Базовый исследовательский подход к снижению шума качения

 

Снижение шума качения для производителей покрышек - трудная задача.

Поэтому, для получения ясного понимания различных физических явлений, участвующих в генерации и распространении шума, требуется фундаментальный исследовательский подход.

Одновременно с долгосрочным научным подходом, необходимо иметь быстрые результаты от исследований, чтобы обеспечить проведение, шаг за шагом, совершенствование дизайна покрышек с коммерческой целью.

Для снижения шума качения необходимо установить контроль над источниками и осознать комплексно окружающую среду, включая: дорогу, транспортное средство, условия качения.

Для этого надо изучить акустический механизм как генерации, так и распространения шума от движущегося источника в сторону от дороги и затем использовать полученные результаты для определения шумовых критериев.

Процесс имеет три фазы:

фаза 1 - Выяснение:

Проблема анализируется экспериментально и теоретически для того, чтобы понять генерацию и распространение.

фаза 2 - Прогноз:

После того, как проблема понята, надо суметь смоделировать ситуацию для того, чтобы прогнозировать дискомфорт в заданной ситуации, т.е. от глобального уровня шума вдоль дороги подойти к определимой комбинации шумов "покрышка+дорога+транспортное средство" при определенных условиях качения.

фаза 3 - Поправка:

После того, как дискомфорт становится прогнозируемым, полученные знания могут быть использованы для достижения цели - улучшить концепцию покрышки для получения оптимального варианта желаемых эксплуатационных характеристик.

 

Механизм генерации шума качения

 

Принципиальный фактор генерации шума - рисунок протектора покрышки.

Шумовые механизмы:

           Эффект рупора

Резонанс органной трубы

 

Генерация шума:                                          Распространение шума:

Удары и вибрации                              Ближнее

Нагнетание воздуха                            Дальнее

 

Механизмы генерации:

Размещение источников выделения шума

Размещение потенциальных источников шума на покрышке можно определить, используя акустическую фонограмму. Для этих целей используется плоская антенна с двойным микрофоном для изучения качения покрышки с постоянной скоростью по барабану в резонаторной камере.

При этом главные шумовые источники обнаруживаются на входе и выходе контактного следа.

Явление механической вибрации

В результате внезапного взаимодействия между неровностями дорожного покрытия и рисунка протектора генерируются ударные волны, создающие вибрационное возбуждение в протекторе покрышки.

Явление внезапной релаксации на выходе

На выходе контактного следа внезапная релаксация и вибрация блоков рисунка резинового протектора может также генерировать шум.

Определение:

Релаксация - ослабление, процесс установления динамического равновесия, полного или частичного, в физической системе, состоящего из большого числа частиц.

Явление нагнетания воздуха

На входе и выходе зоны контактного следа, воздух резко нагнетается под и выбрасывается из-под борозд рисунка протектора покрышки. Однако шум генерируется также и гладкой покрышкой, за счет нагнетания воздуха в неровности дорожного покрытия.

Более того, воздух, сдавленный в бороздах протектора в контактном следе умножает отраженные волны, что приводит к появлению резонанса подобно резонансу, возникающему в органной трубе.

 

Механизмы распространения

Ближнее распространение, эффект рупора

Акустические волны, выделяемые на входе и выходе зоны контактного следа распространяются так называемым эффектом рупора по геометрии громкоговорителя, определяемой кривизной поверхности покрышки и поверхностью качения.

Дальнее распространение

Направленность источника, эффекты дифракции и характеристики акустического поглощения дороги должны также учитываться при прогнозировании видоизменения акустических волн при распространении в сторону от дороги.

ОБЗОР III. Дорожное покрытие и механизмы распространения шума

 

Основные принципы

 

Из детального изучения распространения можно сделать вывод, что, зная свойства дороги по акустическому поглощению, можно улучшить свойства покрышки и снизить шум качения. Контролируя только источник шума, можно получить неполную картину, если не учитывать, как генерированная акустическая волна распространяется от этого источника.

Предполагаем, что нам известно все об источнике шума и мы можем условно заменить его аналитическим эквивалентом, чтобы сконцентрировать внимание только на прогнозе изменения уровня шумового давления при распространении его в сторону от дороги.

Для прогнозирования необходимо характеризовать акустическое сопротивление дороги при различных типах дорожных покрытий.

Знание акустического сопротивления позволит разработать метод прогнозирования на основе быстрых, простых и не разрушающих дорогу измерениях.

Проведено много изучений по акустическим свойствам дороги.

Принцип, использованный при этих изучениях, прост:

· получение данных измерений при испытаниях

· обработка данных в соответствии с математической моделью

· выведение результата по акустическому сопротивлению дороги как функции частоты.