Машины Дуу Чимээ болон Чичиргээг Үр Дүнтэй Дарах Арга

Жолооч бүр машинаас өөр өөр зүйлийг үнэлдэг — зарим нь салоны зайг чухалчилдаг, зарим нь хурц жолоодлогыг эрэлхийлдэг. Гэхдээ акустик тав тух бол хүн бүр санаа тавьдаг зүйл юм. Машин хэт чимээтэй эсэхийг мэдэхийн тулд инженер байх шаардлагагүй; жолоо барьснаас хойш хэдхэн минутын дотор мэдэж болно. Унаж буй байдал эсвэл гальмуурын гүйцэтгэлээс ялгаатай нь дуу чимээ шууд сэтгэгдэл төрүүлдэг. Автомашины үйлдвэрлэлд энэ чиглэлийг нэгдсэн нэг ойлголтоор хамарч авдаг: NVH — Дуу Чимээ, Чичиргээ ба Хатуулаг (Noise, Vibration, and Harshness).

NVH Гэж Юу Вэ, Яагаад Жолоодлогын Тав Тухад Чухал Ач Холбогдолтой Вэ

NVH нь Дуу Чимээ, Чичиргээ ба Хатуулаг гэсэн үгнүүдийн товчлол бөгөөд машиныг жолоодоход тааламжтай (эсвэл тааламжгүй) мэдрэмж төрүүлэхэд хамгийн шууд нөлөөлдөг гурван физик үзэгдлийг нэгтгэсэн юм. NVH-ийн түвшин муу байх үед хүний биед үзүүлэх нөлөө бодитой бөгөөд хэмжигдэхүйц байдаг:

Мэдрэлийн систем болон тархи хэт ачааллагддаг
Анхаарал болон хариу үйлдлийн хугацаа буурдаг
Нийт сэрэмжлэл болон бие махбодийн өнгө аяс буурдаг
Урт зайн жолоодлого мэдэгдэхүйц илүү ядаргаатай болдог

Энэ нь яагаад орчин үеийн чимээгүй машинууд урт замд хамаагүй бага ядраахад хүргэдгийн яг шалтгаан юм. Гэсэн хэдий ч зүгээр л илүү их дуу тусгаарлалт нэмэх нь асуудлыг шийдэж байна гэж бодох нь алдаа болно. Үнэн хэрэгтээ дуу тусгаарлалт бол хамгаалалтын хамгийн сүүлчийн шугам бөгөөд үргэлж хамгийн үр дүнтэй арга биш юм. Яагаад гэдгийг тайлбарлая.

Машины Дуу Чимээ болон Чичиргээний Үндсэн Эх Үүсвэрүүд

Машины дуу чимээг хэрхэн дарахыг ойлгохын тулд эхлээд тэдгээр нь хаанаас гардгийг мэдэх хэрэгтэй. Аливаа автомашинд хэдэн арван боломжит эх үүсвэр байдаг боловч давамгайлах нь:

Хөдөлгүүр болон яндангийн систем
Эргэлдэж буй дугуй
Биеийн эргэн тойрны аэродинамик агаарын урсгал

Хурдны өөрчлөлтөөс хамааран эх үүсвэр бүрийн харьцангуй хувь нэмэр өөрчлөгдөнө. Хотын хурданд хөдөлгүүрийн систем давамгайлдаг. 90–100 км/цагийн хурдаар гүйх үед бүх эх үүсвэрүүд ойролцоогоор тэнцүү хувь нэмрээ оруулдаг. 120–130 км/цагаас дээш аэродинамик болон замын гадаргуугаас үүдэлтэй саад тотгорууд давамгайлдаг. Энгийнээр хэлбэл: дуу чимээ нь чичиргээнээс үүсдэг бөгөөд тэдгээр чичиргээ нь зорчигчдод болон автомашины механик эд ангиудад бодитоор хор уршиг учруулдаг.

Дуу Чимээ Автомашинаар Хэрхэн Тархдаг

Хөдөлгүүр зэрэг аливаа дуу чимээний эх үүсвэр нь машинаар дамжих хоёр тусдаа арга замтай:

Бүтцийн замаар — эх үүсвэртэй холбогдсон биеийн хавтан болон бүтцийн элементүүдийн физик чичиргээгээр дамжин
Акустик замаар — агаараар шууд дамжин, цоорхой болон хавтангуудаар нэвтрэн

Эдгээр хоёр замыг ойлгох нь чухал, учир нь тус бүр нь өөр өөр дарах стратеги шаарддаг.

Дуу Чимээг Бууруулах Гурван Алхамт Тэргүүлэх Зарчим

Автомашины инженерүүд NVH-ийг хатуу тэргүүлэх дарааллаар шийддэг. Дуу тусгаарлалт — “машиныг чимээгүй болгох” гэж ихэнх хүн ойлгодог арга — үнэндээ хамгийн сүүлд байрладаг:

Эх үүсвэр дэх эрчмийг бууруулах — нэгдүгээрт, ямар хэмжээний дуу чимээ болон чичиргээ үүсч байгааг аль болох багасгах
Бүтцийн дамжуулалтыг сулруулах — чичиргээг биеийн болон бүтцийн элементүүдээр тархахаас сэргийлэх
Дуу тусгаарлалт хэрэглэх — аль хэдийн үүссэн болон дамжсан агаарын дуу чимээг барих

Эхний хоёр алхам сайн хэрэгжсэн бол харьцангуй бага хэмжээний дуу тусгаарлалтын материал хэрэгтэй болно. Энэ нь зөвхөн инженерийн сонголт биш — жин, зардал болон түлшний хэрэглээг хэмнэдэг.

Инженерүүд Хэрхэн Хөдөлгүүр болон Яндангийн Дуу Чимээг Эх Үүсвэрт нь Бууруулдаг

Хөдөлгүүрийн дуу чимээг дарах нь ямар ч тусгаарлалтын материал хэрэглэхээс өмнө эхэлдэг. Инженерийн гол стратегиуд:

Шаталтын процессыг аль болох жигд, хянамгай болгохын тулд оновчтой болгох
Гол бүрдлүүдийг зохион бүтээх — цилиндрийн блок, клапаны таг болон тосны ванн — нь хөдөлгүүрийн мөчлөгтэй хамт резонанс хийхгүй байхаар
Хуванцар болон дуу шингээгч материалыг хөдөлгүүрийн эд ангиудад шууд хэрэглэх
Савлагааны зай зөвшөөрвөл хөдөлгүүрийг бүхэлд нь битүүмжлэх
Катализатор болон тоосонцор шүүгчийг ашиглах — тэдгээр нь санамсаргүйгээр яндангийн хийн импульсийг жигдрүүлж, яндангийн дуу чимээг бууруулдаг

Хөдөлгүүрийн Тулгуурууд: Чичиргээ Биед Хүрэхээс Өмнө Зогсоох

Чичиргээ хөдөлгүүрийг орхисны дараа биед хүрэхийн өмнө зогсоогдох ёстой. Хөдөлгүүрийн тулгуурууд нь үндсэн саад тотгор юм. Тулгуурын бэхэлгээний цэгүүдийг биеийн резонансыг идэвхжүүлэхгүй байхаар сайтар сонгодог — энэ нь ВАЗ-2108 зэрэг эхний үйлдвэрлэлийн загваруудтай хатуу сургамж авснаар олж авсан мэдлэг бөгөөд урд тулгуурын байрлал буруу байснаас болж аятай бус хоосон явалтын чичиргээнд өртөж байсан юм. Тухайн үед шийдэл нь тулгуурыг зөөлрүүлэх явдал байсан бөгөөд энэ нь шинэ асуудлуудыг бий болгосон.

Орчин үеийн хөдөлгүүрийн тулгуурын технологи мэдэгдэхүйц дэвшил гаргасан:

Гидравлик тулгуурууд — пружин болон цочролт намсагч хослолтой адил уян хатан байдал болон зайлах чадварыг нэгтгэсэн
Идэвхтэй тулгуурууд — чичиргээг үгүй болгохын тулд эсрэг фазын хөдөлгөөн үүсгэдэг, эсвэл жолоодлогын нөхцлөөс хамааран хатуулагт динамик байдлаар тохируулдаг

Биеийн Бүтэц болон Резонансын Удирдлага

Хөдөлгүүрийн тулгуурыг даван өнгөрсөн чичиргээг биеийн бүтэц өөрөө удирдах ёстой. Парадоксаль байдлаар, хамгийн хатуу бие нь автоматаар чимээгүй гэсэн үг биш юм. Хатуу монолит бүтэц нь резонансыг бууруулах боломжтой боловч бүтцийн дуу чимээний дамжуулалтыг нэмэгдүүлж болно.

Автомашины инженерүүд цэвэр торсионы хатуулгаас илүүтэй резонант давтамжид анхаарлаа хандуулдаг. Зорилго нь давтамжийг аль болох өндөр эсвэл нам болгох биш — харин тэдгээрийг дугуй, түдгэлзүүр, хөдөлгүүр болон бусад чичиргээний эх үүсвэрүүдийн үүсгэдэг давтамжтай давхцахгүй байхаар нарийн байрлуулах явдал юм. Бүхэл тээврийн хэрэгслийг нэгдмэл нарийн төвөгтэй чичиргээний систем гэж үздэг.

Биеийн резонансыг удирдахад ашигладаг бүтцийн арга хэмжээнүүд:

Ачааг тэсвэрлэдэггүй хавтан дээр ч гэсэн бэхитгэгч туузнууд болон штамп хийсэн бэхжүүлэлтийн хавтангууд
Өндөр бат бэх болон дулааны боловсруулалт хийгдсэн ган
Янз бүрийн зузаантай өнхрүүлсэн хавтангууд
Биеийн эд ангиудыг наалтаар холбох
Чичиргээний намсагчид — хавтангийн байгалийн давтамжийг асуудалтай мужаас зайлуулж шилжүүлдэг хатуу эсвэл зөөлнөөр бэхлэгдсэн масс. Урд бамперт нуугдсан гурван килограмм цутгамал төмрийн туузан нь алдаа биш — энэ бол нарийн инженерчлэлийн шийдэл юм
Тооцооллоор тодорхойлсон газарт биеийн хөндийд хийсэн хөөс
Тохирох газарт нь сонгон хэрэглэсэн битумийн дэвсгэрүүд (дараа суурилуулалтын нэгэн адил дур мэдэн биш)
Хонгилын ханын нэвтрэлт болон цоорхойг багасгах, үлдсэн нүхнүүдийг болгоомжтой битүүмжлэх

Tire inspection for noise and vibration analysis

Дугуйн үзлэг

Дуу Тусгаарлалт: Сонгомол Байдлаар Хэрэглэгдэх Үед Үр Дүнтэй

Зөвхөн бүх бүтцийн болон эх үүсвэрийн түвшний арга хэмжээ дууссаны дараа дуу тусгаарлалт нэмэх нь утга учиртай болдог. Өмнөх алхамууд зөв хийгдсэн бол үнэндээ маш бага хэмжээний тусгаарлалт шаардлагатай болдог. Сайн мэдэгдэх жишээ: долдугаар үеийн Volkswagen Golf нь өмнөх загвараасаа дээд хэсгийн инженерчлэлийн сайжруулалтын ачаар дөрвөн килограмм бага тусгаарлалтын материал ашигласан.

Орчин үеийн акустик доторлогоо болон хивсний иж бүрдлүүдийг хонгилын хана болон шалны яг хэлбэрт тохирохоор нарийн хэлбэрлэн хийдэг. Тодорхой хэмжээний дотоод бүрхүүл зайлшгүй шаардлагатай — тэр нь мөн дулаан тусгаарлалт хангадаг. Гэхдээ багажны тасалгааны нөөц дугуйн хонхор орчимд нүцгэн метал харагдаж байвал энэ нь зардал хэмнэх арга биш — энэ нь үйлдвэрлэгч дуу чимээ аль хэдийн сайн хянагдаж байна гэдэгт итгэлтэй байсны тэмдэг юм.

Дараа суурилуулалтын дуу намсагчийн талаар нэг анхааруулга: өөрийн машинд нэмэлт дэвсгэр нэмэх нь нөлөөгөө үзүүлдэг боловч зардал болон ашиг харьцааны хувьд ховордмол үр дүнтэй байдаг. Материал болон хөдөлмөрт мэдэгдэхүйц зардал гарах ба нэг эсвэл хоёр децибелийн ашиг олж болно, нэгэн зэрэг арилгах боломжгүй хэдэн арван килограмм жин нэмэгдэнэ — энэ нь түлшний хэрэглээг нэмэгдүүлдэг.

Машины Дотор Дуу Чимээний Давтамжийг Ойлгох

Бүх дуу чимээ адилхан цочроол үүсгэдэггүй — давтамж нь бидний дуу чимээг хэрхэн мэдрэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг:

2,000–4,000 Гц-ийн мужид 80 дБ-ийн үед ядрал эхэлдэг
5,000–6,000 Гц-ийн үед ядралд орохын тулд зөвхөн 60 дБ хангалттай
Бүтцийн (биеээр дамжсан) дуу чимээ нь ихэвчлэн 500 Гц-ээс доогуур байдаг — ихэвчлэн зам болон яндангаас гардаг нам, гуугинах дуу мэт мэдрэгддэг
Агаарын дуу чимээ нь 1,000 Гц-ээс дээш давамгайлдаг (800 Гц-ээс дээш өндөр давтамж) — голчлон хөдөлгүүр болон аэродинамикаас
Хүний сонсгол 20 Гц-ээс 20,000 Гц хүртэл; машин доторх орчин ихэвчлэн 30–8,500 Гц хамардаг

Давтамжаас гадна дуу чимээний шинж чанар нь ч чухал юм. Өргөн зурвасын дуу чимээ (давтамжуудын холимог) болон тональ дуу чимээ — цахилгаан жолооны хөдөлгүүрийн исгэрэх дуу эсвэл кондиционерийн системийн хөргөгч шингэний шуугиан зэрэг тодорхой, таних боломжтой дуунууд байдаг. Нэг машин хэдэн зуун ийм өвөрмөц тональ дуу гаргаж чаддаг. Сайн үйлдвэрлэгчид эдгээрийг замын туршилтын явцад бүрэн арилгадаг — заримдаа дуу чимээг бүрэн арилгахаас илүүтэй бага цочроол үүсгэдэг давтамж руу шилжүүлэх нь хялбар байдаг.

Децибелийн хэмжилтүүд нь субъектив мэдрэмжтэй үргэлж нийцдэггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хүний сонсгол бүх давтамжид адил мэдрэмжтэй байдаггүй бөгөөд дуу чимээний хэмжигч нь бидний сонсголыг ойролцоолохын тулд давтамжийн жинлэх муруйг хэрэглэдэг боловч энэ арга нь төгс биш юм. Тийм учраас автомашин үйлдвэрлэгчид объектив хэмжилтийг үргэлж субъектив мэргэжлийн сонсох сессиудтэй хослуулдаг.

Орчин Үеийн Тээврийн Хэрэгслүүдийн Идэвхтэй Дуу Цуурайтуулах Технологи

Хамгийн их ярьдаг сүүлийн үеийн хөгжлийн нэг бол идэвхтэй дуу бууруулах (ANR) бөгөөд тэр нь автомашины аудио чанга яригчийг ашиглан хүсээгүй дуу чимээтэй эсрэг фазаар дуу долгионыг үүсгэж — тэдгээрийг үр дүнтэй цуурайтуулдаг. Онолын хувьд хоёр дуу нь чимээгүй болгон нэгддэг.

Практикт идэвхтэй системүүд бодит физик хязгаарлалттай тулгардаг:

Хүч болон давтамжийн мужийн хувьд хоёуланд нь хязгаарлагдсан байдаг
Хөдөлгүүр болон замын дуу чимээ зорчигчдын чихэнд ойролцоогоор 0.009 секундэд хүрдэг
Хамгийн сайн идэвхтэй системүүд 0.002 секундэд хариу үйлдэл үзүүлдэг — нарийн боловч төгс бус цагийн цонх үлдээдэг
Өргөн давтамжийн спектрт нарийвчлал хангах нь хэвээр л сорилт хэвээр байна

Эдгээр системүүд эргэлзээгүй сайжрах болно — гэхдээ эрсдэл нь тэдгээрийн хөгжил нь үндсэн инженерчлэлийн нэмэлт байхын оронд орлуулга болж хувирах явдал юм.

Машины Дуу Чимээний Зохицуулалт: Хуулиар Юу Шаарддаг

Зорчигч автомашины дотоод дуу чимээний түвшин нь Европын Холбоо болон АНУ-д аль алинд нь зохицуулагддаггүй — зөвхөн гадаад дуу чимээ л хуулийн хязгаарлалтанд захирагддаг. Үйлдвэрлэгчид дотоод тасалгааг чимээгүй байлгахад арилжааны сонирхолтой байдаг боловч хуулийн доод хязгаар байдаггүй.

Орос улс өөр хандлага барьдаг. Тээврийн хэрэгслийн гэрчилгээжүүлэлтийн явцад дотоод дуу чимээг тогтмол хурд болон хурдасгалтын үед хэмжих зэрэг олон аргаар хэмждэг. Ерөнхий босго утгууд:

Стандарт зорчигч тээврийн хэрэгсэл: хамгийн ихдээ 77 дБ
Микроавтобус болон вагон байршлын тээврийн хэрэгсэл: 79 дБ хүртэл
ТХТ (болон тийм гэж гэрчилгээжүүлэгдсэн зарим кроссовер): 81 дБ хүртэл
75 кВт/т-оос дээш 2 тонн хүртэлх спорт автомашин: 4 дБ-ийн хэтрэлтийг зөвшөөрдөг
110 кВт/т (≈150 аж.х/тонн)-аас давсан автомашин: зөвхөн тогтмол хурдаар туршигддаг

Зохицуулалт нь ихэнх гүйцэтгэлийн тээврийн хэрэгслийг хамарч авахад хангалттай үл хамаарах зүйлтэй — гэхдээ хил хязгаарын тохиолдол гарч байдаг. Porsche 911 R купе, жишээлбэл, нэг үед дотоод дуу чимээний гэрчилгээжүүлэлтийн шаардлагыг хангаж чадахгүй байсан тул Оросын зах зээлд нэвтрэх боломжгүй болж байсан юм.

Цахилгаан Тээврийн Хэрэгсэл болон Ирээдүйн Машинуудад Тулгардаг NVH Сорилтууд

Шинэ тээврийн хэрэгслийн технологиуд NVH-ийн шинэ сорилтуудыг бий болгож байгаа бөгөөд тэдгээрийг арилгах биш:

Хөнгөн материалууд (хөнгөн цагааны хайлш, нийлмэл материалууд) массыг бууруулдаг боловч бүтцийн дуу чимээний дамжуулалтыг нэмэгдүүлдэг
Өргөн дугуйнууд нь илүү сайн барих болон жолоодлого санал болгодог боловч илүү их замын дуу чимээ үүсгэдэг
Үр ашигт чиглэсэн шаталтын стратеги нь цилиндр асаахыг бага жигдрүүлж, хөдөлгүүрийн чичиргээг нэмэгдүүлж болно
Цахилгаан хөдөлгүүрүүд нь дуу чимээг тааламжгүй 5,000 Гц-ийн мужид шилжүүлж, цахилгаан соронзон дуу чимээ нэмэрлэдэг — энэ нь дотоод шаталтын хөдөлгүүрүүд урьд нь далдалж байсан давтамжийн зурвас юм
Урьд нь далдлагдсан дуу чимээнүүд — HVAC-ийн хаалтны хөдөлгөөнүүд зэрэг — хөдөлгүүрийн дуу чимээгүйгээр тэдгээрийг нуух зүйлгүй болоход мэдэгдэхүйц болдог

Жолоочгүй ирээдүйд акустик тав тух нь тээврийн хэрэгслийн хооронд хамгийн гол ялгаруулагч хүчин зүйлийн нэг болж магадгүй юм. Жолоодох даалгавар байхгүй үед зорчигчид орчны дуу чимээнд хамаагүй мэдрэмтгий болдог. NVH-ийг нэгэн цагт сүүлийн үеийн боловсруулалт гэж үздэг байсан инженерүүд одоо анхны байршлын шийдвэрүүдээс эхлэн үүнийг харгалздаг болж байна — тэгш байдлын энэ өөрчлөлт нь орчин үеийн автомашинуудыг хэрхэн чимээгүй болгодог талаарх хамгийн чухал нэг өөрчлөлт юм.