Введение
Эта глава дает краткий обзор того, как параметры шума, вибрации и жесткости (NVH) проявляются в автомобиле, и какие корректирующие меры возможны.
Что понимается под термином NVH в автомобилестроении
N = Шум - Звук, можно слышать
V = Вибрация - Колебание, можно чувствовать
H = Жесткость, ее влияние можно слышать и чувствовать
Типы шумов в технологии NVH
- Шумы в автомобили классифицируются по их тональности: Низкая тональность - рев, гудение Средняя тональность - жужжание, треск Высокая тональность - вой, свист, писк
- Громкий вой и свист болезненно воздействуют на уши.
Как различный шум проникает в автомобиль:
- Низкотональный шум главным образом производится двигателем.
- Низкотональный шум также вызывается дорожным покрытием, особенно, если дорожное полотно неровно. Это - форма(гудения, которое может ощущаться людьми, находящимися в автомобиле, как вибрация.
- Однако, высокотональный шум, который воспринимается как вой или свист, часто является шумом воздушного потока (шумом ветра) или исходит из таких элементов, как генератор, насос усилителя рулевого управления или приводной ремень.
- Имеется также гремящий шум, который может возникать при движении по неровной дороге. «Дергающиеся» шумы производятся, например, амортизаторами, элементами шасси или незакрепленными элементами внутри автомобили.
Передача шума по воздуху
Распространение звуковых волн в воздухе
| Поз. | Номер детали | Наименование |
|---|---|---|
| 1 | - | Источник звука, например, двигатель |
| 2 | - | Звуковая волна |
| 3 | - | Амплитуда |
- Звук это распространение продольных волн в форме изменений давления в воздухе.
Передача звука через кузов
Звук передается жидкостями или твердыми телами, например, кузовом автомобиля.
Скорость передачи (скорость звука) в жидкостях или твердых телах зависит от материала, но вообще быстрее чем скорость в воздухе (быстрее приблизительно в 5 раз).
Комбинация передачи по воздуху и твердыми телами
ПримечаниеПередача звука по воздух и твердыми телами имеет главное значение в автомобильной технике.
Передача шума в автомобиле
| Поз. | Номер детали | Наименование |
|---|---|---|
| 1 | - | Прохождение звука по воздуху |
| 2 | - | Звуковые колебания |
- Пример: Источник шума - двигатель. Шумы двигателя: проходят прямо по воздуху передаются как вибрации от двигателя к кузову и «излучаются» в салон автомобиля по воздуху, например, перегородкой,.
Вибрации
- Частоты ниже 20 Гц (низкие частоты) и превышающие 20 кГц (высокие частоты) не воспринимаются человеческим ухом.
- Двигатель установлен таким образом, чтобы вследствие неровности дороги вертикально колебаться на своих упругих опорах.
- Ненастроенные опоры двигателя будут передавать колебания к кузову и, следовательно, людям, находящимся в автомобиле.
- Действуют следующие основные правила: В автомобилестроении следует учитывать не только звуковые частоты, но также и неслышимые (низкие) частоты. Низкочастотные колебания обычно можно заметить (большие амплитуды). Высокочастотные колебания можно слышать, но они также будут восприниматься как колебания пола, рулевого колеса или сиденья.
Резонанс
- Каждый кузов имеет собственную частоту вибрации.
- Если система, способная вибрировать, возбуждается со своей собственной частотой вибрации, она начнет резонировать.
- Неровная работа двигателя проявляется, например, когда достигается резонансная частота (критическая частота вращения коленчатого вала двигателя).
- После увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя выше этого значения, двигатель очень скоро снова начинает работать ровно.
Демпфирование
- Если демпфер установлен параллельно пружине, характеристика демпфирования направлена на уменьшение перемещения кузова.
- Также работает амортизатор на автомобиле.
- Демпфирование влияет на резонанс предмета или системы.
- Перемещаемая масса демпфируется посредством правильно работающего амортизатора, таким образом немедленно останавливая колебание кузова.
- Амортизатор в автомобиле - это демпфер(гаситель колебаний), который позволяет кузову колебаться с постепенным затуханием колебаний.
Колебание
| Поз. | Номер детали | Наименование |
|---|---|---|
| 1 | - | Незатухающее колебание (недемпфируемое) |
| 2 | - | Затухающее колебание |
Изоляция
В технологии колебаний термин «изоляция» означает разделение элементов и систем.
Направленная нагрузка резиновой подушки, чтобы обеспечивать оптимальную изоляцию
| Поз. | Номер детали | Наименование |
|---|---|---|
| 1 | - | Двигатель |
| 2 | - | Опора двигателя |
Поглощение
- Звуковые волны отражаются от твердых поверхностей
- Если они встречают мягкие поверхности, они поглощаются. Здесь важную роль играет и материал и толщина материала.
| Поз. | Номер детали | Наименование |
|---|---|---|
| 1 | - | Отражение звуковых волн |
| 2 | - | Поглощение звуковых волн |
- Пример: Все элементы звукоизоляции, такие как отделка дверей, коврики, обшивка потолка, вещевые полки и сиденья снимаются с автомобиля. Результат этого - то, что звук отражается прямо (уровень звука возрастает), и создается эффект концертного зала.
Характер шума и колебаний в автомобиле
Люди, находящиеся в автомобиле, воспринимают звуки или шумы, различные по уровню, в зависимости от того, где они находятся.
Звуковая/ шумовая волна (стоячая волна) в автомобиле
| Поз. | Номер детали | Наименование |
|---|---|---|
| 1 | - | Водитель находится в «мертвой зоне» |
| 2 | - | Задний пассажир находится в зоне «вала волны» |
Характер шума и колебания в системах впуска и выпуска
Система впуска автомобиля как источник звука, переносимого по воздуху, и звука, переносимого твердым телом
Система выпуска автомобиля как источник звука, переносимого по воздуху, и звука, переносимого твердым телом
- Пути, по которым передается звук Верхний рисунок показывает пути, по которым звук может передаваться от систем впуска и выпуска. Кроме звука, переносимого по воздуху, в обеих системах преобладает звук, переносимый твердым телом. Чтобы держать это соотношение как можно меньшим, для этого типа колеблющихся элементов необходимо, чтобы они соединялись с кузовом, используя жесткие соединения. Система выпуска - это особенно колеблющийся элемент и она требует оптимальной изоляции посредством подсоединения ее к полу, а также хорошей разводки и расположения мест крепления, чтобы уменьшить передачу звука твердым телом.
Система впуска
Система впуска
| Поз. | Номер детали | Наименование |
|---|---|---|
| 1 | - | Впускной коллектор |
| 2 | - | Соединительный шланг |
| 3 | - | Фиксирующий элемент (закрепление с использованием резины) |
| 4 | - | Воздушный фильтр |
| 5 | - | Резонатор |
- Объем и длина систем впуска точно соответствуют друг другу. В процессе обслуживания или ремонта не могут быть произведены никакие изменения. При подсоединении элементов (шлангов и трубопроводов) обратить внимание на воздухонепроницаемость всех соединений.
- Поверхности всех элементов, подверженных сильным изменениям давления в системе впуска, особенно подвергаются сильным колебаниям.
- Влияния температуры, такое как нагревание корпуса воздушного фильтра, может вызывать изменения в жесткости поверхностей.
- Чтобы предотвратить передачу звука, вызываемого колебаниями поверхности системы впуска, кузову автомобиля, в процессе обслуживания следует учитывать следующие моменты: Вся система впуска должна быть изолирована от кузова и закреплена в резиновых втулках без возникновения каких-либо напряжений. Воздушные каналы системы впуска не должны контактировать с элементами кузова. Вставная пеноизоляция в месте контакта с кузовом или другими элементами.
Система выпуска
Конструкция системы выпуска
| Поз. | Номер детали | Наименование |
|---|---|---|
| 1 | - | Каталитический нейтрализатор |
| 2 | - | Разделительный элемент |
| 3 | - | Передний глушитель |
| 4 | - | Задний глушитель |
- Системы выпуска должны быть установлены без каких-либо деформаций.
- Резиновые подушки, в которых подвешивается система выпуска, также передают колебания, и при некоторых условиях также могут вызывать проблемы с шумом. По этой причине важно, чтобы система выпуска была установлена без деформаций. Резиновые подушки не должны быть «растянуты».
- Выпускной коллектор и каталитический нейтрализатор (если установлен прямо на двигатель) должны иметь жесткое подсоединение к двигателю (без разъемов в кронштейнах).
- Простая проверка проблемы: Снять все опоры, на которых подвешивается система выпуска. Подвесьте систему выпуска на шнурах в двух местах, максимум. Проверить уровень шума в салоне автомобиля в процессе дорожного испытания. Если это снимает проблему, причиной шума являются опоры системы выпуска. Установить опоры системы выпуска на место, по одной за раз, и выполнить дорожное испытание автомобиля после установки каждой. Продолжая поэтапно таким образом, можно найти опору, которая вызывает шум в салоне автомобиля.
Кузов в сборе
Назначение
- К кузову автомобиля предъявляются различные требования, особенно при движении автомобиля. Преобладающими являются вибрации, вызываемые, главным образом, другими элементами автомобили, такими как двигатель и опоры. Поэтому кузов - это один из наиболее важных элементов автомобиля по параметрам NVH.
- Описанные элементы автомобиля в соответствии с их функциями были индивидуальным самостоятельными источниками шума. Но кузов соединяет и размещает все элементы автомобили.
- Кузов подвергается вибрации от звука, переносимого по воздуху и переносимого твердыми телами.
- Кузов в сборе должен поглощать все колебания и импульсы от всех элементов и, если возможно, не передавать их в салон автомобиля.
- Самыми большими параметрами NVH на кузове характеризуются стальные панели крыши, боковин и пола. Они строго стимулируются конструкцией кузова и работают подобно громкоговорителю, передающему шум.
Дополнительные требования к кузову
- Хорошее поведение при столкновении
- Большое внутреннее пространство
- Коррозиеустойчивость
- Небольшая масса
- Хорошая аэродинамическая форма
Между этими моментами следует сделать компромисс. Один пример - это между высокой жесткостью кузова для обеспечения хороших характеристик NVH и хорошего поглощения энергии при столкновении за счет использования деформируемых зон.
Пример:
- Водонепроницаемость не означает звуконепроницаемость, поэтому следует принять во внимание следующие моменты: Правильная установка окон. Правильная установка уплотнений.
- Дополнительные моменты Отверстия в моторном отделении Уплотнения дверей и окон Отверстия отопителя и вентиляции Сливные шланги люка крыши
- Лонжероны и поперечины кузова часто являются каналами передачи звука. Возможные корректирующие меры: Установка перегородок в критических местах, таких как стыки между лонжероном и стойкой «А», чтобы обеспечить хорошую звукоизоляцию для звука, передаваемого по воздуху. Элементы из пенопласта и пенонаполнение используются при изготовлении автомобилей, чтобы уплотнить места передачи звука, передаваемого по воздуху. Если проблема заключается в ветре, шинах, двигателе или в дорожном шуме, следует проверить положение элементов из пенопласта. Установка заглушек из пенопласта в проблемных зонах. Заполнение полых секций пенопластом.