Шум, вибрация и резкость - Noise, vibration, and harshness

Шум, вибрация и резкость (NVH), также известный как шум и вибрация (N&V), представляет собой исследование и модификацию шумовых и вибрационных характеристик транспортных средств, особенно легковых и грузовых автомобилей. Хотя шум и вибрацию можно легко измерить, резкость является субъективным качеством и измеряется либо оценкой «жюри», либо аналитическими инструментами, которые могут предоставить результаты, отражающие субъективные впечатления человека. Эти последние инструменты относятся к области, известной как "психоакустика."

Внутренняя шумовая вибрация связана с шумом и вибрацией, испытываемой пассажирами в кабине, а внешняя шумовая вибрация в значительной степени связана с шумом, излучаемым автомобилем, и включает в себя тестирование шума при проезде мимо.

NVH в основном инженерный, но часто объективные измерения не могут предсказать или хорошо коррелировать с субъективным впечатлением от людей-наблюдателей. Например, хотя реакция уха при умеренном уровне шума приблизительно равна А-взвешивание, два разных шума с одинаковым A-взвешенным уровнем не обязательно одинаково мешают. Эта корреляция отчасти связана с психоакустикой.

В некоторых случаях инженера по шуму и шуму просят изменить качество звука, добавив или убрав определенные гармоники, вместо того, чтобы сделать автомобиль тише.

Источники NVH

Источники шума в автомобиле можно классифицировать как

аэродинамические (например, ветер, охлаждающие вентиляторы HVAC )
механические (например, двигатель, трансмиссия, шина пятно контакта и дорожное покрытие, тормоза)
электрические (например, электромагнитный акустический шум и вибрация поступающие от электрических приводов, генератора переменного тока или тягового двигателя в электромобилях).

Многие проблемы возникают как вибрация или шум, передаваемый различными путями, а затем излучаемый акустически в салон.^[1] Они классифицируются как «структурный» шум. Другие генерируются акустически и распространяются по воздуху. Конструктивный шум снижается за счет изоляции, а воздушный шум снижается за счет поглощения или использования барьерных материалов. Вибрации ощущаются на рулевом колесе, сиденье, подлокотниках или на полу и педалях. Некоторые проблемы обнаруживаются визуально - например, вибрация зеркала заднего вида или направляющей на автомобилях с открытым верхом.

Тональный или широкополосный

NVH может быть тональным, например шум двигателя, или широкополосным, например, шум дороги или шум ветра, как правило. Некоторые резонансные системы реагируют на характерных частотах, но в ответ на случайное возбуждение. Поэтому, хотя они выглядят как тональные проблемы в любом одном спектре, их амплитуда значительно варьируется. Другие проблемы саморезонансный, например, свист от антенн.

Тональные шумы часто имеют гармоники. Вот спектр шума Ferrari Михаэля Шумахера при 16680 об / мин, показывающий различные гармоники. В Икс ось дана в единицах числа оборотов двигателя. В у ось логарифмическая и неоткалиброванная.

Приборы

Типичные приборы, используемые для измерения NVH, включают: микрофоны, акселерометры и датчики силы или датчики веса. Многие объекты NVH будут иметь полу-безэховые камеры, и катящаяся дорога динамометры. Обычно сигналы записываются прямо на жесткий диск через аналого-цифровой преобразователь. В прошлом использовались магнитные или DAT-магнитофоны. Целостность сигнальной цепи очень важна, обычно каждый из используемых инструментов полностью калибруется в лаборатории один раз в год, а любая конкретная установка калибруется в целом один раз в день.

Лазерная сканирующая виброметрия является важным инструментом для эффективной оптимизации NVH. Колебательные характеристики образца приобретаются в полном поле в рабочих или возбужденных условиях. Результаты представляют собой реальные колебания. Никакая добавленная масса не влияет на измерения, так как датчик сам по себе легкий.

Методы расследования

Методы, используемые для определения NVH, включают замену деталей, модальный анализ, испытания на скрип и дребезжание (полные испытания транспортного средства или компонентов / систем), свинцовая обшивка, акустическая интенсивность, анализ пути передачи и частичная согласованность. Большая часть работы NVH выполняется в частотной области с использованием быстрые преобразования Фурье для преобразования сигналов временной области в частотную область. Вейвлет анализ, анализ заказа, статистический анализ энергии, а также субъективная оценка сигналов, измененных в реальном времени.

Компьютерное моделирование

NVH нужны хорошие репрезентативные прототипы серийного автомобиля для испытаний. Это необходимо на ранней стадии процесса проектирования, поскольку решения часто требуют существенной модификации конструкции, что требует внесения технических изменений, которые намного дешевле при раннем внесении. Эти ранние прототипы очень дороги, поэтому был большой интерес к компьютерным методам прогнозирования NVH.

Одним из примеров является моделирование для анализа конструктивного шума и вибрации. Когда рассматриваемое явление происходит ниже, скажем, 25–30 Гц, например, тряска трансмиссии на холостом ходу, может использоваться модель с несколькими телами. Напротив, когда рассматриваемое явление происходит на относительно высокой частоте, например, выше 1 кГц, статистический анализ энергии (SEA) модель может быть лучшим подходом.

Для среднечастотного диапазона существуют различные методики, такие как виброакустический анализ методом конечных элементов, и анализ граничных элементов. Конструкция может быть соединена с внутренней полостью и образовать полностью связанную систему уравнений. Также существуют другие методы, которые могут смешивать данные измерений с данными конечных элементов или граничных элементов.

Типовые решения

Есть три основных средства улучшения NVH: l

Уменьшение мощности источника, например, при уменьшении шума источника шума с помощью глушителя или улучшение баланса вращающегося механизма
Прерывание пути шума или вибрации с помощью барьеров (для шума) или изоляторов (для вибрации)
Поглощение энергии шума или вибрации, например, с помощью пенных шумопоглотителей или настроенных гасителей вибрации.

Решение, какое из них (или какую комбинацию) использовать для решения конкретной проблемы, является одной из задач, стоящих перед инженером по NVH.

Конкретные методы улучшения NVH включают использование настроенные массовые демпферы, подрамники, балансировка, изменение жесткости или массы конструкций, перенастройка выхлопы и поступления, изменение характеристик эластомерных изоляторов, добавление звукопоглощающих или звукопоглощающих материалов или использование активный контроль шума. В некоторых случаях существенные изменения в архитектуре транспортного средства могут быть единственным способом эффективно решить некоторые проблемы.

Некоммерческие организации, такие как Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) и Ассоциация производителей виброизоляции и сейсмического контроля (VISCMA), предоставляют спецификации, стандарты и требования, которые охватывают широкий спектр отраслей, включая электрическую и механическую. , сантехника и HVAC.

Смотрите также

внешняя ссылка

Внутренний шум, вызванный дорогой

[1]

[Vehicle_Noise_and_Vibration_Refinement-1] Ван, Сюй (2010). Доработка автомобильного шума и вибрации. Кембридж, Великобритания: Woodhead Publishing Ltd. ISBN 978-1-84569-497-5. Получено 5 декабря 2016.

[1]