Tài liệu 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]