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      轎車(chē)低頻轟鳴聲控制中動(dòng)力吸振器的應(yīng)用

      2019-02-11 07:40:21郜振海李麗艷
      時(shí)代農(nóng)機(jī) 2019年1期
      關(guān)鍵詞:吸振器峰值動(dòng)力

      郜振海,李麗艷

      (1.新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453000;2.鄭州理工職業(yè)學(xué)院,河南 鄭州 450000)

      1 車(chē)內(nèi)噪音

      汽車(chē)在運(yùn)行的過(guò)程中,均存在不同程度的振動(dòng)噪音。由于轎車(chē)的車(chē)窗壁板本身就具備振動(dòng)的特點(diǎn),再受到汽車(chē)內(nèi)部封閉環(huán)境因素的影響,當(dāng)車(chē)內(nèi)封閉的乘坐室受到壓縮的時(shí)候,空氣的體積就會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生變化,并具有極高的阻抗,從而與室內(nèi)的壁板振動(dòng)產(chǎn)生較強(qiáng)的耦合。

      車(chē)內(nèi)轟鳴聲作為車(chē)內(nèi)噪音的一種,就是通過(guò)汽車(chē)內(nèi)壁板振動(dòng)與聲腔耦合所產(chǎn)生的,并且改轟鳴聲具有升壓極高、頻帶窄等特點(diǎn),直接影響了汽車(chē)乘務(wù)人員的舒適性。在研究中發(fā)現(xiàn),車(chē)內(nèi)轟鳴聲產(chǎn)生,必須要具備3個(gè)條件,即:封閉的空間、壁板結(jié)構(gòu)振動(dòng)與空腔聲學(xué)模態(tài)產(chǎn)生的耦合、曾力現(xiàn)象。

      2 車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲特點(diǎn)和靈敏度分析

      2.1 車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲特點(diǎn)分析

      以某品牌的新車(chē)為試驗(yàn)車(chē)輛,在試驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn),該車(chē)輛在3擋全油門(mén)加速時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2000 r/min的情況下,后排就會(huì)出現(xiàn)明顯的轟鳴聲。為進(jìn)一步對(duì)該汽車(chē)的轟鳴聲進(jìn)行實(shí)驗(yàn),使該汽車(chē)在平直的道路上行駛,在行駛過(guò)程中,進(jìn)行3擋全油門(mén)加速的時(shí)候,后排右側(cè)的乘車(chē)人員通過(guò)麥克風(fēng)對(duì)轟鳴聲的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試的過(guò)程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2040 r/min,低頻轟鳴值出現(xiàn)明顯的頂峰。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),發(fā)動(dòng)機(jī)2階振動(dòng)是導(dǎo)致低頻轟鳴的主要來(lái)源,消除車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲必須采取相應(yīng)的措施對(duì)其進(jìn)行控制。

      2.2 車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲靈敏度分析

      低頻轟鳴聲分析主要包括振動(dòng)源、噪音源、傳遞路徑和響應(yīng)點(diǎn)四個(gè)方面。汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同的聲音。多種聲音通過(guò)不同的路徑傳遞進(jìn)行聲音重疊,從而形成了車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲。因此,在解決車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲的過(guò)程中,準(zhǔn)確分析出聲音的傳遞路徑,并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn),就可以對(duì)汽車(chē)的低頻轟鳴聲進(jìn)行解決。在實(shí)驗(yàn)中分別對(duì)這三條路徑進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析各個(gè)路徑下的振動(dòng)傳遞靈敏度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2040 r/min時(shí),汽車(chē)排氣吊掛點(diǎn)和車(chē)身段懸置點(diǎn)未出現(xiàn)明顯的峰值,并且振動(dòng)也未出現(xiàn)明顯變化,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可得知,汽車(chē)的排氣系統(tǒng)對(duì)低頻轟鳴聲影響不大;而汽車(chē)的前懸置、變速器懸置、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置均存在良好的隔震效果,因此汽車(chē)被動(dòng)端的振動(dòng)可保持在0.3 m/s2以下;而汽車(chē)的后懸置點(diǎn),由于該懸置點(diǎn)的被動(dòng)端Z向存在較大的振動(dòng),是汽車(chē)低頻轟鳴聲的主要路徑,尤其是當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2040 r/min時(shí),車(chē)內(nèi)轟鳴聲達(dá)到1.13 m/s2,達(dá)到了峰值的水平。

      3 控制方法分析

      結(jié)合汽車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲的產(chǎn)生源、傳遞路徑和響應(yīng)點(diǎn)來(lái)分析,在控制時(shí)要遵循以下三個(gè)方面。

      3.1 從噪聲源上加以控制

      從理論上來(lái)講,只要將汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入振動(dòng)量,進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p少,就可以對(duì)車(chē)內(nèi)低頻進(jìn)行有效的控制。但該控制方法在實(shí)施的過(guò)程中,存在一定的難度,不僅發(fā)動(dòng)機(jī)改造成本大,且改造時(shí)間較長(zhǎng)。因此,從噪聲源上進(jìn)行控制路徑的可行性不大。

      3.2 從傳遞路徑上進(jìn)行控制

      從理論上來(lái)講,只要將汽車(chē)內(nèi)噪聲傳播的路徑進(jìn)行有效控制,即可實(shí)現(xiàn)控制車(chē)內(nèi)噪聲的目的。根據(jù)汽車(chē)噪聲傳播的路徑,在具體控制過(guò)程中,可以對(duì)懸置采取隔震效果或者安裝動(dòng)力吸振器的方式,以達(dá)到減少振動(dòng)的目的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析,該控制方法可行性較高。

      3.3 從汽車(chē)響應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行控制

      在具體控制的過(guò)程中,主要是通過(guò)對(duì)車(chē)身壁板結(jié)構(gòu)振動(dòng)與空腔模態(tài)的耦合情況進(jìn)行避免,以達(dá)到改善車(chē)內(nèi)轟鳴的目的。但該方法在具體應(yīng)用的過(guò)程中,可行性較低。

      4 動(dòng)力吸振器分析

      4.1 動(dòng)力吸振器原理

      從本質(zhì)上來(lái)講,動(dòng)力吸振器就是一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng),將其安裝在汽車(chē)傳遞路徑的主系統(tǒng)中,可以利用彈簧產(chǎn)生反作用力的原理,以達(dá)到減少物體振動(dòng)的目的。通常,當(dāng)汽車(chē)低頻轟鳴聲的振動(dòng)力以單頻的形式出現(xiàn)的時(shí)候,或者低頻轟鳴聲振動(dòng)頻率過(guò)小的時(shí)候,不建議采用振動(dòng)器進(jìn)行處理。為了進(jìn)一步研究振動(dòng)力的原理,特對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn):汽車(chē)未裝動(dòng)力吸振器之前,在汽車(chē)激勵(lì)的主系統(tǒng)下存在一個(gè)較大的噪聲峰值。當(dāng)安裝上動(dòng)力吸振器之后,其峰值出現(xiàn)大幅度的下降。并且汽車(chē)中原本的單自由度系統(tǒng)改變?yōu)槎杂啥认到y(tǒng),兩個(gè)峰值中,一個(gè)低于原來(lái)峰值頻率,一個(gè)高于原峰值頻率。 從實(shí)驗(yàn)中不難發(fā)現(xiàn),合理地安裝和使用動(dòng)力吸振器,可有效減少汽車(chē)主系統(tǒng)中出現(xiàn)的低頻轟鳴聲。

      4.2 動(dòng)力吸振器設(shè)計(jì)

      在使用動(dòng)力吸振器進(jìn)行低頻轟鳴聲控制的過(guò)程中,為了使得低頻轟鳴生控制效果更佳,必須要根據(jù)既定的工作頻率,對(duì)吸振器的質(zhì)量、剛度等進(jìn)行調(diào)節(jié),以達(dá)到預(yù)期的減震效果。通常,增加動(dòng)力吸振器的質(zhì)量,可以明顯減輕汽車(chē)主系統(tǒng)的振動(dòng)幅度,轟鳴聲振動(dòng)良好。同時(shí),質(zhì)量過(guò)大不僅會(huì)增加制造成本,同時(shí)也在一定程度上影響其使用壽命。一般來(lái)說(shuō),在對(duì)動(dòng)力吸振器的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)的過(guò)程中,使其達(dá)到原系統(tǒng)質(zhì)量的1/5~1/10為佳;另一方面,動(dòng)力吸振器的彈簧部分主要構(gòu)成物質(zhì)是橡膠,在控制的時(shí)候,可對(duì)橡膠的大小IAO、厚度進(jìn)行改變。橡膠件越大、越厚,其剛度越大;反之,剛度就會(huì)越小。在具體使用的時(shí)候,由于橡膠具有一定的壽命,經(jīng)過(guò)多次的拉壓之后,勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生非彈性形變,從而導(dǎo)致其剛度發(fā)生改變。因此在使用之前,必須要對(duì)橡膠的工作壽命進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

      4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

      為了進(jìn)一步驗(yàn)證動(dòng)力吸振器的效果,將其裝到實(shí)驗(yàn)汽車(chē)的前副車(chē)架后懸置點(diǎn)后,分別進(jìn)行了錘擊試驗(yàn)和整車(chē)道路實(shí)驗(yàn)。錘擊試驗(yàn)主要是將用力捶朝+Z向?qū)?chē)前副車(chē)架后懸置處進(jìn)行敲擊,并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,可以看出安裝動(dòng)力吸振器之后,之前的波峰降為波谷,振動(dòng)得到了有效的控制;整車(chē)道路實(shí)驗(yàn)主要是在汽車(chē)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的后排轟鳴聲測(cè)試,依然是在平直的水泥路面上,進(jìn)行3擋全油門(mén)加速試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)安裝動(dòng)力吸振器之后,即便是當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到2040r/min時(shí),后排總升壓級(jí)曲線仍然處于平緩,安裝之前的峰值得到了有效控制;同時(shí),在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速的情況下,汽車(chē)的升壓級(jí)曲線比安裝之前有所上升,但總體均保持在60dB以下,且曲線較為平緩。

      5 結(jié) 語(yǔ)

      綜上所述,針對(duì)該品牌汽車(chē)出現(xiàn)低頻轟鳴聲的現(xiàn)狀進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,找到導(dǎo)致汽車(chē)出現(xiàn)低頻轟鳴聲的主要路徑為后懸置安裝點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,采用動(dòng)力吸振器,利用動(dòng)力吸振器彈簧質(zhì)量系統(tǒng),對(duì)車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲的傳遞路徑進(jìn)行有效的控制,以達(dá)到減少轎車(chē)低頻轟鳴聲控制的目的。

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