Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini buýt thông dụng 6 8 chỗ ngồi mang nhãn hiệu việt nam thí nghiệm 04 thí nghiệm về rung vỏ xe và tiếng ồn

Trong ô tô, rung động và tiếng ồn là các thuộc tính cố hữu, luôn tồn tại cùng với các quá trình động học của xe mà không bao giờ có thể triệt tiêu được.. Trong thực tế các tín hiệu không

BCN VSAE CATD

Bé C«ng nghiÖp Héi Kü s− « t« ViÖt Nam Trung t©m ph¸t triÓn c«ng nghÖ « t«

=====o0o=====

B¸o c¸o tãm t¾t khoa häc kü thuËt Dù ¸n

Hoµn thiÖn thiÕt kÕ, C«ng nghÖ chÕ t¹o vµ l¾p r¸p dßng xe mini

buýt th«ng dông 6 ÷ 8 chç ngåi mang nh∙n hiÖu ViÖt Nam

Mục lục

1 Đặt vấn đề 1

2 Đặc điểm quá trình đo và phân tích tín hiệu rung, ồn 2

2.1 Tín hiệu đo 2

2.2 Đặc trưng kỹ thuật đo rung, ồn ô tô 5

2.3 Biểu diễn các đại lượng đo theo thời gian khi đo rung và ồn ở ô tô .5

2.4 Phân tích tín hiệu đo 7

2.5 Sơ đồ đo rung, ồn 10

2.6 Phương pháp đo 14

3 Thí nghiệm ồn, rung 14

3.1 Mục đích thí nghiệm 14

3.2 Các thông số cần xác định được sau thí nghiệm 15

3.3 Phương pháp thí nghiệm 15

3.4 Chuẩn bị xe thí nghiệm 15

3.5 Thiết bị vật tư thí nghiệm 16

3.6 Địa điểm, thời gian, điều kiện, sơ đồ thí nghiệm 20

3.7 Các bước thực hiện thí nghiệm 22

3.8 Các nội dung thí nghiệm 22

3.9 Kết quả thí nghiệm 25

3.10 Tính toán, xử lý kết quả đo 25

3.11 Đánh giá kết quả thí nghiệm 29

3.12 Một số hình ảnh về thí nghiệm 32 Phần phụ lục

1 Đặt vấn đề

Rung động và tiếng ồn có quan hệ mật thiết với nhau Tiếng ồn là một phần năng lượng rung động của kết cấu truyền vào không khí gây ra sự biến thiên áp suất tác động đến các cơ quan thính giác của con người Tiếng ồn, rung động và tiếng va đập (NVH) ở ô tô có ảnh hưởng xấu đến con người trường

Trong ô tô, rung động và tiếng ồn là các thuộc tính cố hữu, luôn tồn tại cùng với các quá trình động học của xe mà không bao giờ có thể triệt tiêu được Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về NVH đều có mục đích giảm tối đa các ảnh hưởng của nó, nâng cao chất lượng và tiện nghi của xe

Đánh giá các tiêu chí NVH phải tiến hành qua các phép đo thực nghiệm, thường là đo rung động của các hệ thống, cụm và đo tiếng ồn của chúng cũng như của toàn xe Đo rung động và tiếng ồn của ô tô là một trong các nội dung quan trọng đánh giá NVH, trong quá trình sản xuất, đánh giá kiểm định cũng như trong bảo dưỡng sửa chữa xe Đo rung động thường nhằm đánh giá trạng thái làm việc theo đặc tính của các hệ thống, các cụm, xác định nguồn gây ra tiếng ồn và va đập Mức rung quá giới hạn cho phép tại các cụm, các hệ thống thể hiện sự bất thường trong quá trình vận hành của chúng, dựa trên cơ sở đó để chẩn đoán các hư hỏng có thể xẩy ra Đo tiếng ồn do các cụm, hệ thống làm việc, hay do ô tô gây ra (tiếng ồn ngoài, tiếng ồn trong ca bin) nhằm so sánh với các tiêu chuẩn qui định, xác định các giới hạn cho phép

Một trong các nội dung thí nghiệm của Dự án là các nghiên cứu đo thực nghiệm xác định các đặc tính rung của các tấm panel vỏ xe như là nguồn gây ra tiếng ồn bên trong ca bin và mức tiếng ồn trong ca bin trong các điều kiện vận hành của xe

Đo mức rung và ồn của ô tô, đặc biệt là các loại xe con, xe chở khách đã

được tất cả các nhà sản xuất ô tô quan tâm Mức rung, ồn cho phép của ô tô cũng

được hầu hết các hãng sản xuất, các quốc gia thực hiện bằng các tiêu chuẩn nhằm bảo vệ môi trường Một số tiêu chuẩn các nước trong lĩnh vực này có thể

SAE J.986 (của Hội kỹ sư ô tô Mỹ) qui định mức ồn bên ngoài xe chở khách…

Để đánh giá theo các tiêu chuẩn, cần phải tiến hành các phép đo

Để đo rung các kết cấu ô tô, người ta thường sử dụng phương pháp đo gián tiếp với các cảm biến gia tốc kiểu áp điện gắn trực tiếp lên nguồn rung Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện nay, được các hãng chuyên cung cấp thiết bị đo như B&K (Đan Mạch), QUEST (Mỹ), RION (Nhật), STEYR (áo) ứng dụng… Ngoài ra, hiện nay đo rung kết cấu ô tô còn được kết hợp với kỹ thuật đo bằng chụp ảnh giao thoa laser (holographic) như hãng LMS của Bỉ đã triển khai Đó là

kỹ thuật phát và thu phản xạ của tia laser từ bề mặt rung của kết cấu, hệ thống đo không tiếp xúc trực tiếp với nguồn rung

Để đánh giá mức ồn tổng thể bên ngoài của ô tô, các cảm biến đo âm thường được đặt cách trục dọc của xe theo đường chạy ở khoảng cách 7.5 m và cao 1.2 m so với mặt đường Để đo tiếng ồn bên trong vỏ xe ô tô, người ta đặt micrô tại những điểm nằm trên đường trục của xe ở độ cao 0,7 m tính từ điểm giữa ghế ngồi Đối với những ô tô buýt có trên 6 hàng ghế và có cabin tách biệt thì việc đo tiếng ồn được thực hiện bên trên hàng ghế thứ nhất, bên trên hàng ghế cuối cùng và ở giữa các hàng ghế đó Trong cabin người ta đo mức tiếng ồn phía trên ghế ngồi của người lái xe [4, 13]

Vì nhiều lý do ở nước ta chưa có nhiều các tiêu chuẩn đánh giá rung, ồn đối với ô tô Hiện mới chỉ có tiêu chuẩn qui định phương pháp đo và giới hạn cho phép của các mức ồn ngoài đối với phương tiện giao thông đường bộ trong công tác đăng kiểm [14]

Một số các báo cáo nghiên cứu gần đây của các tác giả trong nước [3] cũng chỉ nghiên cứu khảo sát các vấn đề tiếng ồn giao thông do ô tô phát ra bên ngoài môi trường cùng các ảnh hưởng của nó Chưa có tài liệu nào đề cập đến tiếng ồn bên trong, kể cả tiêu chuẩn tiếng ồn trong của các xe chở khách

rung ồn ở ô tô, các tín hiệu đo thường đều là các tín hiệu thay đổi theo thời gian,

ký hiệu là x(t) Mỗi một đường cong biểu diễn kết quả đo theo thời gian của một

lần đo được gọi là một thể hiện (hình 1)

Hình 1: Một thể hiện của phép đo dịch chuyển theo thời gian

Tín hiệu đo thay đổi theo thời gian có thể chia làm 2 loại: Tín hiệu không ngẫu nhiên và tín hiệu ngẫu nhiên Trong đó tín hiệu không ngẫu nhiên chỉ là trường hợp riêng của tín hiệu ngẫu nhiên

Tín hiệu không ngẫu nhiên lại có thể chia thành hai loại: tín hiệu tiền định

và tín hiệu gần tiền định, trong đó tín hiệu tiền định là tín hiệu đã biết qui luật thay đổi cũng như giá trị các thông số của nó Trong thực tế các tín hiệu không ngẫu nhiên thường là các tín hiệu gần tiền định, là loại tín hiệu đã biết trước qui luật thay đổi theo thời gian nhưng không biết một hay vài thông số mà ta cần phải đo nó

Tín hiệu ngẫu nhiên là tín hiệu mà giá trị của nó tại mỗi thời điểm là đại lượng ngẫu nhiên, là một hàm ngẫu nhiên theo thời gian

Khi xét các đặc tính số của tín hiệu ngẫu nhiên, theo [1,2,10], các tính chất

quan trọng nhất của tín hiệu ngẫu nhiên là tính dừng và tính êrgôdic của tín hiệu

ngẫu nhiên dừng

Một tín hiệu ngẫu nhiên được gọi là dừng theo nghĩa hẹp nếu như hàm mật

độ xác xuất của nó W n(x1,t1;x2,t2; ;x n,t n) với n bất kỳ, không thay đổi khi dịch chuyển các thời điểm t 1 , t 2 , t n dọc theo trục thời gian Tức là với n và τ bất kỳ ta

Một tín hiệu ngẫu nhiên dừng êrgôdic là tín hiệu ngẫu nhiên dừng mà bất

kỳ đặc trưng thống kê nào nhận được bằng cách lấy trung bình theo tập hợp tất

cả các thể hiện có thể có tại một thời điểm (ví dụ t 1) đều bằng đặc tính thống kê

đó khi lấy trung bình theo khoảng thời gian đủ lớn (T) từ một thể hiện duy nhất

của tín hiệu ngẫu nhiên dừng đó

-

Hình 3: Lấy trung bình theo tập hợp và theo thời gian

Do vậy khi đo một tín hiệu ngẫu nhiên để phân tích, thường phải kiểm tra tính dừng, tính êrgôdic của tín hiệu đo được Nếu tín hiệu là tín hiệu dừng,

Xt

tra điều kiện đủ để tín hiệu ngẫu nhiên dừng êrgôdic được xét theo kỳ vọng toán, phương sai và hàm tương quan của chúng được trình bày kỹ trong [1] Theo đó, trong thực tế các tín hiệu ngẫu nhiên phần lớn đều thoả mãn điều kiện dừng, êrgôdic

2.2 Đặc trưng kỹ thuật đo rung, ồn ô tô

a Đại lượng đo:

+ Đại lượng mong muốn:

* Dịch chuyển của các tấm panel vỏ xe (độ võng uốn), vận tốc, gia tốc và tần số dao động của chúng

* Các mức áp suất âm, mức âm trong ca bin tại các vị trí đầu người ngồi + Đại lượng đo trực tiếp:

* Gia tốc dao động vỏ xe

* áp suất âm tại các vị trí đầu người ngồi trong ca bin

b Điều kiện đo:

+ Điều kiện làm việc bình thường trong dải tốc độ sử dụng của xe ô tô + Điều kiện thời tiết tốt, đảm bảo theo TCVN qui định

c Đơn vị đo:

Đơn vị đo hệ SI m/s 2 (gia tốc); N/m 2 , Pa (áp suất), m (dịch chuyển)

2.3 Biểu diễn các đại lượng đo theo thời gian khi đo rung và ồn ở ô tô

a Khi đo rung:

- Mức của tín hiệu rung động theo thời gian có thể biểu diễn theo nhiều cách khác nhau (Hình 4) Để xác định biên độ dao động so với trạng thái cân bằng người ta dùng các giá trị mức đỉnh hoặc mức đỉnh toàn phần Khi cần xác

định năng lượng của tín hiệu rung, người ta thường sử dụng các giá trị bình phương trung bình (RMS)

- Xác định các đại lượng đặc trưng rung động:

Các đại lượng đặc trưng của rung động là: gia tốc a (m/s2); vận tốc v (m/s); dịch chuyển d (m) Ba đại lượng này quan hệ chặt chẽ với nhau và nếu biết một

Hình 4: Biểu diễn các giá trị theo thời gian khi đo rung

Hình 5: Xác định vận tốc và dịch chuyển khi biết gia tốc rung

b Khi đo ồn:

Như trình bày tại các phần trước, các đại lượng đặc trưng khi đo xác định

một nguồn âm là: Công suất P (W); Cường độ I (W/m2) và áp suất âm p (Pa =

N/m2) Trong trường âm tự do, khi biết một trong ba đại lượng này, có thể xác

định hai đại lượng còn lại theo công thức được trình bày trong hình 6

Do hầu hết các micrô trong các thiết bị đo hiện nay được sử dụng có đáp ứng với áp suất [7,8], nhưng cũng như phần trước đã phân tích, áp suất âm trong dải nghe thấy của con người là thay đổi trong một phạm vi rất rộng, từ 10-6 Pa (ngưỡng nghe thấy nhỏ nhất) đến 100 Pa (ngưỡng đau), khoảng đo theo đơn vị

áp suất thay đổi lớn như vậy gây phiền toái, phức tạp nên người ta dùng thang đo logarit sẽ thuận tiện hơn Việc chuyển đổi thang đo như thế được mô tả trong hình 7

Hình 7: Chuyển đổi thang đo tuyến tính sang thang đo logarit

2.4 Phân tích tín hiệu đo

Tín hiệu đo x(t) như đã trình bày được biểu diễn trong miền thời gian, đó là cách biểu diễn thông thường nhất Phân tích tín hiệu trong miền thời gian được gọi là phép phân tích tương quan Tuy nhiên, trong các bài toán kỹ thuật nói chung, tín hiệu đo trong miền thời gian không cung cấp cho chúng ta thông tin cần thiết, chẳng hạn khi xác định tần số kích thích cộng hưởng của kết cấu Do vậy, cần phải chuyển đổi để biểu diễn tín hiệu trong miền tần số x(f) với f là thông số nghịch đảo của thời gian Phép phân tích tín hiệu trong miền tần số

được gọi là phép phân tích phổ

Thực chất của phép phân tích phổ là tìm hàm mật độ phổ năng lượng Sx(f) (là hàm biểu diễn sự phân bố năng lượng của tín hiệu dọc theo trục tần số) được

- Nếu x(t) là các tín hiệu tiền định hay gần tiền định, có thể biểu diễn bằng các biểu thức giải tích thì:

- Nếu x(t) là các tín hiệu ngẫu nhiên dừng, êrgôdit thì cần phải sử dụng thuật toán biến đổi Furiê rời rạc DFT mà thuật toán tính nhanh của nó là biến đổi Furiê nhanh FFT

Phép biến đổi Furiê rời rạc (DFT) được viết dưới dạng:

k

Te jnk

e kTe x Te n

X

Với T =NTe và

N NTe

k

N jnk

e kTe x Te n

X

π

(4)

Trong đó: Te – bước rời rạc hoá tín hiệu x(t);

Ω - phổ rời rạc của tín hiệu X(f);

Nhược điểm của DFT là số lượng phép tính quá lớn, do vậy người ta thường dùng phép biến đổi Furiê nhanh (FFT)

Với một dãy số x k bất kỳ, có thể biến đổi Furiê rời rạc theo biểu thức:

n x e X

π

Vì x k cho trước là một dãy số nên trong biểu thức này không có thành phần

bước rời rạc hoá Te với N là số chẵn

Nếu chia x k thành hai dãy số: g i cho các số chẵn và h i cho các số lẻ, mỗi dãy

có N/2 thành phần Sử dụng DFT cho mỗi dãy số:

= ∑2ư1 ư

4

N

N jkn k

G

π

Hình 8: Sơ đồ rời rạc hoá thực hiện FFT

Đặt: W e j N

π 2

2

N

k

nk k

N

k

nk k

1 2 0

2 2

) 1 2 ( 2

kn k n kn k n

k k

kn k

N n

n N n

N N n N

N n n

W W

e

N N j N

Giả sử có N giá trị cần tính thì sử dụng DFT thông thường sẽ phải tính 2N 2

phép tính, còn nếu sử dụng FFT số lượng phép tính là Nlog2 N

2

3

Nếu N>1000

thì thuật toán FFT sẽ giảm khối lượng phép tính khoảng 100 lần [1]

Trong thực tế ở các thiết bị đo và phân tích tín hiệu, để xác định hàm mật

độ phổ, người ta thường dùng các bộ lọc tín hiệu theo tần số, với độ rộng các dải lọc khác nhau [10] như sẽ được trình bày ở phần sau

2.5 Sơ đồ đo rung và ồn

Để thực hiện được quá trình đo rung và ồn, sơ đồ đo không thể thiếu các thành phần như sơ đồ khối cấu trúc nêu ra dưới đây:

Hình 9: Sơ đồ khối của mạch đo rung, ồn

Từng khối trong sơ đồ thực hiện các chức năng như sau:

2.5.1 Chuyển đổi sơ cấp

Chuyển đổi sơ cấp là thiết bị thực hiện một quan hệ hàm đơn trị giữa đại lượng vào (không điện) thành một đại lượng ra (đại lượng điện) với một độ chính xác nhất định Trong kỹ thuật đo lường, cần phải cấu thành chuyển đổi sơ cấp để

đảm bảo hàm quan hệ này là tuyến tính Bộ chuyển đổi được đặt trong một vỏ, hộp có kích thước và hình dạng khác nhau phù hợp với nơi đặt của điểm đo tạo thành một dụng cụ gọi là đầu đo (còn gọi là cảm biến hoặc sensor)

a Chuyển đổi sơ cấp khi đo rung

Thường sử dụng nhất là các chuyển đổi áp điện thuận, với việc sử dụng các

Khi phần tử áp điện bị va đập bởi khối đập với lực biến thiên, trên bề mặt của nó xuất hiện các điện tích Các điện tích này trở thành tín hiệu tương ứng với lực (gia tốc) va đập Hình sau đây mô tả đầu đo gia tốc kiểu áp điện B&K 4384

được sử dụng trong thí nghiệm

Hình 10: Cấu tạo và kích thước của cảm biến gia tốc áp điện B&K 4384

b Chuyển đổi sơ cấp khi đo ồn

Chuyển đổi sơ cấp khi đo tiếng ồn thường dùng là các micro dựa trên nguyên tắc biến đổi điện dung Nguyên tắc này dựa trên sự tác động tương hỗ giữa hai điện cực, tạo thành một tụ điện Điện dung của tụ điện thay đổi dưới tác dụng của đại lượng vào Biến thiên của áp suất không khí làm cho màng rung rung, làm thay đổi khe hở không khí giữa màng rung và tấm sau của tụ điện, kết quả làm thay đổi điện dung của nó Hình vẽ dưới đây mô tả kết cấu của một micro kiểu điện dung như thế

Hình 11: Kết cấu của micrô kiểu điện dung [8]

- Chuyển tín hiệu ra với độ nhạy phù hợp với thiết bị đo

Hình dưới đây thể hiện một bộ tiền khuyếch đại cho micro kiểu điện dung

Hình 12: Micro với bộ tiền khuyếch đại

Một bộ lọc lý tưởng chỉ cho các tín hiệu có tần số nằm trong băng thông (từ

f 1 đến f 2) đi qua nó Các bộ lọc tần số trong thực tế cho phép cả những tín hiệu nằm ngoài băng thông đi qua, tuy rằng hình dạng của nó bị suy biến Băng thông

Hình 13: Các đặc trưng của bộ lọc tần số

Khi phân tích phổ, kết quả phân tích được biểu diễn trong các dải tần số có

độ rộng nhất định Thường dùng nhất hiện nay là các bộ lọc có tỷ lệ phần trăm

độ rộng không đổi (CPB – Constant Percentage Pandwidth) Độ rộng của dải

được xác định bởi tỷ lệ phần trăm của tần số trung tâm Độ rộng của dải sẽ tăng khi tần số trung tâm tăng lên theo thang đo Tần số trung tâm của dải được lấy là tần số trung bình nhân:

Trong đó: f : Tần số giới hạn dưới của dải phổ; 1 f : Tần số giới hạn trên 2

Dải tần số có tỷ số f2 f1 =2 được gọi là dải ốc ta Nếu 3 2 1,26

2.5.4 Bộ tính toán tách tín hiệu và thời gian trung bình

Bộ tính toán tách tín hiệu có mục đích nhằm biến đổi tín hiệu đến mức có thể hiển thị được trên màn hình Ngoài ra, do tín hiệu vào có thể thay đổi, suy giảm bất thường làm cho tín hiệu ra liên tục biến thiên nên trong khối này cần phải có bộ tính toán mức tín hiệu theo thời gian trung bình

2.5.5 Hiển thị kết quả

Phương pháp hiển thị kết quả phổ biến nhất hiện nay là hiển thị số Phổ biến nhất là các bộ hiện số bằng LED và tinh thể lỏng với độ phân giải ngày càng cao

2.6 Phương pháp đo

Theo lý thuyết đo lường kỹ thuật, có các cách thực hiện phép đo như sau:

đo trực tiếp; đo gián tiếp; đo hợp bộ và đo thống kê

Các cách đo nói trên có thể đo theo các phương pháp khác nhau, tuỳ thuộc vào độ chính xác yêu cầu, điều kiện thí nghiệm và thiết bị hiện có

Phân loại theo nguyên lý đo thì có 2 phương pháp:

- Phương pháp đo biến đổi thẳng

- Phương pháp đo kiểu so sánh

3.Thí nghiệm đo ồn rung

3.1 Mục đích

a Đo tần số, biên độ rung của các tấm panel vỏ xe:

+ Tìm ra các vùng tần số xẩy ra cộng hưởng dao động của vỏ xe trong dải tốc độ sử dụng ở điều kiện hoạt động bình thường

+ Xác định biên độ (dịch chuyển) dao động của vỏ xe cho bài toán mô phỏng lan truyền âm trong ca bin

b Đo tiếng ồn trong ca bin tại các vị trí đầu người lái xe và hành khách:

+ So sánh, chứng minh với kết quả tính toán lý thuyết của bài toán mô

3.2 Các thông số cần xác định được sau thí nghiệm:

a Các thông số dao động:

+ Biên độ (gia tốc) rung của các tấm vỏ xe

+ Biên độ (dịch chuyển) dao động của vỏ xe trong quá trình hoạt động + Phổ dao động

b Các thông số đo ồn:

+ áp suất âm (Pa), mức áp suất âm LP (dB) trong các dải ốc ta

+ Mức âm LA (dBA) tại các vị trí đầu người lái, đầu hành khách trong xe + Phổ tiếng ồn

3.3 Phương pháp thí nghiệm

3.3.1 Phương pháp đo rung:

+ Sử dụng phương pháp đo gia tốc rung của các tấm panel cùng với các cảm biến và thiết bị đo chuyên dụng có khả năng ghi, phân tích để xây dựng đặc tính biên độ tần số

+ Xử lý số liệu đo bằng các phần mềm chuyên dụng và toán học nhằm đạt

được các thông số theo yêu cầu

3.4.2 Chuẩn bị kỹ thuật xe thí nghiệm

Trước khi thí nghiệm, xe được kiểm tra, điều chỉnh toàn bộ tình trạng kỹ

- Rửa xe

- Kiểm tra đồng bộ của xe

- Kiểm tra làm việc của động cơ và HTTL

- Bơm và kiểm tra áp suất lốp

- Kiểm tra vận tốc và các chỉ số của đồng hồ tốc độ

- Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh

- Kiểm tra điều chỉnh hệ thống lái

- Kiểm tra nồng độ khí xả

- Kiểm tra hệ thống đèn chiếu sáng, còi, đèn tín hiệu

- Kiểm tra sự cố định chắc chắn các cánh cửa, gioăng kính

Hình 15: Xe thí nghiệm

3.5 Thiết bị, vật tư thí nghiệm

3.5.1 Hệ thống kiểm chuẩn đầu đo rung Bruel&Kjaer: Có tác dụng hiệu chuẩn

lại thiết bị đo theo điều kiện hiện trường, tránh sai số

Hình 16: Hệ thống

kiểm chuẩn đầu đo

+ §Çu ®o chuÈn 2356401, ®Çu rung chuÈn 4808 vµ bé ph¸t tÝn hiÖu chuÈn

§Çu rung

3.5.3 Sensor đo gia tốc B&K

+ Sensor gia tốc: B&K type 5958 (số l−ợng: 03)

- Kiểu: Cảm biến gia tốc áp điện theo nguyên lý dịch chuyển; loại đặc biệt

Hình 21:

Sensor gia

tốc: B&K

type 5958

+ Sensor gia tốc: B&K type 4384 (số lượng: 03)

- Kiểu: Cảm biến gia tốc áp điện nguyên lý dịch chuyển; loại đa mục đích

3.5.4 Micrô B&K type 4188 và bộ tiền khuyếch đại 2669: (số lượng 02)

- Kiểu: Micro trường tự do, chuyển đổi điện dung

- Kiểu đáp ứng: Trường âm tự do và khuyếch tán

- Đường kính: 1/2 inch

- Độ nhạy: 31.6 mV/Pa

- Dải tần hoạt động: 8 Hz – 12.5 kHz

3.5.6 Phần mềm DasyLab 7: Xử lý tín hiệu đo

3.5.7 Các thiết bị, vật tư khác tại nhà máy Mekong:

Dây chuyền kiểm tra; Cầu nâng 4 trụ yasaka 3 T; ắc qui 12 V-60AH; keo dán; dụng cụ cơ khí cầm tay

3.6 Địa điểm, thời gian, điều kiện, sơ đồ thí nghiệm

xe thấp nên tiếng ồn ngoài ít ảnh hưởng tới kết quả đo

3.6.2 Thời gian: ngày 15 và 16 tháng 04 năm 2005

3.6.3 Điều kiện thí nghiệm:

+ Tải trọng xe khi thí nghiệm: 4 người/7 người

+ Xe được đóng kín các cửa kính; hệ thống điều hoà nhiệt độ đặt ở chế độ làm việc trung bình

b Điều kiện nơi thử nghiệm:

+ Đo trong nhà máy Mê Kông khi toàn bộ nhà máy không làm việc (ngày nghỉ)

+ Đo trên đường trong điều kiện thời tiết tốt, đảm bảo các yêu cầu về điều kiện đo được qui định trong TCVN 5136-90: không mưa, không có gió mạnh,

đường khô ráo, nhiệt độ ngoài trời trung bình 270C

3.6.4 Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm trên ô tô:

Hình 25: Sơ đồ bố trí các điểm đo

Ký hiệu

SS 1: Sensor đo rung gắn trên tấm sàn xe (B&K type 5958)

SS 2: Sensor đo rung gắn trên tấm trước xe (B&K type 5958)

SS 3: Sensor đo rung gắn trên tấm nóc xe (B&K type 5958)

SS 4: Sensor đo rung gắn trên tấm sau xe (B&K type 4384)

SS 5: Sensor đo rung gắn trên tấm phải xe (B&K type 4384)

SS 6: Sensor đo rung gắn trên tấm trái xe (B&K type 4384)

SS 7: Micrô và bộ tiền khuyếch đại đo âm trong cabin (B&K type 4188)

3.7 Các bước thực hiện thí nghiệm:

1- Lắp đặt thiết bị đo theo sơ đồ Các cảm biến đo rung được đặt trên các tấm panel chính của các mảng vỏ xe, hướng đo trùng với phương pháp tuyến của các tấm; Micrô đo âm được đặt tại các vị trí tai người lái xe và ở giữa mỗi băng ghế hành khách, cách mặt ghế 0.7m

2- Đưa xe vào vị trí đo (theo bài thí nghiệm: trên rulo, cầu nâng hoặc ngoài

đường)

3- Đo, ghi tiếng ồn nền

4- Đưa xe đến chế độ làm việc đã định (tăng tốc hoặc giữ ở các tốc độ ổn

định)

5- Tiến hành đồng thời đo rung, ồn ở các chế độ đã định (theo vị trí đo, tốc

độ) ở mỗi chế độ tiến hành đo 5 lần để lấy kết quả trung bình Ghi lại dữ liệu 6- Xử lý, phân tích, tính toán các số liệu đo

3.8 Các nội dung thí nghiệm

Nội dung thí nghiệm bao gồm 3 bài thí nghiệm theo 3 phương án thử: đo trên rulô, đo trên cầu nâng và đo trên đường; nhằm tạo ra những tình huống kích thích khác nhau làm rung kết cấu vỏ xe

- Đo trên rulô và cầu nâng có thể loại bỏ ảnh hưởng khí động của gió

- Đo trên đường như trong điều kiện hoạt động bình thường của ô tô

Trong từng phương án đều tiến hành đo ở các chế độ tốc độ ổn định, chế độ tăng tốc giống nhau để từ đó rút ra các so sánh, đánh giá kết quả giữa các phương án

3.8.1: Bài Thí nghiệm 1: Đo rung, ồn trên Rulô

a Nội dung: Đo gia tốc rung của vỏ xe và áp suất âm trong ca bin khi xe chạy

time(on)_V45.asc time(on)_V80.asc time(on)_Vk.asc Tờn file time(rungi)_V45.asc

(i=1 6)

time(rungi)_V80.asc (i=1 6)

time(rungi)_Vk.asc (i=1 6;k=30, ,80)

3.8.2: Bài Thí nghiệm 2: Đo rung, ồn trên cầu nâng

a Nội dung: Đo gia tốc rung của vỏ xe và áp suất âm trong ca bin khi nâng xe

trên cầu nâng 4 trụ iyasaka, với các chế độ:

- Tăng tốc từ 0 đến 45 km/h; từ 40 đến 80 km/h (2 chế độ)

- Các tốc độ ổn định: 30, 40, 50, 60, 70, 80 km/h (6 chế độ)

b Tổ chức ghi số liệu đo

B¶ng 2: Tæ chøc ghi sè liÖu khi ®o trªn cÇu n©ng

(i=1 6)

time(rungi)_V80.asc (i=1 6)

time(rungi)_Vk.asc (i=1 6;k=30, ,80)

b Tæ chøc ghi sè liÖu ®o

B¶ng 3: Tæ chøc ghi sè liÖu khi ®o trªn ®−êng

Chạy trên đường

Vận tốc

V: 30; 40; 50; 60; 70; 80 time(on)_V45.asc time(on)_V80.asc time(on)_Vk.asc Tên file time(rungi)_V45.asc

(i=1 6)

time(rungi)_V80.asc (i=1 6)

time(rungi)_Vk.asc (i=1 6;k=30, ,80)

i = 4: Tệp số liệu đo rung trên tấm Sau xe;

i = 5: Tệp số liệu đo rung trên tấm Phải xe;

i = 6: Tệp số liệu đo rung trên tấm Trái xe;

+ Dùng chỉ số k để biểu diễn chế độ tốc độ khi đo

3.9 Kết quả Thí nghiệm

Số liệu đo được khi thử nghiệm là Gia tốc (m/s2 – khi đo rung) và áp suất

âm (Pa – khi đo ồn) theo thời gian, được lưu trữ trong máy tính PULSE 3650 nhờ phần mềm Pulse LapShop v.4.1

Số lượng các file kết quả được chỉ ra ở bảng 5 dưới đây

Bảng 4: Số lượng các tập tin kết quả đo

ồn

36 file rung

2 file

ồn

12 file rung

7 file

ồn

42 file rung

2 file

ồn

12 file rung

7 file

ồn

42 file rung

Các tập tin dạng số được định dạng ASCII (có đuôi mở rộng asc) tiện cho việc sao lưu và phân tích xử lý Ngoài ra, kết quả đo còn thể hiện trên màn hình

hiển thị (Hình 20: Phần mềm Pulse LabShop v.4.1 thiết lập chế độ, lưu trữ số

liệu đo)

3.10 Tính toán, xử lý kết quả đo

Kết quả đo là các tín hiệu gia tốc (hoặc áp âm) theo thời gian Để nhận

được các kết quả như vận tốc, dịch chuyển cần tiến hành tính toán Cách đơn

thiết lập các mạch tích phân phù hợp trong DasyLab Giá trị dịch chuyển (vận tốc, gia tốc) là các đại lượng quan hệ hàm với thời gian

Xử lý kết quả tính toán bằng phép phân tích phổ như đã trình bày ở phần trước, tức là với các điểm dữ liệu theo thời gian, dùng phép biến đổi Fourier để nhận được các dữ liệu trong vùng tần số

Hình 27: Phân tích phổ rung của các tấm vỏ xe bằng phần mềm DasyLab

3.10.1 Các bước xử lý tín hiệu bằng DasyLab:

Xử lý số liệu đo bằng phần mềm DasyLap 7 nhờ các mô đun: Đọc số liệu - Hiển thị tín hiệu theo thời gian – Phân tích FFT – Ghi ra file kết quả Sơ đồ các bước xử lý tín hiệu được trình bày dưới đây

KQ: Biờn độ, tần số,

đồ thị

đọc

số liệu

hiển thị Phõn tớch

FFT

Ghi

ra file

Qui chuẩn

số liệu

dB), do vậy cần tính toán trên các kết quả đã được xử lý để nhận được dạng kết quả mong muốn

a Tính toán số liệu đo rung

Như được trình bày trong công thức tại Hình 5

Biên độ dịch chuyển:

( )2 3

3

2.10 10 2 .f

a a

P: áp suất âm đo được (Pa)

P 0 : áp suất chuẩn; P 0 = 20.10 -6 (Pa)

L

1

1 010 lg

.

L A : Mức âm, [dB(A)];

L i : Mức áp suất âm trong dải tần số thứ i, [dB];

K Ai : Độ hiệu chỉnh theo đặc tính trọng số A, ứng với dải tần số thứ i [dB]; n: Số lượng các dải tần số

Mức âm tương đương: Tiếng ồn trong ô tô là tiếng ồn biến đổi (hình 29)

Để đánh giá, so sánh ảnh hưởng của các dạng tiếng ồn biến đổi, người ta thường tính tiếng ồn tương đương Với một dạng tiếng ồn biến đổi cho trước, mức âm tương đương của nó là mức âm của tiếng ồn không đổi, dải tần rộng, không phải

3.10.3 KÕt qu¶ sau xö lý:

a KÕt qu¶ Bµi thÝ nghiÖm 1: §o trªn Rul«

- KÕt qu¶ rung c¸c tÊm panel vá xe

- KÕt qu¶ rung d¹ng sè: C¸c gi¸ trÞ tÇn sè (Hz) t−¬ng øng víi 5 b¶n ghi chuyÓn vÞ (mm) vµ gi¸ trÞ trung b×nh céng cña 5 lÇn ®o nµy

- KÕt qu¶ rung c¸c tÊm vá xe d¹ng phæ

C¸c kÕt qu¶ rung cña c¸c tÊm vá xe d¹ng phæ xin xem thªm ë phô lôc 4A

- D¹ng phæ Møc ¸p suÊt ©m L (dB) (Phô lôc 4B)

- Møc ©m LA (dBA) trong c¸c d¶i èc ta (Phô lôc 4C)

b KÕt qu¶ Bµi thÝ nghiÖm 2: §o trªn CÇu n©ng (c¸c kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy

t−¬ng tù c¸c môc nh− ë phÇn a; KÕt qu¶ d¹ng phæ tr×nh bµy trong phô lôc 4A, 4B vµ 4C)

c KÕt qu¶ Bµi thÝ nghiÖm 3: §o khi ch¹y xe trªn ®−êng (c¸c kÕt qu¶ ®−îc

3.11 Đánh giá kết quả thí nghiệm

3.11.1 Đánh giá kết quả rung của các tấm panel vỏ xe

Phụ lục 4A biểu diễn phổ biên độ tần số của các tấm vỏ xe chịu rung động Hình 28 thể hiện kết quả đo rung dạng phổ của tấm sàn khi chạy xe trên đường ở tốc độ 60 km/h

Từ phụ lục 4A cho thấy rung động của vỏ xe ở tất cả 24 chế độ đo đều có biên độ dịch chuyển không lớn, cỡ vài mm Biên độ dịch chuyển lớn nhất ứng với các tần số dưới 400 Hz

3.11.2 Đánh giá kết quả mức ồn

Từ kết quả đo áp suất âm, theo công thức (13), (14), (15) có thể xác định các giá trị mức áp suất âm, mức âm, mức toàn thang hoặc mức âm tương đương; dạng phổ tiếng ồn tại mỗi chế độ đo như được thể hiện ở hình 29

400.

0 500.

0 630 0

12.516.020.025.031.540.050.063.080.0100.0125.0160.0200.0250.0315.0400.0500.0630.0800.0

10 0

a Mức áp suất âm: Mức áp suất âm (dB) trong mỗi dải ốc ta có tần số trung

bình nhân từ 12.5 đến 1000 Hz Hình 31 là mức áp suất âm ở tốc độ 60 km/h khi chạy xe trên đường

b Mức áp suất âm có trọng số (mức âm): Mức âm LA (dBA) trong các dải

ốc ta với các tần số trung bình nhân từ 12.5 đến 1000 Hz được xác định theo công thức (3-14) Hình 30 biểu diễn mức âm ở tốc độ 60 km/h khi chạy xe trên

đường

c Mức âm toàn thang:

Bảng 5: Mức âm toàn thang trong các chế độ đo

Mức âm toàn thang dB(A)

30

km/h

40 km/h

50 km/h

60 km/h

70 km/h

80 km/h

0-45 km/h

40-80 km/h Khi chạy xe trên đường

50 km/h

60 km/h

70 km/h

80 km/h

0-45 km/h

40-80 km/h Khi chạy xe trên đường

68 72 71 76 76 72 71 75

Khi chạy xe trên cầu nâng

3.11.3 Bàn luận về kết quả thí nghiệm

Kết quả đo rung, ồn và xử lý tính toán ở tất cả các chế độ thử đã nói ở trên cho thấy:

+ Đặc tính biên độ tần số của vỏ xe có các giá trị biên độ cần quan tâm nằm trong vùng tần số thấp, khoảng dưới 400 Hz Ngoài khoảng tần số này, biên độ dao động rất bé

+ Trong khoảng tần số đến 400 Hz, vỏ xe có từ 6 đến 8 điểm xẩy ra cộng hưởng xung quanh các tần số 20, 50, 76, 105, 145, 170, 235 Hz

+ Trong toàn bộ dải tốc độ thử nghiệm của xe từ 30 đến 80 km/h, ở các tốc

độ 50, 60 km/h biên độ dao động các tấm vỏ xe có giá trị lớn nhất

+ Mức ồn trong ca bin tại vị trí đầu người lái xe đạt giá trị cao nhất ở vùng tốc độ lân cận 60 km/h (Bảng 2: mức toàn thang đạt 83.5 dBA; mức âm tương

đương đạt 76 dBA) ở các tốc độ thấp hoặc cao hơn thì tiếng ồn cũng giảm Khi

ô tô tăng tốc thì tiếng ồn cũng tăng lên

+ Do chưa có tiêu chuẩn riêng để đánh giá, nhóm nghiên cứu so sánh kết quả với các tiêu chuẩn khác: Nếu so với TCVN 3985-1999 qui định mức tiếng ồn cho phép tại các vị trí làm việc đối với mức âm tương đương là 85 dBA thì tiếng

ồn trong xe đã đo là 76 dBA, thấp hơn 9 dBA; Mức toàn thang đo được ở tất cả các chế độ thử là 83.5 dBA Cũng theo tiêu chuẩn này, mức áp suất âm ở các dải

ốc ta của xe được đo cũng thấp hơn giá trị cho phép, chẳng hạn ở tần số 1000 Hz

là 32 dB so với cho phép là 75 dB

3.12 Mét sè h×nh ¶nh vÒ thÝ nghiÖm