HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ CAO HỌC ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI CHƯƠNG 5 ỒN RUNG TRONG HTTL ÔTÔ

NỘI DUNG
5.1- Các khái niệm cơ bản
5.2- Dao động và rung trong HTTL ô tô
– Các khái niệm cơ bản
– Nguồn rung trong HTTL
– Các giải pháp giảm rung
5.3- Ồn trong HTTL ô tô
– Các khái niệm cơ bản
– Nguồn gây ồn trong HTTL
– Các giải pháp giảm ồn
CHƢƠNG 5- ỒN RUNG TRONG HTTL ÔTÔ
5.1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
TIẾNG ỒN VÀ NGUYÊN NHÂN
Nguồn rung
Không khí
Sóng âm
Cơ quan
thính giác
Tiếng ồn
TIẾNG ỒN
T- chu kỳ dao động (s);
f- tần số dao động: f = 1/T
cT
f
c


λ- Bƣớc sóng (m):
c- vận tốc truyền sóng (m/s):



o
p
c 
p
0
= áp suất môi trường hay áp suất cân bằng
ρ= mật độ môi trường hay mật độ cân bằng.
Đối với không khí, γ=1,4
Đề-xi-ben là lô-ga-rít cơ số mười của tỷ số giữa đại lượng quan tâm
(hoặc đo được) và một đại lượng quy chiếu được chọn tùy ý.
W = công suất quan tâm (đo được)
W
0
= công suất quy chiếu
dB
W
W









0
log10
Mức dB
Mức công suất âm là mức công suất của một nguồn âm so với đại lượng quy chiếu quốc tế

bằng 10
-12
W theo công thức
dB
W
W
L
re
w








 log10
W = công suất âm quan tâm (đo được)
W
re
= 10
-12
W (quy chiếu)
Mức áp suất âm được biểu diễn dưới dạng đề-xi-ben như mức công suất âm như sau



















re
re
p
p
p
p
p
dBL log20log10)(
2
2
p = giá trị áp suất trung bình bình phương (RMS) của âm quan tâm (đo được).
p
ref
= giá trị quy chiếu quốc tế = 20x10
-6
Pa ( 0,0002µbar).
Mức áp suất âm 20x10

-6
Pa được chọn do nó là mức áp suất nhỏ nhất của một âm có
tần số 1000Hz mà tai người ở độ tuổi trưởng thành có khả năng cảm nhận được.
ĐƠN VỊ ĐO ÂM
THANG ĐO ÂM
-10 dB(A) Âm câm, người không nghe được (trừ một số động vật)
0 dB(A) Quy ước (mức âm 0 dB(A) không tồn tại trong tự nhiên)
25 dB(A) Nói thầm (khoảng 1,50 m)
30 dB(A) Phòng ngủ
45 dB(A) Căn hộ bình thường
60 dB(A) Nói chuyện bình thường
70 dB(A) Đường phố đông xe cộ
75 dB(A) Máy hút bụi
80 dB(A) Gào thét
90 dB(A) Máy cắt cỏ (động cơ xăng)
105 dB(A) Mức âm cao nhất cho phép trong sàn nhảy
120 dB(A)
Động cơ phản lực máy bay (khoảng cách vài mét), biểu diễn nhạc
rốc ngoài trời
rất yên tĩnh yên tĩnh sôi động ồn ào rất ồn Nguy hiểm
130 dB
5.2- RUNG ĐỘNG
Rung = dao động với tần số cao
Hệ phƣơng trình trên có thể viết dƣới dạng ma trặn:
Tổng quát:
M- ma chặn khối lượng;
C- ma chặn cản nhớt;
K- ma chặn độ cứng
PHƢƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG
CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ BẢN

Hệ thống một bậc tự do
m
k
n


X – biên độ dao động, ω
n
- tần số, Φ- pha
Phương trình dao động có dạng:
Hệ thống thực hiện dao động tự do khi F(t) = 0
Nếu F(t) = 0 và c = 0, nghiệm của hệ thống là hàm điều hòa:
=
D đạt cực đại gần vùng cộng hưởng:
khi  = 
n
D chịu ảnh hưởng mạnh của hệ số
tắt chấn trong vùng  ≈ 
n
.
Hệ nhiều bậc tự do:
Phương trình của hệ có dạng
Trường hợp dao động tự do (F(t) = 0):
a) Dao động tự do không cản nhớt
λ
i
- trị riêng thứ i; ω
i
- tần số riêng thứ i của hệ thống
Các nghiệm của phương trình trên:

Từ đó:
Với
   
st
eAx 
Đối với hệ nhiều bậc tự do, mối quan hệ giữa trị riêng và véc tơ riêng u:
Mỗi véc tơ riêng đặc trưng cho một dao động (tự do), gọi là một mod:
Ma trận modal
Véc tơ các tọa độ modal
b) Dao động tự do có cản nhớt
• Phƣơng trình trên có n nghiệm phức ứng với mỗi mod dao động.
Các nghiệm có thể bằng 0 hoặc phần thực hay phần ảo bằng 0.
• Thông thƣờng, cản nhớt ảnh hƣởng không đáng kể đến quá trình
dao động nên có thể bỏ qua.
• Đối với những nghiên cứu quá trình xảy ra trong thời gian ngắn thì
nhất thiết phải quan tâm đến cản nhớt.
c) Dao động cƣỡng bức có cản nhớt (kích thích dạng điều hòa)
F(t)
Lực kích thích:
d) Dao động cƣỡng bức có cản nhớt (kích thích dạng ngẫu nhiên)
Hàm ngẫu nhiên có thể đƣợc phân tích thành vô số hàm điều hòa
Biến đổi Fourrier
 




1
00

0
)sin()cos(
2
)(
n
nn
tnbtna
a
tx

dttntx
T
a
T
n


0
0
0
0
)cos()(
2

dttntx
T
b
T
n
)sin()(

2
0
0
0
0



0
0
2
T



dtetxX
ti







)()(
Biến đổi Fourrier:
x(t) có chu kỳ T
0
, nó có thể được khai triển thành chuỗi Fourrier:
Phổ của tín hiệu


X
X
0

0
2
0
3
0
4
0
0
)2sin()(
00

 tatx
)sin()(
00

 tatx
0
0
1
T


0
0
2

T



Ví dụ 1: Hàm điều hoà.
hay:
trong đó: a
0
- biên độ;
- tần số;
- tần số góc.
a)- Hàm điều hoà b)- Phổ của x(t)
x(t)
T
0
t
a)

X
a
0

0
0
b)
)()(
0
txnTtx 
 





1
00
0
)sin()cos(
2
)(
n
nn
tnbtna
a
tx

dttntx
T
a
T
n


0
0
0
0
)cos()(
2

dttntx

T
b
T
n
)sin()(
2
0
0
0
0







1
0
0
)cos(
2
)(
n
nn
tnX
a
tx

222

nnn
baX 
n
n
n
a
b
arctg

Ví dụ 2: Hàm có chu kỳ T
0
:
Triển khai thành chuỗi Fourrier:
Biểu thức khai triển x(t) có thể viết dưới dạng:
với:
x(t)
T
0
t
Tín hiệu

X
a
0
/2

0
0
2
0

3
0
4
0
Phổ của x(t)
CÁC NGUỒN RUNG
• Bánh răng:
– Lỗi chế tạo:
• Lệch tâm;
• Sai bước răng;
• Lỗi dạng răng;
– Lỗi lắp đặt:
Không đồng trục, không song song, võng, …
• Ổ bi:
– Cấu tạo ổ:
• Lỗi các phần tử ổ: rãnh lăn, các viên bi, ca bi, ;
• Sai vị trí lắp (trục nghiêng, võng, không đồng tâm, …); Lắp
không chuẩn, cấu tạo các phần tử không chính xác;
– Khuyết tật ổ:
Tróc rỗ bề mặt lăn, mòn không đều, …
CÁC GIẢI PHÁP GIẢM RUNG
• Nguyên tắc:
Xử lý từ nguồn rung (động cơ nổ, chi tiết quay
không cân bằng, …).
• Giải pháp giảm rung:
– Cách ly nguồn rung (đệm đàn hồi  gối đỡ
thủy lực);
– Sử dụng hệ thống giảm chấn (thay đổi độ
cứng của HT  thay đổi tần số giao động,
tránh cộng hưởng);

GIẢM RUNG BẰNG ĐỆM CÁCH
P- lực truyền tới giá đỡ
F
0
-lực kích động
Hiệu quả cách rung:
GIẢM RUNG BẰNG HỆ THỐNG GIẢM CHẤN