Osnove buke i vibracija 4.pdf

8/18/2019 Osnove buke i vibracija 4.pdf

1/57

VOZILA I ŽIVOTNA SREDINA

OSNOVE BUKE, VIBRACIJA I HRAPAVOSTI


2/57

UVOD

Buka i vibracije normalno postoje u funkcionisanju vozila. Kada postanu „neprijatni“ za čula, mogu sesmatrati problemom za korisnika. Buka, vibracije i hrapavost (NVH) je termin koji se koristi kada serazmatraju ovakvi uslovi.

Buka Vibracije Hrapavost

Slika 1 – Buka, vibracije i hrapavost

Ljudi zapažaju vibracije pomoću svojih čula dodira i vida, dok zvuke zapažaju pomoću čula sluha. Ljudimogu zapaziti istu buku i vibracije različito. Za neke to može da bude uznemiravajuće, nekima prostoneprijatno, dok neki to i ne primete dok im se ne ukaže na pojavu.


3/57

Dodir Sluh Vid

Slika 2 – Zapažanje vibracija

NVH stanje koje možemo razmatrati ne mora da bude stanje najjačih vibracija i najintenzivnije buke.To može biti i stanje koje se ranije nije pojavljivalo, ili stanje koje nije prihvatljivo za korisnika. Zbogtoga je veoma važno utvrditi realno stanje.

Na primer:

Buka prouzrokovana pneumaticima na vozilu sa grubom šarom može biti prihvatljiva vlasnicima 4x4vozila. Žalba na takvom vozilu može biti skrivena i mnogo opasnija, a može biti prouzrokovana nekimproblemom u transmisiji, a za nas skrivena bukom pneumatika.


4/57

Zbog toga što osećamo vibracije i zvuk koristeći različita čula, skloni smo da razmatramo ova dvaefekta odvojeno. Međutim, vibracije i zvuk su u osnovi identični, jer je zvuk vibriranje (promena

pritiska) vazduha.I vibracije i zvuk izražavaju se u istim merama, talasima u sekundi, ili Hercima (Hz), o kojima ćemokasnije govoriti više.

- Vibracije koje se osećaju su ispod 200 Hz;

-

Vibracije između 20 Hz i 20.000 Hz ljudi mogu čuti kao zvuk;- Vibracije preko 20.000 Hz su tzv. nadzvučne i ljudi ih ne mogu čuti.


5/57

Samo vibracije – 20 Hz ili manje Zvučni opseg

Frekvencija (Hz)

Slika 3 – Opseg frekvencija vibracija i zvuka

A m p

l i t u d a ( n i v o i )

Samo buka200 – 20000 Hz

Vibracije

i buka20 – 200 Hz


6/57

Frekvencija (Hz)

Slika 4 – Zvučni opseg

A m p l i t u d a ( n i v o i )

Pneumatskičekić

Udarnapresa

Mašina za

pranje veša

Maksimalna čujna frekvencija

Minimalna čujna frekvencija

Govor

Muzika

Ventilator

Čujni opseg

Brusilica


7/57

KARAKTERISTIKE VIBRACIJA

UvodFenomen buke i vibracija može biti koncept koji je teško shvatiti i prihvatiti. Sličan je konceptuelektriciteta, s obzirom da u oba slučaja imamo samo spoznaju rezultata. Ne možemo ga tako lakovideti kao što možemo videti polomljenu ili pohabanu komponentu.

Na primer:

Svetlo koje daje sijalica nije elektricitet, ali je proizvod elektriciteta. Kretanje koje korisnik oseća nijeizvor vibracija. One se pojavljuju kao rezultat stanja kao što je neuravnoteženost nekih komponenata.

Vibracije, kao i elektricitet, imaju osnovne karakteristike koje su uvek prisutne. Razumevanje ovihkarakteristika omogućavaju tehničkom licu da predvidi izvor vibracija.

Vibracije

Kretanje modela tega i opruge gore - dole prikazano na slici ispod predstavlja vibraciju. Ovo kretanjeili vibracija postoji kao rezultat tega zakačenog za oprugu i spoljašnje sile.

Faktori koji određuju kretanje ili vibracije su:

- Veličina opruge;- Veličina tega;- Vrednost sile kojom se deluje na teg kako bi se omogućili kretanje.

Model koji se sastoji od okačenog tega i opruge naziva se oscilatorni sistem.


8/57

Sve što osciluje (vibrira) predstavlja oscilatorni sistem, uključujući:

- Žicu na muzičkom instrumentu;- Zvono;- Muzičku viljušku.

Model tega i opruge ili oscilatorni sistem može se dovesti u stanje kretanja povlačenjem tega. Ovaakcija poznata je kao oscilatorna sila. Oscilatorna sila je spoljašnja sila ili energija koja dovodi

oscilatorni sistem u stanje kretanja.Trzanje žice na gitari, kao i udarac u zvono ili muzičku viljušku, predstavlja oscilatornu silu kojaprouzrokuje da taj oscilatorni sistem vibrira i proizvodi buku.

Slika 5 - Vibracije

Oscilatorni sistem

Oscilatorna sila

Opruga

Teg Kretanje / Vibracija


9/57

Na primer:

Oscilatorni sistem na vozilu je sistem oslanjanja.

- Opruga na vozilu odgovara opruzi na modelu;- Težina vozila odgovara tegu na modelu;- Neravnine na putu predstavljaju spoljašnje oscilatorne sile koje dovode vozilo u kretanje.

Ukoliko uklonimo prigušivače, vozilo će se kretati ili oscilovati na sličan način kao model tega i opruge.

Tehničko lice može zaljuljati vozilo i pratiti njegovo oscilovanje kako bi proverio stanje prigušivača.Ukoliko su prigušivači dobri trebali bi da priguše oscilovanje vozila vrlo brzo.

Slika 6 – Kretanje vozila bez prigušivača

Oscilatorna sila

Opruga

Težina


10/57

Oscilovanje je drugi naziv koji se koristi da bi se opisalo kretanje pri vibriranju. Kada nešto osciluje, toznači da se kreće unazad i unapred oko jedne tačke.

Ciklus

Ukoliko se konstantna vibracija ili kretanje bilo kog oscilatornog sistema predstavi tokom vremena,dobićemo dijagramski prikaz. Linija na dijagramu predstavlja ponovljeno kretanje tega.

Iscrtavanje putanje od polazne tačke kroz svaku ekstremnu vrednost i nazad do poolazne tačke

predstavlja jedan ciklus.

Slika 7 - Ciklus

A m p

l i t u d a

Vreme

Vreme

Stanjemirovanja


11/57

Naziv ciklus potiče od reči circle (krug). Kretanje tega sa svake strane od polazne tačke predstavljapola kruga.

Rastojanje koje teg pređe sa svake strane polazne tačke biće isto sve dok vibrirajuća sila ostajekonstantna.

A = B

Kretanje / vibracija će se nastaviti sve dok se energija unutar sistema ne nestane i sistem dođe u

stanje mirovanja.

Slika 8 – Rasipanje energije tokom jednog udara

Udar Vreme Sistem u mirovanju

Nivo


12/57

Na primer:

Sledeći primer frekvencije ili ciklusa je obrtanje kolenastog vratila motora za 360, polazeći od gornjemrtve tačke (GMT). Ovo kretanje predstavlja jedan obrtaj. Merimo “brzinu” motora računajući brojobrtaja u jednoj minuti (o/min).

Obrtanje kolenastog vratila od GMT za 360° i nazad do GMT je takođe jedan ciklus kolenastog vratila.Kao što je iznad definisano, kolenasto vratilo polazi od određene tačke, putuje rotirajući oko svojepodužne ose i vraća se u početnu tačku.

Crtanje kretanja kolenastog vratila u vremenskom domenu rezultuje sličnim dijagramom kao kodmodela sa tegom i oprugom (Slika 7).


13/57

Frekvencija

Broj ciklusa u sekundi predstavlja frekvenciju vibracije. Jedinica za frekvenciju je Herc (Hz).

Slika 9 - Frekvencija

Broj ciklusa u sekundi ili frekvencija može se promeniti promenom oscilatornog sistema. Ukoliko sepromeni krutost opruge ili veličina tega, promeniće se i frekvencija (svi ostali aspekti oscilatornog

sistema ostaju nepromenjeni).

Opruga

Teg

Ista opruga

Lakši teg

1 sekunda

1 sekunda

1 Hz

3 Hz


14/57

- Jača opruga će povećati frekvencijuo Veća krutost opruge dovešće do bržeg kretanja tega

- Slabija opruga će smanjiti frekvencijuo Manja krutost opruge dovešće do sporijeg kretanja tega

- Teži teg će smanjiti frekvencijuo Veća težina povećaće silu u opruzi, pa će se teg kretati manjom brzinom

- Lakši teg će povećati frekvencijuo

Manja težina smanjiće silu u opruzi, pa će se teg kretati većom brzinom

Slika 10 – Karakteristike oscilacija

Slabija opruga Lakši tegJača opruga Teži teg

Opruga

Teg


15/57

Slika 11 – Signali sa senzora

“Ne“ Signal- broj obrtaja kolenastog vratila -

“G“ Signal- položaj kolenastog vratila -

ABS Senzori- brzina obrtanja točka -

Velika brzina

Mala brzina


16/57

Proračun frekvencije komponenata

Frekvencija se takođe može izraziti u obrtajima u minuti (o/min). To je standardna jedinica za obrtne

komponente u automobilskoj grani. Broj obrtaja u minuti može se pretvoriti u broj ciklusa (obrtaja) usekundi, tj. Herce (Hz), deljenjem broja obrtaja u minuti sa 60.

o/min / 60 = o/sec (Hz)

Primer: Ukoliko se kolenasto vratilo okreće sa 3000 o/min, tada je frekvencija 50 o/sec ili 50 Hz

3000 o/min / 60 sec = 50 Hz

Ova formula može pomoći tehničkim licima da identifikuju izvor vibracija na vozilu. Ukoliko je poznatafrekvencija, može se izračunati broj obrtaja u minuti

Hz x 60 sec = o/min

Tehničko lice na osnovu toga može da vidi koja se komponenta obrće tim brojem obrtaja tokom stanjavozila pri kome nastaje vibracija na koju se korisnik žali.

Na primer:

- Broj obrtaja motora može se očitati sa merača broja obrtaja i iznosi 3000 o/min;- Broj obrtaja elemenata transmisije je isti kao i motora u IV (direktnom) stepenu prenosa kod

manuelnog menjačkog prenosnika

3000 o/min motora / 1 = 3000 o/min transmisije

- 3000 o/min = 50 Hz (frekvencija motora i transmisije)


17/57

Ukoliko je prenosni odnos u transmisiji različit od 1, broj obrtaja motora se deli sa prenosnim odnosomkako bi se dobio broj obrtaja transmisije.

Ako usvojimo da je prenosni odnos u V stepenu prenosa 0.783, imaćemo

3000 o/min motora / 0.783 = 3831.42 o/min transmisije

- 3831.42 o/min = 63.85 Hz (frekvencija transmisije)

Broj obrtaja točka računa se kao količnik broja obrtaja u menjačkom prenosniku i prenosnog odnosa uglavnom prenosniku, npr 4.272

3831.42 o/min transmisije / 4.272 = 896.87 o/min točka

- 896.87 o/min točka = 14.95 Hz (frekvencija točka)

Frekvencija vibracije ili zvuka može se odrediti i korišćenjem odgovarajuće ispitne opreme. Osciloskop je u mogućnosti da prikaže vibracije na vozilu. Nenormalne vibracije mogu se tada povezati saspecifičnim frekvencijama dobijenim pomoću osciloskopa.

Na primer:

Motor se može definisati kao izvor izmerene frekvencije od 50 Hz kada se kolenasto vratilo motoraobrće sa 3000 o/min.

50 Hz x 60 sec = 3000 o/min


18/57

Amplituda

Vrednost vertikalnog kretanja opruge i tega (oscilatorni sistem) predstavlja amplitudu vibracije.

Amplituda se određuje preko dejstva spoljašnje sile ili energije na oscilatorni sistem.

Amplituda predstavlja veličinu talasa oscilovanja i može se meriti na dva načina:

- Kao ukupna amplituda od vrha do vrha talasa (vrednost A na Slici 12);- Kao polovina amplitude od vrha do nulte tačke talasa (vrednost B na Slici 12)

Što je amplituda veća, treba više voditi računa o uslovima u kojima je došlo do povećanja amplitude.

Slika 12 - Amplituda

A m

p l i t u d a

Spoljašnja sila

Veća spoljašnja sila

Vreme


19/57

Merenje vibracija

Vibracije se mogu meriti na dva načina:

- Merenje frekvencije;- Merenje amplitude.

Frekvencija je funkcija dizajna i koncepta vozila, dok je amplituda rezultat dejstva određene sile ilienergije na sistem.

Obe stavke mogu se meriti osciloskopom koji dijagnostikuje, procesira i prikazuje vibracije vozila.Informacija sa osciloskopa može pomoći tehničkom licu da odredi:

- Frekvenciju vibracija – koja može ukazati na izvor;- Vrednost energije / amplitudu – koja može da ukaže na nivo vibracije koju korisnik vozila oseća

Na Slici 13 prikazan je jedan analizator vibracija (osciloskop), čiji deo za određivanje buke i vibracijasadrži:

- Davač ubrzanja kako bi se dijagnostikovale vibracije;- Vezu za prenos podataka kako bi se učitali podaci o broju obrtaja i brzini;-

Modul sa specifičnim funkcijama za buku i vibracije.


20/57

Slika 13 – NVH Analizator


21/57

Uređaj će pokazivati vibracije koje se javljaju na vozilu i pomoći tehničkom licu u procesudijagnostikovanja pritužbe na buku i vibracije.

Jedinice koje se koriste u ovakvim uređajima:

- Za nivo zvuka decibeli (dB);- Za nivo vibracija (amplitudu) g decibeli (dBg)

dB je merna jedinica koja se odnosi na nivo ili intenzitet onoga što čujemo. To je matematički

proračun (logaritamski) oscilatorne sile koja proizvodi zvuk. Korisno je da se nivo amplitude vibracijeuporedi sa nivoom buke koji čuje korisnik vozila.

dBg je merna jedinica koja se odnosi na nivo ili intenzitet onoga što osećamo. Kada se meri nivoamplitude ili vibracije bez zvuka, jedinica “g“ se dodaje da se zna da je oscilatorna sila u funkcijigravitacije. To je slično merenju težine objekta koji je u funkciji gravitacije.

Nivo ili amplituda postaje važna u određivanju uspešnosti izvedenih popravki. Ukoliko je amplitudavibracije ili zvuka merena pre i posle popravke, može se napraviti upoređenje rezultata. Rezultati sumnogo objektivniji i pouzdaniji način utvrđivanja nego čula sluha i dodira korisnika vozila.


22/57

Slika 14 – dB (Decibel)

- Dijagram sa leve strane pokazuje aktuelni nivo zvuka koji potiče od raznih izvora;

-

Dijagram sa desne strane pokazuje nivo zvuka koji je opazio korisnik vozila.

Isti spektar

Frekvencija Frekvencija

Linearna amplitudna skala Logaritamska amplitudna skala


23/57

Sopstvena frekvencija

Svi oscilatorni sistemi imaju specifičnu frekvenciju vibriranja koja je jedinstvena za dati sistem po

konstrukciji i dizajnu. Ta frekvencija naziva se sopstvena frekvencija.

Ukoliko se bilo koja karakteristika oscilatornog sistema menja, onda je to sopstvena frekvencija (kaošto je navedeno u delu o frekvenciji).

Ukoliko je spoljašnja sila primenjena na oscilatorni sistem promenjena, onda se menja amplituda, ali

sopstvena frekvencija ostaje ista.

Slika 15 – Sopstvena frekvencija

Spoljašnja sila


Opruga

TegSpoljašnja sila


Manji teg

A m p l

i t u d a

A m p l i t u d a

Vreme

Vreme


24/57

Vibracija ili zvuk koji se razvijaju na vozilu mogu biti izazvani promenom statusa komponente, kaonpr. loša zaptivka na prigušivaču sistema za oslanjanje. Sopstvena frekvencija sistema za oslanjanje

se menja zbog gubitka prigušenja prigušivača. Sistem za oslanjanje će nadalje oscilovati značajno višepod istim uslovima na putu nego što je to bio slučaj pre primedbe korisnika vozila.

U ovom primeru tehničko lice može rešiti primedbu korisnika tako što će dovesti sistem za oslanjanjeu originalno stanje i u njegovu početnu sopstvenu frekvenciju.

Rezonanca

Rezonanca se pojavljuje kada se oscilatorna sila (spoljašnja sila) u oscilatornom sistemu kreće istomfrekvencijom kao sopstvena frekvencija tog sistema. Slika 15 pokazuje talasni oblik sopstvenefrekvencije sistema i talas oscilatorne sile sa istom frekvencijom. Rezultujući talas koji nastaje je saistom frekvencijom, ali sa znatno većom amplitudom.


25/57

Slika 16 – Rezonanca

Frekvencija pri kojoj dolazi do ove pojave naziva se rezonantna tačka.Amplituda oscilatornog sistema se povećava dramatično kada se dostigne rezonantna tačka.

Oscilatorna sila


Rezonantna oscilacija


26/57

Slika 17 – Rezonantna tačka

U gornjem primeru sa oscilovanjem sistema za oslanjanje (koji nastaje usled curenja prigušivača),vibracija koju korisnik vozila se pojačava:

- Kada su nova sopstvena frekvencija sistema za oslanjanje i frekvencija pneumatika na grubojpodlozi iste;

- Kada su frekvencije iste one rezoniraju povećavajući nivo amplitude.

Rezonantna tačka

Oscilatorna sila

Oscilacija

Frekvencija oscilatorne sile

A m

p l i t u d a

S o p s t v e n a r e v e n c

a

o s c i l a t o r n o g s i s t e m

a


27/57

Kada se curenje prigušivača popravi, originalna sopstvena frekvencija sistema za oslanjanje se ponovovratila. Frekvencija sistema za oslanjanje neće biti ista niti će rezonirati sa frekvencijom pneumatika

na gruboj podlozi tokom normalnih uslova korišćenja.Slika 16 prikazuje da će kretanje frekvencije oscilatorne sile na obe strane od rezonantne tačkesmanjiti amplitudu.

Ukoliko oscilatorna sila ne može da se promeni, tada će promena sopstvene frekvencije oscilatornogsistema takođe smanjiti amplitudu.

Prigušivač u primeru sistema za oslanjanje, menja sopstvenu frekvenciju sistema za oslanjanje. Tatehnika se naziva prigušenje. Prigušivači menjaju rezonantnu tačku sistema i smanjuju vibracije kojeoseća korisnik vozila.


28/57

Slika 18 – Menjanje frekvencije sa ciljem promene rezonance

Oscilatorna sila

Oscilacija

Oscilatorna sila


Rezonantna oscilacija

Oscilatorna sila

Oscilacija

Oscilatorna silaispod sopstvene frekvencije

Oscilatorna sila jednaka sopstvenoj frekvenciji

Oscilatorna silaiznad sopstvene frekvencije


29/57

Sledeći primer rezonance je neizbalansiran pneumatik i njegov uticaj na sistem za oslanjanje. Vibracija je uglavnom primetnija u specifičnom opsegu brzine. To je opseg u kome oscilatorna sila

(neizbalansiranog pneumatika) i sopstvena frekvencija sistema za oslanjanje rezoniraju. Korisnikvozila oseća jaku vibraciju kada dođe do toga, s obzirom na značajno povećanje nivoa vibracija(amplitude).

U tom slučaju, balansiranje pneumatika vratiće sistem nazad na originalnu postavku i pomeritirezonantnu tačku van normalnog opsega funkcionisanja vozila. Korisnik vozila više neće osećati

vibracije.

Slika 19 – Dijagram rezonance

Brzina vozila (mph)

Hz


30/57

Rezonanca nije uvek negativno stanje. Inženjeri koriste fenomen rezonance pri projektovanju brojnihproizvoda, uključujući i tzv. udarne senzore. Udarni senzori su praćeni od strane elektronskog modula

za promenu ugla predpaljenja.Vibracija nastala usled detonacija ili udara prenosi se kroz blok motora do udarnog senzora. Sopstvenafrekvencija piezoelektričnog elementa u senzoru projektovana je tako da odgovara frekvenciji vibracijaizazvanih udarom. Kada dođe do pojave udara, njegova frekvencija i sopstvena frekvencija senzora suiste, te stoga one rezoniraju.

Amplituda vibracija koje se osećaju oštro se povećavaju zbog pojave rezonance u elementu.

U isto vreme, napon stvoren od strane piezoelektričnog elementa u senzoru povećava se srazmerno saamplitudom. Kompjuter prati napon i pravi korekcije ugla predpaljenja motora, kako bi eliminisaopojavu detonacija i udara.

Sila oscilovanja, u ovom slučaju, jeste sila nastala usled eksplozije zbog prevelikog sagorevanjagoriva.


31/57

Slika 20 – Udarni senzor

Rezonantna tačka

Frekvencija

I z l a

z ( n a p o n )

Piezoelektričnikeramičkielement

Poprečni presekudarnog senzora

Izlazna karakteristikaudarnog senzora


32/57

Vibracije i buka prenose se na isti način. Elementi koji moraju da budu u sistemu prenosa su:

- Oscilatorna sila;

- Rezonantni sistem;- Sistem za prenos (putanja);- Oscilujući elementi (vibracija);-

Oscilovanje vazduha (zvuk).

Slika 21 – Prenošenje vibracija i zvuka

SagorevanjeKontakt sa tlom

NeizbalansiranostEkscentričnostFrikcione površine

PneumaticiOslanjanje

Izduvni sistemKaroserija

Izduvni sistemOslanjanje

Nosači

KaroserijaTočak upravljača

RetrovizoriSedišta

Oscilatornasila

Rezonantnisistem

Prenosnisistem

Oscilator

(generatorzvuka)

Oscilovanje

vazduha(zvuk)

Oscilatorni sistem


33/57

Primeri sila oscilovanja kod automobila su:

- Sagorevanje (paljenje smeše u cilindrima);

- Pneumatici u kontaktu sa grubom podlogom;- Neuravnoteženost ili istrošenost rotirajućih komponenti;- Promenljivost frikcionih površina.

Rezonantni sistem može biti bilo koja komponenta na vozilu koja rezonuje kada na nju deluje silaoscilovanja. Sve komponente će rezonirati ukoliko se oscilatorna sila poklapa sa sopstvenom

frekvencijom.

Najčešći primeri su:

- Pneumatici rezoniraju kada osciluju pod dejstvom podloge;- Oscilatorni sistem će rezonirati sa neizbalansiranim pneumaticima;

- Izduvni sistem će rezonirati kada osciluje pod dejstvom motora.Sistem za prenos je putanja kroz vozilo koja nosi vibraciju od rezonantnog sistema do izvora zvuka.

Primeri sistema za prenos ili putanje su:

-

Izduvni sistem;

- Nosači motora.

Ove komponente prenose vibracije motora kroz vozilo.


34/57

Slede primeri metoda koje se korste za minimiziranje nivoa vibracija koje oseća korisnik vozila, krozmodifikovanje putanje za prenos:

- Gumeni “O“ prstenovi koji se koriste za vezivanje elemenata izduvnog sistema za karoserijuvozila;

- Nosači motora punjeni tečnošću.

Izvor zvuka je komponenta koja generiše vibracije ili zvuk koje oseća korisnik vozila.

Primeri izvora zvuka su:

- Karoserija vozila;- Točak upravljača;- Sedište;- Birač brzina;- Retrovizor.

Izolacioni materijal nalepljen na delove karoserije je primer modifikacije na izvoru zvuka kako bi seizolovao putnički prostor od vibracija ili zvuka.


35/57

Slika 22 – Primeri puteva prenosa vibracija i zvuka

Dijagnostikovanje i popravka koje se odnose na pritužbe vezane za buku i vibracije može se lakorazumeti ako se gleda oscilatorna sila i prenos vibracija i zvuka.

Promenjivobrtni

momentpogonskogagregata

Izduvnisistem

Nosačiizduvnogsistema

Karoserija

Neuravnote-ženost

pneumatika

Pogonskapoluvratila, sistem za

oslanjanje

Karoserija

Pod,sedišta,točak

upravljača

Oscilatorna sila Rezonantni sistem Prenosni sistem Oscilator

Buka

Vibracije

Čulo sluha

Čulo dodira

Oscilatorni sistem


36/57

Slika 23 – Prenošenje zvuka

Oscilatorna sila je obično prva oblast koju tehnička lica razmatraju kao problem. To je posebno tačnoukoliko se nešto promeni sa izvorom, kao što je neuravnoteženost, istrošenost i pohabanostkomponenata.

U nekim slučajevima oscilatorna sila se ne može promeniti ili nije najlakše za popravku. Promena bilokoje komponente oscilatornog sistema takođe će promeniti zvuk ili vibraciju koje korisnik vozila oseća.

Oscilatornasila

Rezonantnisistem

Prenosnisistem

Oscilator(generator

zvuka)

Oscilovanjevazduha(zvuk)

Oscilatorni sistem


37/57

Na primer:

Vibracija koja se javlja kao rezultat kontakta izduvnog sistema i karoserije vozila.

- Oscilatorna sila je motor;- Rezonantni sistem je izduvni sistem;- Sistem za prenos je kontakt elemenata izduvnog sistema sa karoserijom;- Oscilatorni elementi su limeni delovi karoserije.

Slika 24 – Prenošenje vibracija i zvuka od motora

Prenošenje vibracijaPrenošenje vazduhom

Buka usisne graneBuka ventilatora

Mehanički zvuci

Buka od sagorevanja Buka od izduvnih gasova


38/57

Popravka bi uključila eliminaciju kontakta izduvnog sistema sa delovima karoserija (sistem za prenos).To je najčešća oblast u kojoj dolazi do promena koje uzrokuju primedbe korisnika vozila. Pažljivoispitivanje sistema trebalo bi da identifikuje razloge pojave vibracija ili buke. Popravka možepodrazumevati nosače ili zamenu savijenih komponenti izduvnog sistema.

Prigušivači

Inženjeri mogu menjati oscilatorni sistem tokom procesa projektovanja korišćenjem masenih ilidinamičkih prigušivača.

Slika 25 – Maseni prigušivač

Maseni prigušivač


39/57

Maseni prigušivač je dodatni teg koji se postavlja na rezonantni sistem da smanji njegovu sopstvenufrekvenciju. On čini dve stvari:

- Pomera vibracije ili buku van normalnog radnog opsega brzine;- Smanjuje nivo vibracija ili nivo zvučnog pritiska.

Slika 26 – Teorija masenih prigušivača

Sa masenim prigušivačem

Bez masenog prigušivača

Originalnarezonantna tačka

Frekvencija

Maseni prigušivač

A m p l i t u d a


40/57

Dinamički prigušivač sastoji se od opruga (guma) i malog tega koji je postavljen na rezonantni sistem.Kada se doda dinamički prigušivač, velike vibracije koje imaju jednu sopstvenu frekvenciju dele se nadve vibracije koje imaju dve manje sopstvene frekvencije.

Kao rezultat imamo smanjenje nivoa vibracija i zvučnog pritiska.

Slika 27 – Dinamički prigušivač Slika 28 – Teorija dinamičkih prigušivača

Originalnarezonantna tačka

Nove rezonantne tačke

Frekvencija

A m

p l i t u d a

Dinamički prigušivač

Gumenapodloga


41/57

DODATNI FENOMENI BUKE I VIBRACIJA

Faza je bočno pomeranje talasa u odnosu na drugi talas. Kako bi fazni pomeraj imao uticaj navibracije koje se mogu osetiti u vozilu, moraju da postoje dve vibracije sa istom frekvencijom. Bočnopomeranje određuje kako se gornje i donje maksimalne vrednosti talasa uklapaju i stvaraju uslove kaošto je opisano na Slici 29.

Slika 29 – Faza (isti zvukovi u suprotnim fazama poništiće jedan drugog)

Faza

Zvuk će nestati

d i / f i j / j j


42/57

Udari / faziranje / tutnjanje

Udaranje ili faziranje nastaje kada dve slične vibracije ili zvuci sa neznatno izmenjenim frekvencijama

postoje u istom delu vozila.U određenom periodu vremena faza dva talasa će se promeniti s obzirom na neznatne razlike ufrekvencijama. Tada dolazi do sledećih pojava:

- Dve više tačke se preklapaju i stvaraju čak još veći pik koji diže nivo amplitude;

-

Dve niže tačke se preklapaju i stvaraju čak još niži pik koji spušta nivo amplitude.Ova promena u intenzitetu ili amplitudi pojavljuje se u ponovljenim ciklusima pri konstantnoj brzinivozila, kao faza talasa koja se manje tokom vremena.

Rezultujući talas stvara zvuk koji nazivamo udaranjem, koji se vezuje sa vozilom na kome se nalaziviše od jednog neizbalansiranog pneumatika. Pneumatici nisu uvek ni iste veličine, pa će stoga rotirati

neznatno različitim ugaonim brzinama.

Ovo stanje se može srediti eliminisanjem bilo koje od vibracija. Ukoliko se izbalansira jedanpneumatik, buka udaranja će biti eliminisana i ostaje konstantna vibracija preostalog neizbalansiranogpneumatika. Popravkom i drugog pneumatika vozilo se vraća u njegovo originalno stanje i obezbeđujese zadovoljstvo korisnika vozila.

Uslove udaranja možete osetiti kod brodova i aviona sa udvojenim motorima. Ukoliko motori nisusinhronizovani, dolazi do pojave jake ciklične vibracije i zvuka. Kada pilot uskladi brojeve obrtajamotora, udarne vibracije i ciklični zvuk nestaju.


43/57

Slika 30 – Formiranje talasa udara / tutnjanja

Vibracija Opažaj korisnika

Udar(tutnjanje)

Udar(tutnjanje)

Poništavanje

Povećanje

4 ciklusa/sek.

Red


44/57

Red

Jedna oscilatorna sila može izazvati više od jedne vibracije.

Na primer:

Neizbalansiran pneumatik može razviti višestruke vibracije koje nastaju zbog krivljenja pneumatikatokom njegovog rotiranja. To je karakteristika radijalnih pneumatika. Pneumatik nije više okrugao iudari na pneumatiku rastu, izazivajući dodatne vibracije.

Krivljenje pneumatika izazvano je centrifugalnom silom prilikom rotacije pneumatika. Centrifugalnasila je slična njihanju jo-joa u krug. Što se više njiše, brže se povlači. Sila povlačenja je ono što izazivada pneumatik menja svoj oblik.

Prilikom rotacije pneumatika, tvrđe tačke na pneumatiku izazivaju kretanje gore – dole prilikomkontakta sa podlogom. Ovo će indukovati vibraciju u sistemima oslanjanja i upravljanja koje će osetiti

i vozač. Centrifugalna sila rotirajuće tvrđe tačke takođe dovodi do kretanja gore – dole.

Vibracija izazvana tvrđom tačkom je vibracija prvog reda. Ona se pojavljuje jednom tokom jednogobrtaja pneumatika.


45/57

Slika 31 – Frekvencije pneumatika

Neizbalansiranost

Neizbalansiranost

Krivljenje pneumatika

Neizbalansiranost

Vibracija drugog reda – dva puta tokom obrtaja točka

Vibracija prvog reda – jednom tokom obrtaja točka

Vibracija trećeg reda – tri puta tokom obrtaja točka

Vibracija prvog reda pneumatika može biti vibracija sa najvećom amplitudom od svih vibracija


46/57

Vibracija prvog reda pneumatika može biti vibracija sa najvećom amplitudom od svih vibracijaizazvanih neizbalansiranošću pneumatika.

Zbog centrifugalne sile i tvrđe tačke, pneumatik menja oblik i dolazi do pojave dodatnih tvrđih tačakana pneumatiku. Kada ove tačke dođu u kontakt sa podlogom, one takođe dovode do kretanja gore –dole koje se dalje prenosi na sisteme oslanjanja i upravljanja.

Druga vibracija izazvana je drugim udarom u pneumatik kao rezultat promene oblika. Ona je obično samanjom amplitudom od vibracije prvog reda. Ona se zove vibracija drugog reda.

S obzirom da sada imamo dve vibracije u jednom obrtaju točka, vibracija drugog reda biće otprilike saduplo većom frekvencijom od vibracije prvog reda, i vrh na frekventnom analizatoru će se pojaviti pritoj frekvenciji.

Treća vibracija izazvana je trećim udarom, kao rezultatom promene oblika. Ona je obično sa manjom

amplitudom od vibracije drugog reda, iako postoje neke situacije i brzine gde ona može biti i sa većomamplitudom i od vibracije prvog reda. Ova vibracija zove se vibracija trećeg reda ili vibracija tercijernihkomponenata. Pojaviće se kao vrh na frekventnom analizator tri puta u odnosu na vibraciju prvogreda, zbog pojave tri vibracije tokom jednog obrtaja pneumatika.


47/57

Slika 32 – Vibracije pneumatika višestrukih redova

Vibracije transmisije su izazvane:

- Neuravnoteženošću;- Istrošenošću;- Stanjem zglobnog prenosnika.

Sila nastala usled neuravnoteženosti ili istrošenosti u transmisiji obično izaziva vibracije prvog reda, jer se pojavljuje jednom tokom obrtaja vratila.

Točkovi

Prvi red Treći red

Drugi red

Brige vezano za transmisiju sa stanovišta stanja zglobnog prenosnika izazvani su:


48/57

Brige vezano za transmisiju sa stanovišta stanja zglobnog prenosnika izazvani su:

- Faznim pomerajem;

- Stanjem veza (pretegnut, slab)- Radnim uglom / nagibom.

Kako zglobni prenosnik rotira, krst ubrzava i usporava dva puta pri svakom obrtaju. Zbog toga uslovivezani za zglobni prenosnik proizvode vibracije drugog reda.

Slika 33 – Vibracije transmisije

Drugi red

Prvi red

Transmisija

Homokinetički zglob

Motor takođe generiše višestruke vibracije. Vibracije prvog reda motora vezuju se za obrtni moment


49/57

oto ta ođe ge e še šest u e b ac je b ac je p og eda oto a e uju se a ob t o e tmotora. Obično se vezuje sa neuravnoteženošću ili istrošenošću na zamajcu, pretvaraču momenta, itd.

Slika 34 – Vibracije motora

Paljenje u cilindrima ili sagorevanje proizvode vibracije u zavisnosti od broja cilindara u motoru. Redće biti jedna polovina broja cilindara. Četvorotaktni motori zahtevaju dva kompletna kruga kolenastogvratila da bi došlo do paljenja u svim cilindrima.

Motor

Prvi red Drugi redFrek. paljenja 4 cil.

Frekvencija paljenjaTrećeg reda – 6 cil.Četvrtog reda – 8 cil.

Na primer:


50/57

p

U četvorocilindričnom motoru dolazi do paljenja u cilindrima 1 i 3 u prvom krugu , a u cilindrima 2 i 4

u drugom krugu kolenastog vratila. Dva impulsa po krugu se generišu, što predstavlja vibracijudrugog reda (frekvencija drugog reda kolenastog vratila).

U šestocilindričnom motoru dolazi do paljenja u tri cilindra u prvom krugu, i još tri u drugom krugukolenastog vratila, generišući tri impulsa po krugu, što predstavlja vibraciju trećeg reda.

Slika 35 – Frekvencija paljenja

Četvrti, peti ili veći red vibracija može postojati, ali prva tri reda su najčešća, najprimetljiviji su i


51/57

značajni za dijagnostikovanje i analizu. Ukoliko tehničko lice identifikuje i otkloni bilo koju od prve trivibracije, preostale će takođe biti umanjene.

Analizator buke i vibracija će pokazati sve najčešće vibracije pri funkcionisanju vozila. Takođe korististrelice da ukaže na različite redove vibracija motora, transmisije i točkova. Strelice pomažu pridijagnostikovanju varijanti primedbi korisnika vozila, na način da ukazuje na frekvencije koje se tičusamih izvora.

HRAPAVOST

Hrapavost je stanje u kome korisnik vozila oseća svaki kontakt pneumatika sa i najmanjomneravninom na putu, kao što su rupe, izbočine, šine ili ležeći policajci.

Nivo udara koji korisnik vozila oseća zavisi od tipa oslanjanja koje je ugrađeno na vozilu. Sistem zaoslanjanje kod sportskih automobila projektovan je za dobru upravljivost i da daje vozaču dobar

„osećaj na putu“. Luksuzna vozila projektovana su da obezbede najkomforniju moguću vožnju,izolujući vozača od neprijatnih čulnih nadražaja.

Primedbe na hrapavost zavisne su i od korišćene vrste vozila i mogu se porediti samo sa vozilima istogtipa.


52/57

Slika 36 – Putanja prostiranja hrapavosti

Analizator vibracija nije primarni alat koji se koristi za dijagnostikovanje jer je incident iznenadan itežak da bude izolovan. Dodatno, izvor koji izaziva poremećaj je već poznat i ne može se kontrolisati.Ono što se obično menja, izazivajući brigu, jeste sistem prenosa, tj. putanja.

Dobra vizuelna kontrola koja počinje na mestu na vozilu odakle se čini da simptomi potiču, obično ćeidentifikovati komponentu kod koje je došlo do promena ili dotrajalosti.

NVH KOD AUTOMOBILA


53/57

O U O O

Postoje tri glavna izvora vibracija kod vozila u radu:

- Motor / oprema;- Transmisija;- Točkovi i pneumatici.

Svaki od ovih izvora obično se okreće različitim brzinama (frekvencijama) tokom rada vozila. To je

jako korisno tokom procesa dijagnostike. Komponenta koja generiše vibracije može biti svrstana sanekom od grupa izvora ukoliko se frekvencija vibracija može odrediti.

Na primer:

Vozilo sa V6 motorom, pogonom 4x4, sa automatskim menjačem i točkovima od 31’’, koje se kreće

brzinom od 50 mph u Overdrajvu, imaće:- Broj obrtaja motora 2050 o/min = 34.1 Hz;- Frekvenciju transmisije 48.5 Hz;-

Frekvenciju točkova 10Hz.


54/57

Motor Transmisija Točkovi

Slika 37 – Vozilo sa pogonom 4x4

Različite frekvencije ovih komponentnih grupa određene su prenosnim odnosima u menjaču i glavnomprenosniku. Zbog toga će brzine okretanja i frekvencije biti različite za vozila sa različitim dimenzijamapneumatika, menjačkim prenosnicima i pogonskim mostovima.

Promena stepeni prenosa dovešće do promene broja obrtaja motora pri istoj brzini kretanja. Ovo jed d k k d k h d ž ć d l


55/57

pogodno za dijagnostiku tokom drumskih testova, gde promena simptoma može pomoći da se izolujeizvor.

Kao dodatak frekventnim analizatorima, naše svakodnevno iskustvo sa uobičajenim vibracijama ibukom može biti od koristi prilikom dijagnostike. Kao tehnička lica potrebno je da se naviknemo na tokoliko vibracija možemo da osetimo. Ovo iskustvo može se vrlo dobro primeniti pri rešavanjuproblema vibracija na vozilu.

Ukoliko simptom izgleda kao jedan od primera na Slici 38, to znači da je frekvencija ista kao notirana.Ova frekvencija ili brzina sada se može upariti sa komponentnom grupom i dijagnostika se možeodraditi na precizniji način.

Na primer:

Vozilo se kreće brzinom između 40 i 50 mph i ima vibracije koje izgledaju kao kod veš mašine pricentrifugiranju (10-15 Hz). Lako je zaključiti da stanje točka izaziva vibraciju. Pri datoj brzini kretanjafrekvencija točka je otprilike 10 – 15 Hz, u zavisnosti od pneumatika.


56/57

Slika 38 – Primeri vibracija

Talasi1 – 3 Hz

Mašina za pranje veša10 – 15 Hz

Pneumatski čekić20 – 30 Hz

Brusilica60 Hz

Električni motor ventilatora120 – 140 Hz

Najčešći NVH simptomi


57/57

Kako bi se pomoglo da se standardizuju i definišu uslovi koji se koriste da se opišu NVH simptomi,

potrebno je razviti tabelu simptoma, doživljaja i uslova pod kojima se određeno stanje dešava.Tabela treba da pokriva najčešće NVH simptome koji se pojavljuju pri radu vozila. Potrebno je dauključuje:

- Opis stanja NVHo

Šta korisnik vozila oseća,o Pod kojim uslovima je predmetno NVH stanje nastalo;

- Odgovarajući opseg frekvencija;- Silu oscilovanja;- Oscilujući sistem vibracija ili zvuka;- Druge karakteristike koje su specifične za predmetno stanje.

Documents

Osnove buke i vibracija 4.pdf