عنوان: آلودگي صوتي و نويز در خودرو ها گردآورنده: مهندس خليل مرتضوي اقدم بهار1391

عنوان: آلودگي صوتي و نويز در خودرو ها گردآورنده: مهندس خليل مرتضوي اقدم بهار1391 دانشجوي: كارداني فناوري اطلاعات و ارتباطات تلفن تماس 09376627295

چكيده: • امروزه با قرار گرفتن آلودگي صوتي در زمره آلودگي هاي محيطي ما و تاثيرات منفي آن بر زندگي بشر و نيز تردد خودروها به عنوان يك منبع آلودگي از نوع آلودگي صوتي نوع غير ثابت در سطح شهر ها و جاده ها مي باشند.لذا ما در اين بحث پارامترها و بخش هاي توليد كننده پارازيت و ارتعاش صوتي در خودروها را بررسي كرده و نيز طراحي هاي لازم براي كاهش و نيز به حداقل رسانيذن اين آلودگي هاي صوتي در خودرو ها را انجام مي دهيم .ابتدا ميزان آلو.دگي صوتي بخش هاي جداگانه خودرو را كه توليد ارتعاش و نويز كرده و نيز هر يك از قسمتهاي مولد آلودگي صوتي را بر حسب d.b (دسي بل ) توليد مي كنند را اندازه مي گيريم. • در ادامه خواهيم ديد كه بعضي از اين آلودگي ها تحت تاثير شرايط جاده اي و عوامل طبيعي مانند باد تغيير خواهند كرد و پارامترهاي راحتي سرنشين در خودروها كه هدف ما از بررسي بحث مي باشد را تحت الشعاع قرار مي دهد.

بخش اول: بررسي عوامل توليد ارتعاش ، نويز و صدا در خودرو(NVH)

مقدمه اعتقاد بسیاری از کارشناسان محیط زیست بر این است که در چند سال اخیر سرو صدا نیز از نظر آلودگی محیط زیست در ردیف سایر آلوده کننده ها ، همچون آب و هوا قرار گرفته است میزان سر و صدا نیز همانند آلودگی هوا به نسبت ازدیاد تمرکز جمعیت افزایش می یابد و به خصوص زندگی ماشینی و توسعه صنعتی و استفاده از امکانات تکنولوژی میزان سر و صدا را افزایش می دهد . استفاده از وسایل نقلیه نظیر هواپیما ، خودروی مسافر بری ، خودروی باربری، موتورسیکلتها و سایر منابع صدا اعم از کارخانجات تولیدی و غیره گواه این واقعیت هستند که آلودگی صدا در برخی موارد خطرناک تر از آلودگی هوا می باشد .

اثرات ناشی از سر و صدا : نخستین اثر سر و صدای زیاد بر روی بدن انسان کری موقت یا دائمی است و علاوه بر آن عوارض دیگری نیز از قبیل تشدید جریان خون ، تحریک اعصاب ، فشار خون در شریانها و در نتیجه امراض قلبی و ایجاد آمادگی جهت پذیرش امراض ویروسی و... معهذا با توجه به مدارک و تحقیقات موجود ، سر و صدای بیشتر از 75 دسی بل باعث تغییراتی در حالات جسمانی می شود که اهم آن عبارتند از : کوچک شدن دریچه های میترال قلب ، تاثیرات صدماتی روی جداره تمام ارگانیزم بدن و تشدید میزان تنفس و ازدیاد ضربان قلب .

منابع سر و صدا 1- منابع طبیعی صدا : شامل صدای رعد و برق ، زمین لرزه ، و... 2- منابع ثابت سرو صدا : شامل صنایع ، نیروگاههای برق و... 3- منابع غیرثابت سرو صدا : شامل کلیه وسایل نقلیه 4- منابع داخلی سرو صدا : شامل سایل برقی ، موتور های حرارتی 5- منابع متفرقه : شامل فعالیتهای ساختمانی ، جاده سازی به طور کلی آلودگی صوتی ناشی از ترافیک به سه دسته تقسیم بندی می شوند : الف – ترافیک هوایی ب – ترن و وسایل ریلی ج – خودروها و وسایل ترافیک شهری

منابع تولید صدا در خودرو 1 - موتور 2 - سیستم انتقال قدرت 3- سیستم اگزوز 4 - تایر ها 5 - صدای ناشی از برخورد هوا با بدنه خودرو 6 - ترمز ها 7 - صدای اخطار دهنده ها صدای تولید شده در برخی ازاین منابع مانند صدای موتور و اگزوز و صدای گیر بکس به دور موتور بستگی دارند و برخی دیگر مانند صدای تایر ها و آیرودینامیک بدنه به سرعت خودرو بستگی دارند.

صدای موتور Engine noise) : ) مهمترین و اصلی ترین منبع تولید صدا در خودرو موتور می باشد . منابع صدای موتور : 1- صدای احتراق 2- صدای انژکتور سوخت 3- صدای مکانیکی 4- صدای ورودی و خروجی 5- صدای فنهای خنک کننده 6- صدای incilleries از قبیل ژنراتور یا کمپرسور

کاهش صدای مکانیکی و احتراق : یک تغییر ساختمان به کار بردن ورقه های فولادی یا پلاستیک با چگالی بالا که می تواند تغییرات زیادی در صدای تابش شده ایجاد کند . یک واشر بین درپوش و بدنه وجود دارد که بر مجموع صدای تابش شده موثر است . انرژی ارتعاشی قالپاق سوپاپ با یک محکم کننده مرکزی کم می شود . مخزن روغن فولادی متهلک کننده (ساختمان سه لایه ای فولادی ) کاهش می دهد انرژی را در مخزن بدون اثر گذاشتن به انرژی منتقل شده و کاهش انرژی محفظه میل لنگ موتور آب خنک بی صدا تر از موتور هوای خنک با همان قدرت می باشد . چون آب دوتا عمل انجام می دهد :یکی به عنوان عایق می باشد و دوم اینکه جاذب است . یعنی ارتعاشات بوجود آمده در محفظه احتراق را جذب می کند

صدای چرخدنده (Gear Noise): اگر هر جفت چرخدنده کاملا ثابت و از نظر جا معادل و دندانه ها درست باشند با روغن کاری خوب سرعت زاویه ای ثابت خواهد بود و صدای مینیمم، انحراف از حالت ایده ال باعث ارتعاش و صدا می شود . فرکانس چرخدنده ساده میله هرزگرد: که n سرعت دورانی (دور در دقیقه ) و N تعداد دندانه های چرخدنده می باشد . گیربکس هایی که شامل بیش از یک جفت چرخدنده هستند با فرکانس مساوی برای هر جفت . فرکانس دنده های سیاره ای : تعداد دندانه های چرخدنده رینگی، سرعت دورانی چرخدنده ها و سرعت دورانی قفسه .

جیر جیر چرخدنده (Gear rattle) : زوجهای چرخدنده تحت برخی حالتهای راندن بی باربین دنده ها جیر جیر ایجاد می شود. جیر جیر چرخدنده ها نشانه ارتعاش در گیر بکس می دهد که این ارتعاش به تمام چرخدنده ها محرک و سپس به بدنه خودرو منتقل می شود . برخورد زوج چرخدنده ها در حالت جیر جیر

روش های کاهش صدا در مجموعه چرخدنده : بعد از بررسی صدای دنده های محرک و مسئله سطحهای مهم در برخی راه حل ها برای کاهش صدا به صورت زیر ارائه شده است : 1- بهبود پوسته 2- تولید بهتر چرخدنده ها 3- تغییرات برای چرخدنده ها 4- میرایی 5- عایق کردن

تایر ها : صدای ناشی از تایر ها رقابت زیادی را درمیان سازندگان تایر ایجاد نموده اند . در این میان تولید کنندگان تایر راه حل هایی را در هرچه بی صدا کردن تایر ها بکار برده اند . • کاهش صدای تایر : یکی از عوامل مهم و اساسی در کیفیت تولید صدای تایر بر روی سطوح صاف طرح و الگوی تایر می باشد . برداشت جزیی شیار های افقی به صورت کاستن از پهنای شیار و یا کاستن از عمق آن منجر به ایجاد ضایعات کمتری در حالاتی مانند ترمز گیری و شتاب خواهد داشت لیکن در این صورت اصلاحات کوچکتری نیز در وند سطح صدای خارجی پدید خواهد آمد . یک روش در بکارگیری شیارهای باریک استفاده از تعداد بالای آنهاست . از مزایای این روش می توان به کوچکتر بودن قطعات آج و سختی کمتر انها اشاره نمود که این قطعات کوچکتر در اثر کاهش شدت برخورد با سطح جاده صدای کمتری را ایجاد می کنند .

بخشدوم: بررسي فركانس هاي طبيعي بدنه خودرو ، عوامل آسايش و راحتي در خودرو و بررسي رزنانس و تشديد ارتعاشي

مد های کابین سرنشین : مد کابین دو نوع است مد های دیوار سخت کابین و مد های دیوار قابل انعطاف (مسئله مهم تاثیر گذاشتن ساختار – اکوستیک ) کابین سرنشین با دیوار سخت : در این بخش چهار آرایش مطرح خواهد شد که در شکل نشان داده شده است کابین سرنشین با برداشتن صندلی کابین سرنشین با دو صندلی با باز کردن پنجره در عقب در و صندلی کابین سرنشین با موج گیر که مانع از حرکت است ، محل غیر واقعی قرار گیری گوش در یک صندلی جلو علت صدای کوچک اختلاف فشار می باشد در رنج مفیدی از فرکانس در عرض کابین می باشد شکل 6-2 آنالیز کابین مانند یک محوطه دو بعدی و یا یک چهارم خط عمودی – طولی نشان دادن قسمت داخلی خودرو . 4 نمونه از المان محدود مشبک می باشد که در شکل 10-2 نشان داده شده است که با آاریش دو صندلی می باشد .

طول کابین m3.7 و محتوی هوا با چگال( kg/m3) 1.22 و سرعت (m/s) 341 می باشد . در همه مرز ها دیوارها سخت فرض شده اند در غیر اینصورت با اسم ذکر شده اند . تخمین نتیجه در فرکانس طبیعی و درحالتی که کابین سرنشین بدون صندلی می باشد و در حالتی که کابین سرنشین بدون صندلی می باشد و در شکل 4 نشان داده شده است محلی که فشار صفر تغییر می کند با خط چین نشان داده شده است و بستگی مرحله با علامت مثبت و منفی نشان داده شده است .

شکل 6-2 سنجش بین سطوح فشار صدا (spl)ثبت شده در موقعیت افقی صندلی جلو ارتعاش ساختمان به وسیله یک نیروی سینوسی فراهم شده از گوشه راست عقب بدنه . مدل موقعیت کابین اتومبیل

مدل آکوستیک موقعیت کابین بدون صندلی

شکل های روش آکوستیک برا ی چهار آرایش موقعیت واگن

بررسی صدای عبوری خارجی خودرو های جاده ای : افزایش ترافیک یا عدم تمایل برای قانون گذاری بیشتر در حفظ محیط زیست در اروپا، منجر به تنزیل سطح پذیرش 362iso در رابطه با اصطلاح صدای عبوری خودرو ها در سالهای اخیر شده است . • روند توصیف 362 ISO : مقدار حداکثر صدا بر حسب واحد ( (db در هر سمت از وسیله نقلیه در مدت زمان عبور شتاب دار آن تعیین می گردد وبه واسطه نیاز به حداقل زیر ساختار به تجهیزات و نیز کاربردی تر بودن 362 ISO ، این رسماً مورد استقبال و مورد قبول واقع گردید ه است . مقاصد مختلفی جهت اجرای اندازه گیری 362 ISO وجود دارد که عبارتند از : تعیین کیفیت ، ارزیابی اصلاحی ، ارزیابی تشخیص و تعیین کیفیت ، کمترین تاثیر گذاری در مشکلات توصیه شده را دارا می باشد .

مشکلات توسعه عملی در دستیابی به سطح صدای مجاز در خودرو ها : از اکتبر سال 1995 که سطح صدای مجاز خودرو ها 74 دسی بل تصویب شد اتصال جدیدی از مشکلات نیز بر سر راه صنایع خودرو سازی بوجود آمد لذا سازندگان وسايل نقليه استاندارد هاي مختلفي را پذيرفته اند كه شامل مواردزير است: 1- استاندارد )(SAE )AULOMOTIVE ENGINEERSOFSOCIETY ) 2-استاندارد JIS )) (japans industnal stangards)

بخشسوم: بررسي روشهاي كاهش و جلوگيري كننده صدا و نويز به درون محفظه سر نشين خودرو

صدای حاصل ا ز باد : هنگامی که یک اتومبیل در جاده حرکت میکند ، هوای روبروی آن به طرفین جریان می یابد و باعث ایجاد نیرو های آیرودینامیکی همچون کشش و دافعه می شود ،همچون جریان هوا با سطح بدنه ماشین عمل معکوس انجام می دهد و سر و صدای آیرودینامیکی ایجاد می کند . صداهای حاصل از باد در سرعت های کم ، خیلی ناچیز می باشند و به راحتی با صدای لاستیک و صدای محیط پوشش داده می شود . بنابراین صدا های حاصل از باد برای وسیله ای که برای سرعت کم و در محدوده شهر تنظیم شده اند مشکلی ایجاد نمی کنند . برای اتومبیل های لوکس که با سرعت 160 کیلومتر بر ساعت و بیشتر از این طراحی شده اند ، صدا های حاصل از باد براحتی می توانند آزار دهنده باشند

مکانیزم ایجاد صدا و انتقال آن عبارتند از : 1- منبع تولید 2- مسیر انتقال 3- دریافت کننده منبع تولید صدا منطقه ای را توصیف می کند که در آن انرژی از اشکال دیگر به انرژی صوتی تبدیل می شود . مسیر ها عبارتند از در و پنجره ها و بدنه ماشین دریافت کننده سرنشین ماشین است • صدا های حاصل از حفره های سوراخ های ریز وجود قسمت خارجی وسیله نقلیه می تواند با عث ایجاد صدا های حاصل از باد شود ، منابع معمولی صدا های حاصل از درز ها در ماشین شامل فضاهای دور درها ، فضاهای بیرون آینه های پشت نما و فضا های قسمت رادیاتور می باشد .

صدا های حاصل از شدت باد صدای حاصل از شدت باد عملا در تمامی ماشین های تولید شده ، در سرعت های بالای جاده ای قابل توجه است البته اگر ماشین سطوح پایینی از صدا های حاصل از درز ها و سوراخ ها را داشته باشد . صدا های حاصل از شدت باد وسیع بوده و عمدتاَ کمتر از صدا های زیاد آزار دهنده می باشند. • کاهش صدای حاصل از باد در برف پاکن ها در اکثر ماشین ها منطقه مجزایی برای مخفی شدن برف پاکن ها در مقابل جریان هوا در سرعت های بالا قرار گرفته و باعث ایجاد سطوح صدا های حاصل از باد می شوند . بنابراین اغلب تنها راه حل مورد دسترسی این است که برف پاکن ها را در لبه پشتی کاپوت قرار دهیم یا آنها را در پشت برخی از انواع منحرف کننده های جریان هوا قرار دهیم .

کاهش صدا در آنتن رادیو صدای ایجاد شده در آنتن رادیو جالب توجه است ، آنتن به شکل سیلندر دایره ای ساده می باشد و صدای ایجاد شده توسط سیلندر دایره ای به طور جامع مطالعه شده است . روش کاهش یا حذف صدا این است که جریان را طوری قطع کنیم که جریان سست و لرزان در محور سیلندر زیاد بوجود نیاید . به طوری که نیروهای مرتبط به هم نتوانند شکل بگیرند . روش کلاسیک این است که سیم مارپیچی دور آنتن بپیچیم .این سیم جریان هوا را به حد کافی جابجا می کند به طوری که یقیناهیچ صدای زیادی تولید نمی شود .

صدا در ارگونومی کلمه ارگونومی از دو واژه (ERGO) و (NOMOS) به معنی کار و قاعده و قانون ساخته شده و مترادف آن هم مهندسی عوامل انسانی می باشد و در کشور های مختلف کاربردهای متفاوت دارد . ارگونومی در جهت نیل به اهداف و دستورالعمل ها از علوم مختلف به ویژه اناتومی ، آنتروپومتری ، فیزیولوژی ، مهندسی ، روانشناسی و جامعه شناسی ، بیوفیزیک و بیوشیمی و... استفاده به عمل می آورد . • اختلال در محاوره و درک گفتار با افزایش صدای محیط حساسیت گوش به درک گفتار تقلیل می نماید اگرصدا به حدود 80 دسی بل A برسد که در این صورت درک گفتار و تشخیص آن با صدای زمینه مشکل می گردد

تاثیر روی عملکرد فیزیولوژیک بدن : تحقیقات به عمل امده نشان می دهد که تماس انسان با صدای بیش از حد تراکم مجاز با توجه به سه عامل مهم فرکانس ، شدت و مدت تاثیر روی سیستم حیاتی انسان داشته و باعث بالا رفتن فشار خون ، افزایش متابولیسم ، افزایش تحریک پذیری ، برهم خوردن سیستم گوارشی و....می گردد. • پیشنهاد سازمان جهانی بهداشت (W.H.O) برای جلوگیری از بروز اختلالات در خواب مقدار پیشنهادی صدا توسط سازمان مذکور 35 دسی بل می باشد که نباید از مقدار فوق افزایش دامنه داشته باشد . بهترین روش کاهش ارتعاش و صدا، قرار دادن مواد صدا گیر در نقاط استراتژیک است که همچون اسفنجی ارتعاش و سر و صدا را به خود جذب کرده و از انتقال آن جلو گیری می کنند . یکی از معروف ترین این مواد فولاد های ارتعاش گیر هستند . برای ساخت این فولاد ها یک لایه رزین را بین دو ورق فولاد ی قرار می دهند و این ساختمان بخش عمده ای از ارتعاش را به خود جذب می کند .

استفاده از لایه های قیر ، رزین و میکا در کف اتومبیل باعث کاهش هرچه بیشتر ارتعاش ناشی از صدای جاده و موتور می شود. جدیدترین روش برای کاهش سر و صدا استفاده از ساختارهای چند لایه ای کامپوزیت است .

عایق های صوتی • عملکرد عایق های صوتی وقتی امواج صوتی به یک ماده برخورد می کنند ، بخشی از انرژی انها با تبدیل شدن به حرارت درواقع جذب ماده می شوند ، اکثر مواد در حدودی جاذب صوت هستند اما بعضی از مواد از این نظر وظیفه بهتری را انجام می دهند. هنگامی که امواج صوتی وارد چنین مواد متخلخل می شوند، دامنه ارتعاش مولکول های هوا در اثر برخورد و ایجاد اصطکاک با الیاف ها و خلل و فرج ها به شدت افت کرده و انرژی آن مضمحل می گردد . ضریب جذب فرکانس پایین ماده با کاهش فرکانس کاهش می یابد . فرکانسی که پایین تر از آن باعث کاهش ضریب صوت می گردد.

عوامل مهم در جذب صوت : • ضریب جذب صوت : ضریب جذب صوت یک ماده عبارت است از میزان خصوصیات جذب صوت یک ماده به طور واقعی برابر است با جزئی از قدرت یا انرژی صوت انتشار یافته به ثورت اتفاقی که به وسیله ماده جذب شده و یا انعکاس نیافته باشد . به عنوان مثال ضریب جذب 65% نشان می دهد که 65 درصد انرژی صوت انتشار یافته است

ضریب کاهش سرو صدا : ضریب کاهش سر وصدا (NRC) ) یک ماده عبارت است از یک عدد منفرد که مقدار متوسط ضرایب جذب ماده در فرکانس های 250 و 500 و 1000 و 2000 هرتز می باشد به عنوان مثال اگر ماده ای دارای ضریب جذب های زیر باشد :

ضرایب کاهش سر و صدا بیشتر در موارد کنترل سر و صدا از نظر انتخاب مواد با کیفیت مناسب به کار می روند اما در مواقعی که اموج صوتی در فرکانس های پایین و بالا وجود داشته باشند بهتر است که از شریب جذب مواد استفاده شود زیرا ممکن است که یک ماده ای نسبت به ماده دیگر دارای NRC بالاتری باشد ولی در فرکانس های پایین مثلا 125 ضریب جذب صوت مناسبی نداشته باشد که این امر در موارد خاص کنترل سر و صدا حائز اهمیت است .

تاثیر چگونگی نصب و اتصال ماده عایق صوت به بدنه : ضرایب جذب صوت مواد بستگی به چگونگی نصب آنها دارد بدین منظور استانداردهای نصب مختلفی جهت آزمایش و تست اندازه گیری های ضرایب جذب وجود دارد ، كه معمولا به شكل يكي از اشكال زير است.

نکات مهم در انتخاب مواد عايق صوت : 1- گسترش شعله و پایداری درمقابل آتش 2- استحکام مکانیکی ومقاومت در شرایط سخت 3- پایداری ابعادی 4- انعکاس نور 5- نگهداری ، قابلیت تمیز شدن و قابلیت رنگ شدن 6- ظاهر 7- قیمت 8- سهولت درنصب به روش های مختلف و ... اغلب پوشش های عایق صوت از نظر خواص مکانیکی ضعیف بوده به طوری که باید بر روی سطوح آنها از یک حفاظ استفاده کرد تا قدری خواص مکانیکی تقویت شود مواد عایق صوت باید در محیط ها ی مرطوب از پایداری ابعادی بالایی برخوردار باشد که در صورت استفاده از الیاف های معدنی به جای الیاف های عالی این امر حاصل می گردد .

معرفی انوع مواد جاذب صوت و خواص انها : مواد زیادی وجود دارند که دارای خصوصیات جذب صوت هستند عمده ترین انها شامل کتابهای بافت سنگین نمد ها ، مواد عایق حرارتی الیاف دار که در واقع از خاصیت عایق صوتی خوبی هم برخوردار هستند ، اسفنج های پلی اورهتان، ترکیبات با پایه قیر و سایر مواد که در تمام انها به علت وجود الیاف کوتاه بافته شده ، نمدی شده و خلل و فرج های فراوان امواج صوتی به محض برخورد با انها انرژی خود را از دست داده و به صورت گرما و یا سایر صورت های دیگر انرژی جذب می گردد و امروزه ا زالیاف های چوب در کنار افزودن مواد شیمیایی ضد اشتعال به آنها به عنوان عایق صوت استفاده می کنند که معمولا مستقیما به بدنه و یا کف وسیله نقلیه می افشانند . ضخامت مواد جاذب صوت، فرکانس امواج صوتی و زاویه انتشا رامواج و برخورد انها به ماده جاذب صوت د رمیزان جذب امواج صوتی تاثیر قابل ملاحظه ای دارند

The End

عنوان: آلودگي صوتي و نويز در خودرو ها گردآورنده: مهندس خليل مرتضوي اقدم بهار1391