Электромагнитные дефекты | Спектральная вибродиагностика

«Диагностика дефектов вращающегося оборудования по вибрационным сигналам» 2012 г.

3.2. Дефекты оборудования уровня «механизм»

Анализируя сигналы с датчиков вибрации, установленных на опорных подшипниках электрических машин, можно выявить достаточно много специфических дефектов состояния, возникающих только в электродвигателях и генераторах различного типа. Причиной повышенной вибрации электрических машин могут являться как различные внутренние электромагнитные дефекты электрических машин, так некоторые специфические особенности проявления электромагнитных процессов в обмотках и сердечниках, т. е. это просто может отражать особенности нормальной работы электродвигателей и генераторов во вращающихся агрегатах.

Применение вибрационных методов диагностики дефектов состояния электродвигателей и генераторов обычно является первым этапом в оценке их состояния. Так происходит потому, что они позволяют оперативно анализировать состояние оборудования непосредственно во время его работы, или как это принято называть в литературе, реализуют диагностику и мониторинг технического состояния в режиме «on-line».

После применения вибрационного анализа для диагностики дефектов в электрических машинах, и выявления основных характерных признаков существования того или иного дефекта, можно, а иногда даже необходимо, применять другие, специализированные и, естественно, более точные методы диагностики состояния электрических машин.

Очевидно, что описание этих методов выходит за рамки данной работы, и ознакомиться с ними можно, если обратиться к другой, более специализированной литературе. Частично, но все равно более широко, чем это обычно делается в «обычной» литературе по вибрационной диагностике, эти методы рассмотрены в данном разделе. Некоторые аспекты диагностики электротехнического оборудования приведены ниже, в соответствующем разделе.

При выборе дефектов, которые мы описываем в данном разделе, мы исходили из простого определения. Если дефект можно диагностировать при помощи установки датчиков вибрации на опорных подшипниках, то его описание включено в данный раздел. Если же для диагностики необходимо устанавливать датчики вибрации в других точках контролируемой электрической машины, то описание диагностики таких дефектов вынесено в особый раздел данного методического руководства.

Обычные, достаточно широко распространенные причины повышенной вибрации электрических машин «не электромагнитного характера», такие как небаланс, проблемы подшипников, наличие изогнутого вала, и т. д. в данном разделе методического руководства никак не рассматриваются. По вопросам диагностики этих дефектов в двигателях и генераторах вибрационными методами следует обращаться к соответствующим разделам данного руководства.

Для проведения диагностики различных электромагнитных дефектов в электрических машинах необходимо использовать измерительное оборудование, имеющее достаточно высокие эксплуатационные параметры. Не все приборы, хорошо подходящие для диагностики дефектов механической природы возникновения, такие как небаланс, расцентровка, и т. д., могут быть использованы для анализа технического состояния электрических машин переменного тока.

Для успешной диагностики различных электромагнитных проблем в электрических двигателях и генераторах необходим анализатор спектров вибросигналов с очень высокой разрешающей способностью, с числом спектральных линий, не меньшем, чем 3200, а желательно и лучше. Кроме того, такой прибор должен иметь возможность проводить регистрацию вибрационных сигналов в течение достаточно длительного интервала времени, не менее 10 — 20 секунд. Это необходимо делать для эффективного разделения проблем механической и электромагнитной природы возникновения, что возможно сделать только в момент отключения контролируемого агрегата от питающей сети.

Измерение вибрации на подшипниках электродвигателей и генераторов нужно всегда проводить в трех направлениях — вертикальном, поперечном и осевом, иначе потом будет невозможно провести полную диагностику состояния. Идеальным является синхронная регистрация (не путать с синхронизированной регистрацией, которая гораздо менее эффективна) сразу шести вибросигналов с двух подшипников электрической машины. Обычно это повышает достоверность диагнозов дополнительно не менее чем на 10 %.

3.2.6.1. Описание физических процессов в электрических машинах

Вопросами диагностики текущего технического состояния и поиска дефектов в электрических машинах обычно занимаются специальные электротехнические службы, знакомые с особенностями физических процессов в двигателях и генераторах. Для тех, кто раньше не был практически связан с процедурой оценки состояния электротехнического оборудования, необходимо обязательно ознакомиться со специальной литературой, описывающей основные особенности его работы.

Дело в том, что существует несколько типов электрических машин, процессы в которых значительно отличаются друг от друга. Кроме того, в каждом типе электрических машин существует несколько специфических особенностей, не зная которые очень сложно проводить корректную оценку их технического состояния.

В самом начале данного раздела, на первом этапе описаний, кратко вспомним некоторые основные определения и понятия из минимального, по объему, курса электрических машин. Сделаем это для простоты объяснения причин возникновения вибрации в электрических машинах, а так же для того, чтобы не загромождать эти объяснения в дальнейшем, Знание этих основополагающих понятий совершенно необходимо для проведения корректного диагностирования дефектов электрических машин, для правильного толкования спектрального состава регистрируемых вибрационных сигналов.

По принципу действия различают три основных типа широко применяемых электрических машин:

• Синхронные машины переменного тока, в которых частота вращения ротора совпадает с частотой вращения электромагнитного поля в зазоре. Эти машины могут работать в режимах двигателя и генератора, в практике встречаются и те, и другие.
• Асинхронные машины переменного тока, в которых ротор вращается несколько медленнее. Величина отставания ротора от статора составляет несколько процентов, и характеризуется термином «скольжение». Теоретически также могут работать в режимах двигателя и генератора, но на практике встречаются практически одни двигатели.
• Машины постоянного тока. Это также обратимые электрические машины, допускающие двигательный и генераторный режимы работы. На практике встречаются и те, и другие исполнения машин постоянного тока.

В данном разделе методического руководства будут рассмотрены основные способы диагностики состояния и поиска дефектов состояния электрических машин переменного тока, синхронных и асинхронных, как наиболее распространенных в промышленности и в быту. Электромагнитные проблемы машин постоянного тока очень сложно поддаются диагностике, в основе которой лежит анализ вибрационных сигналов с опорных подшипников, поэтому рассматриваться здесь не будут.

Синхронные и асинхронные машины являются по своему принципу действия обратимыми, т. е. могут работать в как режиме двигателя, так и в режиме генератора. В дальнейшем диагностика дефектов статоров синхронных и асинхронных машин, двигателей и генераторов, не будет подразделяться, т. к. они имеют одинаковые по конструкции статоры. Синхронные машины отличаются от асинхронных только конструкцией ротора, что найдет отражение в специальном подразделе, где будут описаны наиболее часто встречающиеся дефекты короткозамкнутых роторов.

Очень важно уже на самом первом этапе диагностики, заранее, определиться с диапазоном численных значений частоты вращения ротора и электромагнитного поля в зазоре. Для этого необходимо знать оборотную частоту вращения электромагнитного поля статора и оборотную частоту вращения ротора электрической машины переменного тока. Именно они определяют требования к приборам вибрационного контроля.

Максимальная частота вращения ротора электрической машины переменного тока определяется в размерности «обороты в минуту». В иностранной литературе широко используется термин RPM, что является сокращением стандартного параметра «Rotation Per Minute», т. е. те же «обороты в минуту». Эта максимальная частота вращения также является и номинальной, так как в нормальных условиях частота вращения машины переменного тока редко регулируется, а если и регулируется, то практически всегда с использованием преобразователей частоты.

Частота вращения ротора численно равна произведению частоты питающей сети, измеряемой в [Гц], умноженной на переводной коэффициент, равный 60 (количество секунд в одной минуте). В России принят стандарт частоты питающей сети в 50 Гц. Поэтому максимально возможная частота вращения роторов двигателей и генераторов переменного тока составляет 3000 об/мин. При частоте питающей сети в 60 Гц, что являющейся стандартной в Америке и в Японии, максимальная частота вращения ротора машины переменного тока составит 3600 об/мин.

В зависимости от особенностей конструкции статоров машин переменного тока частота вращения электромагнитного поля в зазоре может изменяться. Для определения этой частоты формула определения частоты вращения поля должна быть дополнена еще одним сомножителем «Р», находящимся в знаменателе:

N₀ = 60 * F₁ / P

Таким образом, частота вращения электромагнитного поля в зазоре электрической машины N₀ равняется частному от деления максимальной частоты вращения электромагнитного поля в зазоре на число «пар полюсов статора – Р». Это конструктивный параметр обмотки статора, и он может принимать только целые значения, равные 1, 2, 3, 4, 5 и т. д. При этом частота вращения поля в зазоре электрической машины будет равна соответственно 3000 об/мин, 1500, 1000, 750, 600 и т. д.

При числе пар полюсов, отличном от единицы, частота вращения поля в зазоре электрической машины отлична от частоты питающей сети, причем в меньшую сторону от стандартных 3000 об/мин. Это очень важно учитывать при первой диагностике состояния «мало знакомых» электрических машин по спектрам вибросигналов.

В синхронных электрических машинах переменного тока частота вращения ротора всегда совпадает с частотой вращения электромагнитного поля в зазоре. Именно поэтому такие машины называются синхронными. Такие электрические машины имеют достаточно большую мощность, что связано с особенностями их конструкции. Можно смело утверждать, что «встретить» синхронную машину с мощностью менее 1000 кВт на практике очень сложно. Их мало, но они имеют большую единичную мощность, генераторы достигают мощностей до 800 МВт и более.

В асинхронных машинах переменного тока частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения электромагнитного поля в зазоре на небольшую величину, ротор отстает от электромагнитного поля. Это отставание обычно называется скольжением «s» и измеряется в долях от единицы или в процентах. Имеющаяся небольшая разница в частотах вращения поля и ротора называется частотой скольжения ротора, которая измеряется в герцах или в процентах. В диагностике дефектов ротора асинхронного двигателя эта частота имеет большое значение.

Стандартный ряд рабочих частот вращения роторов асинхронных двигателей, в зависимости от числа пар полюсов обмотки статора, можно примерно представить в виде последовательности чисел — 2900 об/мин, 1450 об/мин, 970 об/мин.

Из этого ряда» хорошо видно, что частота вращения ротора асинхронной электрической машины всегда отстает от частоты вращения электромагнитного поля в зазоре электрической машины. Для сравнения напомним, что в синхронных машинах переменного тока, где частота вращения ротора совпадает с частотой вращения поля в зазоре,  этот ряд рабочих частот вращения электрических машин составляет 3000, 1500, 1000 об/мин.

Отдельно необходимо остановиться на термине, который практические диагносты достаточно широко используют на практике, но, может быть, не совсем корректно понимают его смысл. В самом общем случае этот термин звучит примерно как «электромагнитные вибрации и электромагнитные гармоники в спектре вибрационного сигнала».

В электрических машинах переменного тока возможно возникновение специфических вибраций двух типов. Конечно, реальных причин повышения вибрации в электродвигателях и генераторах может быть гораздо больше, но при измерении вибрационных сигналов на опорных подшипниках реально зарегистрировать можно только «отклики» от этих двух причин. В другом разделе нашего руководства мы частично затронем некоторые другие аспекты вибрационной диагностики состояния электротехнической составляющей электрических машин, здесь же мы рассмотрим только способы диагностики возможных «механических дефектов» электрических машин.

Для начала дадим определение основным электромагнитным вибрациям, которые можно зарегистрировать на опорных подшипниках синхронных и асинхронных электрических машин. Как мы уже говорили, они могут возникать по нескольким причинам.

Во-первых, это электромагнитные вибрации ферромагнитных сердечников и стальных конструктивных элементов электротехнического оборудования, по которым во время работы оборудования протекает переменный магнитный поток.

Эти вибрации возникают за счет специфического процесса, который в литературе называется магнитострикцией. Этот эффект обусловлен тем, что при перемагничивании ферромагнитных материалов сердечника происходит изменение внутренней ориентации элементарных намагниченных частиц, доменов. При каждом перемагничивании сердечника происходит поворот доменов на 180 градусов, что в итоге и приводит к небольшому «линейному расширению» ферромагнитного материала. Чем больше величина магнитного потока в сердечнике, тем больше размеры элементарных доменов в ферромагнитном сердечнике, и тем больше будут вибрации сердечника электрической машины.

Поскольку перемагничивание сердечника магнитным потоком происходит дважды за один период питающей сети, то и частота вибрации, обусловленная эффектом магнитострикции, равняется удвоенной частоте питающей сети, т. е. она равняется 100 Гц. Мы обращаем дополнительное внимание читателя на то, что вне зависимости от оборотной частоты вращения ротора электрической машины, частота вибрации сердечника (пакета стали статора) всегда равняется 100 Гц.

Если оборотная частота ротора равняется 50 Гц, то гармоника электромагнитной вибрации располагается на спектре «в том месте», где может находиться вторая гармоника оборотной частоты. Если же оборотная частота ротора равняется, например, 25 Гц, то гармоника электромагнитной вибрации на спектре будет располагаться на месте четвертой гармоники оборотной частоты. Этими двумя простыми примерами мы еще раз подчеркнули, что электромагнитная гармоника не связана с частотой вращения ротора электрической машины, а зависит только от частоты питающей сети.

Во-вторых, вибрации в электрической машине вызываются специфическими электродинамическими силами, которые в литературе принято называть «амперовыми силами», т. к. их величина определяется по закону Ампера. Смысл закона Ампера звучит следующим образом – на два проводника с током действует сила взаимного притяжения, пропорциональная квадрату протекающего по проводникам тока, и обратно пропорциональная расстоянию между проводниками. Если направление тока в обоих проводниках одинаковое, то проводники притягиваются друг к другу. Если токи в параллельных проводниках текут в разные стороны, то проводники отталкиваются друг от друга.

Самое важное для нас в этом законе заключается в том, что в числителе стоит произведение токов в проводниках, т. е. квадрат тока промышленной частоты. Из тригонометрии следует известное соотношение, гласящее, что квадрат синусоидального сигнала есть другой гармонический сигнал, но имеющий удвоенную частоту. Таким образом, мы аналогично получаем, что сила электродинамического воздействия между двумя проводниками с синусоидальными токами промышленной частоты имеет удвоенную частоту, относительно частоты питающей сети.

Таким образом, мы определили, что вибрации электрической машины, не вызванные механическими проблемами, имеют удвоенную частоту относительно частоты питающей сети, т. е. равную 100 Гц. Это определение относится как к электромагнитным причинам повышенной вибрации, возникающим в сердечниках электрических машин силами магнитострикции, так и к электродинамическим силам взаимодействия проводников друг с другом, возникающим при протекании токов по обмоткам электрической машины.

Все это можно сказать несколько иначе. Основная, или, говоря терминами, принятыми в вибрационной диагностике, оборотная частота электромагнитных сил и вибраций в электрической машине равна удвоенной частоте питающей сети. Это совершенно отдельная сила, не связанная с частотой вращения ротора, что может быть легко выяснено при помощи средств кепстрального анализа. Она просто имеет частоту, равную удвоенной частоте питающей сети. Гармоники основной частоты этой силы имеют значения 200 Гц, 300, 400 и т. д. В чистом виде эта сила очень явно проявляется в статическом электрооборудовании. Примером этого является трансформатор, в котором гармоника вибрации с частотой питающей сети в 50 Гц практически отсутствует, а максимальное значение имеет гармоника вибрации с частотой 100 Гц.

Есть еще и третья (по порядку нашего повествования, а не по порядковому номеру в спектре) гармоника вибрации, имеющая электромагнитную природу возникновения. Она называется зубцово – пазовой гармоникой. Она не всегда столь значительна, как первые две, но сказать о ней все равно нужно.

Зубцово – пазовая гармоника вызывается особенностями конструктивного исполнения электрической машины переменного тока. У нее на статоре и на роторе обмотка всегда укладывается в пазах. При вращении ротора в зазоре статора возникает периодическое чередование ферромагнитных зубцов и пазов на статоре и роторе. Это приводит к модуляции магнитного потока в зазоре частотой, связанной с количеством пазов на роторе и статоре электрической машины.

При разработке электрических машин принимаются все меры, чтобы исключить влияние зубцово — пазовой структуры на работу машины. На статоре и роторе всегда различное число пазов, на роторе применяется «скос» пазов, когда ось паза идет не вдоль оси ротора, а как бы немного закручена вокруг оси и т. д. Тем не менее, существуют типы электрических машин, в которых «пазовая» гармоника оборотной частоты ротора является явно выраженной на спектре.

Необходимо хорошо понимать, что все эти три гармоники в спектре вибросигнала, имеющие электромагнитную природу возникновения, не всегда являются признаками наличия дефектов в контролируемой электрической машине, они практически всегда сопровождают ее работу. Признаком наличия дефекта обычно является увеличение амплитуд электромагнитных гармоник выше некоторого уровня, являющегося порогом нормального состояния оборудования.

Основной признак того, что анализируемая гармоника в спектре сигнала вибрации имеет электромагнитную причину возникновения — мгновенное исчезновение этой гармоники сразу после отключения электрической машины от сети.

Очень важным является то, что диагностика причин повышенной вибрации электрических машин должна проводиться при возможно большей нагрузке двигателя. Если исследования будут проводиться на холостом ходу, или же при небольшой нагрузке, то диагностика дефектов будет затруднена.  

3.2.6.2. Сводка электромагнитных проблем ротора и статора

Приведем краткую сводку по электромагнитным проблемам электрических машин, которые можно эффективно диагностировать по спектрам вибросигналов. Здесь же приведем все характерные признаки каждого вида дефекта.

Для описания дефектов здесь и далее будем использовать термины:

F₁ — частота питающей сети, в России равна 50 Гц.

F_ЭМ — частота электромагнитных сил в электрических машинах, равна удвоенной частоте сети, в России 100 Гц.

N₀ — частота вращения поля в зазоре электрической машины, численно равна частному от деления 3000 на число пар полюсов Р, которое может принимать целые значения от единицы и более (об/мин).

F₀ — частота электромагнитного поля в зазоре, Гц.

F_P — собственная частота вращения ротора электрической машины. Для синхронных машин она равна частоте вращения поля. Для асинхронных машин она меньше на величину скольжения ротора.

F_P = F₀ (1 — s)

s - скольжение ротора относительно электромагнитного поля в асинхронных машинах, безразмерная величина, численно равняется разнице между частотой вращения поля в зазоре и частотой вращения ротора, отнесенной к частоте вращения поля в зазоре

s = (N₀ — F_P) / N₀

F_П — зубцово — пазовая частота вибрации, численно равная произведению числа пазов (на роторе или статоре) на частоту электромагнитного поля в зазоре. Может быть повышенной относительно статора, относительно ротора, может быть разностная или суммарная частота биений пазовых частот ротора и статора.

Наиболее важные проблемы статора, которые можно диагностировать на основе анализа вибрационных сигналов:

• Ослабление прессовки пакета стали, обрыв или замыкание стержней, витков, или даже секций в обмотке статора. Соответствующие вибрации проявляются на частоте действия электромагнитных сил F_ЭМ, равной удвоенной частоте питающей сети. Особое внимание при диагностике такого дефекта следует уделять наличию дробных гармоник электромагнитной частоты — 1/2, 3/2, 5/2 и т. д. от основной частоты. По значению частоты эти гармоники соответствуют основной и нечетным гармоникам питающей сети. Появление этих гармоник в спектре вибрационного сигнала говорит об опасной степени развития дефекта, о необходимости оперативного принятия соответствующих мер. 
• Эксцентриситет, эллипсность внутренней расточки статора относительно оси вращения ротора. Возникает обычно как дефект монтажа подшипниковых стоек, дефект состояния подшипниковых щитов или при общей деформации корпусных элементов самого статора. В вибрации проявляется на частоте вращения поля в зазоре, а также и на частоте действия электромагнитных сил в электрической машине, равной 100 Гц. Иногда сопровождается появлением боковых гармоник вблизи частоты 100 Гц. Дефект обычно сопровождается неравенством вертикальной и поперечной составляющих соответствующих гармоник. Пространственный максимум гармоник соответствует направлению эксцентриситета смещения оси статора. Наиболее просто направление смещения оси статора относительно оси ротора диагностируется при снятии «розы вибраций», когда датчик последовательно перемещается по огибающей вокруг подшипника со смещением при каждом измерении на угол 30 — 45  градусов.
• Неправильный взаимный осевой монтаж активных пакетов ротора и статора. Иногда для данного дефекта используется термин: «неправильная установка электромагнитных осевых разбегов». При работе электрической машины, в результате сил магнитного притяжения, пакет ротора всегда стремится к положению точно под пакетом статора.

Если этому стремлению будут препятствовать неправильно смонтированные в осевом направлении подшипники, то в них будут возникать компенсирующие осевые усилия, которые и вызовут осевые вибрации подшипников. Подшипники достаточно быстро нагреются и выйдут из строя. Иногда ротор двигателя «утягивается» в осевом направлении валом механизма, что возможно при неправильном осевом монтаже приводного механизма, сопровождающемся малой осевой подвижностью в соединительной муфте.

Основные проблемы ротора, диагностируемые по вибрации:

• Эксцентриситет внешней поверхности ротора относительно оси его вращения. На спектре вибросигнала этот дефект проявляется в усилении первой гармоники частоты вращения ротора. Усиливается частота действия электромагнитной силы, вокруг которой иногда появляются боковые гармоники, сдвинутые друг от друга на частоту скольжения ротора, умноженную на число полюсов.
• Обрыв или нарушение контакта в стержнях или кольцах «беличьей клетки» в асинхронном двигателе. Обычно проявляется на спектре вибрационного сигнала вблизи частоты вращения вала ротора. Кроме того, этот дефект всегда сопровождается появлением вблизи основной гармоники частоты вращения ротора боковых гармоник, сдвинутых относительно гармоники частоты вращения ротора на интервал, равный произведению частоты скольжения на число полюсов двигателя. Очевидно, что этот дефект присущ только асинхронным двигателям, а в синхронных машинах он никак не проявляется.
• Ослабление прессовки всего пакета стали ротора или только в области зубцов. Сопровождается усилением второй гармоники питающей сети или, при ослаблении стали в области зубцов, появлением пазовой частоты ротора с боковыми полосами, сдвинутыми друг от друга на частоту, равную двойной питающей частоте. Такой дефект на практике диагностируется достаточно сложно, так как его спектральные признаки напоминают признаки других дефектов, и проявляются не очень сильно, чаще всего неявно.

3.2.6.3. Диагностика электромагнитных проблем статора

При всех проблемах статора синхронной или асинхронной электрической машины, имеющих в своей основе первопричину электромагнитной природы, в спектре вибросигнала возникает весьма специфическая картина. В основном она сопровождается возникновением высокой амплитуды основной гармоники на частоте электромагнитных процессов F_ЭМ. Как уже неоднократно говорилось выше, ее частота равна удвоенной частоте питающей сети, т. е. всегда равняется 100 Гц. Еще раз напоминаем, что эта частота никак не связана с оборотной частотой вращения ротора.

Этот эффект достаточно хорошо объясняется с точки зрения физики происходящих в стали статора процессов. Силы взаимного притяжения, действующие между «распрессоваными» листами электротехнического железа или элементами крепления пакета стали, имеют максимум амплитуды дважды за один период изменения питающей сети — во время абсолютного минимума и максимума магнитного потока. Чем сильнее будет распрессован пакет статора электрической машины, тем большую амплитуду в спектре будет иметь основная электромагнитная гармоника.

Аналогично выглядит картина взаимодействия между элементами обмотки статора. Математически это объясняется тем, что электромагнитные силы пропорциональны квадрату тока или магнитного потока. Поскольку и тот и другой синусоидальны, то их произведение также пропорционально синусоиде, но изменяющейся уже с удвоенной частотой, относительно исходной частоты питающей сети.

На спектре вибрационного сигнала, приведенном на рисунке 3.2.6.1., картина появления электромагнитных проблем в статоре выражается в усилении пика на электромагнитной частоте. При значительных дефектах в стали могут появиться и вторая (200 Гц) гармоника электромагнитной частоты F_ЭМ, и даже третья (300 Гц).

Кроме того, в спектре может появиться также целый ряд дробных гармоник, имеющих кратность 1/2 от электромагнитной гармоники. В данной ситуации, по своей частоте, эти гармоники будут численно соответствовать нечетным целым гармоникам частоты питающей сети. Такое совпадение двух семейств гармоник усложняет их разделение частоте, требуя большей внимательности и применения дополнительных диагностических средств.

Очень важно хорошо понимать и помнить основное различие синхронных и асинхронных электрических машин, значительно влияющих на диагностику дефектов по спектрам вибрационных сигналов.

Гармоники вибрации от электромагнитных процессов в статоре синхронной машины, по своей физической природе, являются синхронными относительно частоты вращения ротора. В асинхронном двигателе эти же семейства гармоник являются несинхронными, т. к. частота вращения ротора и частота питающей сети не кратны между собой, а различаются между собой пропорционально частоте скольжения. В данном определении под коэффициентом кратности соотношений частот мы понимаем влияние числа пар полюсов обмотки, уложенной в пазах статора.

Ослабление прессовки активного железа статора в электрической машине обуславливается, в основном, двумя часто встречающимися причинами — или общим ослаблением элементов крепления железа статора, или же явлением «отслоения» крайних листов и пакетов стали.

При этих локализациях дефекта железа статора важную роль начинает играть место установки вибродатчика. Чем ближе он устанавливается к дефектному месту пакета статора, чем короче будет путь прохождения «полезного» вибрационного сигнала, тем более корректно можно будет проводить диагностирование и, достаточно часто, удается даже локализовать место проявления дефекта. Наиболее эффективно датчик вибрации устанавливать не на опорных подшипниках ротора, а непосредственно на корпусе сердечника статора, а еще лучше и на самом пакете активной стали.

Аналогично обстоит дело и с особенностями проявления в спектрах вибросигналов различных дефектов обмоток статора, но поиск их и локализация происходят гораздо сложнее. Более подробно мы рассмотрим этот вопрос в другом разделе данного руководства, однако основные требования к месту установки датчика вибрации останутся прежними – как можно ближе к возможному месту возникновения предполагаемого дефекта пакета или обмотки статора.

Самое главное, что нужно помнить при диагностике дефектов, что различить тип диагностируемого в статоре электрической машины дефекта, имеет — ли он «чисто электрическую природу возникновения», или же он обусловлен одними «магнитными проблемами», методами спектральной вибрационной диагностики практически невозможно. Единственный, достаточно корректный признак наличия короткозамкнутого витка в обмотке статора (электрическая причина возникновения повышенных вибраций) — наличие боковой гармоники вблизи частоты 100 Гц, и ее чаще всего обнаружить не удается. В большинстве практических случаев необходимо применение более специализированных методов диагностики состояния электрических машин.

3.2.6.4. Проблемы эксцентричности пакета статора

Эксцентриситет статора возникает чаще всего как дефект изготовления «шихтованного» пакета стали статора, или как дефект монтажа статора. Очень высока вероятность возникновения эксцентриситета статора в процессе монтажа электрической машины, особенно, если статор и подшипниковые опоры монтируются раздельно. Данный дефект статора может возникнуть в результате ослабления фундамента или как итог тепловых и иных деформаций в агрегате и фундаменте.

Для примера на рисунке 3.2.6.2. приведен спектр вибросигнала, зарегистрированного на подшипнике асинхронного двигателя, имеющего номинальную  частоту вращения ротора,  равную  n₀ = 1480 об/мин. Этот спектр соответствует наличию в электрической машине достаточно развитого дефекта типа «эксцентриситет статора».

Эксцентриситет статора приводит, с точки зрения физики протекания электромагнитных процессов, к периодическому изменению магнитной проводимости воздушного зазора, к ее пульсации, или, говоря иными словами, к ее модуляции. Эта пульсация  происходит с удвоенной частотой сети, т. е. с частотой воздействия электромагнитных сил.

Удвоение частоты пульсации относительно питающей сети возникает из — за того, что мимо зоны окружности статора, где произошло изменение величины зазора, поочередно проходят и северный, и южный полюса электромагнитного поля, вращающегося в зазоре электрической машины. Удвоенные пульсации магнитной проводимости приводят к такой же пульсации магнитного потока и, как результат, к пульсации электромагнитной силы и вибрации с частотой 100 Гц.

Дополнительно несколько возрастает амплитуда гармоники на частоте вращения электромагнитного поля в зазоре. Это позволяет в асинхронных двигателях хорошо дифференцировать эксцентричность статора от эксцентричности ротора, где вибрация идет с частотой вращения ротора. Для выявления этого различия необходимо наличие спектроанализатора с хорошим разрешением.

Для разделения эксцентриситетов статора и ротора в синхронной машине между собой, при диагностике следует помнить, что эксцентриситет статора неподвижен в пространстве и различен по амплитуде вибрации в направлениях измерения вибрации. Благодаря такой локализации эксцентриситет статора приводит к возникновению направленной в пространстве вибрации. Это можно выявить при помощи последовательного перемещения вибродатчика по контролируемому подшипнику «вокруг вала». Эксцентриситет же ротора всегда «вращается» вместе с ротором, поэтому он не имеет стационарного максимума при определенном значении угла установки датчика. При эксцентриситете статора такой максимум явно выражен.

Для исключения проявления эксцентриситета в вибрации электрических машин необходимо, чтобы воздушный зазор между статором и ротором должен быть неизменным по окружности. Обязательно должно соблюдаться требование к качеству взаимного монтажа статора и ротора, что различие в величине воздушного зазора вдоль окружности не должно превышать значение в 5% для асинхронных двигателей и генераторов, и не превышать 10 % для синхронных двигателей. Значение этого параметра жестко контролируется при помощи специальных щупов при монтаже электрической машины. Такая процедура измерения должна производиться при нескольких взаимных положениях ротора и статора.

3.2.6.5. Эксцентричный ротор

Это достаточно часто встречающаяся в практике причина повышенной вибрации асинхронных электрических машин. У синхронных электрических машин переменного тока этот дефект менее заметен из-за больших рабочих зазоров.

При наличии эксцентриситета ротора в характере распределения электромагнитного поля в зазоре двигателя возникает ряд особенностей. Плотность электромагнитного поля вдоль окружности зазора изменяется вместе с поворотом ротора. Это приводит, из-за переменного зазора, к неравномерности тягового усилия двигателя. При совпадении оси поля статора с зоной увеличенного зазора тяговое усилие несколько уменьшается, при этом возрастает величина частоты скольжения. При смещении оси поля в зону меньшего зазора тяговое усилие растет, частота скольжения падает. При числе пар полюсов статора, большем единицы, такой процесс повторяется «Р» раз.

Если бы мы имели очень чувствительные приборы для измерения частоты вращения ротора, то мы бы обнаружили следующее. В интервале перемещения ротора от зоны, с увеличенным зазором в сторону зоны, с уменьшенным зазором, ротор бы ускорился в своей частоте вращения на небольшое значение. На интервале перехода ротора обратно, к зоне с увеличенным зазором, ротор бы замедлился на то же значение. Конечно, таких приборов у нас нет, но это видно на спектре с большой разрешающей способностью, где появляются признаки таких изменений скорости.

На спектре вибросигнала, показанном на рисунке 3.2.6.3., вокруг основной частоты вращения ротора, должны появиться симметрично расположенные боковые пики, гармоники, напоминающие зубцы короны. Симметрия пиков относительно основной частоты достаточно хорошо понятна — это следствие «мини ускорений и мини замедлений» частоты вращения ротора вокруг своего среднего значения. Аналогичные зубцы, даже еще большей интенсивности, появляются и вокруг пика электромагнитной силы, на частоте, равной второй гармонике питающей сети.

Необходимо пояснить причины проявления эксцентричности ротора на этой частоте.

Вращение эксцентричного ротора модулирует проводимость зазора с удвоенной частотой. При числе пар полюсов, равном единице частота вращения поля равна 50 Гц, удвоенная частота сети, частота электромагнитной вибрации равна 100 Гц. Эксцентричность ротора приводит к модуляции электромагнитной силы. При уменьшении числа пар полюсов частота вращения поля в зазоре уменьшится в Р раз. Переменный зазор ротора за один свой оборот будет модулировать электромагнитную силу 2 х Р раз больше частоты своего вращения, что как раз и соответствует частоте электромагнитной силы.

Эксцентричный ротор генерирует вокруг F_P и вокруг F_ЭМ семейства гармоник, представляющих из себя пики, сдвинутые на одинаковый шаг по частоте. Сдвиг между этими гармониками равен произведению частоты скольжения на число полюсов обмотки статора

DF = F_S * 2 * P

Причина такого шага между зубцами на спектре по частоте достаточно корректно объясняется. Частота скольжения есть разностная частота биений между частотой вращения поля и частотой вращения ротора. В течении одного оборота эксцентриситет ротора влияет «2 х Р» раз на тяговое усилие двигателя, которое связано с частотой скольжения ротора. Сама частота скольжения F_S иногда видна на спектре, на начальном участке, на самой низкой частоте. Она проявляется обычно в диапазоне от 0,3 до 2,0 Гц. Для ее регистрации нужен низкочастотный датчик.

Необходимо помнить, что во временном сигнале эксцентриситет ротора проявляется в виде пульсирующей вибрации, средняя частота которой располагается в диапазоне частот (или вблизи него) между F_ЭМ и гармоникой оборотной частоты ротора, по частоте чуть меньшей, чем у электромагнитной силы (порядковый номер этой гармоники ротора равен удвоенному числу пар полюсов статора). Разделить эти гармоники на спектре можно только при высоком частотном разрешении используемого анализатора вибрационных сигналов.

Эксцентричность ротора обычно проявляется и в вертикальной, и в поперечной проекции вибрации. Иногда ее удается обнаружить даже и в осевой проекции. Так бывает при наличии эксцентричности ротора не по всей его длине, а только в районе одного, если смотреть вдоль оси ротора, края пакета электротехнической стали.

Эксцентричность ротора часто носит нестационарный характер, когда в спектре работающего двигателя имеется характерная картина, а практические измерения зазора не подтверждают диагноз. Причина здесь обычно в термических процессах, когда по тем или иным причинам ротор несимметрично нагревается, изгибается и дает картину эксцентриситета.

После останова двигателя, в процессе его разборки для измерения зазора, температуры быстро выравниваются и диагноз не подтверждается. Часто так бывает при обрывах стержней или «частичных задеваниях» ротора об неподвижные элементы, когда ротор так же начинает односторонне нагреваться.

3.2.6.6. Неправильный осевой монтаж двигателя

Принцип действия всех электрических машин переменного тока примерно одинаков - вращающий момент создается за счет взаимодействия магнитного поля статора с магнитным полем ротора (синхронные машины) или с роторными проводниками с током (асинхронные машины).

Простейший аналог, характеризующий работу синхронной электрической машины переменного тока – притяжение двух постоянных магнитов, из которых один есть вращающееся магнитное поле статора, а второй жестко зафиксирован на роторе. В асинхронной машине переменного тока все выглядит немного иначе – вращающееся магнитное поле статора увлекает за собой проводники с током, которыми являются стержни короткозамкнутой клетки ротора.

В синхронном электродвигателе машине энергия подается одновременно в ротор от источника постоянного тока, и в статор из питающей промышленной сети. В асинхронном электродвигателе внешняя энергия подается только из питающей сети в статор, поэтому для работы двигателя часть энергии должна быть передана (трансформирована) через зазор во вращающийся ротор. Только в этом случае возникает электромагнитное взаимодействие между полями ротора и статора. Наличие передачи энергии через зазор объясняет необходимость максимального уменьшения воздушного зазора в асинхронных машинах, а так же их большую чувствительность этого типа электрических машин к нелинейности величины зазора между ротором и статором.

Сила взаимного притяжения между ротором и статором является векторной величиной и состоит из трех составляющих — радиальной составляющей, касательной, полезной, и осевой. Касательная составляющая электромагнитной силы в зазоре является полезной, т. к. именно она создает вращающий момент. Радиальная составляющая есть сила притяжения ротора к статору и при постоянстве величины воздушного зазора эти силы, диаметрально противоположно, взаимно компенсируются.

Рассмотрим чуть подробнее осевую составляющую сил взаимного притяжения в зазоре электрической машины. Если магнитные сердечники ротора и статора в осевом направлении расположены непосредственно друг против друга, то и суммарная осевая составляющая силы электромагнитного притяжения ротора и статора равна нулю. Иначе будет происходить в том случае, когда произойдет взаимное осевое смещении сердечников ротора и статора. При этом итоговая осевая сила не будет равна нулю, она будет стремиться вернуть ротор в исходное нейтральное положение. Чем больше будет величина осевого смещения, тем больше будет величина осевого усилия, втягивающего ротор внутрь статора.

Величина допустимого свободного осевого перемещения ротора относительно статора определяется особенностями монтажа опорных подшипников ротора. Она максимальна при использовании подшипников скольжения, и минимальна при использовании подшипников качения, особенно радиально – упорного типа.

Если осевая подвижность ротора достаточна для перемещения его в нейтральное положение, то проблем с увеличением вибраций не будет. Если же возникнет препятствие к такому осевому перемещению, то на нем возникнет значительная осевая вибрация. Частота этой вибрации, как это показано на рисунке 3.2.8.4., обычно равняется частоте электромагнитных сил. Иногда гармоники вибрации возникают и частоте вращения ротора, это зависит от состояния поверхностей в месте препятствии к осевому смещению. Наиболее часто такая проблема возникает у асинхронных электродвигателей с подшипниками качения, осевая подвижность которых почти нулевая.

Осевая вибрация в электродвигателях, оборудованных подшипниками качения, обычно возникает при следующих основных причинах:

• При осевом смещении магнитных пакетов статора и ротора, обусловленном особенностями их взаимного первичного монтажа.
• При неполной посадке подшипников на вал, или в подшипниковых щитах, после проведения ремонтных работ.
• При смещении подшипниковых щитов, или посадочных мест подшипников после выполнения ремонтных и восстановительных работ.

Вне зависимости от причины возникновения повышенных осевых усилий на опорные подшипники качения, это довольно опасный дефект. Большинство подшипников качения не предназначены для компенсации осевых усилий, и поэтому в такой ситуации достаточно быстро выходят из строя.

У подшипников скольжения обычно существует больший конструктивный «осевой разбег», поэтому осевые вибрации в них возникают гораздо реже. Кроме того, подшипники скольжения обычно используются в крупных синхронных электрических машинах, в которых вопрос компенсации осевых усилий, по причине наличия больших воздушных зазоров, стоит менее остро.

Тем не менее, и в таких условиях осевая подвижность подшипников скольжения может оказаться недостаточной для компенсации дефектов монтажа. В таком случае возникает осевая вибрация, обычно выражающаяся в возникновении трения галтели вала о торцевую поверхность подшипникового вкладыша.

Для устранения осевой вибрации в насосных агрегатах необходимо корректно и комплексно выставлять при монтаже все три так называемых в практике «осевых разбега», расположенных в насосе, в муфте и в электродвигателе.

Достаточно часто вал электродвигателя «утягивается в осевые вибрации» валом насоса при дефектах системы осевой разгрузки рабочего колеса насоса. Парадокс диагностики — дефект в насосе, а вибрация в двигателе.

На практике бывают случаи, когда для борьбы с осевыми вибрациями ротор в подшипниках скольжения, перед пуском, принудительно смещают в осевом направлении, например, при помощи лома, и после этого двигатель некоторое время хорошо работает. С течением времени, в процессе работы, ротор смещается обратно, и осевые вибрации агрегата снова возрастают до прежнего значения.

3.2.6.7. Обрыв стержней ротора

Наиболее распространенным конструктивным исполнением обмотки ротора асинхронного двигателя является короткозамкнутый ротор с «беличьей клеткой». У такого ротора в пазах, без изоляции, забиваются медные или латунные стержни, или же пазы полностью залиты сплавом алюминия. Концы стержней, по торцам ротора, объединяются замыкающими кольцами из такого же материала.

В процессе работы, а особенно при пуске асинхронного электродвигателя, по стержням беличьей клетки протекает большой ток, и они сильно нагреваются. Частой причиной выхода из строя двигателя является нарушение контакта стержней с замыкающими кольцами, называемые в практике «отгоранием стрежней». Появление такого дефекта в отдельных стержнях приводит к увеличению нагрузки на оставшиеся стержни, дополнительному перегреву их, и также к последующему «отгоранию», и т. д. Весь этот лавинообразный процесс разрушения обмотки ротора сопровождается потерей мощности электродвигателя, к его постепенному перегреву и выходу из строя.

Выявление начальных признаков повреждений стержней клетки ротора является очень актуальной задачей и позволяет повысить надежность работы асинхронных двигателей с короткозамкнутой клеткой на роторе.

Рассмотрим особенности физических процессов и вибрационных признаков этого в роторе, имеющем характерные признаки начальной стадии данного дефекта. Будем считать, что повредился один стержень короткозамкнутой клетки.

Необходимо сразу же сказать, что спектр вибрации асинхронного электродвигателя с отгоревшим стержнем во многом похож на спектр вибрации двигателя, имеющего эксцентричный ротор. На первый взгляд между этими дефектами мало общего, но при ближайшем рассмотрении можно выявить причины возникновения сходства вибрационных сигналов, зарегистрированных на опорных подшипниках.

Как и при эксцентричном роторе, отгоревший стержень приводит к модулированию величины тягового усилия двигателя. В момент прохождения зоны отгоревшего стержня мимо электромагнитного полюса (скорее наоборот, т. к. поле асинхронного электродвигателя обгоняет ротор) тяговое усилие импульсно уменьшиться, ротор чуть-чуть замедлится. В это время под полюс поля подойдет зона бездефектного стержня, в нем за счет возросшего скольжения будет несколько больший ток, тяговое усилие также импульсно возрастет, и ротор чуть-чуть ускорится.

Эти импульсные мини ускорения и мини замедления ротора на спектре будут характеризоваться  возникновением боковых зубцов вокруг основной гармоники частоты вращения ротора. Такой спектр для двигателя с частотой вращения ротора 2920 об/мин показан на рис 3.2.6.5. Понятно, что зубец (гармоника) с чуть меньшей частотой будет соответствовать моменту времени с замедлением, а зубец (гармоника) с чуть большей частотой будет принадлежать участку времени с ускорением ротора.

Сразу же напрашивается аналогия, что если поврежденных стержней в роторе будет не один, а два, то боковых гармоник будет по две с каждой стороны оборотной частоты, если будет три дефектных стержня – три пары боковых гармоник, и так далее. Это так, и не так. Примерно в половине практических случаев такой эффект соответствия количества дефектных стержней и боковых гармоник будет соблюдаться, а в половине случаев такого количественного соответствия не будет.

Корректное описание такой особенности картины спектрального отображения «дефектных» стержней на спектре вибрационных сигналов является очень сложным, и мы его здесь опустим. Мы ограничимся простой констатацией факта, что если боковых гармоник на спектре более двух (пар), то на роторе находится больше двух отгоревших стержней, или, говоря точнее, стержней с дефектами контакта. Если боковых гармоник всего две, то количество стержней с дефектами точно не определено.

Разделить две причины повышенной вибрации, о которых мы начали рассуждение, это эксцентриситет ротора и отгоревшие стержни беличьей клетки, возможно, но только при наличии у диагноста «хорошего анализатора спектров вибрационных сигналов». В данном случае речь идет о хорошем спектральном разрешении прибора, он должен рассчитывать спектры с разрешением не хуже 3200 частотных линий. В этом случае дефекты можно разделить, учитывая особенности различия их спектрах вибрационных сигналов.

Это следующие различия:

• Характерная «корона» из зубцовых гармоник вокруг пика электромагнитной частоты F_ЭМ проявляется на спектре различно — при эксцентриситете ротора она имеется во всех режимах работы диагностируемой электрической машины. При наличии в роторе дефекта типа «дефектный стержень», корона на спектре появляется только при значительной нагрузке электрической машины, на холостом ходу она отсутствует.
• При эксцентриситете ротора «корона» практически симметрична по величинам зубцовых гармоник относительно центрального пика, а при дефектах стержней пик на меньшей частоте всегда меньше «зеркального» пика на большей частоте. Этот факт достаточно хорошо сообразуется с картиной физических процессов. Уменьшение скорости происходит при нормальном скольжении и нормальном токе в последнем (перед дефектным) «хорошем» стержне клетки. Ускорение же ротора происходит при увеличенном скольжении, большем токе в первом «хорошем» стержне и, как результат, с большим ускорением.
• За счет колебательного «успокоения» пульсации частоты вращения ротора, после прохождения стержня с дефектом, что может возникать при определенных параметрах нагрузки на валу электродвигателя, на спектре вибрационного сигнала может возникнуть несколько гармоник частоты вращения ротора, и обычно все они окружены «коронами». Такая же картина может возникать при наличии механических или электромагнитных ослаблений в электрической машине. Параметр «электромагнитное ослабление» раскрывать мы не будем из-за его специфичности, оставив его для исследования специалистам по электрическим машинам.

В качестве численного ограничения степени проявления этого дефекта можно считать, что «короны» у исправного двигателя быть не должно. Если она появилась, и наибольший пик «короны» превысил 10 % от центрального пика — вероятность существования отгоревших стержней в обмотке ротора очень большая. Для контроля количественного значения признаков этого дефекта лучше использовать спектры с логарифмической шкалой по амплитуде. Если на нем пики «короны» будут меньше основного пика менее, чем на 20 dВ, то предполагаемый дефект имеет место. 

В заключение, подчеркивая особенности диагностики данной причине повышенной вибрации, необходимо еще раз указать, что такая диагностика возможно только с применением анализаторов спектров с высокой разрешающей способностью. Это нужно для разделения на спектре частот вращения поля, ротора и боковых гармоник. Центральный пик «короны» должен соответствовать частоте вращения ротора, а не быть равным частоте вращения поля в зазоре.

3.2.6.8. Дефекты зубцово — пазовой структуры

Такая неисправность не очень часто встречается в практике, но, тем не менее, ее можно достаточно просто описать и успешно диагностировать.

Условно эту неисправность можно представить в виде ротора, у которого отсутствует один ферромагнитный зуб. Это приводит к тому, что мимо пазов статора перемещается «магнитный непериодический» элемент, наводящий в обмотке статора импульсы, число которых за один оборот будет численно равно числу пазов на статоре. На спектре вибрационного сигнала это будет представлено пиком на частоте, равной произведению частоты вращения ротора на число пазов статора.

Не вдаваясь в тонкости физического описания, следует также сказать, что дефектный зуб будет модулировать и электромагнитную силу статора. Это будет происходить потому, что дважды за свой один оборот вращающееся поле «будет натыкаться» на дефект магнитной проводимости воздушного зазора двигателя, на «отсутствующий» зуб ротора. На спектре вблизи пика зубцовой частоты появятся два зеркально расположенных пика, сдвинутых относительно своего «главного пика» на частоту электромагнитной силы F_ЭМ, как уже неоднократно говорилось равную удвоенной частоте питающей сети.

Наиболее сложным для диагностики будет спектр вибрации при наличии магнитных дефектов на роторе и статоре одновременно, причем дефектов множественных. На спектре будут присутствовать зубцовые частоты ротора и статора, а также будут частоты их биения, зашумленные множественными «зеркальными» пиками.

«Положительным» при этом будет то, что при таком дефекте обычно сильно падает тяговое усилие, возрастает потребляемый ток и двигатель очень быстро выходит из строя, обычно раньше, чем персоналу удается записать спектры и выявить множественный магнитный дефект методами вибрационной диагностики.

Приборы нашего производства для диагностики электромагнитных дефектов

• ViAna-4 – универсальный 4-хканальный регистратор и анализатор вибросигналов, диагностика электромагнитных дефектов по току

Виброизоляционные материалы в Иркутске

Профессиональные вибропоглощающие материалы для виброизоляции автомобиля для проклейки дверей, пола салона, багажника — Bimast Bomb Premium, StP Aero, iSilver, Gold и т.д.

Источники шума и вибрации в салоне автомобиля

Различают основные источники шума, создающие дискомфорт во время езды на автомобиле — это уличные источники шума (шум от дороги, проезжающие мимо автомобили, погодные явления и т.д.), звук работы двигателя и подвески, а также вибрация деталей кузова и пластиковых панелей. Для уменьшения этих шумов в салоне автомобиля предусмотрена заводская шумоизоляция, однако, как показывает практика, зачастую ее недостаточно для создания комфортной обстановки, поэтому мы предлагаем позаботиться о хорошей шумо- и виброизоляции автомобиля либо самостоятельно, либо обратившись в наш автоцентр, где мы произведем профессиональный монтаж шумо- и вибропоглощающими материалами.

Вибрация как источник шума в салоне и борьба с ней

Вибрация возникает в результате механического воздействия и резонансных явлений. Вибрации подвержен практически любой твердый материал — дерево, кожа, пластик, металл и др. В результате вибрации возникают акустические колебания широкого спектра частот, воспринимаемые как шум разной степени громкости. Чем выше амплитуда колебаний, тем громче шум. Вибропоглощающие материалы СтандартПласт способны как снизить амплитуду колебаний, так и погасить ее практически полностью. Волна затухает внутри вибропоглощающего материала, и он перестает генерировать акустические волны. Чем выше коэффициент механических потерь материала (КМП), тем эффективнее его способность гасить механические колебания, что существенно снижает уровень шума в салоне автомобиля.

Современные вибропоглощающие материалы

В настоящее время рынок вибропоглощающих материалов представлен различными бюджетными предложениями. Класс «Премиум» (например, Бимаст Бомб Премиум и Аэро Премиум) разработан специально для получения максимального эффекта шумо- и виброизоляции автомобилей класса «Люкс» при соблюдении очень высокого качества изготовления. Это передовые разработки и их стоимость несколько выше, чем у материалов класса «Стандарт», разработанных для получения необходимого и достаточного эффекта шумоизоляции любых автомобилей. Стоимость материалов класса «Эконом» (например, iSilver) значительно ниже, но их виброподавляющие характеристики также существенно ниже. 

Вибрирует руль: ищем причины, устраняем неполадки

Рулевое колесо, как любой автомобильный механизм, может выйти из строя. Признаком неисправности чаще всего является появление вибрации или биения, что может стать поводом для обращения в автосервис Хабаровска или любого другого города. Иногда оно возникает при движении на высоких или низких скоростях, при выходе из поворота, при торможении или на рельефных участках дороги. Рассмотрим далее, в чём заключаются причины и как исправить ситуацию.

Вибрации руля на скорости

Наиболее распространенное явление – неотрегулированная или жёсткая подвеска. Проверить данное предположение можно, выехав на ровный участок дороги, так как выбоины и неровности только усиливают данный симптом. Другими причинами можно назвать следующие:

• Нагрузка по окружности колеса распределена неравномерно. Ситуация может возникнуть, когда автомобиль долго ездил по просёлочным дорогам и выехал на асфальт. Налипшие на колёса грязь и глина долго держатся на ободе. Нагрузка может распределяться неравномерно после механического повреждения диска, когда колесо попало в глубокую яму. В данной ситуации обязательно нужно сделать развал-схождение или поменять колёсный диск в случае обнаружения трещины.
• Неравномерно изношены покрышки. Если с балансировкой авто всё в порядке, значит, покрышка попалась бракованная – её необходимо заменить.
• Неисправности в подвеске. Обычно возникают, когда авто на скорости наезжает на препятствие, например, «лежачего полицейского». Как правило, весь удар на себя берёт ступица, однако подтвердить данное предположение можно только с помощью специального стенда. Возможно, даже потребуется ремонт ходовой части.
• Неправильно закреплённое колесо после шиномонтажа. В автомобильных узлах очень важно полное техническое соответствие элементов, поэтому болты должны правильно затягиваться, а диски подбираться по размеру.

Вибрации руля на холостом ходу

Руль может дрожать даже когда автомобиль стоит, но двигатель включен. Причин у этой неполадки несколько:

• В защиту двигателя попали мелкие предметы. Это могут быть гайки, кусок стекла, железа или пластика, камень. Причиной всему плохое качество сборки авто или проведенного ремонта. В данной ситуации мусор, приводящий к вибрации, нужно удалить, сняв защиту.
• Вышел из строя вакуумный усилитель. Он входит в тормозную систему машины, поэтому напрямую зависит от работы мотора. Вибрация, как правило, сопровождается ещё и неритмичностью работы узла.

Вибрация из-за поломки рулевых элементов

Данная ситуация опасна не только для авто, но и для жизни людей – машина перестаёт быть управляемой. Руль может выйти из строя вследствие:

• Ослабления крепежа. Нужно подтянуть соединения или выполнить ремонт рулевой рейки в Хабаровске.
• Люфта тяги. В данной ситуации меняется часть узла.
• Износа подшипников.

Обращайтесь в наш автосервис в Хабаровске «Авторем 27» – мы найдем причину неисправности, быстро, качественно и недорого устраним неполадку.

Опишите проблему, и мы просчитаем стоимость ремонта

Наши услуги

Мы предлагаем широкий спектр услуг по ремонту и техническому обслуживанию

автомобиля по низким ценам

• Ремонт ходовки

  комплексная диагностика и ремонт ходовой части автомобиля

• Ремонт двигателя

  ремонт бензиновых и дизельных двигателей

• Компьютерная диагностика

  компьютерная диагностика двигателя и других систем автомобиля

• Замена тех.жидкостей

  замена масла, торозной жидкости, жидкости ГУР и др.

• Ремонт бамперов

  ремонт вмятин, заделка трещин, покраска

• Сварочные работы

  сварочные работы любой сложности

Полезные статьи

Стены, которые кричат: почему звуки в квартире могут причинить нам вред

https://realty.ria.ru/20190426/1553071943.html

Стены, которые кричат: почему звуки в квартире могут причинить нам вред

Стены, которые кричат: почему звуки в квартире могут причинить нам вред — Недвижимость РИА Новости, 04.08.2021

Стены, которые кричат: почему звуки в квартире могут причинить нам вред

Ругань соседей за стеной, рев моторов машин за окном, тикание часов на тумбе – традиционные звуковые раздражители в городских квартирах. Однако некоторые шумы… Недвижимость РИА Новости, 04.08.2021

2019-04-26T10:40

2019-04-26T10:40

2021-08-04T12:39

практические советы – риа недвижимость

полезное

жилье

квартира

советы

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/150552/20/1505522066_0:145:5887:3456_1920x0_80_0_0_0ce02decb7f6770b53cd0daedd3e54d3.jpg

Ругань соседей за стеной, рев моторов машин за окном, тикание часов на тумбе – традиционные звуковые раздражители в городских квартирах. Однако некоторые шумы выходят за границы нашего восприятия и при этом имеют куда более разрушительное воздействие на наше здоровье. Сайт «РИА Недвижимость» обратился к экспертам за помощью, чтобы выяснить, каких на самом деле звуков нам нужно бояться и почему нужно стремиться к абсолютной тишине. Невидимый врагЖители города целый день живут в шуме: машины и метро, громкое оборудование, перестановка мебели у соседей и ремонт дороги под окном. Даже незначительный шум при регулярном воздействии будет негативно влиять на психику, слух, нервную систему. А если звуки громкие, то может пострадать даже сердечно-сосудистая или гормональная системы, рассказывает руководитель отдела независимой экологической экспертизы EcoStandard group Сергей Сысоев.С экспертом соглашается певица, тренер по голосу Нина Веденина-Меерсон, добавляя, что к звукам, которые подвергают опасности здоровье нашего организма и нервной системы, относятся гул лифта, строительные шумы, звуки автомобилей, шум бытовой техники (вроде холодильника или стиральной машинки), «тиканье» лампочек, капающая вода, свист/завывание ветра через щели. Однако собеседница агентства обращает внимание на то, что если та же вода будет просто течь – это будет влиять на нас благолепно. «Природные звуки являются для нас хорошим успокоительным. Наша психика отзывается на них умиротворением. Но если только они не запредельно громкие», – поясняет она. В свою очередь Сысоев среди вредных и даже опасных шумов выделяет инфразвук и ночной шум. «Инфразвук – это низкие частоты до 16 Гц, неразличимые для человеческого слуха, но негативно влияющие на здоровье. Инфразвук может ощущаться, как вибрация воздуха, похожая на гул, однако превышения можно выявить только с использованием специального оборудования», – поясняет эксперт. Инфразвук исходит от инженерного оборудования, линий электропередачи и даже от загруженных автотрасс, но может возникать и в природных средах, например, при ветровой эрозии скал и камней.По словам собеседника агентства, превышения допустимого уровня инфразвука могут вызвать у человека тошноту, головокружение, головную боль и нарастающее чувство страха, перерастающего в панику. Регулярное воздействие инфразвука может привести к изменению артериального давления и частоты сердечных сокращений, нарушению вестибулярных функций мозга и даже нарушениям работы желудочно-кишечного тракта. Особенно сильно подвержены воздействию инфразвука люди старше 50 лет. Первые последствия воздействия ночного шума – нарушение сна и раздражительность. Ночной шум может также приводить к повышению артериального давления, даже если человек при этом не просыпается, обращает внимание он. Тайные знания о шумеРаздражители и гармоничные звуки универсальны для всех, если речь идет о людях со здоровой психикой, обращает внимание Нина Веденина-Меерсон. Так, журчание воды, легкое чириканье птиц (именно легкое!), шум листвы, дождя, различная музыка, спокойная речь, мурлыканье кошки оказывает благотворное влияние на человека. Тогда как агрессивные крики и рычащая музыка из-за стены будут вызывать раздражение. Однако есть важный нюанс. «Если психика расшатана, раздражает что угодно. Если же все в порядке – мы можем пропускать мимо ушей почти любой звук. И вот тут опасная вещь: ушами (мозгом) мы пропускаем звук, но тело ощущает негативные вибрации, которые нам и вредят. Впрочем, от внешних раздражителей мы можем спрятаться, но есть тот, от которого нам не убежать, а влияние он имеет на нас самое прямое – это наш голос», – объясняет тренер по голосу.В данном случае тренер по голосу рекомендует следить за своим звучанием и стараться, чтобы голос был ровным, не скачкообразным, но не монотонным и не занудным. Он должен быть мягким, в то же время уверенным и невысоким. Речь должна быть не быстрой и с мягкими протяжными окончаниями, интонируя наверх, а не вниз – тогда она будет доброжелательной и не разрушительной.Не все так просто и с резкими, агрессивными звуками. К примеру, в виде шума, то есть беспорядочных звуковых колебаний, вроде соседской ругани за стеной, они причиняют дискомфорт. А вот в виде музыки, даже самой «суровой», они могут нравиться. «Заткнуть» источникНа вопрос «Нужно ли в принципе стремиться к максимальной тишине в квартире?» эксперты однозначно отвечают «да». Однако бороться с шумами можно по-разному. Если источник шума вполне конкретный и понятный, то нужно постараться его устранить. Здесь важно помнить, что техногенные и социальные источники шума нормируются по-разному, относясь к разным разделам законодательства, замечает Сысоев. «Техногенный шум от оборудования, транспорта или стройки регламентируют санитарно-гигиенические нормативы. Громкое поведение соседей, пение, плач детей, лай собак, музыка и другие подобные звуки, в свою очередь, регулируются административными нормами. На практике это означает, что в первом случае нужно вызывать специалистов-экологов для проведения акустической экспертизы, а во втором случае – правоохранительные органы. Разбираться с громкими соседями и пьяными криками под окном – обязанность участкового, а не экологов», – рассуждает собеседник агентства. Проще всего бороться с источниками неприятного звука внутри квартиры, которыми часто являются бытовые приборы и лампы. Их можно либо заменить, либо отрегулировать, либо вовсе отказаться от них по возможности. Щит и барьерЕсли же от источника внешнего шума нельзя избавиться или скорректировать его, то нужно максимально защитить себя от звуковых волн, сводя их проникновение в квартиру к минимуму. Так, при рассмотрении окон как способа защиты от уличных шумов, эксперт советует обратить внимание на несколько важных параметров. Во-первых, правильный стеклопакет должен включать шумозащитное триплекс-стекло. Оно состоит из двух слоев стекла и PVB-пленки (поливинилбутиральная пленка) между ними. Триплекс-стекло может в два с лишним раза снижать уровень проникновения шумов, обращает внимание Зайончковский. Во-вторых, толщина стекол в профиле должна различаться. Дело в том, что разные по толщине стекла резонируют на разных частотах, так что при прохождении через них звуковых волн суммирования резонансов и удвоения резонансного шума не возникает, тогда как в случае с двумя или тремя стеклами одинаковой толщины резонансы складываются и «шумность» окна существенно возрастает. В-третьих, лучше выбирать стекла увеличенной толщины (оптимально 5-6 мм), так как чем толще стекло, тем более жесткую акустическую мембрану оно собой представляет и тем сложнее звуковой волне вогнать его в резонанс. Что касается материала самого профиля, то эксперт «Экоокон» отмечает свои преимущества и у ПВХ-профилей, и у деревянных профильных систем. Однако при этом он уточняет, что в реальности на степень шумозащиты гораздо больше, чем материал профиля (ПВХ или дерево), влияет качество и количество уплотнительных контуров, которые препятствуют прямому прохождению звуковой волны. «Вспомним старые советские деревянные рамы, где уплотнителей и герметичности притвора створки не было как класса, а вместе с ними отсутствовала и сколько-нибудь приличная звукоизоляция» – рассуждает Зайончковский. Добровольная «глухота»Шум в самой квартире можно разделить как минимум два типа – воздушный, распространяющийся по воздуху, и структурный, распространяющийся по конструкции дома, замечает коммерческий директор проекта «ЭхоКор» Николай Ефименко. Защититься от шума в городском жилье непросто и однозначно недешево. Реальные звукоизоляционные решения включают строительство дополнительных перегородок, развязанных от стен, потолков и пола. То есть это строительство изолированной комнаты в существующей комнате. Прочие решения, не охватывающие весь периметр помещения, малоэффективны, подчеркивает собеседник агентства.При этом он обращает внимание на то, что для квартиры нужна и звукоизоляция, и звукопоглощение. «Сначала надо решить вопрос со звукоизоляцией, еще на этапе строительства и ремонта, а потом подумать о звукопоглощении, то есть об акустическом комфорте», – поясняет Ефименко. Но часто владельцы квартир осознают необходимость звукоизоляции на этапе, когда ремонт сделан. Тогда на помощь приходит архитектурная акустика, а именно – специальные звукопоглощающие декоративные панели, от которых звук не будет отталкиваться, как от твердых поверхностей. К примеру, из панелей «ЭхоКор» можно собирать целые панно или дизайнерские композиции, указывает Ефименко.Звукопоглощающие панели, по словам эксперта, позволяют снизить уровень фонового шума, способствовать разборчивости речи и заодно украсить квартиру, что, безусловно, в комплексе положительно скажется на состоянии нервной системы домочадцев.Тишина – штука тонкаяПодводя итог, эксперты подчеркивают, что только лишь с помощью установки стекол или монтажа звукопоглощающих панелей, сделать в квартире тихо, как в подводной лодке, не получится. «Полная (или практически полная) изоляция квартиры от внешних шумов – зависит от совокупности целого ряда факторов. Помимо конструкции окон, важнейшую роль играет и материал стен сооружения», – говорит эксперт «Экоокон».Он объясняет, что передача звука зависит от способности звуковой волны «раскачать» препятствие. Отсюда очевиден вывод, что более тяжелый и жесткий материал раскачать сложнее: кирпичная стена лучше защитит от звука, чем стены каркасного дома. Это с одной стороны. С другой стороны, проникнув в материал, звуковая волна ведет себя по-разному. Плотные, однородные материалы гораздо лучше проводят звук, чем пористые или волокнистые структуры. Кроме того, степень звукоизоляции сильно зависит от частоты звука, и разные материалы ведут себя по-разному. Иначе говоря, одни лучше противостоят высокочастотному шуму, другие низкочастотному, поясняет Зайончковский. Так что здесь нужна комплексная экспертная оценка каждого конкретного здания и ситуации в отдельной квартире. В частности, качество звукоизоляции проверяют: при сдаче в эксплуатацию новых зданий, при нарушении шумоизоляции во время ремонтных работ, а также при подозрении жильцов на несоблюдение норм звукоизоляции у соседей сверху, указывает Сысоев из EcoStandard group.В этом случае для проведения акустических исследований сосед сверху должен быть не против проверки и согласиться пустить в свою квартиру специалистов-замерщиков. Разумеется, он имеет полное право не делать этого, однако соседу снизу это не мешает ходатайствовать о проведении экспертизы лишь на основе своих подозрений.

https://realty.ria.ru/20181001/1529693436.html

https://realty.ria.ru/20171110/1508560654.html

Недвижимость РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

Марина Заблудовская

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/08/04/1744313449_9:0:2042:2033_100x100_80_0_0_058b57eac7c432cee5c237617bdcfca8.jpg

Марина Заблудовская

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/08/04/1744313449_9:0:2042:2033_100x100_80_0_0_058b57eac7c432cee5c237617bdcfca8.jpg

Новости

ru-RU

https://realty.ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

Недвижимость РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/150552/20/1505522066_544:0:5344:3600_1920x0_80_0_0_24afce77fbb1f2d179aa958e49741110.jpg

Недвижимость РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Марина Заблудовская

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/08/04/1744313449_9:0:2042:2033_100x100_80_0_0_058b57eac7c432cee5c237617bdcfca8.jpg

практические советы – риа недвижимость, полезное, жилье, квартира, советы

Ругань соседей за стеной, рев моторов машин за окном, тикание часов на тумбе – традиционные звуковые раздражители в городских квартирах. Однако некоторые шумы выходят за границы нашего восприятия и при этом имеют куда более разрушительное воздействие на наше здоровье. Сайт «РИА Недвижимость» обратился к экспертам за помощью, чтобы выяснить, каких на самом деле звуков нам нужно бояться и почему нужно стремиться к абсолютной тишине.

Невидимый враг

Жители города целый день живут в шуме: машины и метро, громкое оборудование, перестановка мебели у соседей и ремонт дороги под окном. Даже незначительный шум при регулярном воздействии будет негативно влиять на психику, слух, нервную систему. А если звуки громкие, то может пострадать даже сердечно-сосудистая или гормональная системы, рассказывает руководитель отдела независимой экологической экспертизы EcoStandard group Сергей Сысоев.

С экспертом соглашается певица, тренер по голосу Нина Веденина-Меерсон, добавляя, что к звукам, которые подвергают опасности здоровье нашего организма и нервной системы, относятся гул лифта, строительные шумы, звуки автомобилей, шум бытовой техники (вроде холодильника или стиральной машинки), «тиканье» лампочек, капающая вода, свист/завывание ветра через щели. Однако собеседница агентства обращает внимание на то, что если та же вода будет просто течь – это будет влиять на нас благолепно. «Природные звуки являются для нас хорошим успокоительным. Наша психика отзывается на них умиротворением. Но если только они не запредельно громкие», – поясняет она.

1 октября 2018, 12:07

Не топочите как слоны! Как защитить квартиру от лишнего шумаСоседи топают, роняют вещи на пол и слушают громкую музыку, а их дети кричат и громко бегают прямо над головой. Все эти проблемы хорошо знакомы практически любому жителю многоквартирного дома. Сайт «РИА Недвижимость» решил рассказать о том, как можно решить вопрос со звукоизоляцией в квартире.

В свою очередь Сысоев среди вредных и даже опасных шумов выделяет инфразвук и ночной шум.

«Инфразвук – это низкие частоты до 16 Гц, неразличимые для человеческого слуха, но негативно влияющие на здоровье. Инфразвук может ощущаться, как вибрация воздуха, похожая на гул, однако превышения можно выявить только с использованием специального оборудования», – поясняет эксперт. Инфразвук исходит от инженерного оборудования, линий электропередачи и даже от загруженных автотрасс, но может возникать и в природных средах, например, при ветровой эрозии скал и камней.

По словам собеседника агентства, превышения допустимого уровня инфразвука могут вызвать у человека тошноту, головокружение, головную боль и нарастающее чувство страха, перерастающего в панику. Регулярное воздействие инфразвука может привести к изменению артериального давления и частоты сердечных сокращений, нарушению вестибулярных функций мозга и даже нарушениям работы желудочно-кишечного тракта. Особенно сильно подвержены воздействию инфразвука люди старше 50 лет.

«Что же касается ночных шумов, то их вред обусловлен естественным свойством человека сильнее реагировать на звуки ночью. Разрешенные уровни шума для дня и ночи отличаются не просто так – ночью и при закрытых глазах слух обостряется по сравнению с бодрствованием. Именно поэтому ночью мы с большей вероятностью резко проснемся от звука, который днем показался бы нам менее громким», – говорит Сысоев.

Сергей Сысоев

Руководитель отдела независимой экологической экспертизы EcoStandard group

Первые последствия воздействия ночного шума – нарушение сна и раздражительность. Ночной шум может также приводить к повышению артериального давления, даже если человек при этом не просыпается, обращает внимание он.

Тайные знания о шуме

Раздражители и гармоничные звуки универсальны для всех, если речь идет о людях со здоровой психикой, обращает внимание Нина Веденина-Меерсон.

Так, журчание воды, легкое чириканье птиц (именно легкое!), шум листвы, дождя, различная музыка, спокойная речь, мурлыканье кошки оказывает благотворное влияние на человека. Тогда как агрессивные крики и рычащая музыка из-за стены будут вызывать раздражение.

Однако есть важный нюанс. «Если психика расшатана, раздражает что угодно. Если же все в порядке – мы можем пропускать мимо ушей почти любой звук. И вот тут опасная вещь: ушами (мозгом) мы пропускаем звук, но тело ощущает негативные вибрации, которые нам и вредят. Впрочем, от внешних раздражителей мы можем спрятаться, но есть тот, от которого нам не убежать, а влияние он имеет на нас самое прямое – это наш голос», – объясняет тренер по голосу.

«Как же на нас влияет голос? Находиться в одном жилом/рабочем пространстве с человеком, некорректно владеющим своим голосом губительно для нашей психики и здоровья. Ведь это те же вибрации. К примеру, в женских голосах часто преобладает скрип, писк, визг, сдавленность, агрессивная грубость. Таким голосом обычно давят, отчитывают, ноют, ругаются, в общем, отталкивают», – рассказывает Веденина-Меерсон.

Нина Веденина-Меерсон

Певица, тренер по голосу

В данном случае тренер по голосу рекомендует следить за своим звучанием и стараться, чтобы голос был ровным, не скачкообразным, но не монотонным и не занудным. Он должен быть мягким, в то же время уверенным и невысоким. Речь должна быть не быстрой и с мягкими протяжными окончаниями, интонируя наверх, а не вниз – тогда она будет доброжелательной и не разрушительной.

Не все так просто и с резкими, агрессивными звуками. К примеру, в виде шума, то есть беспорядочных звуковых колебаний, вроде соседской ругани за стеной, они причиняют дискомфорт. А вот в виде музыки, даже самой «суровой», они могут нравиться.

«Дело в том, что соседи кричат с естественной агрессией, и мы прислушиваемся, как бы кто кого не убил. Музыка же – это в первую очередь оформление музыкальными инструментами. Мы понимаем, что это искусственно созданная агрессия, то есть в данном случае это такое искусство – агрессировать. Поэтому если децибелы в пределах нормы, и нам будет комфортно», – объясняет Веденина-Меерсон.

Нина Веденина-Меерсон

Певица, тренер по голосу

«Заткнуть» источник

На вопрос «Нужно ли в принципе стремиться к максимальной тишине в квартире?» эксперты однозначно отвечают «да». Однако бороться с шумами можно по-разному.

Если источник шума вполне конкретный и понятный, то нужно постараться его устранить. Здесь важно помнить, что техногенные и социальные источники шума нормируются по-разному, относясь к разным разделам законодательства, замечает Сысоев.

«Техногенный шум от оборудования, транспорта или стройки регламентируют санитарно-гигиенические нормативы. Громкое поведение соседей, пение, плач детей, лай собак, музыка и другие подобные звуки, в свою очередь, регулируются административными нормами. На практике это означает, что в первом случае нужно вызывать специалистов-экологов для проведения акустической экспертизы, а во втором случае – правоохранительные органы. Разбираться с громкими соседями и пьяными криками под окном – обязанность участкового, а не экологов», – рассуждает собеседник агентства.

Проще всего бороться с источниками неприятного звука внутри квартиры, которыми часто являются бытовые приборы и лампы. Их можно либо заменить, либо отрегулировать, либо вовсе отказаться от них по возможности.

Щит и барьер

Если же от источника внешнего шума нельзя избавиться или скорректировать его, то нужно максимально защитить себя от звуковых волн, сводя их проникновение в квартиру к минимуму.

Здесь важно заметить, что шумозащита складывается из двух различных физических понятий: «звукоизоляция» и «звукопоглощение». «Звукоизоляция – это снижение уровня звукового давления при прохождении звуковой волны через материал. Звукопоглощение – это снижение энергии отраженной звуковой волны при взаимодействии с преградой. Оба параметра весьма важны для итогового суммарного ощущения шумозащищенности», – объясняет технический специалист группы компаний «Экоокна» Илья Зайончковский.

Илья Зайончковский

Технический специалист группы компаний «Экоокна»

Так, при рассмотрении окон как способа защиты от уличных шумов, эксперт советует обратить внимание на несколько важных параметров. Во-первых, правильный стеклопакет должен включать шумозащитное триплекс-стекло. Оно состоит из двух слоев стекла и PVB-пленки (поливинилбутиральная пленка) между ними. Триплекс-стекло может в два с лишним раза снижать уровень проникновения шумов, обращает внимание Зайончковский.

Во-вторых, толщина стекол в профиле должна различаться. Дело в том, что разные по толщине стекла резонируют на разных частотах, так что при прохождении через них звуковых волн суммирования резонансов и удвоения резонансного шума не возникает, тогда как в случае с двумя или тремя стеклами одинаковой толщины резонансы складываются и «шумность» окна существенно возрастает.

В-третьих, лучше выбирать стекла увеличенной толщины (оптимально 5-6 мм), так как чем толще стекло, тем более жесткую акустическую мембрану оно собой представляет и тем сложнее звуковой волне вогнать его в резонанс.

10 ноября 2017, 13:53

Окно в дорогу: как комфортно жить в квартире с окнами на автомагистральШум, пыль, назойливый свет — все это будет обеспечено собственникам квартир, окна которых выходят на автомагистрали. Однако это вовсе не значит, что жизнь в таких помещениях будет некомфортной. Эксперты рассказали читателям сайта «РИА Недвижимость» о технологиях, которые приходят на помощь в данном случае.

Что касается материала самого профиля, то эксперт «Экоокон» отмечает свои преимущества и у ПВХ-профилей, и у деревянных профильных систем. Однако при этом он уточняет, что в реальности на степень шумозащиты гораздо больше, чем материал профиля (ПВХ или дерево), влияет качество и количество уплотнительных контуров, которые препятствуют прямому прохождению звуковой волны. «Вспомним старые советские деревянные рамы, где уплотнителей и герметичности притвора створки не было как класса, а вместе с ними отсутствовала и сколько-нибудь приличная звукоизоляция» – рассуждает Зайончковский.

Добровольная «глухота»

Шум в самой квартире можно разделить как минимум два типа – воздушный, распространяющийся по воздуху, и структурный, распространяющийся по конструкции дома, замечает коммерческий директор проекта «ЭхоКор» Николай Ефименко.

Защититься от шума в городском жилье непросто и однозначно недешево. Реальные звукоизоляционные решения включают строительство дополнительных перегородок, развязанных от стен, потолков и пола. То есть это строительство изолированной комнаты в существующей комнате. Прочие решения, не охватывающие весь периметр помещения, малоэффективны, подчеркивает собеседник агентства.

При этом он обращает внимание на то, что для квартиры нужна и звукоизоляция, и звукопоглощение. «Сначала надо решить вопрос со звукоизоляцией, еще на этапе строительства и ремонта, а потом подумать о звукопоглощении, то есть об акустическом комфорте», – поясняет Ефименко.

Но часто владельцы квартир осознают необходимость звукоизоляции на этапе, когда ремонт сделан. Тогда на помощь приходит архитектурная акустика, а именно – специальные звукопоглощающие декоративные панели, от которых звук не будет отталкиваться, как от твердых поверхностей. К примеру, из панелей «ЭхоКор» можно собирать целые панно или дизайнерские композиции, указывает Ефименко.

Звукопоглощающие панели, по словам эксперта, позволяют снизить уровень фонового шума, способствовать разборчивости речи и заодно украсить квартиру, что, безусловно, в комплексе положительно скажется на состоянии нервной системы домочадцев.

Разумеется, самостоятельно подобрать оптимальную систему звукоизоляции или звукопоглощения для конкретной квартиры крайне сложно. В данном вопросе лучше обратиться к специалистам. Для этих целей можно посещать профильные выставки. Так, с 15 по 19 мая в Москве в ЦВЗ «Манеж» (Манежная площадь, д.1) пройдет международная выставка архитектуры и дизайна «АРХ Москва», где можно будет пообщаться с архитекторами, дизайнерами и инженерами.

Читать далее

Тишина – штука тонкая

Подводя итог, эксперты подчеркивают, что только лишь с помощью установки стекол или монтажа звукопоглощающих панелей, сделать в квартире тихо, как в подводной лодке, не получится.

«Полная (или практически полная) изоляция квартиры от внешних шумов – зависит от совокупности целого ряда факторов. Помимо конструкции окон, важнейшую роль играет и материал стен сооружения», – говорит эксперт «Экоокон».

Он объясняет, что передача звука зависит от способности звуковой волны «раскачать» препятствие. Отсюда очевиден вывод, что более тяжелый и жесткий материал раскачать сложнее: кирпичная стена лучше защитит от звука, чем стены каркасного дома. Это с одной стороны. С другой стороны, проникнув в материал, звуковая волна ведет себя по-разному. Плотные, однородные материалы гораздо лучше проводят звук, чем пористые или волокнистые структуры. Кроме того, степень звукоизоляции сильно зависит от частоты звука, и разные материалы ведут себя по-разному. Иначе говоря, одни лучше противостоят высокочастотному шуму, другие низкочастотному, поясняет Зайончковский.

Так что здесь нужна комплексная экспертная оценка каждого конкретного здания и ситуации в отдельной квартире. В частности, качество звукоизоляции проверяют: при сдаче в эксплуатацию новых зданий, при нарушении шумоизоляции во время ремонтных работ, а также при подозрении жильцов на несоблюдение норм звукоизоляции у соседей сверху, указывает Сысоев из EcoStandard group.

«Иногда при ремонте жильцы решают добавить высоты потолкам в квартире за счет «лишних», как они считают, слоев пола – с песком или опилками. Действительно, убрав их, можно выиграть 10-20 см, однако в таком случае покрытие пола кладется сразу на бетон, без каких-либо звукопоглощающих слоев. Каждый шаг по такому полу будут четко и громко слышать соседи снизу», – приводит пример Сысоев.

Сергей Сысоев

Руководитель отдела независимой экологической экспертизы EcoStandard group

В этом случае для проведения акустических исследований сосед сверху должен быть не против проверки и согласиться пустить в свою квартиру специалистов-замерщиков. Разумеется, он имеет полное право не делать этого, однако соседу снизу это не мешает ходатайствовать о проведении экспертизы лишь на основе своих подозрений.

Низкочастотная вибрация — обзор

4.2.3 Стон и дрожь

На языке торможения низкочастотная вибрация и шум, вызванные трением, известны как дрожание, стон, стон, и вой, , которые соответствуют на определенные частоты около 10, 100, 500 и 1000 Гц соответственно.

Термин стон обозначает неприятную низкочастотную вибрацию высокой интенсивности (20–200 Гц) и шум, создаваемый тормозными системами на очень низких скоростях, как при разгоне, так и при замедлении, но чаще при замедлении.Как правило, перед появлением стона требуется некоторая приработка тормозов при обкатке. В самых тяжелых случаях шум может возникать на протяжении всего процесса остановки. Обычно это происходит в середине и конце процесса торможения. Вызванное этим движение тормозного угла представляет собой жесткое скручивание корпуса суппорта, кронштейна суппорта и поворотного кулака.

Хотя стон редко является признаком неисправности тормозов, он создает серьезную проблему для удовлетворения запросов потребителей, которая часто приводит к дорогостоящим претензиям по гарантии.Явление может возникнуть, когда водитель слегка нажимает на тормоз и движущие силы действуют на автомобиль. Это происходит при одновременном приложении крутящего момента к колесу и постепенном ослаблении или увеличении тормозного давления. В конце концов, крутящий момент колеса разрушает трение между колодкой и ротором, вызывая проскальзывание и высвобождение энергии. Если крутящая нагрузка недостаточно велика для поддержания проскальзывания, могут возникать устойчивые скачкообразные колебания, которые передают низкочастотный шум в салон автомобиля, который воспринимается как стон.

Основной причиной стона является прерывистое проскальзывание тормозных колодок на поверхности ротора из-за зависимости коэффициента трения от скорости или статический коэффициент трения, превышающий динамическое значение. Эффективный фрикционный материал тормоза, вероятно, будет обладать такими характеристиками.

Стон низкочастотной вибрации связан с колебаниями твердого тела всего узла, который включает тормозные колодки, суппорт и поворотный кулак, через которые система устанавливается на шасси.Он усиливается и излучается компонентами шасси (осью, подвеской или обоими).

Спектральный состав стона вибрации показывает реакцию, кратную определенной основной частоте. Вибрация прерывистого движения обычно возникает при первом, втором или третьем порядке основной частоты. На рис. 4.2 показан типичный случай [37]. Это состояние часто встречается в автоматических трансмиссиях, поскольку крутящий момент на колесах присутствует на холостом ходу, но оно также может возникать в автомобилях с механической трансмиссией, которые останавливаются на склоне.

Рисунок 4.2. Функция спектральной плотности мощности; вертикальное ускорение, измеренное на переднем (сплошная линия) и заднем суппорте (пунктирная линия) во время тональной фазы медленного стона; ссылка 1 м / с [37]

Другой тип низкочастотной вибрации тормозов и шума из-за прерывистого скольжения называется стон ; это похоже на стон в принципе. Обычно это низкочастотный чистый тональный шум в несколько сотен герц. Его можно рассматривать как сверхнизкочастотный «визг», потому что он во многом похож на визг.Это может быть либо проблема нестабильности системы, либо резонанс некоторых низкочастотных режимов тормозного узла.

Стон / стон тормозов может быть очень трудным для поставщика тормозов как обнаружить, так и предотвратить, поскольку он часто зависит от факторов, находящихся вне прямого контроля поставщика, таких как конфигурация оси и подвески. Успешное исследование этой проблемы требует анализа на уровне системы, включая элементы подвески и компоненты фундаментного тормоза.

Поскольку характеристики фрикционного материала делают систему склонной к прерывистому скольжению, большинство инженерных усилий на сегодняшний день сосредоточено на характеристиках между фрикционным материалом и контактирующими поверхностями и их влиянии на вибрацию ползучести.Уменьшение величины отрицательного наклона кривой трения может значительно снизить общий уровень вибрации. Частоты системного режима обычно не меняются, хотя частота скачкообразной вибрации может изменяться в другом порядке.

Колебание тормоза (шероховатость или дрожь) можно условно разделить на три основных типа. Первый связан с изменением толщины диска (DTV), при котором агрессивность / износ фрикционного материала тормоза вызывает DTV с температурой тормоза <100 ° C.Второй - это тормозной механизм коррозионного типа, в котором крутящий момент колеблется из-за изменений, вызванных коррозией, и повреждения поверхности. Третий - это «горячая дрожь», при которой крутящий момент колеблется из-за деформации дискового ротора, вызванной высокой температурой (температура тормоза> 200 ° C). К другим типам относятся шероховатость на зеленом покрытии, новая шероховатость на мокром тормозе и высокоскоростное дрожание, пропитанное водой.

Колебание тормоза вызывает вибрацию, рывки или пульсацию автомобиля, которые ощущаются водителем, пассажиром или обоими, что обычно ощущается через рулевое колесо (тряска или поклевка), половую панель, приборную панель или педаль тормоза автомобильного сиденья во время остановка процесса.Он усиливается резонансными режимами кузова транспортного средства (система передачи вибрации) по отношению к колебаниям гидравлического давления или крутящего момента. Он создается повторяющимся изменением крутящего момента на выходе тормоза, обычно в диапазоне частот 5–60 Гц. Джаддер варьируется в зависимости от скорости вращения колеса и составляет обычно 1-2 пульсации на оборот, но может достигать 10. Хотя наблюдались все типы, вызывающие колебания крутящего момента, наиболее серьезный случай вызван колебаниями тормозного давления, главным образом из-за DTV.

Неравномерный износ ротора, вызванный изменяющимся контактом колодок при движении на скоростях по шоссе, является фактором, влияющим на возникновение дрожания тормоза. Избирательный износ может происходить с любой стороны ротора или с обеих сторон ротора. Обычно DTV в диапазоне 15–20 мкм может создавать изменение крутящего момента в диапазоне 50 Нм. Обычно этого достаточно для создания дрожания автомобиля. DTV обычно вызывается неравномерным износом или комбинированным эффектом коррозии дискового ротора, которая имеет тенденцию вызывать вибрацию, называемую холодным дрожанием тормоза .

В тормозных системах тепло от трения распределяется неравномерно по многим причинам, таким как неравномерный контакт, дефекты геометрии и тепловое расширение. Кроме того, термоупругая деформация из-за нагрева трением может дополнительно повлиять на распределение контактного давления и, вероятно, привести к термоупругой нестабильности, из-за которой контактная нагрузка концентрируется на одной или нескольких небольших участках поверхности тормозного диска. Эти локальные контактные области достигают очень высоких температур, и прохождение этих горячих точек, движущихся под тормозными колодками, может вызвать низкочастотную вибрацию, называемую «горячим дрожанием тормоза ». Неравномерный контакт также может быть вызван поперечным биением диска. Этот тип дрожания возникает при более высоких порядках вращения колеса (обычно замечается 6–12). Механизм этого типа дрожания считается изменением коэффициента трения вокруг ротора. Это изменение вызвано химическими изменениями, происходящими в паре трения, когда на границе трения выделяется сильное тепло. Визуальное наблюдение горячих или синих точек вокруг ротора является обычным явлением. Этот эффект можно заметить даже после охлаждения, наблюдая за цветом поверхности ротора.Порядок вибрации напрямую зависит от количества горячих точек. Усилия по инженерным разработкам для уменьшения или устранения дрожания включают в себя управление характеристическими параметрами фрикционного материала, улучшение тормозной системы и чувствительности автомобиля.

Оптимизация вибрационного комфорта легковых автомобилей путем улучшения подвески и резиновых опор двигателя

Целью данной работы является разработка методологии измерения для выполнения анализа вибрации транспортного средства.Он предлагает новые настройки систем подвески, включая пружины, амортизаторы и резиновые опоры системы двигателя, для повышения уровня комфорта пассажиров. Анализируется влияние каждой из этих модификаций на уровни вибрации в конкретных точках. Важность анализа человеческого взаимодействия очевидна, поскольку в прошлом его часто игнорировали. Это связано с тем, что в проектируемых транспортных средствах, как правило, подчеркивается только динамическое поведение транспортного средства. Таким образом, в этой работе подчеркивается, что опасения по поводу уровня вибрации, создаваемой человеком, приводят к получению транспортных средств с хорошими характеристиками также и с уровнем комфорта, уделяя особое внимание благополучию пользователей.Испытывается комбинация различных комплектов резиновых опор, пружин и амортизаторов. Предлагаемые в данной статье изменения анализируются последовательно, и по результатам предлагается лучшая комбинация.

1. Введение

При разработке транспортного средства обычно используется так называемый анализ комфорта транспортного средства (или VCA). Это включает количественную оценку уровня комфорта, воспринимаемого пользователем, сопоставление амплитуд и частот на различных поверхностях с субъективными и объективными оценками их влияния на человеческое тело.

Изменения в частях системы подвески транспортного средства, таких как комплект пружин и амортизаторов и резиновые опоры системы двигателя, внесены для обеспечения высокого уровня комфорта для пользователей, как статического, так и динамического.

Многие статьи были опубликованы на основе этого типа анализа, проведенного на транспортном средстве, с упором только на их влияние на определенные части системы [1–6]. В некоторых статьях используются условия, аналогичные условиям тестового трека в этой статье [7, 8], а в других используются различные методологии [9–11].

Существуют также работы, в которых выполняются измерения того же типа, но с акцентом на вибрации в более высокочастотном спектре, с целью изучения дискомфорта, вызываемого шумом, вибрацией и резкостью [12, 13].

Методология анализа комфорта транспортного средства (VCA) может быть использована как на этапе разработки концепции, так и после некоторых косметических работ.

В этой статье предлагается использование методологии VCA для анализа уровней комфорта транспортного средства в соответствии с заданными уровнями вибрации [14].Таким образом, можно сравнивать с автомобилями конкурентов на рынке, изучать улучшения конкретных деталей, анализировать предложения, которые приводят к снижению затрат, и указывать решения для выявленных проблем, среди прочего.

Предлагаемый анализ сосредоточен не на самих вибрациях автомобиля, а на влиянии заявленных пользователем вибраций. Таким образом, важно знать, что человеческое тело имеет некоторые собственные частоты, которые при резонансе с частотами, присутствующими в транспортном средстве, могут вызывать симптомы, от небольшого дискомфорта до головокружения и тошноты [15, 16].

Затем, во время разработки транспортного средства, связь этих частот должна быть сбалансирована наилучшим образом, избегая, например, того, чтобы двигатель и подвеска работали на одних и тех же частотных уровнях, попадая в резонанс, что могло бы вызвать резонанс. водитель ощущает сильную вертикальную вибрацию на ногах.

Исследование твердого тела двигателя и собственных частот очень важно, поскольку они имеют отношение к вибрационному комфорту в транспортном средстве. Этот вызванный двигателем эффект называется сотрясением двигателя.Как следует из названия, это связано с движением двигателя, частота колебаний которого совпадает с частотным спектром некоторых возбуждений, исходящих от подвески. Следовательно, между двигателем (в режиме его работы) и подвеской автомобиля (под воздействием гусеницы) общие определенные частоты. Оба возбуждают кузов автомобиля, напрямую влияя на комфорт внутри автомобиля.

Это происходит следующим образом: (i) неподрессоренная масса возбуждается дорожкой с определенной частотой.Отклик представляет собой собственную частоту подвески, добавленную к частоте гусеницы. (Ii) Кузов автомобиля возбуждается этой неподрессоренной массой, добавляя к вышеупомянутым частотам частоты колебаний самого кузова автомобиля. (Iii) Двигатель возбуждается. кузовом автомобиля, заставляя его иметь три предыдущие частоты плюс частоты вибрации самого двигателя. (iv) Наконец, корпус автомобиля возбуждается двигателем на его частотах колебаний. Они соответствуют вибрации, исходящей от гусеницы через подвеску, вызывая увеличение амплитуды вибрации.

Резонансы в интересующем диапазоне частот получаются акселерометрами, установленными на транспортном средстве, что позволяет анализировать, приемлемы ли уровни сотрясения двигателя или превышают лимит.

Упомянутое поведение можно легко увидеть ниже, в области, отмеченной желтым цветом, которая показывает разницу между движением неработающей педали и направляющей сиденья, то есть эффект сотрясения двигателя.

Такая разница возникает из-за того, что неработающая педаль находится ближе к двигателю, что делает ее более подверженной влиянию вибрации двигателя, тогда как направляющая сиденья подвергается меньшему влиянию.

Глядя на рисунок 1, можно заметить, что у направляющей сиденья амплитуды в режимах двигателя близки к 0,015 г, а в режимах подвески близки к 0,022 г, что практически равнозначно, тогда как при неработающей педали колебания составляют 0,045 г для двигателя и 0,020 г для подвеса, что облегчает визуализацию.

Важно помнить, что значительная часть улучшения уровней сотрясения двигателя является результатом субъективных выводов водителей-испытателей. Это связано с тем, что упомянутый резонанс выразительно воспринимается человеческим телом и из-за того, что он хорошо воспринимается, вызывает большой дискомфорт.Таким образом, всегда следует избегать сильных сотрясений двигателя.

2. Материалы и методы

Для проведения измерений вибрации и наблюдения за тем, находятся ли частоты и амплитуды в пределах ожидаемых значений, следует принять стандартную процедуру. Это включает в себя инструменты, которые будут использоваться, условия трека для каждого испытания, подробности о том, как должен быть разработан анализ сигналов, и как снять приборы с транспортного средства, не нанося какого-либо ущерба оборудованию, поскольку оно очень чувствительно к ударам.Чтобы соответствовать правилам, установленным методологией, ко всем деталям следует относиться внимательно, поскольку они несут ответственность за надежность и приемлемость этого анализа среди производителей автомобилей. Это также важно в конце сбора данных, чтобы можно было сравнить с ранее полученными данными.

В этой статье регистрация проводилась в смешанных условиях трека [8]. Их можно рассматривать как стандарты при использовании транспортного средства в Бразилии, стремясь максимально приблизить результаты к тому, что конечный пользователь воспринимает в своей повседневной деятельности.В большинстве случаев, за исключением решения конкретных проблем, чтобы получить результаты, максимально приближенные к реальному использованию автомобиля, измерения проводятся в трех условиях: ровный грунт (новый асфальт), неровный грунт (отремонтированный асфальт) и грубый грунт ( суровый асфальт) [7].

Объективные оценки подтверждаются измерением энергии уровней вибрации в определенных точках транспортного средства, которые при оснащении инструментами показывают, как автомобиль ведет себя в различных ситуациях. Субъективная оценка производится инженерами, обученными ощущать дискомфорт в автомобиле, чего в некоторых случаях не замечают обычные пользователи.

В тестах, проведенных в этой статье, уровень комфорта транспортного средства оценивается путем сравнения сигналов, полученных от прототипа с различными настройками подвески, и от эталонного транспортного средства от того же производителя и с той же рыночной позицией.

Трехосные акселерометры используются для измерения уровней вибрации в каждой из требуемых точек автомобиля. Эти точки должны быть оснащены инструментами, чтобы зависеть от цели анализа, и они могут быть следующими: ступицы каждого колеса; четыре точки крепления амортизатора в шасси; три резиновые опоры двигателя; сиденье; спинка; поручень сиденья; мертвая педаль; и руль.

Бывают случаи, когда для конкретных исследований используются другие точки. Однако в этих случаях собранные сигналы используются только для сравнения в этих конкретных исследованиях, поскольку они не сопоставимы со стандартными сигналами, которые регулярно используются.

Для настоящего исследования отслеживаемые точки представлены в таблице 1.

9 Точка Цель Педаль неработающая 10 Дрожание двигателя Седло Вибрация двигателя Резиновая опора двигателя Вибрация двигателя Резиновая опора трансмиссии Встряска двигателя Переднее колесо руб. Частота неподрессоренных масс Передний амортизатор Частота подрессоренных масс Задний амортизатор Частота подрессоренных масс

Для всех фиксированных точек используются триаксиальные акселерометры. согласно с стандартная ориентация в автомобиле, то есть ось X (продольная) положительна к передней части автомобиля; Y — ось (поперечная) положительна влево; и Z ось (вертикальная), положительно вверх, в соответствии с правилом правой руки.

GPS используется для получения сигналов скорости. Скорость транспортного средства собирается и записывается по всем трекам сбора данных, чтобы иметь возможность проверить сигнал. Это должно быть получено при постоянной скорости, предварительно определенной для каждого трека. Важно проверить давление в шинах, положение оси акселерометров вдоль автомобиля, а также исключить смещение используемых датчиков.

По окончании контрольно-измерительной аппаратуры следует проверить работу датчиков, чтобы убедиться в качестве сигнала.Программное и аппаратное обеспечение, используемое для оцифровки и сбора данных, в случае данной статьи, — это Catman® [17] и MGCplus® [18], соответственно. Используемая прогнозируемая частота сбора данных составляла 1200 Гц, что в 10 раз превышает желаемую частоту 120 Гц, чтобы предотвратить потерю качества сигнала.

В этой работе используются три типа трасс, и по каждой из них выполняется не менее пяти прогонов, чтобы гарантировать получение как минимум трех допустимых прогонов.

В таблице 2 представлено описание данных для используемых стандартных треков.

60100 км Грунт Состояние асфальта Скорость Шестерня Нерегулярная Отремонтированная Harsh 40 км / ч 3-й Smooth Новый 80 км / ч 4-й

, чтобы поддерживать стандарт Важно иметь, помимо собранных данных, фотографии каждой точки с инструментами, заметки с информацией о транспортном средстве, такой как вес и давление в шинах, помимо подробной информации о деталях, используемых в каждой настройке.

Упомянутый анализ сигнала следует за серией шагов, чтобы улучшить качество сигнала, удалив ненужную информацию. Собранные сигналы должны быть импортированы, и должны быть выполнены следующие шаги: (i) Фильтр сигнала с использованием фильтра нижних частот 120 Гц, устраняющий высокие частоты, нежелательные для этого вида исследования (ii) Поскольку используемая частота сбора данных (1200 Гц) является высокая и более высокая, чем это необходимо для желаемого исследования, должна выполняться повторная дискретизация сигналов до более низкой частоты, 512 Гц, и устранение искажений сигнала, что делает сигнал более чистым и согласованным. (iii) повторно дискретизированные сигналы обрабатываются метод частотного анализа, который использует алгоритм преобразования Фурье для получения частотного спектра (iv) Наконец, вычисляется среднее значение между тремя сигналами на каждом треке, создавая сигнал, который лучше отражает поведение транспортного средства, устраняя существующие пунктуальные ошибки в некоторых пробегах, таких как большие дефекты пути или необходимые коррекции траектории.

Диапазон используемых частот определяется в соответствии с типом выполняемого исследования.Предлагаемая методика способна анализировать, среди других факторов: (i) Частота неподрессоренной массы использует сигнал оси Z на ступицах колес, сравнивая переднюю и заднюю части автомобиля, чтобы проанализировать разницу между подвесками. Для сегмента хэтчбека он имеет приемлемые значения от 12 до 15 Гц [19]. (Ii) Частота подрессоренной массы использует два из четырех сигналов от точек крепления амортизаторов по оси Z и, при необходимости, программа рассчитывает частоту вибрации кузова автомобиля.Для сегмента хэтчбека приемлемы значения от 1 Гц до 3 Гц [19]. (Iii) Частота двигателя: с использованием сигналов от трех акселерометров на двигателе, частоты, с которыми двигатель вращается или перемещается в каждом из трех его направлений. (iv) Частота сотрясений двигателя использует акселерометры на неработающей педали и на направляющей сиденья, в результате чего все движения транспортного средства непосредственно ощущаются пользователем. Это графически видно, когда сигналы от неработающей педали и рельса сиденья анализируются вместе по оси Z .

При разработке нового проекта автомобиль сравнивается с другими этапами того же проекта. Это означает сравнение одного и того же транспортного средства с различными установками двигателя и подвески, чтобы получить наилучший набор для производства.

Кроме того, можно проводить сравнения с различными транспортными средствами, занимающими ту же позицию на рынке, что и у конкурентов, что позволяет проверить соответствие уровня комфорта транспортного средства предполагаемому рынку.

Чтобы показать, что анализ привнес в проект знания и улучшения, обобщены соответствующая информация и действительные предложения по улучшению.Они могут быть напрямую связаны с деталями автомобиля, как в случае с этой статьей, или просто с геометрическими или структурными изменениями в автомобиле.

Анализируемый случай, рассмотренный в этой работе, состоит из конструкции небольшого хэтчбека, обозначенного просто как Автомобиль A, и эталонного транспортного средства, обозначенного как Reference. Имена автомобилей были скрыты по причине неразглашения.

Автомобиль A — это автомобиль начального уровня с двигателем объемом 1 литр. Пройдена регулировка плавности хода.Это исходное условие, рассматриваемое в данной работе. Когда он был оценен в секторе качества продукции, он не соответствует уровням вибрационного комфорта, подходящим для рынка, который производитель хотел установить.

Первоначально это предложение было изменено в подвеске автомобиля (рессоры и амортизаторы), а сразу после этого также была изменена вертикальная жесткость резиновой опоры двигателя, которая поглощает большую часть движений двигателя.

Для этого документа было выполнено четыре сбора данных, три на прототипе транспортного средства А и один на эталонном, все с использованием трека с отремонтированным асфальтом, поскольку он является наиболее подходящим для данной оценки, с большим количеством неровностей.

Приобретения были названы следующим образом: (i) Эталонная модель состоит из уже производимой модели со средним индексом жалоб, связанных с ее уровнем комфорта. (Ii) Резина 1st Ride NP: приобретение сделано на прототипе с подвеской установка, определяемая первой поездкой, с использованием резиновой опоры с техническими характеристиками, уже известными на заводе, называемая здесь как обычная производственная часть, сокращенная как NP. (iii) 2nd Ride Rubber NP: с использованием того же прототипа, но со второй настройкой подвески для автомобиля, предложенного в этой статье, доработанного различными субъективными тестами, и все та же резиновая опора двигателя предыдущего приобретения.(iv) Резина, предложенная для 2-й поездки: с подвеской для второй поездки и новой резиновой опорой двигателя, которая никогда не использовалась на заводе, с предложением по улучшению.

Как видно из Таблицы 3, решения подвески для двух автомобилей отличаются друг от друга предварительным натягом пружины и демпфированием амортизаторов. Подвески двигателя отличаются жесткостью по вертикальной оси, то есть оси Z , резиновой опоры, установленной на двигателе.

) 1849 г.3 Н · с / м Приобретение Резина 1st Ride NP Резина 2nd Ride NP Предлагаемая резина 2nd Ride Опора резины двигателя (жесткость Z 90–177 9017) ) 110 Н / мм 110 Н / мм 90 Н / мм Резиновая опора трансмиссии (жесткость — Z ось ) 195 Н / мм 195 Н / мм 195 Н / мм Резиновая опора в третьей точке (жесткость — ось Z ) 170 Н / мм 170 Н / мм 170 Н / мм Передняя пружина (гибкость и предварительная нагрузка) 0 .535 мм / даН 0,535 мм / даН 0,535 мм / даН Предварительная нагрузка: 2720N Предварительная нагрузка: 2900N Предварительная нагрузка: 2900N Задняя пружина (гибкость и предварительная нагрузка) 0,29–0,18 мм / даН 0,29–0,18 мм / даН 0,29–0,18 мм / даН Предварительный натяг: 3515N Предварительный натяг: 3340N Предварительный натяг: 3340N Передние амортизаторы (код и демпфирование ∼ ∼1821,5 Н · с / м ∼1821,5 Н · с / м Код: 208 Код: 407 Код: 407 Задние амортизаторы (код и демпфирование) ∼1429,5 Н · с / м ∼1452,4 Н · с / м ∼1452,4 Н · с / м Код: 93 Код: 415 Код: 415

3. Результаты

Как уже упоминалось, цель этого документа — показать влияние настроек подвески транспортного средства, измененных во время фазы езды, на комфорт пользователей.Кроме того, в этом документе также показано, насколько важна методология анализа комфорта транспортного средства (VCA) для обеспечения хорошего уровня вибрации, делая автомобиль более приятным для пользователей.

Передняя и задняя подвески были модифицированы на этапе разработки путем изменения параметров пружин и амортизаторов для достижения желаемого уровня.

Результаты модификаций можно увидеть на рисунках 2 и 3, где показаны сигналы, собранные в ступице переднего и заднего колеса соответственно.Заметно, что вторая установка подвески имеет колебательное поведение с немного большей амплитудой, которая минимизирована предлагаемой резиновой опорой двигателя.

Объяснением этого является тот факт, что вторая подвеска была выбрана более жесткой, что снижает способность фильтровать вибрации, поэтому для достижения, помимо желаемого уровня комфорта, необходим минимальный уровень управляемости.

Указанный выбор был сделан потому, что резиновая опора двигателя еще не была изменена, чтобы минимизировать модификацию подвески.Следует отметить, что VCA помогает понять, до каких точек может быть снижен комфорт для улучшения управляемости, не достигая уровней комфорта, поскольку в этой работе основное внимание уделяется реакции, которую воспринимает пользователь, а не реакции самой подвески.

Глядя на анализ точки фиксации фронтального амортизатора, рис. 4, вторая установка подвески не означает повышения комфорта, но предлагаемая резиновая опора преследует эту цель, устраняя значительный дискомфорт, вызванный более жесткой подвеской. приостановка.

Важно понимать, что во время движения транспортного средства, которое является этапом регулировки подвески транспортного средства и двигателя, производятся не только модификации, ориентированные на комфорт. Стабильность и управляемость транспортного средства также должны иметь первостепенное значение, потому что это то, что делает транспортное средство безопасным и пригодным для управления обычными водителями. Автомобиль, чрезмерно ориентированный на комфорт, может стать опасным в аварийных условиях.

Таким образом, имея предложенную подвеску, ориентированную на управляемость, тестируется третье предложение с резиновой опорой двигателя, способной поддерживать уровень управляемости, но обеспечивая ожидаемое улучшение комфорта.

При анализе точки фиксации заднего амортизатора (рисунок 5) видно, что, в отличие от вышеупомянутого анализа передней подвески, наблюдается значительное улучшение вибрации во второй настройке подвески, даже с резиной NP. крепления. Это показывает, что даже жесткость подвески обеспечивает более желаемую вибрацию.

Также видно, что из-за расстояния между двигателем и задней осью предлагаемая резиновая опора оказывает очень небольшое влияние при анализе задней подвески, противодействуя значительному влиянию на анализ передней подвески.

На рис. 6 показана эффективность предлагаемой резиновой опоры в необработанных сигналах резиновой опоры двигателя, в основном на частотах от 8 до 15 Гц, совпадающих с сотрясениями двигателя.

Вышеупомянутая модификация также оказывает существенное влияние на трансмиссию, поскольку резиновые опоры тесно связаны между собой.

На рис. 7 показана менее эффективная подвеска двигателя эталонного автомобиля, поскольку это более старая модель с менее улучшенным решением для резиновой опоры.

С точки зрения ощущаемого комфорта, кабина является предметом наибольшего внимания в Ride. Таким образом, рисунок 8 показывает, что последнее решение представляет собой наилучшие условия комфорта для пользователя практически во всем частотном спектре, поскольку это решение больше всего затрагивает мертвую педаль рядом с водителем. Этот регион является основным направлением этой работы, поскольку он касается легковых автомобилей.

Вибрация в направляющей сиденья (Рисунок 9) также показывает, что вторая установка подвески (которая обеспечивает лучшую управляемость) в сочетании с предлагаемой резиновой опорой двигателя идеально соответствует требуемым уровням комфорта, что позволяет представить автомобиль своим пользователям. более приятные ощущения во время вождения.

При оценке поведения последнего предложения относительно второй наиболее релевантной оси (ось X ), рисунок 10, можно заметить, что значительное уменьшение амплитуды вибрации происходит на всех частотах от 0 до 40 Гц.

Таким образом, транспортное средство более комфортно не только по оси Z (вертикальный отклик), но также и по оси X , которая представляет реакцию на ускорение и торможение, при которых транспортное средство движется в спереди и сзади, например, при лежачих полицейских и кратковременном торможении во время пробок.

Рисунок 11, на котором в качестве эталона используются эффекты сотрясения двигателя (выделено желтым), демонстрирует, что с помощью анализа езды и с помощью VCA можно получить более высокий уровень комфорта для пользователей.

Такой эффект имеет большое влияние на качество транспортного средства, поскольку его ощущает любой пользователь транспортного средства, даже те, кто мало чувствителен к вибрации. Это связано с тем, что качество вождения ухудшается, в основном, во время длительных поездок.

Анализируя эффекты каждой из съемок, выполненных в этой работе, можно выделить некоторые наблюдения.Первоначально предполагается, что для эталонного автомобиля, который имеет средний уровень жалоб на вибрацию со стороны потребителей, существует полоса сотрясений двигателя, которая достигает уровней ускорения 0,05 g или 0,49 м / с ² (Рисунок 11) .

Первое решение прототипа, увеличение желтой области по сравнению с эталонным автомобилем (рис. 11), указывает на худшее ощущение сотрясения двигателя. В результате важно разработать новые предложения.

Когда пружины и амортизаторы меняются с целью улучшения управляемости, считается, что поведение, связанное с неработающей педалью и направляющей сиденья, изменяется, увеличивая общие среднеквадратичные значения на кривых, как показано на рисунке 11.Более жесткая подвеска демонстрирует большую вибрацию ступиц колес по сравнению с другими положениями в транспортном средстве, что значительно снижает комфорт, воспринимаемый пользователем, даже если это не определяется с точки зрения пиковой амплитуды.

Хотя второе решение подвески не приводит к снижению уровня комфорта, оно не показывает улучшений по сравнению с эталонным автомобилем с точки зрения комфорта, и единственное улучшение было в управляемости (рис. 11).

В последнем предложении использование резиновой опоры двигателя с другим уровнем жесткости, представленной на Рисунке 11, показывает, что амплитуда вибрации, ощущаемой при неработающей педали, составляла 0.04g, или 0,39 м / с ² , что свидетельствует о значительном уменьшении диапазона эффекта сотрясения двигателя. В последнем предложении, предусматривающем новый уровень жесткости для резиновой опоры двигателя, на Рисунке 11 видно, что меньший амплитуда вибрации, ощущаемой при неработающей педали, достигает 0,04 г или 0,39 м / с ² , что значительно сокращает диапазон сотрясения двигателя.

Уменьшение движения составляет ∼30% амплитуды большего пика в мертвой педали, с 0,49 м / с ² до 0.34 м / с ² (рис. 11) и снижение общего RMS на 18–19%, что свидетельствует о значительном субъективном улучшении. Это достижение во многом связано с новой резиновой опорой.

Сотрясение двигателя можно проверить графически при вычислении разницы между сигналами, исходящими от неработающей педали, обозначенной ZZP, и от направляющей сиденья, обозначенной ZZG, следующим образом:

Результаты расчета показаны на рисунке 12. Верхняя горизонтальная красная линия устанавливает максимально допустимый уровень разницы, а нижняя горизонтальная зеленая линия — предел действия этой разницы, при котором должны быть приняты некоторые меры для улучшения комфорта, ограничивает те, которые указаны в Директиве ЕС 44/2002. [14].

Результаты первых четырех захватов показаны на рисунке 12, чтобы подчеркнуть разницу между ними.

Отмечено сходство в реакции автомобиля. Пик, ответственный за эффект сотрясения двигателя, приходился на диапазон от 10 до 14 Гц, а вторичный пик — около 18 Гц.

Для каждого из них определяется пиковая частота, на которой наблюдается наибольшая амплитуда, и значение этой амплитуды определяется и рассчитывается через разницу между откликом неработающей педали и направляющей сиденья, как упоминалось выше.

Для эталонного транспортного средства амплитуда выше ожидаемой (0,00105 g при 11,5 Гц), поэтому для его проекта ясно, что либо методология индекса комфорта могла не использоваться, либо они не были успешными против эффект сотрясения двигателя.

Это очень распространено, поскольку такой анализ совсем недавно стал проблемой в проектах начального уровня. Забота о комфорте вибрации присутствует только в продуктах более высокого уровня.

Транспортное средство, определенное в первой поездке, имело еще худшие индексы, чем эталонное транспортное средство (0.0012 g при 11,75 Гц), что является причиной того, что сектор качества продукции не одобрил эту настройку подвески.

В третьем предложении (с упором на улучшение управляемости) качество комфорта транспортного средства ухудшается, сохраняя пик на 11,5 Гц, но достигая более высоких амплитуд (0,00115 g). Причина в том, что резиновая опора не адаптирована к работе пружин и амортизаторов.

Наконец, после установки предлагаемой резиновой опоры автомобиль демонстрирует амплитуду, близкую к допустимому пределу (0.00053 g при 11,00 Гц) по сравнению с другими решениями, несмотря на то, что он все еще превышает его на 13%. Следовательно, он имеет лучший уровень комфорта для пользователя.

Для упрощения визуализации полученных результатов и достигнутых улучшений в таблице 4 собраны пиковые амплитуды вибрации с соответствующими критическими частотами для каждой из измеренных точек транспортного средства.

Точка или эффект Резина 1st Ride NP Резина 2nd Ride NP Предлагаемая резина 2nd Ride Переднее колесо руб 0.26 г при 14,25 Гц 0,28 г при 13,50 Гц 0,27 г при 14,00 Гц Заднее колесо руб. 0,26 г при 16,75 Гц 0,33 г при 15,25 Гц 0,31 г при 15,50 Гц Передний амортизатор 0,07 г при 11,5 Гц 0,07 г при 11,00 Гц 0,04 г при 10,75 Гц Задний амортизатор 0,05 г при 2,25 Гц 0,06 г при 1,75 Гц 0,06 г @ 2,00 Гц Резиновая опора двигателя 0.17 г при 11,00 Гц 0,15 г при 10,75 Гц 0,12 г при 10,25 Гц Резиновая опора трансмиссии 0,08 при 10,75 Гц 0,09 при 10,75 Гц 0,06 г при 15,75 Гц Мертвый педаль 0,05 при 11,00 Гц 0,05 при 11,00 Гц 0,03 при 10,75 Гц Рейка сиденья 0,03 при 1,50 Гц 0,04 при 1,50 Гц 0,03 при 1,50 Гц Дрожание двигателя 0.0012 г при 11,75 Гц 0,0011 г при 11,50 Гц 0,0005 г при 11,00 Гц

4. Выводы

Как обсуждалось в этой работе, эффект сотрясения двигателя имеет большое влияние в качестве вибрации транспортного средства, которое воспринимается любым пользователем транспортного средства, даже если пользователь имеет низкую чувствительность к вибрации. Это может вызвать дискомфорт во время вождения, особенно в течение длительного периода времени.

Для транспортного средства, изучаемого в этой работе, чтобы получить лучший уровень комфорта, избегая превышения максимально допустимого уровня, потребуются, например, инвестиции в разработку резиновой опоры на стороне коробки передач с тем же решением, что и на сторона двигателя (гидравлическая).

Однако стоимость этого усовершенствования не будет интересна для отрасли, поскольку автомобили этого сегмента рынка не предназначены для этой цели, а ориентированы на меньшую стоимость для клиентов.

Тем не менее, полученные и описанные в этой работе результаты показывают прямое влияние изменений в настройках компонентов подвески на результаты комфорта, воспринимаемого пользователями. Совершенно очевидно, что в предлагаемом автомобиле и подвеске двигателя было достигнуто очень значительное улучшение, позволяющее использовать его в проекте.

Кроме того, ясно, как методология VCA, которая фокусируется на улучшении вибраций в человеческом теле, имеет большое значение при разработке современных транспортных средств, и тенденция состоит в том, что этот фактор становится все более актуальным, поскольку теперь клиенты больше озабочены комфортом покупаемых автомобилей, а не только динамическими характеристиками и безопасностью.

Доступность данных

Любые данные опроса будут доступны при необходимости для консультации с заинтересованными сторонами или доступны у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают благодарность PPGMEC / UFMG (Программа последипломного образования в области машиностроения) за грант на оплату публикации. Авторы также хотели бы выразить свою благодарность всем своим друзьям и коллегам, которые прямо или нет, предоставили им возможность выполнить эту работу, послужив в качестве поддержки для практического применения ранее изученных теоретических концепций.

Характеристики распределения и влияющие факторы частотной характеристики системы «транспортное средство – гусеница» с вертикальной связью

Во многих традиционных моделях динамического анализа система транспортного средства рассматривается как система с несколькими твердыми телами [3, 4, 11] . В последние годы многие ученые [15–18] изучали влияние упругого кузова автомобиля на вибрацию системы, сопряженной с транспортным средством и гусеницами. В исследованиях [17, 18] было обнаружено важное влияние упругого кузова автомобиля на комфорт при езде, но правила распределения в частотной области вибрационного отклика, рассчитанного с использованием модели упругого кузова автомобиля, аналогичны тем, которые рассчитываются с использованием модели жесткого кузова автомобиля. .

Динамическая модель вертикально связанной системы «транспортное средство – гусеница» показана на рис. 1, которая включает в себя подсистему «транспортное средство» и подсистему гусеницы, соединенных взаимодействием между колесами и гусеницей. Транспортное средство рассматривается как система с несколькими жесткими кузовами, состоящая из кузова автомобиля, рамы тележки, колесной пары, пружин подвески и системы демпфирования с 10 степенями свободы. Для путевой структуры принята трехуровневая модель опоры. Рельс рассматривается как балка Эйлера, а шпалы и балласт — как блоки жесткой массы.

Рис. 1

Транспортно-гусеничная вертикально-связанная динамическая модель

На рис.1, M _с , M _t и M _w — масса кузова, тележки и колесной пары соответственно; Дж _c и J _t — инерция вращения кузова и тележки соответственно; к _{1 z} и к _{2 z} — значения вертикальной жесткости первичной и вторичной подвески соответственно; с _{1 z} и c _{2 z} — коэффициенты демпфирования первичной и вторичной подвески соответственно; β _c и β _{т и} — углы крена кузова автомобиля и i -й тележки ( i = 1,2) соответственно; z _с , z _{т и} и z _{w j} — вертикальные перемещения кузова вагона, тележки i ( i = 1,2) и колеса j ( j = 1,2,3,4) соответственно; л _т. — длина фиксированной колесной базы, а л. . _c — длина расстояния между двумя тележками; к _п. , к. _s и k _b — значения вертикальной жесткости крепежной системы, балласта и земляного полотна соответственно; и c _п , в _s и c _b — соответствующие коэффициенты демпфирования.{1/3}}} {2G}, $$

(1)

, где G — константа, которая зависит от радиуса колеса и свойств материала, а P ₀ — статическая сила колесо-рельс.

Уравнение движения системы автомобиля

Уравнение движения системы автомобиля

$$ {\ varvec {M}} _ {{\ text {v}}} {\ ddot {\ varvec {z} }} + {\ varvec {C}} _ ​​{{\ text {v}}} \ dot {\ varvec z} + {\ varvec {K}} _ {{\ text {v}}} {\ varvec {z }} = {\ varvec {p}} _ {{\ text {v}}}, $$

(2)

, где z — вектор смещения системы транспортного средства; M _v , C _v и K _v — матрицы массы, демпфирования и жесткости автомобиля соответственно; и п. _v — вектор силы колеса-рельс, действующий на систему транспортного средства.{2} {\ varvec {M}} _ {\ text {v}} + {\ text {i}} \ omega {\ varvec {C}} _ ​​{\ text {v}} + {\ varvec {K} } _ {\ text {v}}} \ right) {\ varvec {u}} _ {\ text {v}} = {\ varvec {f}} _ {\ text {v}}, $$

(3)

где u _v — вектор смещения системы транспортного средства в частотной области; f _v — вектор силы колеса-рельс в частотной области; ω — угловая частота; и я — мнимая единица.

Уравнение движения рельсовой системы

Рельсовая структура рассматривается как периодическая структура, и часть между двумя шпалами принимается в качестве ее подструктуры [12], как показано на рис. 2. Подконструкция рельсового пути имеет шесть степеней свободы, включая две степени свободы на каждом из концов элементов рельсовой балки ( z _r1 , θ _r1 ; z _r2 , θ _r2 ) и две вертикальные степени свободы на шпале и балластных блоках ( z _s и z _b ), где z — вертикальное смещение основания пути, а θ — угол крена элементов рельсовой балки, а индексы r1 и r2 обозначают, что переменные связаны с двумя концами рельсов, индекс s обозначает переменную, связанную со спальным местом, а индекс b обозначает переменную, связанную с балластом.

Рис.2

Модель путевого основания

Уравнение движения нагруженного каркаса пути:

$$ {\ varvec {M}} _ {{\ text {t}}} {\ ddot {\ varvec {u}}} _ {{\ text {t }}} + {\ varvec {C}} _ ​​{{\ text {t}}} \ dot {\ varvec {u}} _ {{\ text {t}}} + {\ varvec {K}} _ { {\ text {t}}} {\ varvec {u}} _ {{\ text {t}}} = {\ varvec {p}} _ {{\ text {t}}}, $$

(4)

где u _t — вектор смещения путевого основания; M _т , С _t и K _t — матрицы массы, демпфирования и жесткости, соответственно, основания пути; и п. _t — вектор силы колеса-рельс, действующий на путевое основание.{2} {\ varvec {M}} _ {\ text {t}} + {\ text {i}} \ omega {\ varvec {C}} _ ​​{\ text {t}} + {\ varvec {K} } _ {\ text {t}}} \ right) {\ varvec {u}} _ {\ text {t}} = \ left [{\ begin {array} {* {20} c} {{\ varvec { k}} _ {11}} & {{\ varvec {k}} _ {12}} & {{\ varvec {k}} _ {13}} \\ {{\ varvec {k}} _ {21} } & {{\ varvec {k}} _ {22}} & {{\ varvec {k}} _ {23}} \\ {{\ varvec {k}} _ {31}} & {{\ varvec { k}} _ {32}} & {{\ varvec {k}} _ {33}} \\ \ end {array}} \ right] \ left [{\ begin {array} {* {20} c} { {\ varvec {u}} _ {\ text {t1}}} \\ {{\ varvec {u}} _ {\ text {t2}}} \\ {{\ varvec {u}} _ {\ text { t3}}} \\ \ end {array}} \ right] = — f _ {\ text {w}} {\ varvec {N}} _ {\ text {h}} ^ {\ text {T}} + \ left [{\ begin {array} {* {20} c} {{\ varvec {f}} _ {\ text {tr1}}} \\ {{\ varvec {f}} _ {\ text {tr2}} } \\ 0 \\ \ end {array}} \ right], $$

(5)

где к _ij ( i , j = 1,2,3) — блочная матрица матрицы динамической жесткости; u _t1 = ( z _r1 , θ _r1 ) ^T — вектор смещения левого участка путевого основания; u _t2 = ( z _r2 , θ _r2 ) ^T — вектор смещения правого участка путевого основания; u _t3 = ( z _s , z _b ) ^T — вектор смещения внутренней глубины резкости основания пути; f _w — сила колесо-рельс; N _ч = ( N ₁ , N ₂ , N ₃ , N ₄ , 0, 0) — вектор функции формы; и f _tr1 и f _tr2 — силы, действующие на левую и правую соседние подконструкции соответственно.

Для ненагруженного основания ф _w = 0, удалив u _t3 в уравнении. (5) уравнение движения ненагруженного каркаса пути можно записать в векторной форме как

$$ \ left [{\ begin {array} {* {20} c} {{\ varvec {u}} _ { \ text {t2}}} \\ {{\ varvec {f}} _ {\ text {tr2}}} \\ \ end {array}} \ right] = {\ varvec {S}} \ left [{\ begin {array} {* {20} c} {{\ varvec {u}} _ {\ text {t1}}} \\ {{\ varvec {f}} _ {\ text {tr1}}} \\ \ конец {array}} \ right], $$

(6)

, где S — матрица переноса, которая удовлетворяет симплектическому ортогональному соотношению.Матрицы жесткости P _α и P _β соседних субструктур можно получить из симплектических характеристик передаточной матрицы ненапряженных субструктур [11]. Вставка матриц жесткости P _α и P _β в формулу.{\ text {T}} f _ {\ text {w}}, $$

(7)

где к _tr — матрица динамической жесткости нагруженного основания пути, а N = ( N ₁ , N ₂ , N ₃ , N ₄ ) — вектор функции формы эйлеровой балки.

Общее уравнение движения четырех нагруженных подструктур пути может быть получено из уравнения. (7) как

$$ \ left [{\ begin {array} {* {20} c} {\ varvec {k} _ {{{\ text {tr}} 1}}} & {} & {} & {} \\ {} & {\ varvec {k} _ {{{\ text {tr}} 2}}} & {} & {} \\ {} & {} & {\ varvec {k} _ { {{\ text {tr}} 3}}} & {} \\ {} & {} & {} & {\ varvec {k} _ {{{\ text {tr}} 4}}} \\ \ end {массив}} \ right] \ left [{\ begin {array} {* {20} c} {\ varvec {u} _ {{{\ text {tr}} 1}}} \\ {\ varvec {u } _ {{{\ text {tr}} 2}}} \\ {\ varvec {u} _ {{{\ text {tr}} 3}}} \\ {\ varvec {u} _ {{{\ текст {tr}} 4}}} \\ \ end {array}} \ right] = — \ left [{\ begin {array} {* {20} c} {\ varvec {N} (\ xi_ {1} )} & {} & {} & {} \\ {} & {\ varvec {N} (\ xi_ {2})} & {} & {} \\ {} & {} & {\ varvec {N} (\ xi_ {3})} & {} \\ {} & {} & {} & {\ varvec {N} (\ xi_ {4})} \\ \ end {array}} \ right] ^ {\ текст T} \ left [{\ begin {array} {* {20} c} {f _ {{{\ text {w}} 1}}} \\ {f _ {{{\ text {w}} 2}} } \\ {f _ {{{\ text {w}} 3}}} \\ {f _ {{{\ text {w}} 4}}} \\ \ end {array}} \ right], $$

(8)

где ξ _и ( i = 1, 2, 3, 4) — это расстояние между точкой контакта i рельс с колесом и левой частью этой нагруженной опорной конструкции.

Соединение колеса с рельсом

Транспортное средство и путь соединены линейными контактными пружинами Герца, и усилие колесо-рельс можно выразить как

$$ f _ {{{\ text {w}} i}} = k_ { \ text {h}} \ left ({u _ {{{\ text {r}} i}} + z _ {{{\ text {r}} i}} — u _ {{{\ text {w}} i}) }} \ right), $$

(9)

где u _{r i} — смещение рельса в i -й точке силы колесо-рельс, z _{r i} — неровность пути в и -й точке силы колеса-рельс, и _{w i} — это смещение колесной пары i , а i = 1, 2, 3, 4.

Из ур. (3), (8) и (9) уравнение движения связанной системы может быть получено как

$$ {\ varvec {KU}} = {\ varvec {K}} _ {\ text {r }} {\ varvec {Z}} _ {\ text {r}}, $$

(10)

, где K — матрица жесткости связанной системы; U — вектор смещения связанной системы; К _r — матрица коэффициентов возбуждения; и Z _r — входной вектор возбуждения системы. {- 1} {\ varvec {K}} _ {\ text {r}}.{\ text {T}}, $$

(13)

где S _y — спектр отклика системы; S _ir — спектр неоднородностей трека; H ^* — сопряженная матрица H ; и H ^T — это транспонированная матрица H .

Анализ низкочастотной вибрации подвески большегрузных автомобилей в различных условиях эксплуатации

1. Введение

Система подвески тяжелых транспортных средств не только снижает передачу вибрации от дорожного покрытия к телу и кабине оператора; но также имеет эффект снижения динамической нагрузки колес на дорожное покрытие для повышения удобства движения тяжелых грузовиков [1-4]. В исследованиях конструкции подвески комфорт езды, деформация подвески и удобство дороги являются тремя основными показателями для оценки характеристик системы подвески [5-7].Для достижения комфорта езды была исследована и разработана оптимальная конструкция и управление системой подвески [4, 8-11]. Кроме того, для улучшения дорожных условий были изучены системы пневмоподвески тяжелых грузовиков [2, 12, 13]. Системы подвески также контролировались для повышения комфорта езды на тяжелых транспортных средствах [2, 5]. Однако в существующих исследованиях уравнения вибрации транспортного средства и систем подвески в основном моделировались и рассчитывались во временной области.

Одним из важных факторов при проектировании подвески транспортного средства был учет удельной частоты вибрации системы подвески, чтобы избежать резонанса системы подвески под частотой возбуждения дорожного покрытия [6, 7, 10]. Некоторые исследования комфорта езды транспортного средства в частотной области показали, что качество езды транспортного средства и долговечность конструкций подвески сильно пострадали в диапазоне частот ниже 10 Гц, особенно в низкочастотном диапазоне от 0.5-4 Гц [14, 15]. Чтобы уменьшить влияние резонанса в низкочастотной области, удельная частота колебаний подвесной системы должна быть рассчитана и рассчитана в диапазоне ниже 2,5 Гц [16]. Однако конкретная частота колебаний подвески зависела не только от ее жесткости, но и от веса автомобиля. В реальных условиях эксплуатации вес транспортного средства мог изменяться и зависеть от нагрузки транспортного средства (половинная загрузка, полная загрузка или перегрузка) [5, 17].Таким образом, удельная частота колебаний подвески также была изменена. При различных частотах возбуждения дорожного покрытия это может привести к резонансу вибрации системы подвески, вызывая нестабильность и снижая долговечность элементов системы. Таким образом, необходимо изучить влияние условий работы на частотно-амплитудные характеристики подвесной системы в низкочастотной области.

В этом исследовании разработана нелинейная динамическая модель двухосного тяжелого транспортного средства с четырьмя степенями свободы для анализа частотно-ускоренных характеристик системы подвески в низкочастотной области.Метод расчета, основанный на комплексной области, применяется для решения уравнений вибрации тяжелого транспортного средства в частотной области вместо традиционной временной области. Затем моделируются скорость транспортного средства, загружаемое транспортное средство, длина волны дорожного покрытия и жесткость системы подвески для анализа результата.

2. Материалы и методы

2.1. Динамическая модель тяжелого автомобиля

Исходя из реальной конструкции большегрузных автомобилей, передняя и задняя подвески автомобиля оснащены системами зависимой подвески.Таким образом, создана нелинейная динамическая модель двухосного транспортного средства с четырьмя степенями свободы для анализа низкочастотной характеристики системы подвески. Модель транспортного средства построена, как на рис. 1, где m, m1 и m2 — сосредоточенная масса в центре тяжести кузова транспортного средства, передней оси и задней оси; z, z1 и z2 — вертикальные смещения в центре тяжести кузова транспортного средства, передней оси и задней оси соответственно; ϕ — угловое смещение центра тяжести кузова автомобиля; c1,2 и ct1,2 — параметры демпфирования систем передней / задней подвески и передних / задних колес; k1,2 и kt1,2 — это также параметры жесткости систем передней / задней подвески и передних / задних колес; l1 и l2 — расстояния от центра тяжести кузова автомобиля до точек контакта передних / задних колес в горизонтальном направлении.

Рис. 1. Модель с сосредоточенными параметрами тяжелого автомобиля

На основе динамической модели тяжелого транспортного средства и применения второго закона Ньютона различные динамические уравнения тяжелого транспортного средства даются следующим образом:

(1)

mz¨ + c1 + c2z˙ + k1 + k2z + c1l1 + c2l2ϕ˙ + k1l1 + k2l2ϕ -c1z˙1-k1z1-c2z˙2-k2z2 = 0, (c1l1-c2l2) z˙ + (k1l1-k2l2) z + Iϕ¨ + (c1l12 + c2l22) ϕ˙ + (k1l12 + k2l22) ϕ -c1l1z˙1-c1l1z1 + c2l2z˙2 + c2l2z2 = 0, -c1z˙-k1z-c1l1ϕ˙-k1l1ϕ + m1z¨1 + c1 ˙1 + k1 + kt1z1 = ct1q˙1 + kt1q1, -c2z˙-k2z + c2l2ϕ˙ + k2l2ϕ + m2z¨2 + c2 + ct2z˙2 + k2 + kt2z2 = ct2q˙2 + kt2q2.

В предыдущих исследованиях вибрации транспортного средства большинство исследований было основано на динамических моделях транспортного средства, а затем задавалось уравнение вибрации во временной области для изучения и оптимизации конструкции транспортного средства и системы подвески [2-4, 13]. Целью данного исследования является низкочастотная характеристика системы подвески транспортного средства в различных условиях эксплуатации. Таким образом, для анализа результатов выбирается уравнение вибрации тяжелого транспортного средства, рассчитанное в частотной области.

2.2. Решение уравнений колебаний в частотной области

Для исследования амплитудно-частотной характеристики вибрации транспортного средства необходимо использовать передаточную функцию. Чтобы преобразовать неизвестную дифференциального уравнения в функцию изображения, переменная s = d / dt используется для преобразования дифференциального уравнения в форму числового уравнения с неизвестной функцией в качестве передаточной функции. Затем численное уравнение решается для нахождения передаточной функции Лапласа.Передаточная функция частоты получается заменой s в передаточной функции Лапласа на jω. Здесь ω — частота возбуждения.

На основе оператора Лапласа, предполагая, что ft с переменной t является исходной функцией, и она непрерывна в диапазоне [a, b] с t≥0, тогда образ ft через преобразование Лапласа определяется следующим образом :

(2)

Ft = Lft = ∫0 + ∞e-stftdtorft → Fs.

Согласно теории исходной функции [16], производная ft также является исходной функцией, и мы имеем:

(3)

ft → Fs, f˙t → sFs-F0, f¨t → s2Fs-sF0-F0 ,…fnt → snFs-sn-1F0 -… F0.

В этом исследовании предполагается, что вертикальные смещения и скорости в центре тяжести кузова транспортного средства, передней оси и задней оси равны нулю в момент времени t = 0. Следовательно, на основании уравнения. (3), неизвестные дифференциальных уравнений в уравнении. (1) написано:

(4)

zt → Zs, z˙t → sZs, z¨t → s2Zs, ϕt → Φs, ϕ˙t → sΦs, ϕ¨t → s2Φs, z1,2t → Z1,2s, z˙1,2t → sZ1,2s, z¨1,2t → s2Z1,2s, q1,2t → Q1,2s, q˙1,2t → Q˙1,2s.

Таким образом, уравнение.(1) описывается преобразованием Лапласа следующим образом:

(5)

ms2 + c1 + c2s + k1 + k2Z (s) + c1l1 + c2l2s + k1l1 + k2l2Φ (s) + -c1s-k1Z1s + -c2s-k2Z2 (s) = 0, (c1l1-c2l2) s + (k1l1-k2l2) Z (s) + Is2 + (c1l12 + c2l22) s + (k1l12 + k2l22) Φ (s) + -c1l1s-k1l1Z1s + c2l2s + k2l2Z2s = 0, -c1s-k1Zs + -c1l1s-k1l1Φ2 + c1 + m1 k1 + kt1Z1s + 0 = ct1s + kt1Q1 (s), — c2s-k2Zs + c2l2s + k2l2Φs + [m2s2 + 0 + c2 + ct2s + k2 + kt2] Z2s = ct2s + kt2Q2s,

, где s = jω и s2 = jω2 = -ω2.

Заменяя s = jω и s2 = jω2 = -ω2 в уравнение.(5), уравнение. (5) затем переписывается следующим образом:

(6)

a11Zjω + a12Φjω + a13Z1jω + a14Z2jω = 0, a21Zjω + a22Φjω + a23Z1jω + a24Z2jω = 0, a31Zjω + a32Φjω + a33Z1jω + 0 = b3Q1jω, a41Zjω + a42 jΦjω = b4Zjω + a42 Φjω = b4Zjω + a42 Φj2 + 0

где:

a11 = -mω2 + c1 + c2jω + k1 + k2, a23 = a32 = -c1l1jω-k1l1, a12 = c1l1 + c2l2jω + k1l1 + k2l2, a24 = a42 = c2l2jω + k2l2, a13 = a31 = -c1j33-kω = -m1ω2 + c1 + ct1jω + k1 + kt1, a14 = a41 = -c2jω-k2, a44 = -m2ω2 + c2 + ct2jω + k2 + kt2, a21 = c1l1-c2l2jω + k1l1-k2l2, bω3 = ct1j, а22 = -Iω2 + c1l12 + c2l22jω + k1l12 + k2l22, b4 = ct2jω + kt2.

Разделив две стороны уравнения. (6) возбуждением переднего колеса Q1jω, уравнение. Затем (6) переписывается в виде матрицы следующим образом:

(7)

a11a12a13a14a21a22a23a24a31a32a330a41a420a44Hz (jω) Hϕ (jω) Hz1 (jω) Hz2 (jω) = 00b3b4Q2jωQ1jω,

, где Hz (jω) = Z (jω) Q1 (jω), Hϕ (jω) = Φ (jω) Q1 (jω), Hz1 (jω) = Z1 (jω) Q1 (jω) и Hz2 (jω) = Z2 (jω) Q1 (jω) — функции передачи колебаний от поверхности дороги на передней оси к вертикальному транспортному средству, к углу качки транспортного средства, на переднюю ось и на заднюю ось транспортного средства, соответственно.

Расчетные результаты, полученные Hi в уравнении. (7) имеют следующие комплексные числовые значения (i = z, ϕ, z1 и z2):

Абсолютное значение Hi — это выражение, которое выражает соотношение амплитуды и частоты возбуждения ω, и оно определяется по формуле:

Связь между амплитудой ускорения и частотой возбуждения определяется по формуле:

(10)

H¨i = ω2Ai2 + Bi2 = ω2fiω.

2.3. Вибровозбуждение большегрузных автомобилей

Гармоническая функция профиля дороги обычно описывается функциями синуса или косинуса. На асфальтированной дороге часто встречаются высота дорожного покрытия от 10 до 12 мм и длина волны дорожного покрытия от 5 до 10 м [16, 18-19]. Этот тип дорожного профиля часто вызывает резонансные колебания. Поэтому гармоническая функция профиля дороги использовалась для оценки комфорта езды [19], исследования структурных параметров системы подвески и шин и управления системой подвески транспортного средства [10, 20].

В реальных условиях возбуждение покрытия различно, например случайное, гармоническое или ступенчатое возбуждение и т. Д., Не существует типа возбуждения вибрацией. Однако с целью анализа низкочастотной вибрации системы подвески тяжелых грузовиков в различных условиях эксплуатации для моделирования и анализа результатов выбрана гармоническая функция профиля дороги. Гармоническая функция дорожного покрытия во временной области выполняется следующим образом (рис.2 (а)):

(11)

q1t = q0sinωt = q0sin2πTt,

где q0, ω и T — высота поверхности дороги, частота и цикл возбуждения вибрации поверхности дороги соответственно.

Предполагая, что длина волны и частота поверхности дороги равны S и Ω, гармоническая функция выполняется в соответствии с длиной дороги x как (рис. 2 (b)):

(12)

q1.x = q0sinΩx = q0sin2πSx.

Когда транспортное средство движется по дороге с постоянной скоростью v, мы имеем x = vt.Следовательно, связь между временем t и длиной дороги x профиля дороги равна q1 (t) = q1 (x) и ωt = Ωx. Частота возбуждения в уравнении. (11) вычисляется как ω = Ωv = 2πv / S, а гармоническая функция профиля дороги переписывается следующим образом:

(13)

q1t = q0sinωt = q0sin2πvSt.

Расстояние между передними и задними колесами составляет L = l1 + l2, ​​таким образом, возбуждение заднего колеса q2t, осуществляемое через переднее колесо q1t, составляет:

(14)

q2t = q1t-τ = q0sinωt-τ = q0sin2πvSt-Lv.

Ур. (13) и (14) — это вибрационное возбуждение передних и задних колес.

На основе отношения q2t / q1t и его преобразования Лапласа отношение возбуждения колебаний в уравнении. (7) записывается в области комплексных чисел следующим образом:

(15)

Q2 (jω) Q1 (jω) = cos2πLS-jsin2πLS.

На основе отношения возбуждения колебаний в формуле. (15) и параметры тяжелого грузовика, как указано в таблице 1, уравнения. (7) и (10) затем вычисляются в области комплексных чисел, чтобы оценить частотную характеристику ускорения системы подвески транспортного средства.

Рис. 2. Гармонический профиль возбуждения дорожного покрытия

а) По времени

б) По протяженности трассы

c) Три типа длины волны дороги

3. Результат и обсуждение

3.1. Влияние скорости автомобиля

На основе параметров тяжелого транспортного средства, перечисленных в таблице 1, различные уравнения, описанные в области комплексных чисел, вычисляются на основе программного обеспечения Matlab R2010a при возбуждении поверхности дороги гармонической функцией с S = 8 м и q0 = 0.01 мес. Для оценки частотной характеристики ускорения транспортного средства при различных скоростях затем выбирается скорость транспортного средства v = {10, 15, 20, 25, 30} м.с ^-1 . Результаты моделирования представлены на рис. 3.

Результаты показывают, что резонансные частоты появляются на низких частотах 1,592 и 2,228 Гц; и на высокой частоте системы подвески 8,754 Гц. Эти резонансные частоты практически не изменяются при различных скоростях движения транспортного средства. Однако характеристики частоты ускорения на этих резонансных частотах сильно зависят от скорости транспортного средства.Значения частоты ускорения для вертикального кузова транспортного средства, кузова транспортного средства с опрокидыванием и вертикальных передних / считывающих осей быстро улучшаются за счет увеличения скорости транспортного средства. Это означает, что когда автомобиль движется по этой дороге с высокой скоростью, комфорт движения автомобиля и безопасность конструкции подвески значительно снижаются.

Таблица 1. Параметры моделирования тяжелого автомобиля

Параметр	Значение	Параметр	Значение	Параметр	Значение
м / кг	22 150	k1 / N.м -1	745 000	c1 / Н · м -1	5 100
м1 / кг	480	k2 / N.м -1	2 247 500	c2 / Н · м -1	1 000
м2 / кг	1 820	кт1 / Н.м -1	680 000	ct1 / Н · м -1	4 000
Л / кг.м 2	18 761	кт2 / Н.м -1	3 200 000	ct2 / Н · м -1	20 000
л1 / м	2,89	l2 / м	0.96	q0 / м	0,01

Рис. 3. Результат частотных характеристик ускорения при различных скоростях транспортного средства.

а) Вертикальный кузов автомобиля

б) Кузов трактора

c) Вертикальный передний мост

г) Вертикальный задний мост

3.2. Влияние длины волны дорожного покрытия

Три типа длины волны дорожного покрытия S = {6, 8, 10} м с высотой дорожного покрытия q0 = 0,01 м, изображенные на рис. 2 (c), выбраны для моделирования при скорости транспортного средства v = 20 мс ^-1 . Результаты моделирования представлены на рис. 4.

Наблюдая за рис. 4, можно увидеть, что резонансные частоты вертикального кузова транспортного средства, качающегося кузова транспортного средства и вертикальной передней / считывающей оси неизменны по сравнению со случаем влияния различных скоростей транспортного средства, эти резонансные частоты также появляются на низких частотах 1.592 и 2.228 Гц; и на высокой частоте 8,754 Гц подвески. Следовательно, длина волны возбуждения дорожного покрытия также не влияет на резонансную частоту системы подвески транспортного средства. Однако значения частоты ускорения для всего вертикального кузова транспортного средства, кузова качающегося транспортного средства и вертикальных передних / считывающих осей заметно изменяются в зависимости от длины волны поверхности дороги S. Когда длина волны поверхности дороги увеличивается, особенно результаты частотно-разгонных характеристик при S = ​​10 м означает, что дорожное покрытие становится более гладким.Следовательно, значения частоты ускорения уменьшаются. Повышен комфорт езды автомобиля и безопасность конструкции подвески.

Рис. 4. Результат частотных характеристик ускорения при различных длинах волн дорожного покрытия.

а) Вертикальный кузов автомобиля

б) Кузов трактора

c) Вертикальный передний мост

г) Вертикальный задний мост

Фиг.5. Результат частотных характеристик ускорения при различных нагрузках транспортного средства.

а) Вертикальный кузов автомобиля

б) Кузов трактора

c) Вертикальный передний мост

г) Вертикальный задний мост

3.3. Влияние условий погрузки автомобиля

Резонансная частота подвесной системы определяется по формуле f = k / m.Следовательно, вес транспортного средства и жесткость системы подвески являются двумя важными показателями при расчете и проектировании системы подвески транспортного средства. При входных параметрах моделирования S = 8 м, q0 = 0,01 м и v = 20 м / с, условия погрузки транспортного средства, выбранные α = {60%, 80%, 100%, 120%} полностью загруженного транспортного средства, являются смоделированы, и их результаты показаны на рис. 5.

Результаты показывают, что вес автомобиля явно влияет на резонансную частоту системы подвески в области низких частот.Все резонансные частоты вертикального кузова, качающегося кузова и вертикальных передних / считывающих осей появляются на 2,069 Гц с α = 0,6, на 1,751 Гц с α = 0,8, на 1,592 Гц с α = 1,0 и на 1,432 Гц с α = 1,2. Это означает, что при увеличении загрузки автомобиля резонансная частота подвески снижается. В высокочастотной области на резонансную частоту несущественное влияние оказывает погрузчик, она проявляется только на частоте 8,754 Гц.

Также в области низких частот результаты на рис.5 показывают, что на характеристики частоты ускорения вертикального кузова транспортного средства, кузова транспортного средства с продольной опорой и вертикальных передних / считывающих осей большое влияние оказывают условия погрузочного транспортного средства. Значения частоты ускорения значительно увеличиваются при α = 0,8. Следовательно, этой нагрузки следует избегать, чтобы уменьшить амплитуду частотных характеристик ускорения для повышения комфорта движения транспортного средства.

Рис. 6. Результат частотно-ускоренных характеристик при различных коэффициентах жесткости

а) Вертикальный кузов автомобиля

б) Кузов трактора

c) Вертикальный передний мост

г) Вертикальный задний мост

3.4. Влияние коэффициента жесткости подвески

Аналогично, при входных параметрах моделирования S = 8 м, q0 = 0,01 м и v = 20 м / с, жесткость системы подвески выбирается как β = {60%, 80%, 100%, 120%} фактической жесткости для оценки частотно-разгонных характеристик системы подвески автомобиля. Результаты моделирования представлены на рис. 6.

Наблюдая за результатами на рис. 6, можно увидеть, что на резонансные частоты как в низкочастотной, так и в высокочастотной областях влияет жесткость системы подвески.Особенно в низкочастотной области все резонансные частоты вертикального кузова транспортного средства, качающегося кузова транспортного средства и вертикальных передних / считывающих осей также появляются на 1,273 Гц с β = 0,6, на 1,91 Гц с β = 0,8, на 1,592 Гц с β = 1,0, а при 1,751 Гц при β = 1,2. Это означает, что резонансная частота увеличивается за счет увеличения жесткости системы подвески. Кроме того, увеличивается амплитуда разгонно-частотных характеристик при увеличении жесткости подвесов. Таким образом, делается вывод, что жесткость системы подвески влияет не только на резонансную частоту, но и на амплитуду частотно-ускоренной характеристики системы.

4. Выводы

В этом исследовании создана нелинейная динамическая модель тяжелых транспортных средств для анализа частотно-ускоренных характеристик системы подвески транспортного средства в различных условиях эксплуатации. Результаты исследования можно резюмировать следующим образом:

1) Метод расчета, основанный на комплексной области, применяется для решения уравнений вибрации тяжелого транспортного средства в частотной области вместо традиционной временной области для анализа частотно-ускоренной характеристики системы подвески транспортного средства.

2) На резонансные частоты системы подвески не влияют скорость автомобиля и длина волны дорожного покрытия. Однако амплитуда частотно-ускоренной характеристики увеличивается с увеличением скорости транспортного средства и уменьшением длины волны поверхности дороги, таким образом снижается комфорт движения транспортного средства и безопасность системы подвески. Для решения этой проблемы было исследовано качество дорожного покрытия для повышения гладкости покрытия [21-23].

3) И резонансная частота, и амплитуда частотно-ускоренной характеристики сильно зависят от веса автомобиля и жесткости системы подвески.При разработке системы подвески автомобиля учитывалась резонансная частота. Однако в реальных условиях работы загрузка большегрузных автомобилей всегда меняется. Таким образом изменяется и резонансная частота. Для повышения комфорта движения транспортного средства и безопасности системы подвески система подвески тяжелых транспортных средств заменяется использованием системы пневматической подвески [2, 6] или полуактивной системы подвески [5, 7] для управления резонансным частоты и уменьшить амплитуду частотно-ускоренного отклика.

Основная информация: Ответы по охране труда

Уровни звукового давления в децибелах (дБ) или децибелах, взвешенных по шкале А [дБ (A)], основаны на логарифмической шкале (см. Приложение A). Их нельзя складывать или вычитать обычным арифметическим способом. Если одна машина издает уровень звука 90 дБ, а вторая идентичная машина находится рядом с первой, общий уровень звука составит 93 дБ, а не 180 дБ.

В таблице 4 показан простой способ добавления уровней шума.

900 1099

Таблица 4 Сложение децибел
Числовая разница между двумя уровнями шума [дБ (A)]	Сумма, добавляемая к большему из двух уровней шума [дБ или дБ (A)]
0	3.0
0,1 — 0,9	2,5
1,0 — 2,4	2,0 ​​
2,4 — 4,0	1,5
4,1 — 6,0	1,0
5 0,5
10	0,0
Шаг 1 : Определите разницу между двумя уровнями шума и найдите соответствующую строку в левом столбце. Шаг 2 : Найдите число [дБ или дБ (A)], соответствующее этой разнице, в правом столбце таблицы. Шаг 3 : Добавьте это число к более высокому из двух уровней децибел.

Например, используя пример двух машин, каждая из которых излучает уровень шума 90 дБ:

• Шаг 1: Числовая разница между двумя уровнями составляет 0 дБ (90-90 = 0) с использованием первой строки .
• Шаг 2: Число, соответствующее этой разнице 0, взятой из правого столбца, равно 3.
• Шаг 3: Добавьте 3 к наивысшему уровню, в данном случае 90.Таким образом, результирующий уровень шума составляет 93 дБ.

Когда разница между двумя уровнями шума составляет 10 дБ (A) или более, сумма, добавляемая к более высокому уровню шума, равна нулю. В таких случаях поправочный коэффициент не требуется, потому что добавление меньшего вклада в общий уровень шума не оказывает заметного влияния на то, что люди могут слышать или измерять. Например, если уровень шума на рабочем месте составляет 95 дБ (A), и вы добавляете еще одну машину, которая производит шум 80 дБ (A), уровень шума на рабочем месте все равно будет 95 дБ (A).

Приложение A — Расчет уровня звукового давления

Уровень звукового давления в децибелах определяется следующим образом:

дБ = 20 log (звуковое давление / эталонное давление)

«Журнал» или логарифм числа является математическим манипуляция числа, основанная на кратных 10. Это показатель степени, который указывает степень, до которой число 10 возводится, чтобы произвести данное число. Например, логарифм 10 равен 1, так как 10 умножается на себя только один раз, чтобы получить 10.Точно так же логарифм 100 равен 2, поскольку 10 умножить на 10 равно 100. Логарифм 1000 равен 3, так как 10 умножить на 10 умножить на 10 равно 1000.

Следовательно,

log (1) = 0 Поскольку 10 до степени 0 = 1,

log (10) = 1, поскольку 10 в степени 1 = 10,

log (100) = 2, поскольку 10 в степени 2 = 100,

log (1000) = 3, поскольку 10 в степени 3 = 1000

Логарифм просто сжимает большой диапазон чисел в управляемый диапазон. Другими словами, шкала от 10 до 1000 сжимается с помощью логарифмов до шкалы от 1 до 3.

Шкала децибел для звукового давления использует в качестве эталонного давления самый низкий уровень шума, который может слышать здоровый молодой человек (0,00002 Па). Он делит все остальные звуковые давления на эту величину при вычислении значения в децибелах. Звуковое давление, преобразованное в шкалу децибел, называется уровнями звукового давления, сокращенно Lp. Итак, уровень звукового давления самого тихого шума, который может слышать здоровый молодой человек, рассчитывается следующим образом:

Lp = 20 log (0,00002 / 0,00002) = 20 log (1) = 20 X 0 = 0 дБ

Звук уровень давления или Lp в очень тихом помещении, где звуковое давление равно 0.002 Па, вычисляется:

Lp = 20 log (0,002 / 0,00002) = 20 log (100) = 20 X 2 = 40 дБ

Уровень звукового давления типичной бензиновой газонокосилки, которая имеет звуковое давление 1 Па, рассчитывается

Lp = 20 log (1 / 0,00002) = 20 log (50 000) = 20 X 4,7 = 94 дБ

Приложение B — Расчет уровня звуковой мощности

Уровни звуковой мощности или Lw определяются по следующей формуле:

Lw = 10 log (уровень звуковой мощности / эталонный уровень мощности)

Эталонная мощность равна одной триллионной ватта (0.000000000001 Вт). Следовательно,

Lw = 10 log (Уровень звуковой мощности / 0,000000000001)

Таким образом, вычисляется уровень звуковой мощности, связанный со средним шепотом, который имеет звуковую мощность 0,0000001 Вт

Lw = 10 log (0,0000001 / 0,000000000001) = 50 дБ

звуков отовсюду! · Границы для молодых умов

Абстрактные

Вы когда-нибудь задумывались, как с помощью всего двух ушей мы можем определять местонахождение звуков, исходящих отовсюду? Или, когда вы играете в видеоигру, почему кажется, что взрыв произошел прямо позади вас, даже если вы находились в безопасности в собственном доме? Наш разум определяет, откуда исходит звук, используя несколько сигналов.Две из этих подсказок: (1) в какое ухо звук попадает первым и (2) насколько громок звук, когда он достигает каждого уха. Например, если звук сначала попадает в ваше правое ухо, он, скорее всего, исходит справа от вашего тела. Если он попадает в оба уха одновременно, скорее всего, он исходит прямо перед вами или позади вас. Создатели фильмов и видеоигр используют эти сигналы, чтобы обмануть наш разум, то есть создать иллюзию того, что определенные звуки исходят с определенных направлений. В этой статье мы рассмотрим, как ваш мозг собирает информацию из ваших ушей и использует эту информацию, чтобы определить, откуда исходит звук.

Физические элементы звука

Наша способность слышать имеет решающее значение для предоставления информации об окружающем мире. Звук возникает, когда объект вибрирует в воздухе вокруг себя, и эту вибрацию можно представить как волну, распространяющуюся в пространстве. Например, если ветка падает с дерева и ударяется о землю, давление воздуха вокруг ветки изменяется, когда она ударяется о землю, и в результате вибрация воздуха производит звук, исходящий от столкновения.Многие люди не осознают, что звуковые волны обладают физическими свойствами, и поэтому на них влияет среда, в которой они возникают. Например, в космическом вакууме звуки не могут возникать, потому что в настоящем вакууме нет ничего, что могло бы вибрировать и вызывать звуковую волну. Двумя наиболее важными физическими качествами звука являются частота и амплитуда . Частота — это скорость, с которой звуковая волна колеблется, и она определяет высоту шума.Высокочастотные звуки имеют более высокий тон, как флейта или щебетание птиц, в то время как звуки более низкой частоты имеют более низкий тон, как туба или лай большой собаки. Амплитуду звуковой волны можно представить как силу вибраций при их движении по воздуху, и она определяет воспринимаемую громкость звука. Как вы можете видеть на рисунке 1, когда пик звуковой волны меньше, звук будет восприниматься как более тихий. Если пик больше, то звук будет казаться громче. Можно даже подумать о звуковых волнах, как о волнах в океане.Если вы стоите в стоячей воде и уроните камешек возле своих ног, это вызовет небольшую рябь (крошечную волну), которая на вас не сильно повлияет. Но если вы стоите в океане во время шторма, большие набегающие волны могут быть достаточно сильными, чтобы сбить вас с ног! Так же, как размер и сила водных волн, размер и сила звуковых волн могут иметь большое влияние на то, что вы слышите.

• Рисунок 1 — Амплитуда и частота в виде волн.
• (A) Амплитуда — это сила колебаний при их перемещении по воздуху; чем больше амплитуда, тем громче звук воспринимается наблюдателем. (B) Частота — это скорость, с которой колеблется звуковая волна, которая определяет воспринимаемую высоту звука; чем выше частота, тем выше высота звука.

Звуковые волны увлекательным образом взаимодействуют с окружающей средой. Вы когда-нибудь замечали, как сирена скорой помощи звучит по-другому, когда она находится на расстоянии, по сравнению с тем, когда она приближается и проезжает мимо вас? Это связано с тем, что звуку требуется время, чтобы переместиться из одной точки в другую, а движение источника звука влияет на частоту волн, когда они достигают человека, который его слышит.Когда скорая помощь находится далеко, частота сирены низкая, но частота увеличивается по мере приближения машины скорой помощи, что является явлением, известным как эффект Доплера (см. Рисунок 2).

• Рис. 2 — Как влияет (и воспринимается) частота звуковой волны, когда сирена приближается к человеку или удаляется от него.
• Когда скорая помощь приближается к человеку, частота звука увеличивается, и поэтому он воспринимается как имеющий более высокий тон.По мере того как скорая помощь отъезжает от человека, частота уменьшается, в результате чего звук воспринимается как имеющий более низкий тон.

Однако на звук влияет не только расстояние, но и другие объекты. Вспомните время, когда кто-то звал вас из другой комнаты. Вы, наверное, заметили, что их было труднее услышать из другой комнаты, чем когда он или она были рядом с вами. Расстояние между вами — не единственная причина, по которой человека труднее слышать, когда он находится в другой комнате.Человека также труднее слышать, потому что звуковые волны поглощаются объектами в окружающей среде; чем дальше находится звонящий вам человек, тем больше предметов между вами и тем меньше звуковых волн в конечном итоге достигает ваших ушей. В результате звуки могут казаться тихими и приглушенными, даже если человек громко кричит.

Структура уха

Наши уши представляют собой сложные анатомические структуры, которые разделены на три основные части: внешнее ухо, среднее ухо и внутреннее ухо.Внешнее ухо — это единственная видимая часть уха, которая в основном используется для передачи звука из окружающей среды в слуховой проход. Оттуда звук попадает в среднее ухо, где вибрирует барабанная перепонка и три крошечные кости, называемые косточками, которые передают звуковую энергию во внутреннее ухо. Энергия продолжает перемещаться во внутреннее ухо, где ее принимает улитка . Улитка — это структура внутри уха, имеющая форму раковины улитки, и она содержит Кортиев орган, в котором присутствуют сенсорные «волосковые клетки», которые могут воспринимать звуковую энергию.Когда улитка получает звук, она усиливает сигнал, обнаруживаемый этими волосковыми клетками, и передает сигнал через слуховой нерв в мозг.

Звук и мозг

В то время как уши отвечают за получение звука из окружающей среды, именно мозг воспринимает эти звуки и разбирается в них. Слуховая кора головного мозга расположена в области, называемой височной долей, и специализируется на обработке и интерпретации звуков (см. Рисунок 3).Слуховая кора позволяет людям обрабатывать и понимать речь, а также другие звуки в окружающей среде. Что произойдет, если сигналы от слухового нерва никогда не достигнут слуховой коры? Когда слуховая кора человека повреждена из-за травмы головного мозга, человек иногда становится неспособным понимать шумы; например, они могут не понимать значения произносимых слов или быть не в состоянии различать два разных музыкальных инструмента. Поскольку многие другие области мозга также активны во время восприятия звука, люди с повреждением слуховой коры часто все еще могут реагировать на звук.В этих случаях, даже если мозг обрабатывает звук, он не может понять смысл этих сигналов.

• Рис. 3. Схема источника звука, проходящего через слуховой проход и превращающегося в нейронные сигналы, достигающие слуховой коры.
• Звук направляется наружным ухом в слуховой проход, а затем улитка превращает его в нервные сигналы. Затем этот сигнал передается в слуховую кору, где звуку приписывается значение.

Слышишь звук здесь или там?

Одной из важных функций ушей человека, а также ушей других животных, является их способность направлять звуки из окружающей среды в слуховой проход.Хотя воронки наружного уха направляют звук в ухо, это наиболее эффективно только тогда, когда звук исходит сбоку от головы (а не непосредственно впереди или позади нее). Услышав звук из неизвестного источника, люди обычно поворачивают голову, чтобы направить ухо туда, где может быть расположен звук. Люди часто делают это, даже не осознавая этого, например, когда вы находитесь в машине и слышите скорую помощь, а затем поворачиваете голову, чтобы попытаться определить, откуда исходит сирена. Некоторые животные, например собаки, более эффективно обнаруживают звук, чем люди.Иногда животные (например, некоторые собаки и многие кошки) могут даже физически двигать ушами в направлении звука!

Люди используют два важных сигнала, чтобы определить, откуда исходит звук. Эти сигналы: (1) в какое ухо звук попадает первым (известная как межуральная разница во времени ) и (2) насколько громок звук, когда он достигает каждого уха (известная как межуральная разница в интенсивности ) . Если бы собака лаяла с правой стороны вашего тела, у вас не было бы проблем с поворотом и взглядом в этом направлении.Это связано с тем, что звуковые волны, производимые лаем, попадают в ваше правое ухо, прежде чем попасть в левое ухо, в результате чего звук в правом ухе становится громче. Почему звук в правом ухе громче, когда звук идет справа? Потому что, как и предметы в вашем доме, которые блокируют или поглощают звук кого-то, кто вас зовет, ваша собственная голова представляет собой твердый объект, который блокирует звуковые волны, идущие к вам. Когда звук идет с правой стороны, ваша голова блокирует некоторые звуковые волны до того, как они попадут в ваше левое ухо.Это приводит к тому, что звук воспринимается громче справа, тем самым сигнализируя о том, что звук исходит именно отсюда.

Вы можете изучить это с помощью веселого занятия. Закройте глаза и попросите родителя или друга позвать связку ключей где-нибудь у вас на голове. Сделайте это несколько раз и каждый раз пытайтесь указать на расположение клавиш, затем откройте глаза и посмотрите, насколько вы точны. Скорее всего, это легко для вас. Теперь закройте одно ухо и попробуйте еще раз. Имея только одно ухо, вы можете обнаружить, что задача сложнее или что вы менее точно указываете нужное место.Это связано с тем, что вы приглушили одно из своих ушей и, следовательно, ослабили вашу способность использовать сигналы о времени или интенсивности звуков, достигающих каждого уха.

Аудио с эффектом присутствия в играх и фильмах

Когда звукорежиссеры создают трехмерный звук (3D-звук), они должны учитывать все сигналы, которые помогают нам определять местонахождение звука, и они должны использовать эти сигналы, чтобы заставить нас воспринимать звук как исходящий из определенного места. Несмотря на то, что с 3D-звуком существует ограниченное количество физических источников звука, передающихся через наушники и динамики (например, только два с наушниками), звук может казаться таким, как будто он исходит из гораздо большего числа мест.Инженеры 3D-звука могут добиться этого, учитывая, как звуковые волны достигают вас, в зависимости от формы вашей головы и расположения ваших ушей. Например, если звукорежиссер хочет создать звук, который кажется, будто он исходит перед вами и немного правее, инженер тщательно спроектирует звук, чтобы сначала начать воспроизведение в правильных наушниках и быть немного громче в этот наушник по сравнению с левым.

Видеоигры и фильмы становятся более реалистичными и реалистичными в сочетании с этими трюками с 3D-звуком.Например, при просмотре фильма наборы динамиков в кинотеатре могут фокусировать направление звука, чтобы обеспечить соответствие между тем, что вы видите, и тем, что вы слышите. Например, представьте, что вы смотрите фильм, а актриса разговаривает по телефону в правой части экрана. Ее речь начинает звучать в основном через правые динамики, но когда она движется по экрану справа налево, звук следует за ней постепенно и плавно. Этот эффект является результатом тесной синхронной работы множества динамиков, что делает возможным трехмерный звуковой эффект.

Виртуальная реальность (VR) поднимает этот захватывающий опыт на более высокий уровень, изменяя направление звука в зависимости от того, куда вы смотрите или находитесь в виртуальном пространстве. В VR вы по определению виртуально попадаете в сцену, и визуальный и слуховой опыт должны отражать ваш опыт реального мира. В успешной симуляции виртуальной реальности направление движений вашей головы и то, куда вы смотрите, определяют, откуда вы воспринимаете звук. Посмотрите прямо на космический корабль, и звук его двигателей доносится прямо перед вами, но поверните налево, и теперь звук идет на вас справа.Двигайтесь за большим объектом, и теперь виртуальные звуковые волны ударяют напрямую по объекту и косвенно ударяют по вам, приглушая звук и делая его более приглушенным и тихим.

Заключение

Ученые-исследователи и профессионалы в индустрии кино и видеоигр использовали смоделированные звуки, чтобы больше узнать о слухе и улучшить наши развлечения. Некоторые ученые сосредотачиваются на том, как мозг обрабатывает звуки, в то время как другие анализируют физические свойства самих звуковых волн, например, как они отражаются или иным образом нарушаются.Некоторые даже изучают, как другие животные слышат, и сравнивают свои способности с нашими. В свою очередь, профессионалы киноиндустрии и видеоигр использовали это исследование, чтобы сделать опыт кинозрителей и геймеров более захватывающим. В виртуальных средах дизайнеры могут заставить виртуальные звуковые волны вести себя так же, как звуковые волны в реальной жизни. Когда вы играете в видеоигру или смотрите фильм, легко принять как должное исследования и время, которые были потрачены на создание этого опыта. Возможно, следующий прогресс в технологии иммерсивного звука начнется с вас и вашего собственного любопытства по поводу звуковых волн и того, как работает слуховая система!

Глоссарий

Амплитуда : ↑ Размер звуковой волны; атрибут звука, который влияет на воспринимаемую громкость этого звука.

Шаг : ↑ Качество звука, воспринимаемое как функция частоты или скорости колебаний; воспринимаемая степень высокого или низкого тона или звука.

Эффект Доплера : ↑ Увеличение или уменьшение частоты звуковой волны при движении источника шума и наблюдателя друг к другу.

Cochlea : ↑ Полая трубка (в основном) во внутреннем ухе, которая обычно свернута, как раковина улитки, и которая содержит органы слуха.

Слуховая кора : ↑ Область мозга, расположенная в височной доле, которая обрабатывает информацию, полученную через слух.

Интерактивная разница во времени : ↑ Разница во времени прихода звука, принимаемого двумя ушами.

Interaural Intensity Differences : ↑ Разница в громкости и частоте звука, воспринимаемого двумя ушами.

Трехмерный звук : ↑ Группа звуковых эффектов, которые используются для управления тем, что воспроизводится стереодинамиками или наушниками, включая воспринимаемое размещение источников звука в любом месте трехмерного пространства.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Вибрация автомобиля Шины и сотрясения колес

В этой статье мы рассмотрим некоторые основы отслеживания и устранения неисправностей, связанных с вибрацией шин и колес. Он также включает в себя несколько советов и методов ремонта для предотвращения сотрясений, шимминг и вибрации автомобиля, которые помогут вам улучшить езду и комфорт вашего клиента.

ВИБРАЦИЯ КОЛЕС И ШИН В СБОРЕ

Многие вибрации в автомобиле являются циклическими — это означает, что они представляют собой серию единичных событий, которые регулярно повторяются (в определенном порядке). Иногда встречаются гармонические колебания (сочетание двух событий), но для целей этой статьи мы остановимся на основах. Если не считать вращательную массу двигателя (коленчатый вал / поршни / шатуны и т. Д.), Четыре самых больших места, где может возникнуть вращательная вибрация, — это колесо и шина в сборе.Обычно такие большие вращающиеся массы действуют как гироскоп, поэтому велосипед или мотоцикл остаются в вертикальном положении, когда колеса вращаются. Но если их вращение нарушается (становится нерегулярным), даже немного, чем-либо на постоянной основе, существует вероятность вибрации. В основном есть две проблемы, которые могут вызвать это расстройство: отсутствие правильного баланса или недостаточная округлость. И то, и другое может быть вызвано колесом или шиной. Но вот изюминка: никакая балансировка не может по-настоящему исправить некруглый узел.

ИЗОЛИРУЮЩИЕ КОЛЕСА И ВИБРАЦИИ ШИНЫ

Вибрации выражаются в волнах в секунду, называемых герцами (Гц). Вы можете отображать вибрации в автомобиле с помощью электронного анализатора вибрации. Частота (Гц) вибрации может помочь вам определить возможную причину. Частота вибрации колеса и шины вычисляется путем деления частоты трансмиссии на передаточное число дифференциала. Передаточное число дифференциала можно найти в ESM для соответствующей модели автомобиля.

Если вы можете сфокусироваться на вибрирующем компоненте (низкой частоте), вероятно, причиной вибрации являются колеса или шины. Шимминг рулевого колеса (движение рулевого колеса из стороны в сторону) всегда вызван дисбалансом шин или колес.

Сотрясение автомобиля (движение рулевого колеса вверх и вниз) может происходить с уравновешенными, не заводскими шинами и колесами. Дрожание и шимминг шин будут меняться в зависимости от скорости автомобиля. Сотрясение шины возможно ТОЛЬКО во время торможения.Вибрация шины или колеса первого порядка обычно дает частоту вибрации 10-20 Гц.

«А вот кругом! Как это может быть неуместным? »

Совет по обслуживанию:
Всегда используйте Таблицы диагностики вибрации, чтобы помочь с документированием и общением с вашим клиентом. Это хорошие инструменты, которые должны помочь вам сразу же приступить к ремонту автомобиля клиента с первого раза.

Колеса и шины на любом автомобиле не идеально круглые, но они должны быть близко, очень близко.Даже шины и колеса, изготовленные по самым жестким требованиям, не имеют идеально круглой формы. Но в случае этого обсуждения мы разберем его следующим образом. Если это колесо, мы поговорим о биении. Если это шина, мы будем говорить об изменении радиальной силы (RFV).

ВЫПУСК

Есть округлость, которую вы можете увидеть, а другую — нет. Говоря о круглости колес, можно выделить два основных типа: боковое биение и радиальное биение.

Боковое биение или биение из стороны в сторону — это измерение бокового движения или качания колеса или шины при их вращении (или того, насколько правильно посадка борта шины колеса относительно осевой линии колеса).Проблемы чаще возникают в стальных колесах, таких как стальное колесо, которое сильно ударилось под углом о бордюр или вызвало другие повреждения от удара. Это легко измерить циферблатным индикатором. Технические характеристики приведены в разделах FA или WT Руководства по обслуживанию.

Радиальное биение, или биение вверх и вниз, представляет собой некруглое состояние, подобное яйцу в радиусе или окружности колеса или шины. Вы можете думать об этом как о колесе, которое сильно ударилось прямо о бордюр или серьезную выбоину.Но совершенно новое колесо может иметь очень небольшое радиальное биение, не быть поврежденным и при этом соответствовать техническим характеристикам. Когда производятся многие диски Nissan, они помечаются на ободе белой точкой. Эта точка отмечает нижнюю точку радиального биения. Подробнее об этом будет позже в этой статье.

ПРИМЕЧАНИЕ: Каждый раз, когда радиальное или боковое биение колеса превышает спецификации производителя, колесо следует заменить.

ИЗМЕНЕНИЕ РАДИАЛЬНОЙ СИЛЫ (RFV)

Изменение радиальной силы, или RFV, — это термин, используемый для описания изменений жесткости боковой стенки шины и измерение однородности шины под нагрузкой.Эти изменения отражают силу, прилагаемую к подвеске и оси при повороте шины. Шина RFV измеряет изменение сжатия боковины, которое происходит (вверх и вниз), когда шина вращается и изгибается против действия нагрузки на шпиндель. Однородность шины / колеса в сборе можно измерить только под нагрузкой. Шина с заметным RFV будет производить вибрацию, которая вызывает тряску, даже если шина / колесо в сборе считается идеально сбалансированным и находится в пределах характеристик радиального и поперечного биения.Эти вибрации похожи на состояние дисбаланса.

Основным признаком RFV является вибрация первого порядка, что означает, что на ось действует разная сила один раз за оборот, или Rh2. Вибрация Rh2 заставляет опорное колесо подпрыгивать / толкаться один раз за оборот. Вибрация Rh3 заставляет опорное колесо подпрыгивать / толкаться дважды за оборот. Все шины имеют некоторые вариации боковины из-за перекрытия слоев во время изготовления шины. Изменения жесткости все еще можно найти как на новых, так и на изношенных шинах.Заводские шины и колеса собраны таким образом, чтобы свести к минимуму влияние RFV на характеристики автомобиля.

Вибрация второго порядка почти всегда проявляется в виде вертикальной вибрации рулевого колеса на скоростях автострады. Резонанс или частота конструкции рулевой колонки обычно находится в диапазоне частот 28-40 Гц. Это может быть возбуждено, когда к передней подвеске подключена высококлассная шина второго порядка. Из-за более высокой частоты эта вибрация больше похожа на гудение, чем на встряску.

Наиболее частым признаком шины с чрезмерным RFV является вибрация первого порядка, которая представляет собой одну жесткую точку на боковине, которая заставляет шину отклоняться и двигаться вверх и вниз при изгибе.

Маркировка

используется большинством производителей шин, чтобы указать, как шину следует расположить на колесе, чтобы уменьшить влияние RFV. Отметка красной краской или желтая временная полоса ленты на шине указывает точку наибольшего износа шины.Синяя отметка на колесе — это точка минимального биения колеса, указывающая на самую низкую точку колеса. Во время сборки эти отметки на шине и колесе совмещаются, чтобы минимизировать влияние RFV на плавность хода. Кроме того, шины, установленные на заводе, имеют отметку желтой краской в ​​самой светлой точке на шине. Если на автомобиль вашего клиента установлено не заводское или сменное колесо, желтую метку можно совместить с отверстием штока клапана колеса, чтобы минимизировать вес, необходимый во время балансировки.

УКАЗАТЕЛЬ ШИНЫ

Ручная изоляция колебаний силы от дороги — это процесс, при котором положение шины специально выбирается, чтобы помочь минимизировать изменение силы и / или дисбаланс конечной комбинации. Для этого совместите измеренное высокое пятно изменения радиальной силы шины с измеренным нижним пятном на ободе. Чтобы начать этот процесс, отметьте положение стержня клапана на шине, затем выполните измерение биения шины и колеса в сборе и отметьте самую высокую точку на шине.

Теперь снимите шину и выполните проверку биения самого колеса на предмет радиального биения колеса. Отметьте низкое место на колесе. Это также хорошее время, чтобы проверить боковое биение колеса, чтобы убедиться, что оно не является причиной беспокойства.

Если биение превышает 1 мм, сломайте борт и снова установите шину на колесо, сдвинув фазу шины на колесе на 180 градусов, а затем, если необходимо, с шагом 90 градусов, пока не будет достигнуто наименьшее биение шины или колеса. достигнута, индексируя шину к колесу.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы пытаетесь обеспечить правильную посадку борта шины для контроля биения, обязательно нанесите достаточное количество смазки на борт шины при повторной установке.

После повторной установки шины на колесо и совмещения нижней точки на колесе с высокой точкой на шине, повторно проверьте шину или биение колеса.

Измерьте радиальное биение шины и колеса в сборе, чтобы убедиться, что оно находится в пределах спецификации.

Отбалансируйте шину и проведите тест-драйв автомобиля.

КОРРЕКЦИЯ БАЛАНСА

Точно так же, как на шине может быть жесткое пятно, на шине может быть жесткое пятно. Они могут быть в центре или по бокам протектора, либо в одной или обеих боковинах. Центробежная сила, как и качание камня на веревке, тянет шину в соответствующем радиальном или поперечном направлении как вес. Кроме того, чем выше шина, тем сильнее этот эффект. Если этот дисбаланс не слишком велик, его можно исправить с помощью правильной балансировки.Есть два типа балансировки: динамическая балансировка и статическая балансировка. В процессе динамической балансировки шина балансируется как в вертикальной плоскости (радиальная, или баланс вверх и вниз), так и в горизонтальной плоскости (поперечная или поперечная балансировка). Грузы размещаются в разных точках как на внутренней, так и на внешней стороне обода колеса. В статическом балансе колесо балансируется только в вертикальной плоскости (радиальная балансировка, баланс вверх и вниз).

Использование машины для балансировки шин: некоторые общие принципы

Современные «внедорожные» балансировочные машины действительно упрощают процесс балансировки колес и шин.Однако, чтобы избежать неприятностей, следует соблюдать несколько общих принципов работы. Также важно, чтобы машина периодически проверялась и обслуживалась по мере необходимости.

Правильные методы установки колес

При установке колеса и шины в сборе на балансир:

• Убедитесь, что конус и опорная пластина чистые.
• Всегда используйте пластину адаптера проушины, если указано.
• Убедитесь, что колесо прилегает к опорной пластине шпинделя.
• После затяжки барашковой гайки проверните шину вручную; убедитесь, что оно не раскачивается из-за неправильной установки или погнутого колеса.

Чтобы повысить точность балансировки шины и колеса в сборе, необходимо выполнить следующие шаги:

• Установите давление в шинах в соответствии с давлением на табличке в шинах.
• Выберите подходящие цанги балансировочного станка для центрирования колес и фланцевую пластину.
• Выберите подходящий инструмент для центрирования опорных катков.
• Определите площадь контакта опорного колеса с цанговым патроном для правильного центрирования.
• Выберите правильное фиксирующее устройство.
• Правильно установите шину / колесо в сборе на станок для балансировки колес.
• Убедитесь, что на шинах и колесах нет мусора.

Насколько точны наши балансировочные станки?

Вы можете довольно легко проверить точность (калибровку) вашего станка для балансировки шин в магазине:

• Сначала сбалансируйте колесо и шину в сборе, как обычно.
• После установки указанных грузов поверните шину, пока шток клапана не встанет прямо вверх.
• Ослабьте барашковую гайку и, удерживая опорную пластину балансира, поверните колесо / шину в сборе на 90 градусов, затем снова затяните барашковую гайку.
• Еще раз проверьте баланс; Показания должны быть такими же, как и на первых весах. Если показание отличается, машину необходимо откалибровать. Ознакомьтесь с Инструкцией по эксплуатации или Руководством по эксплуатации вашей машины. Во многих случаях его можно откалибровать, следуя некоторым простым инструкциям.

БЫСТРАЯ ПРОВЕРКА ЦЕНТРАЛЬНОГО КОЛЕСА

Запустите шину / колесо в сборе на балансировочном станке в режиме «без округления» и запишите измерения дисбаланса.

• Отметьте место (а), где требуется вес (а).

ПРИМЕЧАНИЕ. Center Check ™ можно использовать как с оголенным ободом, так и с ободом с шиной в сборе. Функцию Center Check ™ можно использовать для автоматического определения любых ошибок центрирования и подтверждения центрирования колеса на балансировочном станке.

Ослабьте барашковую гайку, не позволяя шине / колесу проворачиваться на балансирном валу.

Поверните шину / колесо в сборе на 180 градусов на балансирном валу и затем закрепите его барашковой гайкой.

ПРИМЕЧАНИЕ: Медленное вращение колеса на себя помогает улучшить точность центрирования колеса, поскольку колесо может скатывать конус конуса.

Снова запустите шину / колесо в сборе.

• Значения дисбаланса должны быть в пределах унций (7 г) от значений первого теста.
• Груз (ы) должен располагаться в пределах 2–3 дюймов (50–75 мм) от мест проведения первого испытания.

ПРОВЕРКА ЕДИНИЦЫ

• Выполните проверку однородности шины и колеса в сборе.
• Отметьте верхнюю точку на шине.
• Запишите окончательное значение изменения радиальной силы (RFV) на шине.

ПРИМЕЧАНИЕ: Это только рекомендации.Некоторым автомобилям может потребоваться более низкое значение однородности для исправления условий вибрации.

СОВЕТЫ ПО УСТАНОВКЕ КОЛЕС НА АВТОМОБИЛЬ

Установите шины от наименьшего к наибольшему RFV. Обратитесь к таблицам ниже для получения информации о рекомендуемых шинах / положении установки:

Легковой автомобиль / внедорожник

для исправления условий вибрации рулевого управления грузовика

Для исправления условий вибрации кузова грузовика и / или платформы грузовика

ПРИМЕЧАНИЕ: Когда автомобиль находится на подъемнике, всегда проверяйте, чтобы верхняя отметка была ВЕРХНЕЙ точкой, прежде чем затягивать вручную, а затем затягивать гайки в соответствии со спецификацией.Когда автомобиль стоит на земле после затяжки гаек вручную, перед затяжкой в ​​соответствии со спецификацией всегда убедитесь, что метка верхней точки ВНИЗ.

МОМЕНТ ЗАДНЕЙ ГАЙКИ

Следуйте звездообразной схеме при затяжке зажимных гаек и затяните их в соответствии со спецификацией, рекомендованной для автомобиля.

Какую машину мне следует использовать?

Само собой разумеется, что вам не следует использовать балансировочные станки с пузырьками или старые балансировочные станки, устанавливаемые на автомобиль.Если в вашем магазине есть хорошая, старая, внедорожная машина для спин-балансировки, просто убедитесь, что она находится в надлежащем состоянии и точна. Что делать, если ваша торговая машина начинает немного отставать? Нет проблем, ознакомьтесь с новинками в каталоге оборудования Nissan TECH-MATE. Новая машина поможет сэкономить время и обеспечит более точную балансировку колес, чтобы ваши клиенты были довольны и возвращались за более качественным обслуживанием.

Что касается доступных новых машин, мы привлекаем наших инженеров к оценке различных шинных машин.Оборудование, которое, по их мнению, было подходящим для этой задачи, — это Road Force Touch ^® GSP9700. Road Force Touch ^® GSP9700 обеспечивает полную диагностику колес так же быстро, как и традиционный балансировочный станок. Он оснащен ForceMatching ^® , который определяет наиболее жесткую область шины и самое низкое место на ободе, которое необходимо маркировать и устанавливать, чтобы помочь устранить колебания радиальной силы.

Хватит разговоров; Теперь мы займемся ремонтом этих шейкеров.Это довольно просто, если вы будете следовать инструкциям!

ДИАГНОСТИКА ЭТАП 1:

Осмотрите его.

Даже самые простые проверки могут разрешить сложные инциденты. Осмотрев машину, можно отметить очевидные условия. Также предварительный осмотр поможет убедиться в отсутствии сюрпризов во время дорожного теста.

Поднимите автомобиль на подъемник и проверьте колеса и шины на предмет давления в шинах, износа и состояния.Низкое давление в шинах влияет на образование плоских пятен на холодных шинах, изменение радиальной силы и жесткость пружины шины. Поверните каждую шину и каждое колесо и посмотрите, нет ли погнутых колес, а также пузырей или выпуклостей в области протектора и боковины, которые могут указывать на отслоение протектора. Также проверьте картину износа шин — неравномерные пятна износа могут указывать на дисбаланс шин и ослабление подвески.

Возьмитесь за каждую шину и колесо в сборе и встряхните их из стороны в сторону, чтобы определить место и степень ослабления.Ослабленные ступичные подшипники или втулки подвески могут способствовать возникновению вибраций, связанных с балансировкой.

ДИАГНОСТИКА ЭТАП 2:

Назовите этот коктейль.

Всегда важно полностью понимать, с чем вы сталкиваетесь. Это поможет сосредоточить внимание при устранении неполадок. Лучший способ сделать это — пройти дорожное испытание с заказчиком. Это дает вам возможность обсудить мнение клиента о симптомах и испытать инцидент на собственном опыте.Большинство типов колебаний можно разделить на несколько широких категорий:

• Дрожание рулевого колеса: низкочастотная вибрация с колебаниями вверх и вниз, которые легко увидеть и почувствовать.
• Подвижность рулевого колеса: низкочастотная вибрация с покачиванием из стороны в сторону, которую можно почувствовать и увидеть на рулевом колесе.
• Вибрация кабины: высокочастотная вибрация, которая ощущается в сиденье, панелях кузова, рычаге переключения передач или рулевом колесе.Его трудно увидеть, но легко почувствовать, а иногда его можно услышать.
• Непрерывные удары: слышны или ощущаются во время движения автомобиля.

ДИАГНОСТИКА ЭТАП 3:

Опишите, когда именно это произойдет.

Теперь нужно проверить, когда вибрация наиболее заметна:

• Только в первые 15 минут езды утром или после нескольких часов охлаждения автомобиля.
• В любое время, холодное или теплое.
• Только когда автомобиль полностью прогрет после 15 или более минут езды по шоссе.
• Только при торможении (вероятное торможение).
• При выполнении крутых медленных поворотов.
• Только когда коробка передач работает на определенной передаче.

ДИАГНОСТИКА ЭТАП 4:

Уточните скорость инцидента.

• Широкий диапазон: ниже 50 миль в час, например, 35–45 миль в час или 25–50 миль в час.
• Широкий диапазон: более 50 миль в час.
• Узкий диапазон: более 50 миль в час, например 54–58 миль в час.
• При движении с определенными оборотами двигателя или нагрузкой.

Теперь, когда у вас есть общее представление о вибрации, мы разберемся на различные конкретные условия.

СОСТОЯНИЕ 1

Рулевое колесо трясется, трясется или стучит, как будто шины катятся по небольшим неровностям.

• Это происходит только в первые несколько минут езды утром или после длительного периода охлаждения.
• вибрации значительно уменьшаются через 10-15 минут езды.

Причина: плоские пятна на холодных шинах

• Пятна спуска холодной шины — это когда шины начинают «сжиматься» после долгого пребывания в одном и том же положении. Это может произойти, если автомобиль припаркован на ночь.
• Думайте об этом как о временном изменении радиального биения шины.
• Низкое давление также может способствовать этому состоянию.
• Это может происходить чаще с высокопроизводительными шинами с рейтингом скорости H, хотя некоторое количество плоских пятен является нормальным для шин с рейтингом H.

Ремонт:

• В большинстве случаев проблему можно решить, отрегулировав давление в соответствии со спецификацией и проехав на автомобиле на скоростях по шоссе в течение 15–20 минут.

СОСТОЯНИЕ 2

Рулевое колесо трясется или дрожит в любой момент во время движения.

• Это может произойти как в теплом, так и в холодном автомобиле.
• Обычно это наиболее заметно на гладких дорогах в узком диапазоне скорости более 50 миль в час, например, от 54-58 миль в час.

Причина: дисбаланс шин, радиальное или боковое биение или изменение радиальной силы

• Чтобы выяснить, кто из них виноват, нам нужно копнуть немного глубже.
• Дальнейшие действия зависят от имеющихся у вас инструментов.
• Если у вас есть заведомо исправный донорский автомобиль ( вибрация) в наличии:

Ремонт:

1. Поменяйте местами все четыре колеса / шины в сборе и убедитесь, что вибрация больше не существует.

2. Поочередно верните оригиналы в автомобиль, начиная с передних колес.Тест-драйв после установки каждого из них, чтобы определить, какая сборка является причиной.

3. Перейдите к проверке балансировки колес.

• Если у вас нет заведомо исправного транспортного средства-донора, перейдите к проверке баланса колес.

A. Балансировка колес

• Выполните тщательную балансировку всех колес и шин в сборе.
• Обязательно используйте советы из этой статьи и следуйте инструкциям балансировочного станка.
• Если колесо правильно отбалансировано, но вибрация все еще присутствует:

1. Колесо может иметь чрезмерное биение.

2. Шина может иметь чрезмерный RFV.

B. Контрольное биение

• Когда колесо и шина в сборе уравновешены, но «не по форме», может возникать вибрация с теми же симптомами, что и дисбаланс.
• Используйте циферблатный индикатор для измерения биения колеса.
• Максимальные характеристики биения можно найти в Сервисных данных и спецификациях в конце раздела WT Руководства по сервисному обслуживанию.
• Погнутые или деформированные колеса необходимо заменить.
• Неправильное биение чаще встречается у стальных дисков, чем у легкосплавных.

C. Изменение радиальной силы (RFV)

• Помните, шина с чрезмерным RFV может быть идеально круглой и идеально сбалансированной, но реакция шины на дороге может закончиться постоянными ударами или вибрацией, как если бы колесо вышло из равновесия.
• Иногда чрезмерная RFV может быть вызвана неправильной посадкой шин на кромке колеса. RFV можно компенсировать, перенастроив шину на колесо, но без инструмента, который укажет вам, какой путь двигаться, это в лучшем случае предположение.
• Работу с чрезмерным RFV лучше всего выполнять с помощью высококачественного балансировочного станка, способного эффективно справиться с этим условием.
• Hunter GSP9700 может проверить изменение радиальной силы, нагружая шину роликом.Если вы подозреваете, что шина имеет чрезмерную RFV, следуйте инструкциям производителя балансировочного станка по работе с рассматриваемым колесом и шиной в сборе в рамках балансировки колеса.
• При подготовке к проверке шины на предмет превышения RFV:

1. Сначала установите давление воздуха во всех 4 шинах (помните, низкое давление в шинах влияет на сползание холодных шин, RFV и жесткость пружины шин).