се предава звукът

• Горната илюстрация показва пътищата, по които може да се предава звук от всмукателната и изпускателната системи.
• В допълнение към звука, пренасян във въздуха, звукът, пренасян от твърди тела, преобладава и в двете системи. За да се запази това съотношение възможно най-малко, този тип осцилиращи елементи изисква те да бъдат свързани към тялото с помощта на твърди връзки.
• Изпускателната система е особено вибриращ елемент и изисква оптимална изолация чрез свързването й с пода, както и добро насочване и места за монтаж, за да се намали предаването на звука от твърдото тяло.

Всмукателна система

Поз.	Резервна част №	Наименование
1	-	Всмукателен колектор
2	-	Свързващ маркуч
3	-	Фиксиращ елемент (закрепване с помощта на гума)
4	-	Въздушен филтър
5	-	Резонатор

• Обемът и дължината на всмукателните системи са точно съобразени. Не могат да се правят промени по време на поддръжка или ремонт. Когато свързвате елементи (маркучи и тръбопроводи), обърнете внимание на херметичността на всички връзки.
• Повърхностите на всички елементи, подложени на силни промени в налягането във всмукателната система, са особено изложени на силни вибрации.
• Температурните влияния, като нагряване на корпуса на въздушния филтър, могат да причинят промени в твърдостта на повърхностите.
• За да се предотврати предаването на звук, причинен от вибрации на повърхността на всмукателната система към каросерията на превозното средство, по време на поддръжката трябва да се вземат предвид следните точки:
  • Цялата всмукателна система трябва да бъде изолирана от тялото и закрепена в гумени втулки, без да причинява напрежение.
  • Въздушните канали на всмукателната система не трябва да влизат в контакт с елементите на тялото.
  • Поставена изолация от пяна в точката на контакт с тялото или други елементи.

Дизайн на изпускателната система

Поз.	Резервна част №	Наименование
1	-	Каталитичен конвертор
2	-	Разделителен елемент
3	-	Предно гърне
4	-	Задно гърне

• Изпускателните системи трябва да бъдат монтирани без никакви деформации.

ЗАБЕЛЕЖКА: Гумените стойки, които поддържат изпускателната система, също предават вибрации и също могат да причинят проблеми с шума при някои условия. Поради тази причина е важно изпускателната система да бъде монтирана без деформации.

• Гумените възглавници не трябва да се "разтягат".
• Изпускателният колектор и каталитичният преобразувател (ако са монтирани директно към двигателя) трябва да бъдат здраво свързани към двигателя (без съединители в скобите).
• Проста проверка на проблема:
  • Отстранете всички опори, на които е окачена изпускателната система.
  • Окачете изпускателната система на въжета на две места, максимум.
  • Проверете нивото на шума в автомобила по време на пътен тест.
  • Ако това реши проблема, шумът е причинен от стойките на изпускателната система.
  • Инсталирайте опорите на изпускателната система на място, един по един, и тествайте автомобила на пътя след инсталирането на всеки един.
  • Продължавайки стъпка по стъпка по този начин, можете да намерите опората, която причинява шума в колата.

Сглобяване на тялото

Цел

• Към каросерията на автомобила се поставят различни изисквания, особено когато автомобилът се движи. Преобладаващите вибрации се причиняват главно от други елементи на автомобила, като двигателя и опорите. Следователно купето е един от най-важните елементи на автомобила по отношение на NVH параметрите.
• Описаните елементи на автомобила, в съответствие с техните функции, са били отделни независими източници на шум. Но тялото свързва и побира всички елементи на автомобила.
• Тялото е подложено на вибрации от звука, пренасян във въздуха и носен от твърди тела.
• Сглобеното тяло трябва да абсорбира всички вибрации и импулси от всички елементи и, ако е възможно, да не ги предава към интериора на автомобила.
• Най-високите NVH параметри на каросерията се характеризират със стоманен покрив, странични и подови панели. Те са стриктно стимулирани от структурата на тялото и работят като високоговорител, предаващ шум.

Допълнителни изисквания към тялото

• Добро поведение при сблъсък
• Голямо вътрешно пространство
• Устойчивост на корозия
• Леко тегло
• Добра аеродинамична форма

Трябва да се направи компромис между тези точки. Един пример е между високата твърдост на каросерията за осигуряване на добра NVH производителност и добро поглъщане на енергията при сблъсък чрез използването на деформируеми зони.

Пример:

• Водоустойчивостта не означава звукоизолация, така че трябва да се вземат предвид следните точки:
  • Правилно монтиране на прозорци.
  • Правилно монтиране на уплътнения.

• Допълнителни точки
  • Дупки в двигателния отсек
  • Уплътнения за врати и прозорци
  • Отвори за отопление и вентилация
  • Дренажни маркучи на шибедах

• Лонговете и напречните греди често са канали за предаване на звука. Възможни коригиращи мерки:
  • Инсталиране на прегради на критични места, като например фугите между елемента на рамката и А-колоната, за осигуряване на добра звукоизолация срещу шум от въздуха.
  • Монтиране на тапи от пяна в проблемните зони.
  • Запълване на кухи секции с пяна.

ЗАБЕЛЕЖКА: Елементите от пяна и подложките от пяна се използват в автомобилите за уплътняване на точките за предаване на звук във въздуха. Ако проблемът е вятър, гуми, двигател или шум от пътя, трябва да проверите позицията на елементите от пяна.

Оригиналната статия е публикувана на: fordbook.ru