Buka, vibracije i oštrina

Uvod

Ovo poglavlje daje kratak pregled parametara buke, vibracija i grubosti (NVH) pojaviti u vozilu i koje su korektivne mjere moguće.

Što se podrazumijeva pod pojmom NVH u automobilskoj industriji

• N = Buka - Zvuk se može čuti
• V = Vibracija - Vibracija se može osjetiti
• H = Krutost, njen učinak se može čuti i osjetiti

Vrste buke u NVH tehnologiji

• Zvukovi u automobilima klasificiraju se prema tonu:
  • Nizak ton - buka, zujanje
  • Srednji tonalitet - zujanje, pucketanje
  • Visoki ton - urlik, zvižduk, škripa
• Glasni urlici i zvižduci bole uši.

Kako različita buka ulazi u automobil:

• Nisku buku uglavnom proizvodi motor.
• Nisku buku uzrokuje i površina ceste, osobito ako je površina ceste neravna. Ovo je forma (zujanje koje ljudi u automobilu mogu osjetiti kao vibraciju.
• Međutim, buka visokog tona koja se percipira kao zavijanje ili zviždanje često je buka strujanja zraka (šum vjetra) ili dolazi od predmeta kao što su alternator, pumpa servoupravljača ili pogonski remen.
• Tu je i zveckanje koje se može pojaviti tijekom vožnje po neravnim cestama. «trzajući se» buku proizvode, na primjer, amortizeri, elementi šasije ili labavi elementi unutar vozila.

Širenje zvučnih valova u zraku

poz.	Rezervni dio br	Ime
1	-	Izvor zvuka kao što je motor
2	-	Zvučni val
3	-	Amplituda

Zvuk je širenje longitudinalnih valova u obliku promjena tlaka u zraku.

Prijenos zvuka kroz tijelo

Zvuk se prenosi tekućinama ili čvrstim tvarima, poput karoserije automobila.

Brzina prijenosa (brzina zvuka) u tekućinama ili čvrstim tvarima ovisi o materijalu, ali općenito je brža od brzine u zraku (oko 5 puta brže).

Kombinacija prijenosa zrakom i krutim tvarima

NAPOMENA: prijenos zvuka kroz zrak i krute tvari od primarne je važnosti u automobilskoj tehnologiji.

Prijenos buke u automobilu

poz.	Rezervni dio br	Ime
1	-	Prolaz zvuka kroz zrak
2	-	Zvučne vibracije

Primjer:

• Izvor buke je motor. Zvukovi motora:
• ići ravno kroz zrak
• prenosi kao vibracije s motora na tijelo i «zračio» u unutrašnjost automobila zrakom, na primjer, pregradom.

vibracije

• Frekvencije ispod 20 Hz (niske frekvencije) i preko 20 kHz (visoke frekvencije) ne percipiraju ljudsko uho.
• Motor je ugrađen tako da zbog neravnine ceste oscilira vertikalno na svojim elastičnim nosačima.
• Nepodešeni nosači motora prenosit će vibracije na karoseriju, a time i na putnike u vozilu.
• Primjenjuju se sljedeća osnovna pravila:
  • U automobilskoj industriji ne moraju se uzeti u obzir samo audio frekvencije, već i nečujnosti (nizak) frekvencije.
  • Obično se mogu vidjeti niskofrekventne vibracije (velike amplitude).
  • Visokofrekventne vibracije se mogu čuti, ali će se percipirati i kao vibracije poda, upravljača ili sjedala.

Rezonancija

• Svako tijelo ima svoju frekvenciju vibracije.
• Ako se vibrirajući sustav pobudi na vlastitu frekvenciju vibracije, on će početi rezonirati.
• Grub rad motora očituje se, na primjer, kada se postigne rezonantna frekvencija (kritična brzina motora).
• Nakon povećanja broja okretaja motora iznad ove vrijednosti, motor vrlo brzo ponovno počinje glatko raditi.

Prigušivanje

• Ako je amortizer montiran paralelno s oprugom, karakteristika prigušenja je dizajnirana da smanji kretanje tijela.
• Amortizer na autu također radi.
• Prigušenje utječe na rezonanciju objekta ili sustava.
• Pokretnu masu prigušuje pravilno ispravan amortizer, čime se odmah zaustavlja njihanje tijela.
• Amortizer u automobilu je amortizer (prigušivač vibracija), koji omogućuje osciliranje tijela uz postupno prigušivanje vibracija.

Oklijevanje

poz.	Rezervni dio br	Ime
1	-	Kontinuirana oscilacija (neovlažen)
2	-	prigušena oscilacija

Izolacija

U tehnici osciliranja, termin «izolacija» znači razdvajanje elemenata i sustava. Primjer:

• Motor je postavljen na opružne elemente kako bi se što manje vibracija prenosilo na automobil.
• U automobilskoj industriji, gumeni jastučići se gotovo uvijek koriste kao izolacija (podrška). Elastičnost gume djeluje poput opruge.
• Učinkovitost ove vrste odvajanja ovisi o dizajnu elementa.

Usmjereno opterećenje gumenog jastuka za optimalnu izolaciju

poz.	Rezervni dio br	Ime
1	-	Motor
2	-	podrška motora

Apsorpcija

• Zvučni valovi se odbijaju od čvrstih površina
• Ako naiđu na meke površine, apsorbiraju se. I materijal i debljina materijala ovdje igraju važnu ulogu.

poz.	Rezervni dio br	Ime
1	-	Refleksija zvučnih valova
2	-	Apsorpcija zvučnih valova

Primjer:

• Svi elementi zvučne izolacije kao što su obloge vrata, patosnice, obloge krova, police za odlaganje i sjedala uklanjaju se iz vozila.
• Rezultat toga je da se zvuk izravno reflektira (razina zvuka raste), te se stvara efekt koncertne dvorane.

Priroda buke i vibracija u automobilu

Putnici u vozilu opažaju zvukove ili buku na različitim razinama, ovisno o tome gdje se nalaze.

Zvučni/šumni val (stojni val) u autu

poz.	Rezervni dio br	Ime
1	-	Vozač je unutra «mrtva zona»
2	-	Stražnji putnik je u tom području «valovito vratilo»

Priroda buke i fluktuacija u usisnim i ispušnim sustavima

Usisni sustav vozila kao izvor zvuka u zraku i zvuka čvrstog tijela



Ispušni sustav vozila kao izvor zvuka u zraku i zvuka čvrstog tijela




Načini prijenosa zvuka

• Gornji crtež prikazuje putove kojima zvuk može proći iz usisnog i ispušnog sustava.
• Osim zvuka iz zraka, u oba sustava prevladava zvuk iz čvrstog materijala. Kako bi taj omjer bio što manji, ovu vrstu oscilirajućeg elementa potrebno je spojiti s tijelom pomoću krutih spojeva.
• Ispušni sustav posebno je oscilirajući element i zahtijeva optimalnu izolaciju spajanjem s podom, kao i dobro ožičenje i pričvrsne točke za smanjenje prijenosa zvuka čvrstog tijela.

Usisni sustav

poz.	Rezervni dio br	Ime
1	-	Usisni razvodnik
2	-	Spojno crijevo
3	-	element za pričvršćivanje (pričvršćivanje gumom)
4	-	Zračni filter
5	-	Rezonator

• Volumen i duljina usisnih sustava točno se podudaraju. Tijekom održavanja ili popravka ne mogu se napraviti nikakve promjene. Kod spajanja elemenata (crijeva i cjevovoda) obratite pozornost na nepropusnost svih spojeva.
• Površine svih elemenata podložne velikim promjenama tlaka u usisnom sustavu posebno su podložne jakim fluktuacijama.
• Utjecaji temperature, kao što je zagrijavanje kućišta zračnog filtra, mogu uzrokovati promjene u tvrdoći površina.
• Kako biste spriječili prijenos zvuka uzrokovanog vibracijama površine usisnog sustava na karoseriju vozila, tijekom održavanja treba uzeti u obzir sljedeće točke:
  • Cijeli usisni sustav mora biti izoliran od tijela i fiksiran u gumenim čahurama bez ikakvog naprezanja.
  • Zračni kanali usisnog sustava ne smiju doći u dodir s dijelovima tijela.
  • Plug-in pjenasta izolacija na mjestu kontakta s tijelom ili drugim elementima.

Dizajn ispušnog sustava

poz.	Rezervni dio br	Ime
1	-	katalizator
2	-	Razdjelni element
3	-	Prednji ispušni lonac
4	-	Stražnji prigušivač

• Ispušni sustavi moraju biti instalirani bez ikakvih deformacija.

NAPOMENA: Gumeni jastučići na kojima je obješen ispušni sustav također prenose vibracije, a pod nekim uvjetima također mogu uzrokovati probleme s bukom. Zbog toga je važno da se ispušni sustav ugradi bez deformacija.

• Gumeni jastučići ne bi trebali biti «ispružio se».
• Ispušna grana i katalizator (ako je ugrađen izravno na motor) mora biti čvrsto spojen na motor (bez konektora u zagradama).
• Jednostavna provjera problema:
  • Uklonite sve nosače na kojima je ovješen ispušni sustav.
  • Objesite sustav za otpuštanje uzicama na najviše dva mjesta.
  • Provjerite razinu buke unutar vozila tijekom ispitivanja na cesti.
  • Ako ovo riješi problem, nosači ispušnog sustava su uzrok buke.
  • Ponovno postavite nosače ispušnog sustava, jedan po jedan, i testirajte vozilo na cesti nakon svakog postavljanja.
  • Nastavljajući na ovaj način korak po korak, možete pronaći potporu koja uzrokuje buku u unutrašnjosti automobila.

Sklop tijela

Svrha

• Na karoseriju automobila postavljaju se različiti zahtjevi, posebno kada se automobil kreće. Prevladavajuće vibracije uzrokovane su uglavnom drugim elementima vozila, poput motora i nosača. Stoga je karoserija jedan od najvažnijih elemenata automobila u smislu NVH.
• Opisani elementi automobila, u skladu sa svojim funkcijama, bili su pojedinačni neovisni izvori buke. Ali karoserija povezuje i smješta sve elemente automobila.
• Tijelo je podvrgnuto vibracijama od zvuka koji se prenosi zrakom i nošen čvrstim tvarima.
• Sklop karoserije mora apsorbirati sve vibracije i impulse svih elemenata i, ako je moguće, ne prenositi ih u unutrašnjost vozila.
• Najveći NVH parametri na karoseriji karakteriziraju čelične ploče krova, bočnih stijenki i poda. Oni su snažno stimulirani građom tijela i ponašaju se poput zvučnika koji odašilju buku.

Dodatni zahtjevi tijela

• Dobro ponašanje pri sudaru
• Veliki unutarnji prostor
• Otpornost na koroziju
• mala masa
• Dobar aerodinamički oblik

Između ovih točaka mora se napraviti kompromis. Jedan primjer je između visoke krutosti karoserije za dobre NVH performanse i dobre apsorpcije energije sudara korištenjem deformabilnih zona.

Primjer:

• Vodootporan ne znači zvučno izoliran, stoga treba uzeti u obzir sljedeće točke:
  • Pravilna ugradnja prozora.
  • Ispravna ugradnja brtvila.

• Dodatni bodovi
  • Rupe u motornom prostoru
  • Brtve za vrata i prozore
  • Otvori za grijanje i ventilaciju
  • Odvodna crijeva krovnog prozora

• Rubovi karoserije i poprečni nosači često su kanali za prijenos zvuka. Moguće korektivne mjere:
  • Montaža pregrada na kritičnim mjestima, kao što su spojevi poluge i stupa «A», kako bi se osigurala dobra zvučna izolacija za zvuk koji se prenosi zrakom.
  • Ugradnja čepova od pjene u problematična područja.
  • Ispunjavanje šupljih dijelova pjenom.

NAPOMENA: Stiropor i jezgre od pjene koriste se u proizvodnji vozila za brtvljenje točaka prijenosa zvuka u zraku. Ako je problem vjetar, gume, buka motora ili ceste, provjerite položaj pjenastih elemenata.