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.
Распространение звуковых волн в воздухе
| Поз. | № Запасной Части | 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
Примечание: Передача звука по воздух и твердыми телами имеет главное значение в автомобильной технике.
Передача шума в автомобиле
| Поз. | № Запасной Части | 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. | № Запасной Части | Наименование |
| 1 | - | Незатухающее колебание (недемпфируемое) |
| 2 | - | Затухающее колебание |
Изоляция
В технологии колебаний термин «изоляция» означает разделение элементов и систем. Пример:
- Двигатель устанавливается на пружинных элементах, так, чтобы автомобилю передавались как можно малые колебания.
- В автомобилестроении в качестве изоляции почти всегда используется резиновая подушка (опора). Упругость резины действует подобно пружине.
- Эффективность этого типа разделения зависит от конструкции элемента.
Направленная нагрузка резиновой подушки, чтобы обеспечивать оптимальную изоляцию
| Поз. | № Запасной Части | 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. | № Запасной Части | 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. | № Запасной Части | 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
| Поз. | № Запасной Части | 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) обратите 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.
Конструкция системы выпуска
| Поз. | № Запасной Части | Наименование |
| 1 | - | Каталитический нейтрализатор |
| 2 | - | Разделительный элемент |
| 3 | - | Передний глушитель |
| 4 | - | Задний глушитель |
- Системы выпуска должны быть установлены без каких-либо деформаций.
Примечание: 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:
- Снимите все опоры, на которых подвешивается система выпуска.
- Подвесьте систему выпуска на шнурах в двух местах, максимум.
- Проверьте уровень шума в салоне автомобиля в процессе дорожного испытания.
- Если это снимает проблему, причиной шума являются опоры системы выпуска.
- Установите опоры системы выпуска на место, по одной за раз, и выполните 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.
- Установка заглушек из пенопласта в проблемных зонах.
- Заполнение полых секций пенопластом.
Примечание: 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.