ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LMS TEST.LAB ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN XE BUÝT THACO CITY B60 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Mục tiêu nghiên cứu Thử nghiệm đánh giá rung động, tiếng ồn trên xe buýt Thaco City B60 bằng cách sử dụng bộ phần mềm LMS Test.Lab để đo đạc, phân tích, tìm ra nguồn gây rung động, tiế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN THANH THÁI

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LMS TEST.LAB ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN XE BUÝT THACO CITY B60

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Đà Nẵng – Năm 2019

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LMS TEST.LAB ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN XE BUÝT THACO CITY B60

Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí Động lực

Mã số : 8520116

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Đà Nẵng – Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của tác giả khác nếu có đều được trích dẫn đầy đủ

Các số liệu, kết quả thực nghiệm nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Luận văn này cho đến nay vẫn chưa được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như ở nước ngoài và cho đến nay vẫn chưa được công bố trên bất kỳ phương tiện thông tin nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây

Tác giả luận văn

học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt là Thầy hướng dẫn PGS.-TS Trần Thanh Hải Tùng

đã giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp quan trọng trong định hướng nghiên cứu của đề tài

Tuy nhiên, do đề tài được thực hiện mới hoàn toàn, thời gian có hạn nên đề tài nghiên cứu cũng chưa được hoàn thiện và không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, tác giả rất mong tiếp tục nhận được những ý kiến đóng góp để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

Trần Thanh Thái

TÓM TẮT LUẬN VĂN

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LMS TEST.LAB ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG,

TIẾNG ỒN XE BUÝT THACO CITY B60

Học viên: Trần Thanh Thái, Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực

Mã số: 8520116, Khóa: K35, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Ở nước ta hiện nay kinh tế, xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đi lại của con người dần tăng lên, cùng với đó ngành công nghiệp ô tô cũng không ngừng phát triển Đặc biệt, xe Buýt công cộng ngày càng được chú trọng đầu tư để nâng cao chất lượng vận tải hành khách, giảm ô nhiễm môi trường Tại Công ty Bus Thaco công tác kiểm nghiệm chất lượng là yếu tố được quan tâm hàng đầu Vì vậy, công tác đánh giá rung - ồn xe Buýt Thaco City B60 là vấn đề cấp thiết Trong đề tài thực nghiệm đánh giá rung động, tiếng ồn xe có giới thiệu về cơ sở lý thuyết, thực nghiệm đo đạt

và xử lý số liệu đo, phân tích, cải tiến giảm rung động, tiếng ồn nhằm nâng cao chất lượng, giảm thời gian phát triển sản phẩm đồng thời nâng cao được khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp

Từ khóa: Phần mềm LMS; Tiếng ồn; Rung động; buýt Thaco City B60; Cải tiến

APPLICATION OF LMS TEST.LAB SOFTWARE IN ORDER TO EVALUATE VIBRATION, NOISE IN B60 CITY BUS THACO

Abstract - In our country, the economy and society are growing rapidly, the demand for human transporation gradually increases, along with the automobile industry is also constantly developing In particular, public buses are increasingly focused on investment in order to upgrade passenger transport quality as well as minimizing environmental pollution At Bus Thaco, quality testing is a factor that is on the top of priority Therefore, the vibration and noise assessment – B60 City Bus Thaco are an urgent and necessary issues In the topic of experimental evaluation of vibration and noise of vehicle, there is

a introduction of theoretical, empirical basis, measurement analysis and improvement of vibration and noise issues of vehicle, minimize product development time, improve the competitiveness of businesses as well

Keywords: LMS Software; Noise; Vibration; Bus Thaco City B60; Improve

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp và cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

6 Cấu trúc của luận văn 3

1 Nguyên nhân gây rung động, tiếng ồn 4

Khái niệm rung động, tiếng ồn 4

Các nguyên nhân gây rung động, tiếng ồn 4

1.2.Ảnh hưởng của rung- ồn đến hành khách và chất lượng ô tô 7

1.2.1.Cơ chế tác động của rung động lên cơ thể của con người 8

1.2.2 Ảnh hưởng của rung động lên cơ thể của hành khách 9

1.2.3.Ảnh hưởng của rung động đến độ bền khung vỏ và an toàn chuyển động 11

1.2.4.Cơ chế tác động của tiếng ồn lên cơ thể của con người 13

1.3Tổng quan về các nghiên cứu thực nghiệm rung, ồn trong và ngoài nước 14

1.3.1.Nghiên cứu trong nước 14

1.3.2.Nghiên cứu ngoài nước 15

2.1.Các nguồn gây ra rung động, tiếng ồn trên xe 19

2.2.Các đại lượng vật lý về rung động, tiếng ồn 26

2.3.Các dạng biểu đồ phân tích rung động, tiếng ồn 27

2.4.Phương pháp xử lý số liệu 39

2.5.Các tiêu chuẩn quy định về rung động và tiếng ồn trên ô tô 41

2.5.1.Tiêu chuẩn rung động 41

2.5.2 Tiêu chuẩn tiếng ồn 42

2.6.Kết luận 42

3.1.Giới thiệu về xe Buýt Thaco City B60 43

3.1.1.Cấu hình xe 43

3.2.Tổng thể của xe 47

3.3.Giới thiệu về phần mềm LMS Test.Lab và các thiết bị đo 47

3.3.1.Phần mềm LMS Test.Lab 47

3.3.2.Các loại cảm biến 48

3.3.3.Bộ xử lý và khuếch đại tín hiệu SCADAS 51

3.3.4.Các thiết bị kết nối 52

3.3.5.Phần mềm xử lý, hiển thị kết quả đo 53

3.4.Phân tích chọn chế độ thực nghiệm 53

3.5.Phương pháp thực hiện đo đạc thông số 54

3.5.1.Lắp đặt thiết bị 54

3.5.2.Thiết lập các thông số đầu vào trên phần mềm LMS Test.Lab 57

3.6.Thực nghiệm và xử lý số liệu 63

3.7.Kết quả thực nghiệm 65

3.8 Kết luận 71

4.1.Phân tích xác định nguồn gây ra rung động 72

4.2.Phân tích xác định nguồn gây ra tiếng ồn 73

4.3.Phương án cải tiến để giảm rung động, tiếng ồn 75

4.4.Đo đạc, kiểm tra rung động, tiếng ồn sau khi điều chỉnh thiết kế 76

4.4.1.Phần rung động: 76

4.4.2.Phần tiếng ồn: 78

4.5.Kết luận 79

1 Kết Luận 80

2 Hướng phát triển đề tài 80

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của xe thực nghiệm 43

Bảng 3.2 Các thông số tổng thể của xe khảo sát 47

Bảng 3.3 Các thông số kỹ thuật của cảm biến Seat pad 49

Bảng 3.4 Các thông số kỹ thuật của cảm biến âm 49

Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật của cảm biến Tacho 50

Bảng 3.6 Các thông số kỹ thuật của cảm biến gia tốc một phương 51

Bảng 3.7 Các thông số kỹ thuật của cảm biến gia tốc ba phương 51

Bảng 3.8 Thông số các dây nối thiết bị đo 52

Bảng 3.9 Kết quả đo rung động khi động cơ không tăng tốc 65

Bảng 3.10 Kết quả đo độ ồn 70

Bảng 4.1 Kết quả đo rung động trên mui xe khi bậc điều hòa, động cơ nổ không tải 75

Bảng 4.2 Bảng giá trị rung động tác dụng lên sàn xe 77

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Động cơ mất đồng tâm trục[5] 5

Hình 1.2 Động cơ mất cân bằng động [5] 5

Hình 1.3 Sự mài mòn của các bộ phận máy [5] 6

Hình 1.4 Rơ lỏng mối ghép của máy [5] 6

Hình 1.5 Hiện tượng cộng hưởng rung động [5] 7

Hình 1.6 Tác hại của rung động, tiếng ồn đến hành khách 8

Hình 1.7 Tần số dao động riêng của các bộ phận trên cơ thể con người [1] 8

Hình 1.8 Vị trí lực tác dụng chính của lực lên hành khách trên xe [1] 9

Hình 1.9 Ảnh hưởng của rung động lên con người 11

Hình 1.10 Đồ thị đường cong mỏi của vật liệu [6] 12

Hình 1.11 Ảnh hưởng của tiếng ồn lên con người 13

Hình 1.12 Hệ thống thu thập dữ liệu DEWETRON 3020 14

Hình 1.13 Đồ thị dao động của ô tô [2] 14

Hình 1.14 Thực nghiệm xác định nguồn rung từ lốp xe 16

Hình 1.15 Thực nghiệm kiểm tra rung động trên vành tay lái 16

Hình 1.16 Biểu đồ rung động trên vành tay lái khi động cơ tăng tốc[8] 17

Hình 1.17 Thực nghiệm tiếng ồn trên tô tô trong phòng thiết bị 17

Hình 1.18 Thực nghiệm độ ồn do lốp tạo ra trên băng thử 18

Hình 1.19 Biểu đồ độ ồn do lốp xe ô tô con tạo ra trên băng thử [8] 18

Hình 2.1 Kết cấu lắp ghép động cơ trên xe 20

Hình 2.2 Kết cấu căng đai quạt gió làm mát động cơ 20

Hình 2.3 Kết cấu hệ thống điều hòa gây rung,ồn trên xe 21

Hình 2.4 Hộp số gây rung ồn trên xe 22

Hình 2.5 Cầu chủ động gây rung ồn trên xe 22

Hình 2.6 Lốp xe gây ra rung động, tiếng ồn 23

Hình 2.7 Cơ cấu phanh gây rung động, tiếng ồn 23

Hình 2.8 Giàn điều hòa gây rung động, tiếng ồn 24

Hình 2.9: Mô hình hệ rung động khung xe 24

Hình 2.10: Mô hình các nguồn ồn tác dụng lên xe 25

Hình 2.11 Biên độ rung động, tiếng ồn [3] 26

Hình 2.12 Tần số rung động, tiếng ồn [3] 27

Hình 2.13 Biểu đồ dạng sóng [3] 28

Hình 2.14 Biểu đồ dạng phổ [3] 29

Hình 2.24 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ 37

Hình 2.25 Đồ thị thác nước[8] 38

Hình 2.26 Đồ thị màu [8] 39

Hình 2.27 Đồ thị đánh giá theo phương pháp RMS [1] 40

Hình 2.28 Đồ thị đánh giá theo phương pháp MTVV [1] 40

Hình 2.29 Đồ thị đánh giá theo phương pháp VDV [1] 41

Hình 3.1 Động cơ Weichai WP4.6NQ220E40 44

Hình 3.2 Hệ thống treo trước xe thực nghiệm 45

Hình 3.3 Hệ thống treo cầu sau xe thực nghiệm 45

Hình 3.4 Khung xương xe thực nghiệm 46

Hình 3.5 Kích thước xe thực nghiệm 47

Hình 3.6 Cảm biến Seat pad 48

Hình 3.7 Cảm biến âm 49

Hình 3.8 Cảm biến số vòng quay (Tacho) 50

Hình 3.9 Cảm biến gia tốc một phương 50

Hình 3.10 Cảm biến gia tốc 3 phương 51

Hình 3.11 Thiết bị SCADAS 52

Hình 3.12 Phần mềm xử lý, hiển thị kết quả đo 53

Hình 3.13 Quy ước phương đo khi lắp đặt cảm biến 54

Hình 3.14 Lắp đặt cảm biến gia tốc 3 phương lên sàn xe 55

Hình 3.15 Lắp đặt cảm biến đo âm thanh trong xe 55

Hình 3.16 Kết nối cảm biến đến thiết bị Scadas 56

Hình 3.17 Đầu nối cảm biến với thiết bị Scadas 56

Hình 3.18 Thư mục cần chọn trước khi khởi động phần mềm 57

Hình 3.19 Giao diện ban đầu của phần mềm 57

Hình 3.20 Các công cụ và thư mục hỗ trợ cài đặt 58

Hình 3.21 Cửa sổ cài đặt thông số cảm biến 58

Hình 3.22 Các lựa chọn trong phần cài đặt 59

Hình 3.23 Màn hình hiển thị thư mục Database 59

Hình 3.24 Giao diện Database 59

Hình 3.25 Giao diện mục Tracking setup 60

Hình 3.26 Bảng nhập thông số của mục Tracking setup 60

Hình 3.27 Giao diện Acquisition setup 61

Hình 3.28 Các lựa chọn trong Acquisition setup 61

Hình 3.29 Giao diện Online processing 62

Hình 3.30 Các lựa chọn ở phần Vibration 62

Hình 3.31 Các lựa chọn ở phần Overall level 63

Hình 3.32 Giao diện Measure 63

Hình 3.33 Vùng thao tác các lựa chọn đo trong Measure 64

Hình 3.34 Giao diện lúc đang đo đạc 64

Hình 3.35 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên không có điều hòa - đầu xe 66

Hình 3.36 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên không điều hòa- giữa xe 66

Hình 3.37 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên không điều hòa- cuối xe 67

Hình 3.38 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên có điều hòa- đầu xe 67

Hình 3.39 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên có điều hòa- giữa xe 68

Hình 3.40 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên có điều hòa- cuối xe 68

Hình 3.41 Đồ thị giá trị rung động ở chế độ tăng tốc có điều hòa- đầu xe 69

Hình 3.42 Đồ thị giá trị rung động ở chế độ tăng tốc có điều hòa- giữa xe 69

Hình 3.43 Đồ thị giá trị rung động ở chế độ tăng tốc có điều hòa- cuối xe 70

Hình 3.44 Đồ thị độ ồn ở chế độ động cơ nổ không tải có điều hòa- giữa xe 70

Hình 4.1 Đồ thị phân tích rung động ở chế độ không tăng tốc có điều hòa- cuối xe 72

Hình 4.2 Đồ thị phân tích rung động ở chế độ tăng tốc có điều hòa- cuối xe 73

Hình 4.3 Đồ thị độ ồn ở chế độ động cơ nổ không tải có điều hòa- giữa xe 74

Hình 4.4 Hình vị trí gắn cảm biến đo rung trên mui xe 74

Hình 4.5 Hiện trạng ban đầu trước khi cải tiến cây chống căng đai quạt gió 75

Hình 4.6 Kết cấu sau khi cải tiến cây chống căng đai két nước 76

Hình 4.7 kết cấu xương mui trước cải tiến 76

Hình 4.8 kết cấu xương mui sau cải tiến 76

Hình 4.9 Đồ thị phân tích rung động cuối xe trước và sau cải tiến 77

Hình 4.10 Đồ thị giá trị rung động ở chế độ động cơ tăng tốc có điều hòa-cuối xe 78

Hình 4.12 Đồ thị giá trị độ ồn khoang khách trước và sau cải tiến 78

σ r Giới hạn mỏi của vật liệu

KN Hệ số tăng giới hạn mỏi ngắn hạn

dBA Mức độ ồn

f 1 Tần số dao động riêng của thân xe

T1 Chu kỳ dao động riêng của thân xe

Z(t) Gia tốc dao động tự do tắt dần của thân xe

Ln Logarit tự nhiên

D Mức độ tắt dần dao động của hệ thống treo

F max Băng thông

Δf Độ phân giải tần số

Chữ viết tắt

1 ISO International Organization

Vibration Value Gia tốc rung động tức thời lớn nhất

4 VDV Vibration Dose Value Giá trị gia tốc rung động trung bình

bình phương tích lũy theo thời gian

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nâng cao chất lượng xe buýt về độ tiện nghi, an toàn là một nội dung quan trọng, cấp thiết cần phải thử nghiệm và đánh giá Trong đó, việc đo đánh giá mức độ rung động, tiếng ồn trên một xe phát triển mới nhằm so sánh lại kết quả tính toán, thiết kế,

mô phỏng là rất cần thiết Đồng thời, đánh giá được những sai sót trong quá trình thi công xe mẫu Ngoài ra, thử nghiệm đánh giá rung động, tiếng ồn còn đưa ra các giải pháp cải tiến, từ đó nâng cấp để hướng đến các mục tiêu sau:

- Nâng cao độ thoải mái của hành khách

- Đảm bảo tính năng an toàn khi vận hành trên mọi cung đường

- Hoạt động bền bỉ trong điều kiện khắc nghiệt

- Đạt chất lượng theo tiêu chuẩn châu Âu và hướng đến xuất khẩu

Thử nghiệm đánh giá rung động, tiếng ồn bao gồm nhiều bước, các bước thử nghiệm đều gắn liền với từng phương pháp, thiết bị và điều kiện thử khác nhau Dựa vào kết quả thử nghiệm ta có thể phân tích được từng kết cấu gây rung động, khả năng cách âm của từng loại vật liệu và cải tiến trước khi sản xuất hàng loạt

Hiện nay, trên thế giới có rất ít hãng ô tô đầu tư về thiết bị, phần mềm thử nghiệm

và đường thử đúng quy trình và tiêu chuẩn thử nghiệm xe Búyt Ở nước ta hầu như chưa

có danh nghiệp ô tô nào được đầu tư thiết bị, đường thử, quy trình và tiêu chuẩn thử nghiệm một cách chi tiết, bài bản, mà đa phần là nhập khẩu nguyên chiếc hoặc nhập linh kiện sau đó lắp ráp xe thành phẩm bán cho khách hàng Chưa tập trung vào vấn đề nghiên cứu, thử nghiệm, do chi phí nghiên cứu, thử nghiệm lớn và thời gian phát triển

sản phẩm dài Do đó, đề tài “Ứng dụng phần mềm LMS Test Lab đánh giá rung động, tiếng ồn xe Buýt Thaco City B60” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm tạo ra

các loại xe Buýt ngày càng hiện đại, tiện nghi, an toàn

2 Mục tiêu nghiên cứu

Thử nghiệm đánh giá rung động, tiếng ồn trên xe buýt Thaco City B60 bằng cách

sử dụng bộ phần mềm LMS Test.Lab để đo đạc, phân tích, tìm ra nguồn gây rung động, tiếng ồn và hiện tượng cộng hưởng từ đó đưa ra phương án cải tiến, khắc phục Nội dung nghiên cứu:

3.2.Phạm vi nghiên cứu:

- Nghiên cứu rung động, tiếng ồn trên xe buýt Thaco City B60 khi xe đứng yên

- Thay đổi một vài kết cấu, vật liệu để giảm hiện tượng rung động, tiếng ồn của

xe

4 Phương pháp và cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu

4.1.Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực

nghiệm:

- Nghiên cứu đo độ rung động và tiếng ồn xe buýt dựa trên thiết bị LMS

- Phân tích số liệu, tìm nguồn gây rung ồn và hiện tượng cộng hưởng

- Tham khảo tài liệu, tiêu chuẩn về rung động trên xe Bus “ISO Human Body Vibration - ISO 2631”

- Sử dụng phương pháp phân tích rung động để thay đổi một vài kết cấu có biên độ rung động lớn nhằm giảm mức độ rung động

- Sử dụng phương pháp phân tích tiếng ồn để thay đổi vật liệu một số chi tiết nhằm giảm tiếng ồn

- Sử dụng thiết bị LMS và phần mềm LMS Test-lab để kiểm chứng giữa trước và sau khi thay đổi kết cấu, vật liệu

4.2.Cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu:

- Xe buýt Thaco City B60 (đã có xe mẫu)

- Đường thử dành riêng cho xe buýt

- Một số modul trong phần mềm LMS Tesst Lab 2015

- Bộ tiêu chuẩn ISO Human Body Vibration ISO 2631

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Đề tài giúp đánh giá được mức độ rung động, tiếng ồn trên xe buýt Cách xác định các nguồn rung động, tiếng ồn và phương pháp để cải tiến khắc phục

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể ứng dụng vào thực tế sản xuất tại Công ty cổ phần ô tô Trường Hải nhằm tăng độ bền, giảm rung động, giảm ồn và tạo sự thoải mái cho hành khách Qua đó góp phần nâng cao chất lượng giao thông vận tải công cộng bằng xe buýt, gia tăng thêm về chất lượng sản phẩm

và uy tín cho nhà sản xuất

6 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia bố cụ thành 04 chương

và phần phụ lục:

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN TRÊN Ô TÔ

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH CẢI THIỆN RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN TRÊN XE BÚYT THACO CITY B60

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM ĐO ĐẠC VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO TRÊN XE BUÝT THACO CITY B60

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH, CẢI TIẾN ĐỂ GIẢM RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN TRÊN XE BUÝT THACO CITY B60

PHỤ LỤC

Rung động là dao động cơ học của vật thể đàn hồi, sinh ra khi trọng tâm và trục đối xứng của chúng xê dịch trong không gian hoặc do sự thay đổi có tính chu kỳ hình dạng

mà chúng có ở trạng thái tĩnh Dao động có thể tuần hoàn, chẳng hạn như chuyển động của con lắc hoặc ngẫu nhiên, chẳng hạn như chuyển động của lốp trên đường đá sỏi Tùy thuộc vào nguyên nhân gây ra mà các thành phần của máy có thể dao động một khoảng cách lớn hoặc nhỏ, nhanh hoặc chậm và có thể cảm nhận được bằng mắt, âm thanh, nhiệt Rung động máy thường có thể cố ý được tạo ra nhờ thiết kế của máy và tùy vào mục đích sử dụng của máy như sàng rung, băng tải, máy dầm đất Bên cạnh đó còn có những rung động không mong muốn, tác động tiêu cực đến quá trình sản xuất, con người

Tiếng ồn là tập hợp những âm thanh khác nhau về cường độ và tần số, không có nhịp, gây cho con người cảm giác khó chịu

Có rất nhiều loại tiếng ồn: tiếng ồn va chạm, tiếng ồn cơ học, tiếng ồn khí động…

Các nguyên nhân gây rung động, tiếng ồn

Do lực tác động lặp đi lặp lại

Khi một máy hay một bộ phận của máy chịu tác dụng của một lực tuần hoàn thì máy hay bộ phận đó sẽ mất cân bằng và dao động với một biên độ nhất định quanh vị trí cân bằng Trong cơ học đó là sự biến thiên liên tục giữa thế năng và động năng Sự mất cân bằng này thường gây ra do mật độ vật liệu phân bố không đều, thay đổi kích cỡ bulong,

sự xâm thực bên trong, mất cân bằng về trọng lượng

a) Do không đồng tâm trục

Hình 1.1 Động cơ mất đồng tâm trục[5]

Các thành phần của máy không đồng tâm dẫn đến tạo các lực tác động lặp lại trên máy khi quay Không đồng trục xảy ra do sai lệch vị trí ban đầu (do thiết kế, lắp đặt), bệ đặt không phẳng hoặc sự thay đổi vị trí của một chi tiết máy do hiện tượng dãn nở nhiệt, tạo sự xoắn do xiết quá chặt Nguyên nhân này gây nên rung động, tiếng ồn và tạo ra các ứng suất có xu hướng gây hư hỏng cho những khớp nối trục và ổ đỡ [5]

b) Do mất cân bằng động

Chi tiết quay bị mất cân bằng động sẽ gây ra sự rung, tiếng ồn, hoạt động không êm

Sự mất cân bằng này thường gây ra do mật độ vật liệu phân bố không đều, sự xâm thực bên trong của chất lỏng, mất cân bằng về trọng lượng, cân bằng sai, cánh mô tơ điện không đồng đều, bị gẫy, bị biến dạng, ăn mòn hoặc các bề mặt bị đóng bẩn…Điều này làm chi tiết quay xuất hiện một điểm nặng có khối lượng m dẫn đến khi quay tạo một lực F tác động lặp lại trên máy

Hình 1.2 Động cơ mất cân bằng động [5]

Một chi tiết quay luôn luôn tạo ra một lực có xu hướng đẩy nó ra xa khỏi trục theo bán kính, lực này được gọi là lực ly tâm Khi đó lực ly tâm F taọ ra bởi điểm nặng không được bù đắp bởi một lực tương đương theo hướng ngược lại F* Lực ly tâm F này sẽ

Hình 1.3 Sự mài mòn của các bộ phận máy [5]

d) Do rơ lỏng mối ghép của máy

Khi các chi tiết lắp ghép không đúng, lỏng bulong, khe hở vòng bi quá lớn, các mối ghép ren chịu tải trọng rung động hoặc va đập, sự tách rời của các chi tiết lắp ghép, sự

ăn mòn và nứt của các kết cấu kim loại, những điều này gây ra sự lỏng và gây ra rung động máy móc Sự lỏng này có thể gây ra trên cả máy chuyển động quay và không quay

Hình 1.4 Rơ lỏng mối ghép của máy [5]

e) Hiện tượng cộng hưởng

Một máy khi hoạt động đều có khuynh hướng rung ở các vận tốc dao động xác định, vận tốc dao động khi máy có khuynh hướng rung được gọi là vận tốc dao động riêng Máy sẽ rung động ngày một tăng do lực lặp lại kích thích máy rung ở một vận tốc gần với vận tốc riêng Rung động, tiếng ồn sẽ ngày càng mãnh liệt và quá mức cho phép, gây hư hỏng máy Một máy rung động theo cách thức trên được gọi là cộng hưởng

Hình 1.5 Hiện tượng cộng hưởng rung động [5]

Sự cộng hưởng nên tránh vì nó gây ra phá hủy nhanh chóng và khốc liệt

f) Các nguyên nhân khác

- Lực khí động và áp lực thủy lực

Đây là vấn đề liên quan đến chân vịt, bộ phận đẩy của máy bơm, máy nén ly tâm Rung động có tần số tương ứng với tốc độ quay của bộ phận máy, từ đó gây ra hư hỏng máy

- Sự biến dạng

Trong lắp ráp thiết bị, thông thường người ta không kiểm tra tình trạng bị uốn hay biến dạng gây ra bởi những sai sót do thiết kế hoặc chế tạo chi tiết, phụ tùng Đôi khi khuyết tật rất khó phát hiện được Do đó, trong giai đoạn thiết kế cần quan tâm đến cả lực tĩnh và lực động Ví dụ, một giá đỡ máy có đủ độ cứng vững sẽ hạn chế rung động, tiếng ồn do momen xoắn của động cơ sinh ra

- Lựa chọn thiết bị không phù hợp

Thiết bị quá cỡ so với yêu cầu không cần thiết, có thể gây ra rung động, tiếng ồn do các lực quán tính và do hệ thống giảm chấn hoạt động không hiệu quả Thiết bị có kích thước nhỏ hơn yêu cầu cũng gây ra rung động, tiếng ồn do quá tải và do đó chọn thiết

bị phải xem xét kỹ, đặc biệt là công suất cần thiết

1.2.Ảnh hưởng của rung- ồn đến hành khách và chất lượng ô tô

Ô tô và các phương tiện vận tải nói chung khi hoạt động sẽ sinh ra các rung động, tiếng ồn Các rung động, tiếng ồn này tác động trực tiếp lên con người Những rung động, tiếng ồn này dưới dạng sóng cơ học được truyền trực tiếp lên con người làm cho

cả cơ thể hoặc từng bộ phận của cơ thể rung động theo

Rung động, tiếng ồn ảnh hưởng đến sức khỏe, độ thoải mái và sự cảm nhận của con người: gây mệt mỏi và xuất hiện các cảm giác đau đớn khó chịu như buồn nôn, nhức đầu, chóng mặt…

Hình 1.6 Tác hại của rung động, tiếng ồn đến hành khách

1.2.1.Cơ chế tác động của rung động lên cơ thể của con người

Các thí nghiệm đã chứng tỏ con người có thể xem như một hệ thống cơ học đàn hồi

có tần số dao động riêng từ 3 ÷30Hz và có khả năng hấp thụ những dao động có tần số đến 8000Hz Khi chịu lực kích thích các bộ phận của cơ thể người sẽ thực hiện các chuyển động tương đối với nhau Khi ngồi trên ôtô, phần mông trực tiếp tiếp xúc với ghế ngồi, các phần còn lại của cơ thể (tay, chân, lưng, bụng, ngực, cổ, đầu…) nối với mông bằng các bộ phận như cơ, gân, dây chằng, …[1]

Hình 1.7 Tần số dao động riêng của các bộ phận trên cơ thể con người [1]

Hình 1.8 Vị trí lực tác dụng chính của lực lên hành khách trên xe [1]

1.2.2 Ảnh hưởng của rung động lên cơ thể của hành khách

a Sự chóng mặt, buồn nôn

Theo tiêu chuẩn ISO 2631 [1] về các chỉ tiêu đánh giá rung động, sự chuyển động với tần số dưới 0,5 Hz có thể gây ra các ảnh hưởng khó chịu khác nhau gồm không thoải mái và sự xao nhãng công việc Sự chuyển động với tần số thấp hơn 0,1Hz có thể gây

ra các triệu chứng chóng mặt, buồn nôn

Tuy nhiên, các chuyển động quay, chuyển động bước của cơ thể có thể tăng thêm triệu chứng chóng mặt buồn nôn

Các bài đánh giá còn chỉ ra rằng, ở tần số thấp, sự chuyển động của các phần của cơ thể có hướng như nhau Tuy nhiên, có thể xảy ra các chuyển động chủ động và không chủ động của đầu Điều đó giả định rằng, triệu chứng chóng mặt, buồn nôn có thể giảm nếu giảm trạng thái lắc lư của đầu Trong thực tế, có thể giảm trạng thái đó bằng cách giữ cho đầu không chuyển động khi có sự chuyển động của kết cấu so với chỗ ngồi Khi người ở trạng thái nằm, cảm giác chóng mặt, buồn nôn giảm đáng kể so với tư thế đứng hoặc ngồi, điều này có thể do chuyển động theo phương thẳng đứng trùng với trục x của cơ thể hoặc sự chuyển động của đầu ở tư thế này ít hơn

b Sự thoải mái và sự cảm nhận

Sự thoải mái

Từ 0,8 ÷ 1,6m/s Không thoải mái

Từ 1,25 ÷ 2,5m/s2 Rất không thoải mái

Lớn hơn 2m/s2 Cực kỳ không thoải mái

Sự cảm nhận

50% trong số những người nhạy cảm có thể phát hiện, cảm nhận đại lượng rung động theo tần số tại điểm có giá trị đỉnh khoảng 0,015m/s2 Giữa các cá thể, khả năng cảm nhận rung động rất khác nhau Khi ngưỡng cảm nhận trung bình xấp xỉ 0,015m/s2, dải đáp ứng của điểm tứ phân vị trong khoảng từ 0,01m/s2 đến 0,2m/s2

Ngưỡng cảm nhận giảm nhẹ khi tăng thời gian rung động đến 1 giây và ngưỡng cảm nhận nhỏ hơn nữa khi tăng thêm thời gian rung động

c Ảnh hưởng đến sức khỏe

Các báo cáo đã chỉ ra rằng con người tiếp xúc rung động với cường độ lớn và thời gian tiếp xúc lâu dài thì rủi ro đối với sức khỏe tăng lên, với các bệnh về gai cột sống ở vùng thắt lưng và các hệ thần kinh liên quan Điều đó có thể do tập tính sinh - động lực học của cột sống: di chuyển theo phương nằm ngang và sự vặn xoắn của các đốt sống trong cột sống Stress cơ học quá mức hoặc sự rối loạn dinh dưỡng và khuyếch tán tới các mô đĩa đệm có thể góp thêm vào quá trình thoái hóa cột sống (sự biến dạng cột sống, sụn hóa cột sống và biến dạng khớp cột sống) Tiếp xúc với rung động toàn thân có thể làm xấu đi, nhiễu loạn bệnh lý học nội sinh vốn có của cột sống Mặc dù mối quan hệ tác động đó không tính đến lượng

Hệ tiêu hóa, hệ sinh dục, hệ bài tiết và cơ quan sinh sản của nữ giới có khả năng cũng

bị ảnh hưởng nhưng ít hơn

Sau vài năm tiếp xúc với rung động, sức khỏe sẽ bị giảm, do đó điều quan trọng là cần đo xác định sự tiếp xúc với rung động

Một vật rung động thường tạo ra âm thanh và trên ô tô tiếng ồn bắt nguồn từ động cơ, quạt, hệ thống điều hòa, sự rung của thân xe, phanh, hay sự tiếp xúc của 2 vật thể rung cũng có thể gây tiếng ồn Những tiếng ồn này có thể cực kỳ khó chịu, gây áp lực cho

người lái xe hoặc hành khách ngồi trên xe Các ảnh hưởng có thể xảy ra âm thầm, từ từ hoặc tức thì, tùy vào cường độ lớn nhỏ của tiếng ồn và thời gian tiếp xúc

Hình 1.9 Ảnh hưởng của rung động lên con người

Các bệnh lý thường gặp khi con người tiếp xúc với tiếng ồn với cường độ lớn hoặc liên tục lâu dài

Ảnh hưởng tới tai: tiếng ồn lớn có thể gây tổn thương cho dây thần kinh thính giác, đưa cảm giác ù tai hoặc điếc vĩnh viễn

Tiếp xúc với tiếng ồn đột ngột và liên tục có thể gây ra mất thính lực tạm thời, nhưng thường thì thính lực trở lại bình thường sau 16 ÷ 18 giờ khi không còn tiếng ồn

Rối loạn giấc ngủ: nhiều nhà nghiên cứu chứng minh tiếng ồn từ 35dB trở lên đã đủ gây ra rối loạn cho giấc ngủ bình thường Tiếng ồn trong khi ngủ cũng làm tăng huyết

áp, nhịp tim, co mạch máu ngoại vi Đặc biệt ở trẻ em dễ bị ảnh hưởng và phản ứng với tiếng ồn

Ảnh hưởng đến hiệu quả công việc: tiếng ồn gây khó chịu, giảm tập trung cho hành khách, gây khó khăn cho sự đối thoại trao đổi thông tin

Ngoài ra theo số liệu nghiên cứu, tiếp xúc với âm thanh có cường độ 75dB trong nhiều năm sẽ làm tăng nhịp tim và nhịp thở và trong tương lai có thể gây ù tai, tăng huyết áp, loét dạ dày, tâm trạng bất ổn vì căng thẳng Họ trở nên bẩn tính, khó chịu, hay gây gổ hơn

1.2.3.Ảnh hưởng của rung động đến độ bền khung vỏ và an toàn chuyển động

Khi ôtô dao động sẽ phát sinh các tải trọng động tác dụng lên khung vỏ, lên các cụm, hệ thống và các chi tiết của xe, ảnh hưởng đến tuổi thọ của ôtô Khi rung động có biên độ rung động lớn, tức là chuyển động dao động mạnh và lớn sẽ sinh ra ứng suất phá hủy các liên kết hàn, bu lông, đinh tán nên độ cứng của khung xương sẽ giảm, không an toàn khi chuyển động Thời gian tác dụng rung động càng lâu thì độ bền vật liệu giảm, tính chất cơ học bị thay đổi do chịu ứng suất mỏi Khi dao động, gia tốc dao

Hình 1.10 Đồ thị đường cong mỏi của vật liệu [6]

Trong đó:

+ N 0 : Số chu kỳ cơ sở

+ σ r : Giới hạn mỏi của vật liệu

+ m: Mũ đường cong mỏi

+ σ N : Giới hạn mỏi ngắn hạn, 𝜎𝑁 = 𝐾𝑁 𝜎𝑟 + K N : Hệ số tăng giới hạn mỏi ngắn hạn

Dao động của ôtô sẽ gây ra sự thay đổi giá trị phản lực pháp tuyến giữa mặt tiếp xúc của bánh xe với bề mặt đường Nếu giá trị phản lực pháp tuyến giảm so với trường hợp tải trọng tĩnh thì sẽ giảm khả năng tiếp nhận các lực dọc (lực kéo, lực phanh) và lực ngang, còn khi giá trị phản lực này tăng lên thì sẽ tăng tải trọng động tác dụng xuống nền đường Trong quá trình chuyển động xe có thể xảy ra hiện tượng bánh bị nhấc khỏi mặt đường làm độ an toàn chuyển động giảm vì lúc đó mất khả năng bám của bánh xe với mặt đường Đối với bánh xe chủ động khi xảy ra hiện tượng này thì công của động

cơ trở thành công vô ích, năng lượng của động cơ không trực tiếp đẩy ôtô chuyển động

mà làm bánh xe quay không, sau đó bánh xe lại tiếp tục tiếp xúc với mặt đường tạo ra

ma sát trượt giữa bánh xe với mặt đường làm mòn lốp, gây va đập trong hệ thống truyền lực Nếu hiện tượng này xảy ra nhiều và liên tục sẽ làm tăng tiêu hao nhiên liệu ảnh hưởng đến tính kinh tế của ôtô

1.2.4.Cơ chế tác động của tiếng ồn lên cơ thể của con người

Tiếng ồn là âm thanh gây khó chịu hoặc có hại cho con người:

Bảng 1.1 Ảnh hưởng của mức độ ồn đến hành khách [7]

10 130 Gây bệnh thần kinh, nôn làm yếu xúc giác và cơ

bắp

11 140 Đau chói tai, gây bệnh mất trí

Hình 1.11 Ảnh hưởng của tiếng ồn lên con người

treo, không phân tích và tìm được các nguồn rung động trên xe

Hình 1.12 Hệ thống thu thập dữ liệu DEWETRON 3020

Thí nghiệm bằng cách đưa ô tô lên bậc với chiều cao h= 0,1m và dùng sức người đẩy cho xe rơi tự do Kết quả thu được là đồ thị biên độ dao động của hệ thống treo theo miền thời gian như hình 1.21

Hình 1.13 Đồ thị dao động của ô tô [2]

Trên đường cong dao động tắt dần đo được trên thân xe Hình 1.13 do thiết bị đo dao

động ghi lại, đọc giá trị chu kì dao động riêng T 1 của thân xe

Tính tần số dao động riêng của thân xe như sau:

(1.2)

Trong đó: f 1 -Tần số dao động riêng của thân xe (Hz)

T 1 - Chu kỳ dao động riêng của thân xe (s)

Hệ số tắt dần của dao động:

(1.3)

Trong đó: π = 3,14

Ln - Logarit tự nhiên

D - Mức độ tắt dần dao động của hệ thống treo

Ngoài ra, vẫn còn một số nghiên cứu dao động của ô tô để đánh giá độ êm dịu với mô hình dao động cơ bản của hệ thống treo cũng như độ cứng và hệ số dập tắt dao động của lốp xe Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ được tính toán, mô phỏng trên phần mềm từ đó, đánh giá mức độ dao động của hệ thống treo, góc xoắn của khung xe hay dao động riêng của ô tô, chưa được kiểm chứng thực tế

b) Về tiếng ồn:

Ở nước ta hiện nay, hầu như chưa có đề tài nghiên cứu, thực nghiệm đánh giá và cải tiến giảm tiếng ồn trên ô tô nào được thực hiện Đối với các hãng ô tô trong nước cũng chưa tập trung vào vấn đề này do chi phí nghiên cứu lớn và thời gian phát triển sản phẩm dài

1.3.2.Nghiên cứu ngoài nước

a) Về rung động:

Các bài báo nghiên cứu, thực nghiệm rung động của ô tô trên thế giới rất đa dạng với các mô hình khác nhau Vấn đề rung động được nghiên cứu, thực nghiệm rộng rãi gồm: đánh giá nguồn rung từ động cơ, hệ thống lái, hệ thống truyền lực, điều hòa

Hình 1.14 Thực nghiệm xác định nguồn rung từ lốp xe

Hình 1.15 Thực nghiệm kiểm tra rung động trên vành tay lái

Hình 1.16 Biểu đồ rung động trên vành tay lái khi động cơ tăng tốc[8]

Từ biểu đồ rung động dưới dạng quang phổ tiến hành phân tích tìm nguyên nhân gây nên rung động bằng cách tìm tần số dao động riêng của kết cấu hoặc xây dựng mô hình

mô phỏng kết cấu để tìm được nguyên nhân gây nên rung động

b) Về tiếng ồn:

Thực nghiệm tiếng ồn của ô tô trên thế giới chủ yếu được thực hiện trên xe du lịch và được thử nghiệm trong phòng thử nghiệm Xe được thử nghiệm nhằm kiểm tra, xác định tiếng ồn được tạo ra từ hệ thống truyền lực, điều hòa hay các bộ phận khác

Hình 1.17 Thực nghiệm tiếng ồn trên tô tô trong phòng thiết bị

Hình 1.18 Thực nghiệm độ ồn do lốp tạo ra trên băng thử

Hình 1.19 Biểu đồ độ ồn do lốp xe ô tô con tạo ra trên băng thử [8]

Từ biểu đồ độ ồn do lốp tạo ra, tiến hành phân tích và chọn loại hoa lốp cho phù hợp với từng loại xe và địa hình

Sau khi tìm hiểu tổng quan các nghiên cứu về rung động, tiếng ồn của các báo cáo, bài báo trong và ngoài nước, hầu hết các nghiên cứu này đều áp dụng trên xe ô tô con Trên xe Bus có rất nhiều nguồn gây ra rung động, tiếng ồn Vì vậy, cần phải được nghiên cứu, tính toán và thực nghiệm tìm ra các nguồn gây rung động, tiếng ồn để cải

tiến, nâng cao chất lượng xe và tăng độ thoải mái cho hành khách Do đó, đề tài “Ứng dụng phần mềm LMS Test.Lab đánh giá rung động, tiếng ồn xe buýt Thaco city B60” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm tạo ra phương pháp thực nghiệm, phân tích xác định các nguồn gây rung động, tiếng ồn để cải tiến khắc phục

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH CẢI THIỆN RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN TRÊN XE BÚYT THACO CITY B60

Để tiến hành đo đạc và xử lý số liệu đo, ta cần nắm vững các kiến thức về các nguồn gây rung động, tiếng ồn trên xe, tính toán và phân tích đồ thị Chương này sẽ trình bày

về các nguồn gây rung động, ồn trên xe, các đại lượng vật lý như biên độ, tần số, vận tốc… Các dạng biểu đồ và các phương pháp chuyển đổi đồ thị, cũng như phương pháp

xử lý số liệu đo

2.1.Các nguồn gây ra rung động, tiếng ồn trên xe

Rung động, tiếng ồn thông thường do một bộ phận hoặc thành phần quay, hoặc đôi khi do sự đốt cháy không khí, nhiên liệu hỗn hợp trong các xi lanh động cơ riêng lẻ

Có rất nhiều loại rung động, tiếng ồn trên một chiếc xe nhưng nhìn chung ta có các nguồn chính sau:

- Động cơ: rung động, tiếng ồn từ động cơ chủ yếu xảy ra ở kỳ sinh công Sự nổ không đều giữa các máy gây ra rung động, tiêng ồn Nguyên nhân có thể do lượng hỗn hợp nhiên liệu phun vào các máy không đều, bugi đánh lửa không đúng thời điểm vv Động

cơ rung ồn còn do sự mất cân bằng của trục khuỷu, trục cam, hay khối lượng giữa các piston khác nhau

Đôi khi sự mất đồng tâm, trục, lực căng của dây đai kéo máy nén, quạt…, cũng là nguyên nhân góp phần gây ra rung động, tiếng ồn

Một số giải pháp để giảm thiểu rung động, tiếng ồn từ động cơ:

 Lựa chọn cao su chân máy phù hợp

 Tăng độ cứng vững cho pát chân máy và vị trí pát chân máy

 Thay đổi chương trình động cơ

 Tách các đường truyền rung động, tiếng ồn từ động cơ ra Chassis – Body

 Điều chỉnh đồng tâm, trục, lực căng dây đai

Hình 2.1 Kết cấu lắp ghép động cơ trên xe

1 Các đường ống su giảm rung; 2 Cao su chân máy

- Quạt gió làm mát: Cùng với động cơ, rung ồn của quạt làm mát ảnh hưởng không nhỏ đến hành khách ngồi trên xe, có thể gây hư hỏng vật liệu, kết cấu két nước

Sự rung ồn của quạt làm mát két nước bắt nguồn từ sự mất cân bằng khi quay của quạt gió, hay do kết cấu chống căng đai lắp không hợp lý

Từ những phân tích trên ta có các giải pháp sau:

Thay đổi kết cấu căng đai

Thay đổi cao su chân két nước

Thay đổi kết cấu tà vẹt két nước

Hình 2.2 Kết cấu căng đai quạt gió làm mát động cơ

1 Căng đai quạt gió; 2 Quạt gió làm mát

- Hệ thống điều hòa: hệ thống điều hòa cũng góp phần gây ra rung ồn cho xe khi vận hành Nguyên nhân là do máy nén hoạt động, quạt công suất lớn ở dàn nóng quay gây

ra rung ồn Cũng có thể do thiếu ga trên đường ống dẫn đến sự nén không đều của máy nén, ốc bắt chân máy nén bị lỏng…

Để giảm thiểu rung ồn từ hệ thống điều hòa ta có các phương án sau:

Thay đổi kết cấu đế lốc lạnh

Thay đổi cây chống căng đai lốc lạnh

Thay đổi cao su lốc lạnh

Thay đổi kết cấu giàn nóng, giàn lạnh

Thay đổi vị trí giàn nóng lạnh

Thay đổi cao su giảm chấn của giàn nóng lạnh

Hình 2.3 Kết cấu hệ thống điều hòa gây rung,ồn trên xe

- Hộp số: một kết cấu cơ khí nào cũng luôn tồn tại rung, ồn và hộp số cũng vậy, mặc

dù được cải tiến liên tục theo sự phát triển của công nghệ thời đại nhưng hộp số vẫn gây

ra rung, ồn đáng kể lên xe Chính sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng trong hộp số tạo ra rung ồn, hay sự lắp không đúng yêu cầu của các trục trong hộp số Quá trình sang số thường gây ra rung ồn do quá trình vào khớp của đồng tốc

Vì sự hạn chế về mặt công nghệ nên ở Việt Nam các doanh nghiệp lắp ráp xe trong nước thường chọn giải pháp giảm rung ồn ở hộp số bằng cách thay đổi cao su chân hộp

số hoặc thay đổi hộp số

Hình 2.4 Hộp số gây rung ồn trên xe

- Cầu xe: cũng như hộp số, cấu tạo của cầu xe cũng là các cặp bánh răng ăn khớp Vì vậy rung, ồn từ cầu xe vẫn được các nhà sàn xuất, lắp ráp quan tâm Nguyên nhân gây rung, ồn trên cầu xe là do sự truyền chuyển động giữa các cặp bánh răng, lượng dầu bôi trơn trong cầu không đủ, cũng có thể do cấu tạo vỏ cầu chưa thực sự tối ưu

Phương án giảm thiểu rung, ồn trong trường hợp này có thể thay đổi vỏ cầu, ruột cầu Kiểm soát lượng dầu cầu

Hình 2.5 Cầu chủ động gây rung ồn trên xe

- Mặt đường, lốp: Chất lượng mặt đường, lốp xe ảnh hưởng không nhỏ tới trạng thái thoải mái của người ngồi trên xe Nguyên nhân chính gây ra rung, ồn là do chênh lệch mặt đường, mất cân bằng lốp, hay lốp không đồng nhất

Giải pháp trong các trường hợp này là thay đổi lốp, bố trí giảm chấn, bầu hơi

Hình 2.6 Lốp xe gây ra rung động, tiếng ồn

- Hệ thống phanh

Hình 2.7 Cơ cấu phanh gây rung động, tiếng ồn

Rung, ồn trên hệ thống phanh được truyền qua các đường ống thủy lực, khí nén đến

hệ thống treo, hệ thống lái và bàn đạp phanh Khi đường kính trống phanh (đối với phanh trống guốc) hoặc độ dày của đĩa phanh không đều (đối với phanh đĩa), khi hãm phanh

sẽ gây ra rung, ồn theo chiều đứng trên bảng điều khiển, vô lăng và bàn đạp phanh Thông thường, rung ồn phanh xảy ra ở 40 ÷ 50 dặm/giờ (60 ÷ 80 km/h) và có tần số từ 5Hz ÷ 30 Hz

Một số điều kiện hoạt động có thể ảnh hưởng đến nguyên nhân của những rung - ồn

do phanh gây ra:

cứng vững hay do thiếu mối hàn, các bu lông siết không đủ lực, vít bắn quá lỏng hoặc quá chặt Lắp ráp thiếu đệm su, giảm chấn, kết cấu không đủ cứng vững…

Hình 2.8 Giàn điều hòa gây rung động, tiếng ồn

- Dựa vào các nguồn rung động và tiếng ồn trên ta xây dựng mô rung động, tiếng ồn

ta xây dựng mô hình rung động, tiếng ồn đầy đủ của xe như sau:

Hình 2.9: Mô hình hệ rung động khung xe

Theo tài liệu [11] phương trình dao động của ô tô được viết lại như sau:

Trong đó:

+ K b , c b , m b : Độ cứng, hệ số dập tắt dao động và khối lượng tổng của khung xe + K s , c s , m s : Độ cứng, hệ số dập tắt dao động và khối lượng của hệ thống điều hòa + K m , c m : Độ cứng, hệ số dập tắt dao động của cao su giảm chấn động cơ

+ K a , c d : Độ cứng bầu hơi , hệ số dập tắt dao động của giảm chấn hệ thống treo + K, B, M: Độ cứng, hệ số dập tắt dao động và khối lượng tổng của cả hệ

Hình 2.11 Biên độ rung động, tiếng ồn [3]

Biên độ rung động, tiếng ồn là giá trị thể hiện mức độ của rung động, tiếng ồn Khi một thành phần hay một máy rung, ồn sẽ tạo ra biên độ, biên độ này càng lớn thì rung động, tiến ồn càng lớn hoặc ứng suất gây ra bởi máy lớn và khả năng dẫn đến hư hỏng máy càng lớn Do đó, biên độ cho thấy mức độ rung, ồn của kết cấu

Biên độ có thể biểu diễn theo các thuật ngữ như peak value (giá trị đỉnh) hoặc RMS (Root-mean-square value – giá trị hiệu dụng) Biên độ tối đa hay đỉnh (peak) của một máy đang rung, ồn đơn giản là giá trị tốc độ rung động, mức độ ồn cao nhất (peak) có được của máy trong một chu kỳ thời gian

Khác với biên độ tối đa, biên độ RMS của rung động, tiếng ồn cho chúng ta biết năng lượng rung động, tiếng ồn của máy Năng lượng này tỷ lệ thuận với biên độ RMS Việc chọn đơn vị biên độ đỉnh hay biên độ RMS để sử dụng là vấn đề mang tính cá nhân Nhưng nếu đã chọn một đơn vị nào thì phải sử dụng giống nhau giữa các lần đo để có thể thực hiện so sánh các số đo Hai đơn vị biên độ vận tốc được sử dụng phổ biến hiện nay là inches/second (in/s) và millimeters/second (mm/s) Đơn vị tiếng ồn là dBA Tần số rung động

Tần số là số chu kỳ mà chi tiết gây ra rung động tạo ra được trong một giây Tùy thuộc vào cường độ mà chi tiết đó sẽ dao động nhanh hay chậm Tức là thời gian để thực hiện được một chu kỳ dao động càng nhỏ thì số chu kỳ được hoàn tất trong một giây càng lớn, mức độ dao động đó càng nhanh Ở tốc độ mà một thành phần của máy dao

động được gọi là tần số dao động hay tần số rung động Tần số rung động càng lớn thì dao động càng nhanh

Điều này có thể hình dung như mạch đập cho thấy tình trạng mạch kích thích của con người, từ đó xác định được tình trạng sức khỏe tổng quát Ở đây tần số rung động của một thành phần rung động của máy rất hữu ích vì cho thấy được tình trạng của máy hoạt đông như thế nào ổn định hay không ổn định, bình thường hay bất thường

Hình 2.92 Tần số rung động, tiếng ồn [3]

Một số đơn vị của tần số thường dùng là cps (cycles per second), Hz,

1Hz = 1cps = 60 cpm

2.3.Các dạng biểu đồ phân tích rung động, tiếng ồn

Có nhiều cách để đánh giá rung động, tiếng ồn của một thành phần máy hay cụm máy Một cách thủ công có thể quan sát, cảm nhận bằng âm thanh hay bằng cảm giác Nhưng việc đánh giá bằng cách thủ công như thế kết quả mang tính cá nhân, chủ quan

và phụ thuộc vào trình độ, kinh nghiệm của người kỹ sư Để khắc phục những yếu điểm

đó, việc đánh giá bằng cách dùng biểu đồ mang lại hiểu quả cao hơn Dựa vào các thông tin mà biểu đồ miêu tả, bằng kiến thức và sự phân tích biểu đồ kết quả đánh giá đưa ra chính xác, có cơ sở thuyết phục hơn thuận tiện cho việc tiến hành các biện pháp khắc phục giảm rung động, tiếng ồn

Biểu đồ phân tích rung động, tiếng ồn là tập hợp hình vẽ, ký hiệu các phần tử mô hình hóa để minh họa, mô tả, thể hiện một cách cụ thể hay tổng thể của một thành phần máy hay cụm máy gây ra rung động, tiếng ồn Biểu đồ dạng sóng (waveform) và biểu

đồ dạng phổ (spectrum) là hai dạng biểu đồ dùng để đánh giá rung động hiệu quả nhất

- Biểu đồ dạng sóng (waveform)

Mọi lĩnh vực trong cuộc sống con người đều có mối liên hệ tương phản với nhau Kỹ thuật cơ khí và y học cũng có nhiều sự tương đồng Tình hình sức khỏe của con người cũng giống như tình trạng của một chi tiết máy hay cụm máy Trong quá trình vận hành

nguyên nhân và mức độ của rung động, tiếng ồn được thể hiện trong biểu đồ Sự biểu diễn này thường sử dụng để mô tả rung động, tiếng ồn được gọi là waveform (biểu đồ dạng sóng) Một waveform là một sự biểu diễn mang tính đồ họa về mức độ rung động, tiếng ồn thay đổi theo thời gian Hình dưới đây là một ví dụ về một biểu đồ waveform Một biểu đồ waveform đơn giản là một đồ thị cho thấy giá trị của một thành phần đang rung động, tiếng ồn thay đổi theo thời gian

Hình 2.103 Biểu đồ dạng sóng [3]

Những thông tin mà một biểu đồ waveform cho biết, phụ thuộc vào thời khoảng và

độ phân giải của một waveform Thời khoảng của một waveform được định nghĩa là tổng chu kỳ thời gian qua đi mà chúng ta có thể biết được từ một waveform Trong hầu hết các trường hợp, một vài giây là đủ Độ phân giải của một waveform là một số đo mức độ chi tiết trong waveform và được xác định bằng số điểm dữ liệu mô tả hình dạng của một waveform Với càng nhiều điểm thì biểu đồ waveform càng chi tiết, thông tin đưa ra càng rõ ràng, tuy nhiên sẽ gây ra phức tạp đồ thị và đặc biệt tốc độ xử lý để đưa

ra được biểu đồ waveform từ các số liệu đo sẽ rất chậm, tốn nhiều thời gian Do đó điều quan trọng là phải chọn giá trị thông số thể hiện mức độ phân giải cho phù hợp Nhưng nhược điểm của một waveform là chỉ mô tả một cách tổng thể giá trị của các tần số dao động Chỉ cho chúng ta thấy được cái nhìn tổng quát, không cho thấy một cách rõ ràng