Шум, вибрации и грубост

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, който може да се чуе
• V = Вибрация - Вибрация, която може да се усети
• H = Твърдост, нейното влияние може да бъде чуто и усетено

Видове шумове в NVH технологията

• Шумовете в автомобилите се класифицират според техния тон:
  • Ниско - рев, бръмчене
  • Среден ключ - бръмчене, пращене
  • Висок тон - вой, свирене, скърцане
• Силният вой и свирки болят ушите.

Как различните шумове влизат в колата:

• Ниският шум се произвежда главно от двигателя.
• Ниският шум също се причинява от пътната настилка, особено ако пътната настилка е неравна. Това е форма (на бръмчене, което може да се усети от хората в колата като вибрация.
• 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. "Тръпкащите" шумове се произвеждат например от амортисьори, компоненти на шасито или разхлабени части вътре в автомобила.

Разпространение на звукови вълни във въздуха

Поз.	Номер на резервна част	Име
1	-	Източник на звук, като например двигател
2	-	Звукова вълна
3	-	Амплитуда

Звукът е разпространението на надлъжни вълни под формата на промени в налягането във въздуха.

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 тела зависи от материала, но обикновено е по-бърза от скоростта във въздуха (около 5 пъти по-бърза).

Комбинация от предаване по въздух и твърди вещества

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

Предаване на шум в автомобил

Поз.	Номер на резервна част	Име
1	-	Въздушен звук
2	-	Звукови вибрации

Пример:

• Източникът на шума е двигателят. Шумове от двигателя:
• отидете направо във въздуха
• се предават като вибрации от двигателя към купето и се "излъчват" 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 осцилира вертикално върху еластичните си опори.
• Ненастроените опори на двигателя ще предадат вибрации към каросерията и следователно към пътниците в автомобила.
• Прилагат се следните основни правила:
  • В автомобилната индустрия трябва да се имат предвид не само звуковите честоти, но и нечуваемите (ниски) честоти.
  • Обикновено могат да се видят флуктуации с ниска честота (големи амплитуди).
  • Могат да се чуят високочестотни вибрации, но те също ще бъдат възприети като вибрации на пода, волана или седалката.

Резонанс

• Всяка каросерия има своя собствена честота на вибрации.
• Ако една вибрираща система се възбуди със собствената си честота на вибрация, тя ще започне да резонира.
• Грапавина на двигателя възниква, например, когато се достигне резонансната честота (критичната скорост на двигателя).
• След увеличаване на оборотите на двигателя над тази стойност, двигателят отново започва да работи гладко много скоро.

Амортизиране

• Ако амортисьорът е монтиран успоредно на пружината, амортисьорната характеристика е предназначена да намали движението на тялото.
• Амортисьорът 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 трептенето на тялото.
• Амортисьорът в автомобила е демпфер (заглушител на вибрации), който позволява на тялото да се колебае с постепенно затихване на вибрациите.

Поклащане

Поз.	Номер на резервна част	Име
1	-	Непрекъснато трептене (незатихващо)
2	-	Затихнало трептене

Изолация

Във вибрационната технология терминът изолация означава разделяне 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 почти винаги се използва гумена възглавница (опора) като изолация. Еластичността на гумата действа като пружина.
• Ефективността на този тип разделяне зависи от конструкцията на елемента.

Насочено натоварване на гумената подложка за осигуряване на оптимална изолация

Поз.	Номер на резервна част	Име
1	-	Двигател
2	-	Монтаж на двигателя

Усвояване

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

Поз.	Номер на резервна част	Име
1	-	Отражение на звукови вълни
2	-	Поглъщане на звукови вълни

Пример:

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

Естеството на шума и вибрациите в автомобил

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

Звукова/шумова вълна (стояща вълна) в автомобил

Поз.	Номер на резервна част	Име
1	-	Драйверът е в "мъртва зона"
2	-	Пътникът отзад е в зоната на "вълновия вал".

Естеството на шума и трептенията във всмукателните и изпускателните системи

Всмукателна система на превозно средство като източник на въздушен шум и звук от твърдо тяло



Изпускателната система на автомобила като източник на въздушен шум и звук от твърдо тяло




Начините, по които се предава звукът

• Горната фигура показва пътищата, по които звукът може да премине от всмукателните и изпускателните системи.
• В допълнение към въздушния звук, и двете системи са доминирани от твърдия звук. За да се запази това съотношение възможно най-малко, този тип осцилиращ елемент трябва да бъде свързан към тялото с помощта на твърди връзки.
• Изпускателната система е особено осцилиращ елемент и изисква оптимална изолация чрез свързването й с пода, както и добро окабеляване и монтажни точки за намаляване на предаването на звука от твърдото тяло.

Всмукателна система

Поз.	Номер на резервна част	Име
1	-	Всмукателен колектор
2	-	Свързващ маркуч
3	-	Фиксиращ елемент (закрепване с гума)
4	-	Въздушен филтър
5	-	Резонатор

• Обемът и дължината на всмукателните системи съвпадат точно. Не могат да се правят промени по време на поддръжка или ремонт. Когато свързвате елементи (маркучи и тръби), обърнете внимание на херметичността на всички връзки.
• Повърхностите на всички елементи, подложени на големи промени в налягането във всмукателната система, са особено подложени 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 купето на автомобила, по време на поддръжката трябва да се имат предвид следните точки:
  • Цялата всмукателна система трябва да бъде изолирана от тялото и закрепена в гумени втулки, без да причинява напрежение.
  • Въздуховодите на всмукателната система не трябва да влизат в контакт с частите на тялото.
  • Вградена изолация от пяна в точката на контакт с тялото или други елементи.

Дизайн на изпускателната система

Поз.	Номер на резервна част	Име
1	-	Каталитичен конвертор
2	-	Разделителен елемент
3	-	Преден ауспух
4	-	Заден ауспух

• Изпускателните системи трябва да се монтират без никакви деформации.

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

• Гумените подложки не трябва да се "разпъват".
• Изпускателният колектор и каталитичният преобразувател (ако са монтирани директно към двигателя) трябва да бъдат свързани към двигателя (без конектори в скобите).
• Проста проверка на проблема:
  • Премахнете всички опори, които окачват изпускателната система.
  • Окачете освобождаващата система с въжета на две места, максимум.
  • Проверете нивото на шума в колата по време на пътния тест.
  • Ако това реши проблема, стойките на изпускателната система са причината за шума.
  • Инсталирайте отново опорите на изпускателната система един по един и изпробвайте автомобила на пътя след монтирането на всеки.
  • Продължавайки стъпка по стъпка по този начин, можете да намерите опората, която причинява шум в интериора на автомобила.

Сглобяване на тялото

Предназначение

• Има различни изисквания към купето на автомобила, особено когато автомобилът е в движение. 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.
• 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 шум във въздуха и твърди частици.
• Каросерията трябва да абсорбира всички вибрации и импулси от всички елементи и, ако е възможно, да не ги предава към вътрешността на автомобила.
• Най-големите NVH параметри на каросерията се характеризират със стоманени панели на покрива, страничните стени и пода. Те са силно стимулирани от структурата на тялото и действат като високоговорител, предаващ шум.

Допълнителни изисквания към тялото

• Добро поведение при сблъсък
• Голямо вътрешно пространство
• Устойчивост на корозия
• Малка маса
• Добра аеродинамична форма

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

Пример:

• Водоустойчивост не означава звукоизолация, така че трябва да се имат предвид следните точки:
  • Правилно разположение на прозореца.
  • Правилно монтиране на уплътненията.

• Допълнителни точки
  • Отвори на двигателното отделение
  • Уплътнения за врати и прозорци
  • Отопление и вентилационни отвори
  • Дренажни маркучи на покрива

• Лонговете и напречните греди често са звукови пътища. Възможни коригиращи мерки:
  • Инсталирайте прегради на критични места, като например фугите между лонжерона и А-колоната, за да осигурите добра звукоизолация за шум от въздуха.
  • Инсталиране на тапи от пяна в проблемните зони.
  • Запълване на кухи секции със стиропор.

ЗАБЕЛЕЖКА: Стиропорът и сърцевините от пяна се използват в производството на автомобили за уплътняване на точките за предаване на звук във въздуха. Ако проблемът е вятър, гуми, двигател или шум от пътя, проверете позицията на елементите от пяна.