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        某城市客車車內(nèi)噪聲試驗(yàn)與治理

        2015-08-24 09:12:15賀才春張亞新
        客車技術(shù)與研究 2015年3期
        關(guān)鍵詞:隔聲客車涂料

        夏 勇,鄒 波,2,賀才春,張亞新

        (1.株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司,湖南株洲412007;2.清華大學(xué)汽車工程系,北京100084)

        某城市客車車內(nèi)噪聲試驗(yàn)與治理

        夏勇1,鄒波1,2,賀才春1,張亞新1

        (1.株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司,湖南株洲412007;2.清華大學(xué)汽車工程系,北京100084)

        針對(duì)某10 m城市客車車內(nèi)噪聲問題,根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行摸底測試分析,在不改變客車本體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過對(duì)車廂、發(fā)動(dòng)機(jī)艙等部位進(jìn)行合理的降噪處理,使得整車車內(nèi)噪聲等級(jí)由普通級(jí)提升到中級(jí)。

        城市客車;車內(nèi)噪聲;試驗(yàn);治理

        隨著人們生活水平的不斷提高,客車的噪聲問題也越來越引起大眾的關(guān)注。車內(nèi)噪聲是影響車輛乘坐舒適性的一個(gè)重要方面,高噪聲會(huì)影響乘員身心健康,誘發(fā)交通事故。因此,如何改善車輛內(nèi)部駕乘人員的聲學(xué)環(huán)境、降低車內(nèi)噪聲水平、提高車輛乘坐舒適性已成為車輛生產(chǎn)廠家共同關(guān)注的課題,同時(shí)對(duì)于提高國產(chǎn)車的形象和參與國際競爭也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)某10 m城市客車進(jìn)行噪聲試驗(yàn),分析其噪聲源、傳遞路徑等。通過設(shè)計(jì)治理,成功將車內(nèi)噪聲等級(jí)由普通級(jí)提升至中級(jí)。

        1 車內(nèi)噪聲試驗(yàn)分析

        1.1試驗(yàn)對(duì)象與測點(diǎn)布置

        本次噪聲試驗(yàn)客車的發(fā)動(dòng)機(jī)后置,測試工況為50 km/h勻速行駛。噪聲試驗(yàn)分析采用丹麥B&K公司生產(chǎn)的4189 A 021電容傳聲器和2671前置放大器及PULSE 3560C分析儀和相應(yīng)的記錄軟件7701和分析軟件7700。見圖1。

        數(shù)據(jù)分析方法為時(shí)域信號(hào)數(shù)字積分,幅域統(tǒng)計(jì),頻域自譜分析,使用Overall分析儀進(jìn)行A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)統(tǒng)計(jì)。車內(nèi)噪聲測點(diǎn)布置與描述見圖2。

        1.2試驗(yàn)結(jié)果分析

        GB 7258-2004《機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行條件》[1]規(guī)定客車以50 km/h的速度勻速行駛時(shí),客車車內(nèi)噪聲不應(yīng)大于79 dB(A)的要求;JT/T 325-2010《營運(yùn)試驗(yàn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定》[2]規(guī)定客車以50 km/h的速度勻速行駛時(shí),大型客車(9<車長(L)≤12 m)普通級(jí)車內(nèi)噪聲≤79 dB(A),中級(jí)車內(nèi)噪聲≤75 dB(A),高一級(jí)車內(nèi)噪聲≤72 dB(A),高二級(jí)車內(nèi)噪聲≤70 dB(A)。

        50 km/h勻速行駛時(shí),測試車輛車內(nèi)各測點(diǎn)噪聲實(shí)測值為N1點(diǎn)(76.0 dB(A))、N2點(diǎn)(80.1 dB(A))、N3點(diǎn)(78.7 dB(A))。參照以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求,本次試驗(yàn)結(jié)果顯示測點(diǎn)N2不滿足國標(biāo)要求,同時(shí)未能滿足普通級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求,需要對(duì)車內(nèi)噪聲進(jìn)行治理[3-4]。

        2 車內(nèi)噪聲治理方案設(shè)計(jì)與材料研發(fā)

        根據(jù)車內(nèi)噪聲治理原則和本試驗(yàn)車現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)及噪聲現(xiàn)狀等實(shí)際情況,綜合考慮降噪要求和可操作性,針對(duì)不同部位設(shè)計(jì)了詳細(xì)的減振降噪方案。主要包括對(duì)車廂地板、側(cè)圍、頂棚以及發(fā)動(dòng)機(jī)艙的處理,其中各聲學(xué)材料選擇均是依據(jù)噪聲試驗(yàn)分別獲得的車內(nèi)噪聲頻率,保證所選材料具有最好的吸、隔聲能力[5]。

        2.1治理方案設(shè)計(jì)

        1)車廂處理。車內(nèi)噪聲試驗(yàn)結(jié)果顯示:車內(nèi)噪聲出現(xiàn)混響現(xiàn)象,因此,應(yīng)加強(qiáng)車內(nèi)吸聲處理。在車廂內(nèi)的頂部及車窗上部兩側(cè)內(nèi)表面噴涂厚度為3 mm的具有良好阻尼和隔聲性能的阻尼涂料,起阻尼制振和隔聲作用,隔斷車頂及兩側(cè)上部傳遞到車內(nèi)的噪聲,并在涂覆阻尼材料的基礎(chǔ)上安裝吸聲材料,吸收車內(nèi)噪聲并衰減其反射,起降低混響聲作用。吸聲材料可選PE+蜂窩狀海綿復(fù)合材料。面板采用穿孔板,并且應(yīng)留有20 mm以上的空腔距離,起共振吸聲作用,降低氣流聲和混響聲。

        車內(nèi)竹膠地板外側(cè)表面及車窗下部兩側(cè)內(nèi)表面噴涂厚度為3 mm的阻尼涂料,同時(shí)貼覆阻尼材料+隔聲材料復(fù)合層起制振和隔聲作用,隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)器、輪胎等部位產(chǎn)生的噪聲往里傳播;抑制車廂振動(dòng),降低振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)輻射噪聲[6]。

        2)發(fā)動(dòng)機(jī)艙處理。發(fā)動(dòng)機(jī)艙室內(nèi)表面噴涂厚度為3 mm的具有良好阻尼和隔聲性能的阻尼涂料,以隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲,同時(shí),阻尼涂料還應(yīng)具有良好的粘附性、阻燃性、耐高溫性和隔熱性能,以隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到車內(nèi)的熱量。另外,在涂覆阻尼涂料的基礎(chǔ)上安裝適當(dāng)厚度(不影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作)的吸聲材料,以吸收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇,進(jìn)排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻噪聲,如圖4所示。吸聲材料應(yīng)具有良好的吸聲性能,可采用超細(xì)玻璃棉,或采用海綿+PE+阻尼板的復(fù)合材料,吸聲材料表面應(yīng)覆蓋帶微孔纖維布或加裝網(wǎng)孔鋁板,起防污保護(hù)、防止共鳴腔的作用[7]。

        2.2減振降噪材料選用

        1)阻尼涂料的選擇??紤]到車內(nèi)環(huán)保要求,阻尼涂料選用時(shí)代新材TZC-006A水性阻尼涂料。該產(chǎn)品是水分散性合成樹脂為基材的環(huán)保型阻尼材料。它對(duì)處理對(duì)象的表面形貌沒有要求,與基體表面粘接牢靠,其阻尼性能和隔聲性能分別如圖5和表1所示。

        表1  TZC-006A阻尼涂料的隔聲性能

        試驗(yàn)客車頂棚、側(cè)圍以及發(fā)動(dòng)機(jī)艙的溫度,結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率等環(huán)境均符合水性阻尼涂料的使用要求,其性能完全滿足試驗(yàn)車制振和隔聲的要求。TZC-006A水性阻尼涂料的阻尼因子在25℃時(shí)達(dá)到最大為0.48,其與試驗(yàn)車的使用環(huán)境溫度一致,有利于發(fā)揮其最大的阻尼性能。隔聲量在200 Hz~1 000 Hz,其隔聲量均在10 dB(A)以上,與車內(nèi)噪聲峰值頻率段基本吻合。

        2)阻尼材料的選擇??紤]到此次試驗(yàn)車振動(dòng)噪聲頻率、溫度、噪聲控制要求以及原有制振材料使用施工情況,使用時(shí)代新材TDRS-001自粘型阻尼材料。該材料阻尼性能、隔聲性能以及施工工藝性均對(duì)車內(nèi)噪聲控制有利,其阻尼性能和隔聲性能如圖6和表2所示。

        表2  TDRS-001自粘型阻尼材料隔聲性能

        3)隔聲材料的選擇。隔聲材料選用時(shí)代新材0.8 mm的TDP-001隔聲材料。該材料具有良好的隔聲性能、力學(xué)性能和阻燃性能,其隔聲性能見表3。

        表3  TDP-001隔聲材料的隔聲性能

        3 治理實(shí)施與效果

        3.1阻尼涂料施工

        在客車車體頂部、車窗下部、擋風(fēng)玻璃下部、發(fā)動(dòng)機(jī)艙室轉(zhuǎn)角處、發(fā)動(dòng)機(jī)艙室上部鋼板等部位噴涂厚度為3 mm的、具有良好阻尼性能和隔聲性能的TZC-006A系列水性阻尼涂料,以隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲,同時(shí),水性阻尼涂料可衰減車體振動(dòng)、減少結(jié)構(gòu)噪聲,水性阻尼涂料的噴涂位置如圖7所示。

        3.2其他聲學(xué)材料施工

        在客車地板上同時(shí)貼覆時(shí)代新材TDRS-001型阻尼片材和TDP-001型隔聲材料復(fù)合層,起制振和隔聲作用,隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)器、輪胎等部位產(chǎn)生的噪聲往里傳播;抑制車體振動(dòng),降低振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)輻射噪聲[8-10]。

        3.3治理效果

        通過對(duì)噪聲治理方案進(jìn)行施工并按照摸底試驗(yàn)工況進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),50 km/h勻速行駛時(shí),治理后車內(nèi)各噪聲測點(diǎn)噪聲實(shí)測值為N1點(diǎn)(73.3 dB(A))、N2點(diǎn)(74.9 dB(A))、N3點(diǎn)(74.1 dB(A))。通過噪聲治理方案實(shí)施后,車內(nèi)各噪聲測點(diǎn)均有不同程度下降,最大降噪量為N2測點(diǎn),降低了5.8 dB(A)。車內(nèi)噪聲等級(jí)由普通級(jí)提升至中級(jí)。

        4 結(jié)束語

        噪聲試驗(yàn)是噪聲治理的基礎(chǔ)。根據(jù)國標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)客車內(nèi)部噪聲進(jìn)行測試與分析,從而為噪聲治理方案設(shè)計(jì)提供可靠輸入,材料研發(fā)是噪聲治理的攻關(guān)點(diǎn),根據(jù)噪聲試驗(yàn)分析結(jié)果,針對(duì)性研發(fā)和選擇各種聲學(xué)材料,是噪聲治理的攻關(guān)點(diǎn);方案設(shè)計(jì)是噪聲治理的關(guān)鍵,根據(jù)噪聲測試結(jié)果及材料研發(fā)成果,合理設(shè)計(jì)降噪方案是項(xiàng)目推廣應(yīng)用的關(guān)鍵[11-12]。

        [1]GB 7258-2004,機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行條件[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.

        [2]JT/T 325-2010,營運(yùn)試驗(yàn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定[S].北京:交通人民出版社,2010.

        [3]馬大猷.噪聲與振動(dòng)控制工程手冊(cè)[K].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

        [4]龐劍.汽車噪聲與振動(dòng)理論與應(yīng)用[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2006.

        [5]GB/T 18697-2002,聲學(xué)-汽車車內(nèi)噪聲測量方法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

        [6]蘇祖清.汽車污染與控制[M].長春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2001.

        [7]賈智駿,蔣偉康,王秀峰.客車主要噪聲源識(shí)別的試驗(yàn)研究[J].汽車工程,2004,26(4):485-587.

        [8]杜功煥,朱哲民,龔秀芬.聲學(xué)基礎(chǔ)[M].南京:南京大學(xué)出版社,2009.

        [9]胡遠(yuǎn)志,雷雨,鄭光澤,等.車身密封性對(duì)車內(nèi)噪聲的影響[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014,(9):1-6.

        [10]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-機(jī)械振動(dòng)和噪聲[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

        [11]李葉.輕型客車車內(nèi)噪聲聲源的試驗(yàn)研究[J].公路與汽運(yùn),2003,(2)

        [12]王秀峰.降低大客車噪聲的試驗(yàn)研究[D].上海:上海交通大學(xué),2003.12.

        修改稿日期:2015-03-13

        Testing and Treatment of Interior Noise for a City Bus

        Xia Yong1,Zou Bo1,2,He Caichun1,Zhang Yaxin1
        (1.Zhuzhou Times Material TechnologyCo.,Ltd,Zhuzhou 412007,China;2.Department of Automotive Engineering,Tsinghua University,Beijing100084,China)

        Aimingat a 10 m city bus,the authors test and analyze its originally interior noise according to the relative standards.Without changing the body torso structure,they put reasonable noise treatments to the carriage and engine-compartment parts.The bus interior noise level is improved from ordinarygrade tomedium grade.

        citybus;interior noise;testing;treatment

        U469.13;U 467.4+93

        B

        1006-3331(2015)03-0059-04

        夏勇(1980-),男,碩士;工程師;主要從事振動(dòng)噪聲分析與控制研究。

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