Ứng dụng phần mềm LMS test lab đánh giá rung động, tiếng ồn xe buýt thaco city b60

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN THANH THÁI

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Đà Nẵng – Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN THANH THÁI

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

Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí Động lực
Mã số

: 8520116

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

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

Đà Nẵng – Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Mọi kết quả nghiên
cứu cũng như ý tưởng của tác giả khác nếu có đều được trích dẫn đầy đủ.
Các số liệu, kết quả thực nghiệm nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Luận văn này cho đến nay vẫn chưa được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ
luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như ở nước ngoài và cho đến nay vẫn chưa
được công bố trên bất kỳ phương tiện thông tin nào.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây.
Tác giả luận văn

Trần Thanh Thái


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và thực hiện luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, ngoài sự nổ lực
của bản thân, tác giả chân thành cảm ơn hỗ trợ về thực hành, thực nghiệm từ KS. Châu
Công Cẩn Trung tâm R&D thuộc Công ty TNHH SX xe Bus Thaco, đến nay bản luận
văn đã hoàn thành.
Tác giả vô cùng biết ơn quý thầy trong Khoa Cơ khí Giao thông - Trường Đại
học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt là Thầy hướng dẫn PGS.-TS. Trần Thanh Hải Tùng
đã giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp quan trọng trong định hướng nghiên cứu của đề tài.
Tuy nhiên, do đề tài được thực hiện mới hoàn toàn, thời gian có hạn nên đề tài
nghiên cứu cũng chưa được hoàn thiện và không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tác
giả rất mong tiếp tục nhận được những ý kiến đóng góp để luận văn được hoàn thiện
hơn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận văn

Trần Thanh Thái


TÓM TẮT LUẬN VĂN
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LMS TEST.LAB ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG,
TIẾNG ỒN XE BUÝT THACO CITY B60
Học viên: Trần Thanh Thái, Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 8520116, Khóa: K35, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt – Ở nước ta hiện nay kinh tế, xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đi lại của
con người dần tăng lên, cùng với đó ngành công nghiệp ô tô cũng không ngừng phát
triển. Đặc biệt, xe Buýt công cộng ngày càng được chú trọng đầu tư để nâng cao chất
lượng vận tải hành khách, giảm ô nhiễm môi trường. Tại Công ty Bus Thaco công
tác kiểm nghiệm chất lượng là yếu tố được quan tâm hàng đầu. Vì vậy, công tác đánh
giá rung - ồn xe Buýt Thaco City B60 là vấn đề cấp thiết. Trong đề tài thực nghiệm
đánh giá rung động, tiếng ồn xe có giới thiệu về cơ sở lý thuyết, thực nghiệm đo đạt
và xử lý số liệu đo, phân tích, cải tiến giảm rung động, tiếng ồn nhằm nâng cao chất
lượng, giảm thời gian phát triển sản phẩm đồng thời nâng cao được khả năng cạnh
tranh của doanh nghiệp.
Từ khóa: Phần mềm LMS; Tiếng ồn; Rung động; buýt Thaco City B60; Cải
tiến.

APPLICATION OF LMS TEST.LAB SOFTWARE IN ORDER TO
EVALUATE VIBRATION, NOISE IN B60 CITY BUS THACO
Abstract - In our country, the economy and society are growing rapidly, the
demand for human transporation gradually increases, along with the
automobile industry is also constantly developing. In particular, public buses
are increasingly focused on investment in order to upgrade passenger transport
quality as well as minimizing environmental pollution. At Bus Thaco, quality
testing is a factor that is on the top of priority. Therefore, the vibration and

noise assessment – B60 City Bus Thaco are an urgent and necessary issues. In
the topic of experimental evaluation of vibration and noise of vehicle, there is
a introduction of theoretical, empirical basis, measurement analysis and
improvement of vibration and noise issues of vehicle, minimize product
development time, improve the competitiveness of businesses as well.
Keywords: LMS Software; Noise; Vibration; Bus Thaco City B60; Improve.


MỤC LỤC

1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 2
4. Phương pháp và cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu ................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................................... 3
6. Cấu trúc của luận văn .................................................................................................. 3
1. Nguyên nhân gây rung động, tiếng ồn. ....................................................................... 4
Khái niệm rung động, tiếng ồn. .............................................................................. 4
Các nguyên nhân gây rung động, tiếng ồn ............................................................. 4
1.2.Ảnh hưởng của rung- ồn đến hành khách và chất lượng ô tô ................................... 7
1.2.1.Cơ chế tác động của rung động lên cơ thể của con người ...................................... 8
1.2.2. Ảnh hưởng của rung động lên cơ thể của hành khách .......................................... 9
1.2.3.Ảnh hưởng của rung động đến độ bền khung vỏ và an toàn chuyển động .......... 11
1.2.4.Cơ chế tác động của tiếng ồn lên cơ thể của con người ....................................... 13
1.3Tổng quan về các nghiên cứu thực nghiệm rung, ồn trong và ngoài nước. ............. 14
1.3.1.Nghiên cứu trong nước ......................................................................................... 14
1.3.2.Nghiên cứu ngoài nước ........................................................................................ 15

2.1.Các nguồn gây ra rung động, tiếng ồn trên xe......................................................... 19
2.2.Các đại lượng vật lý về rung động, tiếng ồn ........................................................... 26

2.3.Các dạng biểu đồ phân tích rung động, tiếng ồn ..................................................... 27
2.4.Phương pháp xử lý số liệu ....................................................................................... 39
2.5.Các tiêu chuẩn quy định về rung động và tiếng ồn trên ô tô. .................................. 41
2.5.1.Tiêu chuẩn rung động ........................................................................................... 41
2.5.2. Tiêu chuẩn tiếng ồn ............................................................................................. 42


2.6.Kết luận.................................................................................................................... 42

3.1.Giới thiệu về xe Buýt Thaco City B60 .................................................................... 43
3.1.1.Cấu hình xe ........................................................................................................... 43
3.2.Tổng thể của xe........................................................................................................ 47
3.3.Giới thiệu về phần mềm LMS Test.Lab và các thiết bị đo...................................... 47
3.3.1.Phần mềm LMS Test.Lab ..................................................................................... 47
3.3.2.Các loại cảm biến ................................................................................................. 48
3.3.3.Bộ xử lý và khuếch đại tín hiệu SCADAS ........................................................... 51
3.3.4.Các thiết bị kết nối ................................................................................................ 52
3.3.5.Phần mềm xử lý, hiển thị kết quả đo .................................................................... 53
3.4.Phân tích chọn chế độ thực nghiệm ......................................................................... 53
3.5.Phương pháp thực hiện đo đạc thông số.................................................................. 54
3.5.1.Lắp đặt thiết bị ...................................................................................................... 54
3.5.2.Thiết lập các thông số đầu vào trên phần mềm LMS Test.Lab ............................ 57
3.6.Thực nghiệm và xử lý số liệu .................................................................................. 63
3.7.Kết quả thực nghiệm................................................................................................ 65
3.8. Kết luận................................................................................................................... 71

4.1.Phân tích xác định nguồn gây ra rung động ............................................................ 72
4.2.Phân tích xác định nguồn gây ra tiếng ồn ............................................................... 73
4.3.Phương án cải tiến để giảm rung động, tiếng ồn ..................................................... 75
4.4.Đo đạc, kiểm tra rung động, tiếng ồn sau khi điều chỉnh thiết kế ........................... 76

4.4.1.Phần rung động: .................................................................................................... 76
4.4.2.Phần tiếng ồn: ....................................................................................................... 78
4.5.Kết luận.................................................................................................................... 79
1. Kết Luận .................................................................................................................... 80
2. Hướng phát triển đề tài.............................................................................................. 80


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Ảnh hưởng của mức độ ồn đến hành khách [7]. ............................................ 13
Bảng 2.1 Bảng thông số tốc độ quay và tần số của trục A và trục B ............................ 36
Bảng 2.2 Mức độ thoải mái theo gia tốc rung động tại ghế hành khách [1] ................. 42
Bảng 2.3 Tiêu chuẩn Thaco về rung động trên sàn xe .................................................. 42
Bảng 2.4 Tiêu chuẩn Thaco về độ ồn trong khoang khách ........................................... 42
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của xe thực nghiệm .......................................................... 43
Bảng 3.2 Các thông số tổng thể của xe khảo sát ........................................................... 47
Bảng 3.3 Các thông số kỹ thuật của cảm biến Seat pad ................................................ 49
Bảng 3.4 Các thông số kỹ thuật của cảm biến âm ......................................................... 49
Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật của cảm biến Tacho ......................................................... 50
Bảng 3.6 Các thông số kỹ thuật của cảm biến gia tốc một phương .............................. 51
Bảng 3.7 Các thông số kỹ thuật của cảm biến gia tốc ba phương ................................. 51
Bảng 3.8 Thông số các dây nối thiết bị đo .................................................................... 52
Bảng 3.9 Kết quả đo rung động khi động cơ không tăng tốc ........................................ 65
Bảng 3.10 Kết quả đo độ ồn .......................................................................................... 70
Bảng 4.1 Kết quả đo rung động trên mui xe khi bậc điều hòa, động cơ nổ không tải .. 75
Bảng 4.2 Bảng giá trị rung động tác dụng lên sàn xe .................................................... 77


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Động cơ mất đồng tâm trục[5] .........................................................................5
Hình 1.2 Động cơ mất cân bằng động [5] .......................................................................5

Hình 1.3 Sự mài mòn của các bộ phận máy [5] .............................................................. 6
Hình 1.4 Rơ lỏng mối ghép của máy [5] .........................................................................6
Hình 1.5 Hiện tượng cộng hưởng rung động [5] ............................................................. 7
Hình 1.6 Tác hại của rung động, tiếng ồn đến hành khách .............................................8
Hình 1.7 Tần số dao động riêng của các bộ phận trên cơ thể con người [1]...................8
Hình 1.8 Vị trí lực tác dụng chính của lực lên hành khách trên xe [1] ...........................9
Hình 1.9 Ảnh hưởng của rung động lên con người .......................................................11
Hình 1.10 Đồ thị đường cong mỏi của vật liệu [6]........................................................12
Hình 1.11 Ảnh hưởng của tiếng ồn lên con người ........................................................13
Hình 1.12 Hệ thống thu thập dữ liệu DEWETRON 3020 .............................................14
Hình 1.13 Đồ thị dao động của ô tô [2]. ........................................................................14
Hình 1.14 Thực nghiệm xác định nguồn rung từ lốp xe. ..............................................16
Hình 1.15 Thực nghiệm kiểm tra rung động trên vành tay lái. .....................................16
Hình 1.16 Biểu đồ rung động trên vành tay lái khi động cơ tăng tốc[8]. ......................17
Hình 1.17 Thực nghiệm tiếng ồn trên tô tô trong phòng thiết bị. .................................17
Hình 1.18 Thực nghiệm độ ồn do lốp tạo ra trên băng thử. ..........................................18
Hình 1.19 Biểu đồ độ ồn do lốp xe ô tô con tạo ra trên băng thử [8] ............................ 18
Hình 2.1 Kết cấu lắp ghép động cơ trên xe ...................................................................20
Hình 2.2 Kết cấu căng đai quạt gió làm mát động cơ ...................................................20
Hình 2.3 Kết cấu hệ thống điều hòa gây rung,ồn trên xe ..............................................21
Hình 2.4 Hộp số gây rung ồn trên xe.............................................................................22
Hình 2.5 Cầu chủ động gây rung ồn trên xe ..................................................................22
Hình 2.6 Lốp xe gây ra rung động, tiếng ồn..................................................................23
Hình 2.7 Cơ cấu phanh gây rung động, tiếng ồn ........................................................... 23
Hình 2.8 Giàn điều hòa gây rung động, tiếng ồn .......................................................... 24
Hình 2.9: Mô hình hệ rung động khung xe. ..................................................................24
Hình 2.10: Mô hình các nguồn ồn tác dụng lên xe........................................................25
Hình 2.11 Biên độ rung động, tiếng ồn [3] ...................................................................26
Hình 2.12 Tần số rung động, tiếng ồn [3] .....................................................................27
Hình 2.13 Biểu đồ dạng sóng [3]...................................................................................28

Hình 2.14 Biểu đồ dạng phổ [3] ....................................................................................29


Hình 2.16 Đồ thị chuyển đổi từ miền thời gian sang miền tần số [8] ........................... 31
Hình 2.17 Đồ thị biểu diễn biên độ và pha ở mỗi dãi tần số [8] ...................................32
Hình 2.18 Độ phân giải tần số ảnh hưởng đến đồ thị phổ .............................................33
Hình 2.19 Biểu đồ biểu diễn đường quang phổ theo tần số lấy mẫu ............................ 33
Hình 2.20 Trục quay độc lập .........................................................................................34
Hình 2.21 Đồ thị biểu diễn đường order [8] ..................................................................35
Hình 2.22 Hệ trục truyền động [8] ................................................................................36
Hình 2.23 Đồ thị biểu diễn đường order của hai trục quay [8] .....................................37
Hình 2.24 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ ......................................................37
Hình 2.25 Đồ thị thác nước[8].......................................................................................38
Hình 2.26 Đồ thị màu [8] .............................................................................................. 39
Hình 2.27 Đồ thị đánh giá theo phương pháp RMS [1] ................................................40
Hình 2.28 Đồ thị đánh giá theo phương pháp MTVV [1] .............................................40
Hình 2.29 Đồ thị đánh giá theo phương pháp VDV [1] ................................................41
Hình 3.1 Động cơ Weichai WP4.6NQ220E40 .............................................................. 44
Hình 3.2 Hệ thống treo trước xe thực nghiệm ............................................................... 45
Hình 3.3 Hệ thống treo cầu sau xe thực nghiệm ........................................................... 45
Hình 3.4 Khung xương xe thực nghiệm ........................................................................46
Hình 3.5 Kích thước xe thực nghiệm ............................................................................47
Hình 3.6 Cảm biến Seat pad .......................................................................................... 48
Hình 3.7 Cảm biến âm ...................................................................................................49
Hình 3.8 Cảm biến số vòng quay (Tacho) .....................................................................50
Hình 3.9 Cảm biến gia tốc một phương ........................................................................50
Hình 3.10 Cảm biến gia tốc 3 phương...........................................................................51
Hình 3.11 Thiết bị SCADAS .........................................................................................52
Hình 3.12 Phần mềm xử lý, hiển thị kết quả đo ............................................................ 53
Hình 3.13 Quy ước phương đo khi lắp đặt cảm biến ....................................................54

Hình 3.14 Lắp đặt cảm biến gia tốc 3 phương lên sàn xe .............................................55
Hình 3.15 Lắp đặt cảm biến đo âm thanh trong xe ......................................................55
Hình 3.16 Kết nối cảm biến đến thiết bị Scadas ........................................................... 56
Hình 3.17 Đầu nối cảm biến với thiết bị Scadas ........................................................... 56
Hình 3.18 Thư mục cần chọn trước khi khởi động phần mềm......................................57
Hình 3.19 Giao diện ban đầu của phần mềm ................................................................ 57
Hình 3.20 Các công cụ và thư mục hỗ trợ cài đặt .........................................................58
Hình 3.21 Cửa sổ cài đặt thông số cảm biến .................................................................58
Hình 3.22 Các lựa chọn trong phần cài đặt ...................................................................59


Hình 3.23 Màn hình hiển thị thư mục Database ............................................................ 59
Hình 3.24 Giao diện Database .......................................................................................59
Hình 3.25 Giao diện mục Tracking setup ......................................................................60
Hình 3.26 Bảng nhập thông số của mục Tracking setup ...............................................60
Hình 3.27 Giao diện Acquisition setup .........................................................................61
Hình 3.28 Các lựa chọn trong Acquisition setup .......................................................... 61
Hình 3.29 Giao diện Online processing ........................................................................62
Hình 3.30 Các lựa chọn ở phần Vibration .....................................................................62
Hình 3.31 Các lựa chọn ở phần Overall level ............................................................... 63
Hình 3.32 Giao diện Measure ........................................................................................63
Hình 3.33 Vùng thao tác các lựa chọn đo trong Measure .............................................64
Hình 3.34 Giao diện lúc đang đo đạc ............................................................................64
Hình 3.35 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên không có điều hòa - đầu xe .........66
Hình 3.36 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên không điều hòa- giữa xe .............66
Hình 3.37 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên không điều hòa- cuối xe .............67
Hình 3.38 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên có điều hòa- đầu xe .....................67
Hình 3.39 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên có điều hòa- giữa xe....................68
Hình 3.40 Đồ thị giá trị rung động khi xe đứng yên có điều hòa- cuối xe ....................68
Hình 3.41 Đồ thị giá trị rung động ở chế độ tăng tốc có điều hòa- đầu xe ...................69

Hình 3.42 Đồ thị giá trị rung động ở chế độ tăng tốc có điều hòa- giữa xe ..................69
Hình 3.43 Đồ thị giá trị rung động ở chế độ tăng tốc có điều hòa- cuối xe ..................70
Hình 3.44 Đồ thị độ ồn ở chế độ động cơ nổ không tải có điều hòa- giữa xe...............70
Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3
Hình 4.4

Đồ thị phân tích rung động ở chế độ không tăng tốc có điều hòa- cuối xe ...72
Đồ thị phân tích rung động ở chế độ tăng tốc có điều hòa- cuối xe ..............73
Đồ thị độ ồn ở chế độ động cơ nổ không tải có điều hòa- giữa xe................74
Hình vị trí gắn cảm biến đo rung trên mui xe ...............................................74

Hình 4.5 Hiện trạng ban đầu trước khi cải tiến cây chống căng đai quạt gió ..............75
Hình 4.6 Kết cấu sau khi cải tiến cây chống căng đai két nước ...................................76
Hình 4.7 kết cấu xương mui trước cải tiến ....................................................................76
Hình 4.8 kết cấu xương mui sau cải tiến .......................................................................76
Hình 4.9 Đồ thị phân tích rung động cuối xe trước và sau cải tiến ............................... 77
Hình 4.10 Đồ thị giá trị rung động ở chế độ động cơ tăng tốc có điều hòa-cuối xe .....78
Hình 4.12 Đồ thị giá trị độ ồn khoang khách trước và sau cải tiến .............................. 78


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
aw

Gia tốc rung động của chuyển động theo thời gian

ai

Giá trị gia tốc rung động tại thời điểm i

N

Số lần lấy dữ liệu trong tổng thời gian đo



Thời gian lấy mẫu

T

Khoảng thời gian đo

m

Khối lượng

Hz
m/s

Tần số

2

Giá trị gia tốc rung động

F

Lực tác dụng lên hệ dao động

N0

Số chu kỳ cơ sở

σr

Giới hạn mỏi của vật liệu

KN

Hệ số tăng giới hạn mỏi ngắn hạn.
Mức độ ồn

dBA
f1

Tần số dao động riêng của thân xe

T1

Chu kỳ dao động riêng của thân xe

Z(t)

Gia tốc dao động tự do tắt dần của thân xe

Ln

Logarit tự nhiên

D

Mức độ tắt dần dao động của hệ thống treo

Fmax
Δf

Băng thông
Độ phân giải tần số

Chữ viết tắt
STT Ký hiệu
1
2
3

Tiếng Anh
International Organization
ISO
for Standardization
RMS Root Mean Square
Maximum Transient
MTVV
Vibration Value

4

VDV

5

QCVN

Vibration Dose Value
-

Tiếng Việt
Tổ chức Quốc tế về Tiêu chuẩn
hóa
Giá trị hiệu dụng
Gia tốc rung động tức thời lớn nhất
Giá trị gia tốc rung động trung bình
bình phương tích lũy theo thời gian
Quy chuẩn Việt Nam


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nâng cao chất lượng xe buýt về độ tiện nghi, an toàn là một nội dung quan trọng,
cấp thiết cần phải thử nghiệm và đánh giá. Trong đó, việc đo đánh giá mức độ rung
động, tiếng ồn trên một xe phát triển mới nhằm so sánh lại kết quả tính toán, thiết kế,
mô phỏng là rất cần thiết. Đồng thời, đánh giá được những sai sót trong quá trình thi
công xe mẫu. Ngoài ra, thử nghiệm đánh giá rung động, tiếng ồn còn đưa ra các giải
pháp cải tiến, từ đó nâng cấp để hướng đến các mục tiêu sau:
-

Nâng cao độ thoải mái của hành khách.

-

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

-

Hoạt động bền bỉ trong điều kiện khắc nghiệt.

-

Đạt chất lượng theo tiêu chuẩn châu Âu và hướng đến xuất khẩu.
Thử nghiệm đánh giá rung động, tiếng ồn bao gồm nhiều bước, các bước thử

nghiệm đều gắn liền với từng phương pháp, thiết bị và điều kiện thử khác nhau. Dựa
vào kết quả thử nghiệm ta có thể phân tích được từng kết cấu gây rung động, khả năng
cách âm của từng loại vật liệu và cải tiến trước khi sản xuất hàng loạt.
Hiện nay, trên thế giới có rất ít hãng ô tô đầu tư về thiết bị, phần mềm thử nghiệm
và đường thử đúng quy trình và tiêu chuẩn thử nghiệm xe Búyt. Ở nước ta hầu như chưa
có danh nghiệp ô tô nào được đầu tư thiết bị, đường thử, quy trình và tiêu chuẩn thử
nghiệm một cách chi tiết, bài bản, mà đa phần là nhập khẩu nguyên chiếc hoặc nhập linh
kiện sau đó lắp ráp xe thành phẩm bán cho khách hàng. Chưa tập trung vào vấn đề
nghiên cứu, thử nghiệm, do chi phí nghiên cứu, thử nghiệm lớn và thời gian phát triển
sản phẩm dài. Do đó, đề tài “Ứng dụng phần mềm LMS. Test Lab đánh giá rung
động, tiếng ồn xe Buýt Thaco City B60” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm tạo ra
các loại xe Buýt ngày càng hiện đại, tiện nghi, an toàn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Thử nghiệm đánh giá rung động, tiếng ồn trên xe buýt Thaco City B60 bằng cách
sử dụng bộ phần mềm LMS Test.Lab để đo đạc, phân tích, tìm ra nguồn gây rung
động, tiếng ồn và hiện tượng cộng hưởng từ đó đưa ra phương án cải tiến, khắc phục.

Nội dung nghiên cứu:


2
-

Nghiên cứu sử dụng phầm mềm LMS. Test Lab trong việc đo và xử lý số liệu rung
động, tiếng ồn ứng với điều kiện vận hành của xe Búyt.

-

Nghiên cứu sử dụng phầm mềm LMS. Test Lab để phân tích số liệu nhằm đưa ra
giải pháp cải tiến nâng cao chất lượng xe Buýt.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1.Đối tượng nghiên cứu:
-

Xe buýt Thaco City B60.

3.2.Phạm vi nghiên cứu:
-

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

-

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

4. Phương pháp và cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu
4.1.Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực
nghiệm:
-

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

-

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

-

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

-

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

-

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

-

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

4.2.Cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu:
-

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

-

Đường thử dành riêng cho xe buýt

-

Một số modul trong phần mềm LMS. Tesst. Lab 2015.

-

Bộ tiêu chuẩn ISO Human Body Vibration ISO 2631.


3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Đề tài giúp đánh giá được mức độ rung động, tiếng ồn trên xe
buýt. Cách xác định các nguồn rung động, tiếng ồn và phương pháp để cải tiến
khắc phục.
-

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

và uy tín cho nhà sản xuất.

6. Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia bố cụ thành 04 chương
và phần phụ lục:
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN TRÊN Ô TÔ
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH CẢI THIỆN
RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN TRÊN XE BÚYT THACO CITY B60
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM ĐO ĐẠC VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO TRÊN XE
BUÝT THACO CITY B60
CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH, CẢI TIẾN ĐỂ GIẢM RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN
TRÊN XE BUÝT THACO CITY B60
PHỤ LỤC


4

TỔNG QUAN VỀ RUNG ĐỘNG, TIẾNG ỒN TRÊN Ô TÔ
Rung động, tiếng ồn là khái niệm rất quen thuộc với chúng ta trong cuộc sống hằng
ngày hay trong sản xuất. Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu rõ hơn về rung động,
tiếng ồn trên ô tô: khái niệm, nguyên nhân, nguồn gốc và đặc biệt là ảnh hưởng của nó
đến hành khách.
1. Nguyên nhân gây rung động, tiếng ồn.
Khái niệm rung động, tiếng ồn.
Rung động là dao động cơ học của vật thể đàn hồi, sinh ra khi trọng tâm và trục đối
xứng của chúng xê dịch trong không gian hoặc do sự thay đổi có tính chu kỳ hình dạng
mà chúng có ở trạng thái tĩnh. Dao động có thể tuần hoàn, chẳng hạn như chuyển động
của con lắc hoặc ngẫu nhiên, chẳng hạn như chuyển động của lốp trên đường đá sỏi.
Tùy thuộc vào nguyên nhân gây ra mà các thành phần của máy có thể dao động một

khoảng cách lớn hoặc nhỏ, nhanh hoặc chậm và có thể cảm nhận được bằng mắt, âm
thanh, nhiệt... Rung động máy thường có thể cố ý được tạo ra nhờ thiết kế của máy và
tùy vào mục đích sử dụng của máy như sàng rung, băng tải, máy dầm đất... Bên cạnh đó
còn có những rung động không mong muốn, tác động tiêu cực đến quá trình sản xuất,
con người.
Tiếng ồn là tập hợp những âm thanh khác nhau về cường độ và tần số, không có nhịp,
gây cho con người cảm giác khó chịu.
Có rất nhiều loại tiếng ồn: tiếng ồn va chạm, tiếng ồn cơ học, tiếng ồn khí động…
Các nguyên nhân gây rung động, tiếng ồn
Do lực tác động lặp đi lặp lại
Khi một máy hay một bộ phận của máy chịu tác dụng của một lực tuần hoàn thì máy
hay bộ phận đó sẽ mất cân bằng và dao động với một biên độ nhất định quanh vị trí cân
bằng. Trong cơ học đó là sự biến thiên liên tục giữa thế năng và động năng. Sự mất cân
bằng này thường gây ra do mật độ vật liệu phân bố không đều, thay đổi kích cỡ bulong,
sự xâm thực bên trong, mất cân bằng về trọng lượng...
a) Do không đồng tâm trục


5

Hình 1.1 Động cơ mất đồng tâm trục[5]
Các thành phần của máy không đồng tâm dẫn đến tạo các lực tác động lặp lại trên
máy khi quay. Không đồng trục xảy ra do sai lệch vị trí ban đầu (do thiết kế, lắp đặt), bệ
đặt không phẳng hoặc sự thay đổi vị trí của một chi tiết máy do hiện tượng dãn nở nhiệt,
tạo sự xoắn do xiết quá chặt. Nguyên nhân này gây nên rung động, tiếng ồn và tạo ra
các ứng suất có xu hướng gây hư hỏng cho những khớp nối trục và ổ đỡ [5].
b) Do mất cân bằng động
Chi tiết quay bị mất cân bằng động sẽ gây ra sự rung, tiếng ồn, hoạt động không êm.
Sự mất cân bằng này thường gây ra do mật độ vật liệu phân bố không đều, sự xâm thực
bên trong của chất lỏng, mất cân bằng về trọng lượng, cân bằng sai, cánh mô tơ điện

không đồng đều, bị gẫy, bị biến dạng, ăn mòn hoặc các bề mặt bị đóng bẩn…Điều này
làm chi tiết quay xuất hiện một điểm nặng có khối lượng m dẫn đến khi quay tạo một
lực F tác động lặp lại trên máy.

Hình 1.2 Động cơ mất cân bằng động [5]
Một chi tiết quay luôn luôn tạo ra một lực có xu hướng đẩy nó ra xa khỏi trục theo
bán kính, lực này được gọi là lực ly tâm. Khi đó lực ly tâm F taọ ra bởi điểm nặng không
được bù đắp bởi một lực tương đương theo hướng ngược lại F*. Lực ly tâm F này sẽ


6
quay với khối lượng m và kéo văng chi tiết quay theo hướng ly tâm của nó dẫn đến mất
cân bằng chuyển động chi tiết quay.
c) Do mài mòn bề mặt ma sát
Là sự phá hoại dần dần bề mặt ma sát, thể hiện ở sự thay đổi kích thước dần dần theo
thời gian.
Sự mài mòn gây ra một lực lặp lại trên máy do sự tiếp xúc và cọ xát của các bề mặt
chi tiết. Sự mài mòn của vòng bi, các bánh răng, dây đai thường do sự lắp ráp không
đúng, bôi trơn kém, khuyết tật trong quá trình sản xuất và do quá tải.

Hình 1.3 Sự mài mòn của các bộ phận máy [5]
d) Do rơ lỏng mối ghép của máy
Khi các chi tiết lắp ghép không đúng, lỏng bulong, khe hở vòng bi quá lớn, các mối
ghép ren chịu tải trọng rung động hoặc va đập, sự tách rời của các chi tiết lắp ghép, sự
ăn mòn và nứt của các kết cấu kim loại, những điều này gây ra sự lỏng và gây ra rung
động máy móc. Sự lỏng này có thể gây ra trên cả máy chuyển động quay và không quay.

Hình 1.4 Rơ lỏng mối ghép của máy [5]
e) Hiện tượng cộng hưởng
Một máy khi hoạt động đều có khuynh hướng rung ở các vận tốc dao động xác định,

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


7

Hình 1.5 Hiện tượng cộng hưởng rung động [5]
Sự cộng hưởng nên tránh vì nó gây ra phá hủy nhanh chóng và khốc liệt.
f) Các nguyên nhân khác
- Lực khí động và áp lực thủy lực
Đây là vấn đề liên quan đến chân vịt, bộ phận đẩy của máy bơm, máy nén ly tâm...
Rung động có tần số tương ứng với tốc độ quay của bộ phận máy, từ đó gây ra hư hỏng
máy.
- Sự biến dạng
Trong lắp ráp thiết bị, thông thường người ta không kiểm tra tình trạng bị uốn hay
biến dạng gây ra bởi những sai sót do thiết kế hoặc chế tạo chi tiết, phụ tùng. Đôi khi
khuyết tật rất khó phát hiện được. Do đó, trong giai đoạn thiết kế cần quan tâm đến cả
lực tĩnh và lực động. Ví dụ, một giá đỡ máy có đủ độ cứng vững sẽ hạn chế rung động,
tiếng ồn do momen xoắn của động cơ sinh ra.
- Lựa chọn thiết bị không phù hợp.
Thiết bị quá cỡ so với yêu cầu không cần thiết, có thể gây ra rung động, tiếng ồn do
các lực quán tính và do hệ thống giảm chấn hoạt động không hiệu quả. Thiết bị có kích
thước nhỏ hơn yêu cầu cũng gây ra rung động, tiếng ồn do quá tải và do đó chọn thiết
bị phải xem xét kỹ, đặc biệt là công suất cần thiết.
1.2.Ảnh hưởng của rung- ồn đến hành khách và chất lượng ô tô
Ô tô và các phương tiện vận tải nói chung khi hoạt động sẽ sinh ra các rung động,
tiếng ồn. Các rung động, tiếng ồn này tác động trực tiếp lên con người. Những rung
động, tiếng ồn này dưới dạng sóng cơ học được truyền trực tiếp lên con người làm cho

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


8

Hình 1.6 Tác hại của rung động, tiếng ồn đến hành khách
1.2.1.Cơ chế tác động của rung động lên cơ thể của con người
Các thí nghiệm đã chứng tỏ con người có thể xem như một hệ thống cơ học đàn hồi
có tần số dao động riêng từ 3 ÷30Hz và có khả năng hấp thụ những dao động có tần số
đến 8000Hz. Khi chịu lực kích thích các bộ phận của cơ thể người sẽ thực hiện các
chuyển động tương đối với nhau. Khi ngồi trên ôtô, phần mông trực tiếp tiếp xúc với
ghế ngồi, các phần còn lại của cơ thể (tay, chân, lưng, bụng, ngực, cổ, đầu…) nối với
mông bằng các bộ phận như cơ, gân, dây chằng, …[1].

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


9

Hình 1.8 Vị trí lực tác dụng chính của lực lên hành khách trên xe [1]
1.2.2. Ảnh hưởng của rung động lên cơ thể của hành khách
a. Sự chóng mặt, buồn nôn
Theo tiêu chuẩn ISO 2631 [1] về các chỉ tiêu đánh giá rung động, sự chuyển động với
tần số dưới 0,5 Hz có thể gây ra các ảnh hưởng khó chịu khác nhau gồm không thoải
mái và sự xao nhãng công việc. Sự chuyển động với tần số thấp hơn 0,1Hz có thể gây
ra các triệu chứng chóng mặt, buồn nôn.
Tuy nhiên, các chuyển động quay, chuyển động bước của cơ thể có thể tăng thêm

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


10
Điều này liên quan đến việc dự đoán ảnh hưởng của rung động lên độ tiện nghi của
con người sức khỏe bình thường tiếp xúc với rung động toàn thân có chu kỳ, ngẫu nhiên
và tức thời trong khi du lịch, tại chỗ làm việc hoặc trong quá trình nghỉ ngơi.
Giá trị gia tốc và phản ứng của con người được cho như dưới đây (theo chỉ tiêu đánh
giá ISO 2631) [1] :
Nhỏ hơn 0,315 m/s2
Từ 0,315 ÷ 0,63m/s2
Từ 0,5 ÷ 1m/s2

Rất thoải mái.
Có cảm giác chút ít vè sự không thoải mái.
Có cảm giác rõ rệt về sự không thoải mái.

Từ 0,8 ÷ 1,6m/s2

Không thoải mái.

Từ 1,25 ÷ 2,5m/s2

Rất không thoải mái.

Lớn hơn 2m/s2

Cực kỳ không thoải mái.

Sự cảm nhận
50% trong số những người nhạy cảm có thể phát hiện, cảm nhận đại lượng rung động
theo tần số tại điểm có giá trị đỉnh khoảng 0,015m/s2. Giữa các cá thể, khả năng cảm
nhận rung động rất khác nhau. Khi ngưỡng cảm nhận trung bình xấp xỉ 0,015m/s2, dải
đáp ứng của điểm tứ phân vị trong khoảng từ 0,01m/s2 đến 0,2m/s2.
Ngưỡng cảm nhận giảm nhẹ khi tăng thời gian rung động đến 1 giây và ngưỡng cảm
nhận nhỏ hơn nữa khi tăng thêm thời gian rung động.
c. Ảnh hưởng đến sức khỏe
Các báo cáo đã chỉ ra rằng con người tiếp xúc rung động với cường độ lớn và thời
gian tiếp xúc lâu dài thì rủi ro đối với sức khỏe tăng lên, với các bệnh về gai cột sống ở
vùng thắt lưng và các hệ thần kinh liên quan. Điều đó có thể do tập tính sinh - động lực
học của cột sống: di chuyển theo phương nằm ngang và sự vặn xoắn của các đốt sống
trong cột sống. Stress cơ học quá mức hoặc sự rối loạn dinh dưỡng và khuyếch tán tới
các mô đĩa đệm có thể góp thêm vào quá trình thoái hóa cột sống (sự biến dạng cột sống,
sụn hóa cột sống và biến dạng khớp cột sống). Tiếp xúc với rung động toàn thân có thể
làm xấu đi, nhiễu loạn bệnh lý học nội sinh vốn có của cột sống. Mặc dù mối quan hệ
tác động đó không tính đến lượng.
Hệ tiêu hóa, hệ sinh dục, hệ bài tiết và cơ quan sinh sản của nữ giới có khả năng cũng
bị ảnh hưởng nhưng ít hơn.
Sau vài năm tiếp xúc với rung động, sức khỏe sẽ bị giảm, do đó điều quan trọng là
cần đo xác định sự tiếp xúc với rung động.

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


11
người lái xe hoặc hành khách ngồi trên xe. Các ảnh hưởng có thể xảy ra âm thầm, từ từ
hoặc tức thì, tùy vào cường độ lớn nhỏ của tiếng ồn và thời gian tiếp xúc.

Hình 1.9 Ảnh hưởng của rung động lên con người
Các bệnh lý thường gặp khi con người tiếp xúc với tiếng ồn với cường độ lớn hoặc
liên tục lâu dài.
Ảnh hưởng tới tai: tiếng ồn lớn có thể gây tổn thương cho dây thần kinh thính giác,
đưa cảm giác ù tai hoặc điếc vĩnh viễn.
Tiếp xúc với tiếng ồn đột ngột và liên tục có thể gây ra mất thính lực tạm thời, nhưng
thường thì thính lực trở lại bình thường sau 16 ÷ 18 giờ khi không còn tiếng ồn.
Rối loạn giấc ngủ: nhiều nhà nghiên cứu chứng minh tiếng ồn từ 35dB trở lên đã đủ
gây ra rối loạn cho giấc ngủ bình thường. Tiếng ồn trong khi ngủ cũng làm tăng huyết
áp, nhịp tim, co mạch máu ngoại vi. Đặc biệt ở trẻ em dễ bị ảnh hưởng và phản ứng với
tiếng ồn.
Ảnh hưởng đến hiệu quả công việc: tiếng ồn gây khó chịu, giảm tập trung cho hành
khách, gây khó khăn cho sự đối thoại trao đổi thông tin.
Ngoài ra theo số liệu nghiên cứu, tiếp xúc với âm thanh có cường độ 75dB trong
nhiều năm sẽ làm tăng nhịp tim và nhịp thở và trong tương lai có thể gây ù tai, tăng
huyết áp, loét dạ dày, tâm trạng bất ổn vì căng thẳng. Họ trở nên bẩn tính, khó chịu, hay
gây gổ hơn.
1.2.3.Ảnh hưởng của rung động đến độ bền khung vỏ và an toàn chuyển động
Khi ôtô dao động sẽ phát sinh các tải trọng động tác dụng lên khung vỏ, lên các
cụm, hệ thống và các chi tiết của xe, ảnh hưởng đến tuổi thọ của ôtô. Khi rung động có
biên độ rung động lớn, tức là chuyển động dao động mạnh và lớn sẽ sinh ra ứng suất

phá hủy các liên kết hàn, bu lông, đinh tán... nên độ cứng của khung xương sẽ giảm,
không an toàn khi chuyển động. Thời gian tác dụng rung động càng lâu thì độ bền vật
liệu giảm, tính chất cơ học bị thay đổi do chịu ứng suất mỏi. Khi dao động, gia tốc dao


12
động gây ra các tải trọng quán tính và có thể xảy ra hiện tượng cộng hưởng làm cho hư
hỏng các chi tiết, khung vỏ của xe…
Quá trình mỏi xảy ra khi ứng suất thay đổi theo thời gian, sau một số chu kỳ sẽ
xuất hiện các vết nứt tế vi tại vị trí chịu ứng suất lớn. Khi số chu kỳ vượt đến một giới
hạn nào đó, số vết nứt và kích thước các vết nứt sẽ tăng lên dẫn đến phá hủy kết cấu
chịu lực. Đường cong mỏi sẽ thể hiện giá trị ứng suất và số chu kỳ làm việc khi chi tiết
bị phá hủy.

Hình 1.10 Đồ thị đường cong mỏi của vật liệu [6]
Trong đó:
+ N0: Số chu kỳ cơ sở.
+ σr: Giới hạn mỏi của vật liệu.
+ m: Mũ đường cong mỏi.
+ σN: Giới hạn mỏi ngắn hạn, 𝜎𝑁 = 𝐾𝑁 . 𝜎𝑟
+ KN: Hệ số tăng giới hạn mỏi ngắn hạn.
Dao động của ôtô sẽ gây ra sự thay đổi giá trị phản lực pháp tuyến giữa mặt tiếp
xúc của bánh xe với bề mặt đường. Nếu giá trị phản lực pháp tuyến giảm so với trường
hợp tải trọng tĩnh thì sẽ giảm khả năng tiếp nhận các lực dọc (lực kéo, lực phanh) và lực
ngang, còn khi giá trị phản lực này tăng lên thì sẽ tăng tải trọng động tác dụng xuống
nền đường. Trong quá trình chuyển động xe có thể xảy ra hiện tượng bánh bị nhấc khỏi
mặt đường làm độ an toàn chuyển động giảm vì lúc đó mất khả năng bám của bánh xe
với mặt đường. Đối với bánh xe chủ động khi xảy ra hiện tượng này thì công của động

13
cơ trở thành công vô ích, năng lượng của động cơ không trực tiếp đẩy ôtô chuyển động
mà làm bánh xe quay không, sau đó bánh xe lại tiếp tục tiếp xúc với mặt đường tạo ra
ma sát trượt giữa bánh xe với mặt đường làm mòn lốp, gây va đập trong hệ thống truyền
lực. Nếu hiện tượng này xảy ra nhiều và liên tục sẽ làm tăng tiêu hao nhiên liệu ảnh
hưởng đến tính kinh tế của ôtô.
1.2.4.Cơ chế tác động của tiếng ồn lên cơ thể của con người
Tiếng ồn là âm thanh gây khó chịu hoặc có hại cho con người:
Bảng 1.1 Ảnh hưởng của mức độ ồn đến hành khách [7].
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

MỨC ĐỘ ỒN (dBA)
0
10
30
50
60
70
100
110
120

10

130

11
12

140
150

TÁC DỤNG LÊN NGƯỜI NGHE
Ngưỡng không nghe thấy
Có thể nghe thấy
Rất yên tĩnh
Yên tĩnh
Nghe điện thoại khó khăn
Bắt đầu làm biến đổi nhịp tim
Kích thích màng nhĩ
Ngưỡng chói tai
Gây bệnh thần kinh, nôn làm yếu xúc giác và cơ
bắp
Đau chói tai, gây bệnh mất trí
Nghe lâu gây thủng màng nhĩ

Hình 1.11 Ảnh hưởng của tiếng ồn lên con người