新闻中心
客车车内噪声控制措施初探
客车车内噪声极易使驾驶员和乘客感到疲劳,对客车乘坐舒适性具有重要影响。因此,在结构设计中综合采取一定的措施,有效地控制车内噪声显得很重要。
1 车内噪声的产生机理
车内噪声产生机理如图1所示。从声源来看,车内噪声的来源主要有:发动机噪声、进排气噪声、冷却风扇噪声等。车外噪声向车内传播的具体途径主要有两个:一是通过车身壁板及门窗上所有的孔、缝直接传入车内;二是车外噪声声波作用于车身壁板,激发壁板振动,并向车内辐射噪声。从振动源来看,主要有两个方面:发动机、底盘工作时产生的振动和路面激励产生的振动。后者频率较低,对激发噪声影响较小。车身壁板主要由金属板和玻璃构成,这些材料都具有很强的声反射性能。在车室门窗均关闭的条件下,上述传入车内的空气声和壁板振动辐射的固体声,都会在密闭空间内多次反射,相互叠加成为车内噪声。
从上述可知,发动机、底盘、路面作为声源和振源均可激发车内噪声,其传播途径可分为空气传声和固体传声两种,其中由空气传播的噪声主要为发动机表面辐射噪声和气体流动噪声,而固体传播的噪声主要为发动机、轮胎、路面及气流等引起车身振动而向车内辐射的噪声。
2 控制措施
车内噪声控制是一项比较复杂的工作,达到控制目的的途径也是多种多样的,但归结起来主要有三点:减弱声源强度;隔绝传播途径;吸声处理。
(1)减弱声源强度是控制车内噪声的根本。客车声源主要为发动机噪声、进排气噪声、冷却风扇噪声、传动系噪声等,尤其是发动机噪声和传动系噪声。减弱这些声源强度途径有两条:一是采用新技术,改进结构,提高其部件的加工精度和装配质量;二是采用吸声、隔声、减振、隔振等技术,以及安装消声器等,以控制声源的噪声辐射。目前国内大多数客车制造厂所用发动机和三类底盘属外购件,选用振动小、噪声低的发动机和底盘是解决车内噪声问题最简单的方法,但由于目前我国大功率柴油机和大型客车专用底盘性能相对落后,进口产品价格又太昂贵,对发动机和底盘提出过高的要求是不现实的,因此实际中常利用后一种措施来减弱来自声源的噪声强度。
(2)隔绝传播途径是行之有效、最常用的降噪途径。常用的措施有:隔振、隔声、提高车室密封性。对于大型客车,合理选择和在适当位置布置隔振器来支承发动机,可以使车内噪声降低3～8dB(A)。另外,对于变速器、传动系等运动部件的支承,尽量引入弹性阻尼环节,可避免引起客车结构的强烈振动。车室隔声对高频噪声较有效,对低频噪声效果较差。为确保低频隔声的效果,应选用面密度和阻尼均大的隔声材料。车室壁板上的缝隙与孔道,可使噪声直接传入车内,使壁板的隔声能力大大降低,因此,提高车室密封性也非常重要。
(3)吸声处理也是降低噪声强度的常用方法。通常在噪声源周围布置一些吸收声能的多孔材料,当声波进入材料孔隙时,引起孔隙中的空气和材料的细小纤维波动,由于摩擦和粘滞阻尼的作用,将传播中的噪声声能转变为热能,降低声能的反射量,起到降噪的目的。多孔吸声材料的吸声系数与入射声波的频率有密切关系,当声波处于低频时,吸声材料孔隙中的空气在单位时间内的振动次数比较少,对声波的衰减作用不大,吸声系数很低,随着声波频率的提高,吸声材料孔隙中的空气在单位时间内的振动次数逐渐增大,对声波的衰减作用也比较明显,吸声系数逐渐增大。增加吸声材料的厚度,可以提高低、中频的吸声效果,但厚度增加到一定程度,吸声系数增加就不明显了。另外,在吸声材料的背后附加空气层也可以提高中、低频噪声的吸收效果。在实际的吸声处理中,为有效吸收低频噪声,通常采用较厚的吸声材料,并在吸声材料背后附加空气层。
3 结构上的实际应用
在不改变发动机、底盘及车身基本骨架和蒙皮材料的前提下,降低车内噪声的主要途径是控制噪声的传播和抑制车身蒙皮的振动。可在车身的结构设计中应用吸声、隔声和阻尼减振技术,实现车厢内降噪目标。
3.1 前置发动机客车
由于结构上的限制,噪声难以控制,我公司主要采取以下措施:
(1)提高发动机罩的隔振、降噪的性能,罩体普遍采用玻璃钢材料,提高刚度,减小路面不平引起的罩体振动;罩体内喷附防声阻尼材料(硬质聚氨酯发泡塑料),利用其独特的粘弹性能,将吸收发动机振动的一部分振动能,以“热”的形式释放出去,达到减弱振动、抑制噪声的目的。
(2)在发动机罩的下边沿固定龙骨胶条,使罩体与罩框的接触成为弹性接触,能有效衰减两者的撞击,避免噪声的产生。
(3)在发动机四周的地板骨架上焊接的一层薄钢板,在发动机振动激励下,极易发生共振,为此在钢板上粘贴3mm厚自粘型阻尼沥青片,使原弹性薄板构件变成为自由阻尼层结构,成功控制了共振。
3.2 后置发动机客车
如图2所示,对车厢内部而言,发动机舱内混响声场是一外部噪声源,若能降低其噪声级必将有助于降低车内噪声。将发动机舱设计成一个吸音室,在发动机舱的舱壁上粘贴高吸音系数的玻璃棉,可显著降低噪声的辐射。对于隔墙,尽量采用双层结构,在隔声墙骨架两侧分别覆盖厚为2mm和1mm的薄板,中间形成50mm厚空气夹心层。由于空气夹心层的作用,这一结构的隔声效果突破了隔声“质量定律”的限制,其隔声量估算经验公式为:
R=18lg(mA+mB)+12lgf-25+$R
式中 mA、mB——各层板的面密度;f——入射声波的频率;$R——附加隔声量。
两薄板间空气层厚度为50mm,经查表计算其附加隔声量超过5dB(A),该结构隔声量相当于6mm厚单层钢板隔声量。显然它有利于提高隔声效果,且能节省材料。为拓宽其隔声频率范围,在两板间再填以50mm厚的玻璃棉,可取得更佳的效果。在实际设计中,目前我公司采用这种双层结构,在相应部位粘贴玻璃丝绵吸声隔热板,大大降低了车内噪声。
3.3 减少部件尤其是板件的振动
结合实际,主要采取以下措施:
(1)顶蒙皮和侧围蒙皮采用预应力张拉工艺处理,能有效提高蒙皮与骨架的贴合度,避免客车在颠簸路面行驶产生鼓动噪声;在顶蒙皮和侧围蒙皮的内侧粘贴隔声阻尼材料(如异型自粘海绵),使板件成为自由阻尼层结构,减小共振。
(2)大顶内饰板下坠(尤其是三合板),在崎岖路面上行驶容易鼓动,为此在大顶骨架中线两侧合理布置纵梁位置,于中线两侧固定两列螺丝或铆钉。
(3)在车内安装体积较大的箱体时,尽量提高箱体壁板的刚度,如增加壁板的厚度或在壁板内面粘贴阻尼材料,减少路面不平引起的鼓动噪声。
(4)在车内附件设计中尽量减少难以锁止紧固的部件(如推拉门),以减少路面不平带来的振动。
(5)安装电视机、饮水机等大件电器时,在底座上增加橡胶座垫,缓冲振动。
(6)在舱门止口上卡压龙骨胶条,在舱门两边增加缓冲块,舱门锁止紧固,无旷动,尽量避免产生噪声。
(7)车内各部件固定牢固,避免行驶中因振动产生噪声。
3.4 提高车身密封性
车身密封性应从以下方面加以控制:
(1)车窗密封严实,减少车外噪声的传入;高档客车采用全封闭车窗,可避免车外噪声从车窗的传入。
(2)加强车门的密闭性,在结合缝隙处采用弹性密封胶条(双泡龙骨胶条)进行密封,尤其是折叠门上方的密封,应在滑道内部增加成型胶条,无论折叠门关闭还是横向滑动都与其紧密贴合,外摆门的密闭性大大优于普通的折叠门,目前在中高档客车上全部采用外摆门。
(3)对于操纵杆、踏板等活动件,安装橡胶护套等弹性件,加强密封,减少车外噪声的直接传入。
(4)对于管线过孔处,顶置蒸发器、顶风窗等与外部相连的接触处,密封严密,防止车外噪声的直接传入。
(5)地板对接严密,即在地板固定后,在地板对接处,地板与侧围等接触处,进行打胶处理。
4 结束语
控制车内噪声的方法虽然很多,但要做到有效控制车内噪声,必须根据实际情况,综合运用车内噪声控制方法,才能营造一个高质量、舒适的驾乘环境。
