某城市客車車內(nèi)噪聲試驗(yàn)與治理

夏　勇，鄒　波，2，賀才春，張亞新

（1.株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007；2.清華大學(xué)汽車工程系，北京100084）

某城市客車車內(nèi)噪聲試驗(yàn)與治理

夏勇1，鄒波1，2，賀才春1，張亞新1

（1.株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007；2.清華大學(xué)汽車工程系，北京100084）

針對(duì)某10 m城市客車車內(nèi)噪聲問題，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行摸底測(cè)試分析，在不改變客車本體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)車廂、發(fā)動(dòng)機(jī)艙等部位進(jìn)行合理的降噪處理，使得整車車內(nèi)噪聲等級(jí)由普通級(jí)提升到中級(jí)。

城市客車；車內(nèi)噪聲；試驗(yàn)；治理

隨著人們生活水平的不斷提高，客車的噪聲問題也越來越引起大眾的關(guān)注。車內(nèi)噪聲是影響車輛乘坐舒適性的一個(gè)重要方面，高噪聲會(huì)影響乘員身心健康，誘發(fā)交通事故。因此，如何改善車輛內(nèi)部駕乘人員的聲學(xué)環(huán)境、降低車內(nèi)噪聲水平、提高車輛乘坐舒適性已成為車輛生產(chǎn)廠家共同關(guān)注的課題，同時(shí)對(duì)于提高國(guó)產(chǎn)車的形象和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)某10 m城市客車進(jìn)行噪聲試驗(yàn)，分析其噪聲源、傳遞路徑等。通過設(shè)計(jì)治理，成功將車內(nèi)噪聲等級(jí)由普通級(jí)提升至中級(jí)。

1　車內(nèi)噪聲試驗(yàn)分析

1.1試驗(yàn)對(duì)象與測(cè)點(diǎn)布置

本次噪聲試驗(yàn)客車的發(fā)動(dòng)機(jī)后置，測(cè)試工況為50 km/h勻速行駛。噪聲試驗(yàn)分析采用丹麥B&K公司生產(chǎn)的4189 A 021電容傳聲器和2671前置放大器及PULSE 3560C分析儀和相應(yīng)的記錄軟件7701和分析軟件7700。見圖1。

數(shù)據(jù)分析方法為時(shí)域信號(hào)數(shù)字積分，幅域統(tǒng)計(jì)，頻域自譜分析，使用Overall分析儀進(jìn)行A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)統(tǒng)計(jì)。車內(nèi)噪聲測(cè)點(diǎn)布置與描述見圖2。

1.2試驗(yàn)結(jié)果分析

GB 7258-2004《機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行條件》［1］規(guī)定客車以50 km/h的速度勻速行駛時(shí)，客車車內(nèi)噪聲不應(yīng)大于79 dB（A）的要求；JT/T 325-2010《營(yíng)運(yùn)試驗(yàn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定》［2］規(guī)定客車以50 km/h的速度勻速行駛時(shí)，大型客車（9＜車長(zhǎng)（L）≤12 m）普通級(jí)車內(nèi)噪聲≤79 dB（A），中級(jí)車內(nèi)噪聲≤75 dB（A），高一級(jí)車內(nèi)噪聲≤72 dB（A），高二級(jí)車內(nèi)噪聲≤70 dB（A）。

50 km/h勻速行駛時(shí)，測(cè)試車輛車內(nèi)各測(cè)點(diǎn)噪聲實(shí)測(cè)值為N1點(diǎn)（76.0 dB（A））、N2點(diǎn)（80.1 dB（A））、N3點(diǎn)（78.7 dB（A））。參照以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求，本次試驗(yàn)結(jié)果顯示測(cè)點(diǎn)N2不滿足國(guó)標(biāo)要求，同時(shí)未能滿足普通級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要對(duì)車內(nèi)噪聲進(jìn)行治理［3-4］。

2　車內(nèi)噪聲治理方案設(shè)計(jì)與材料研發(fā)

根據(jù)車內(nèi)噪聲治理原則和本試驗(yàn)車現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)及噪聲現(xiàn)狀等實(shí)際情況，綜合考慮降噪要求和可操作性，針對(duì)不同部位設(shè)計(jì)了詳細(xì)的減振降噪方案。主要包括對(duì)車廂地板、側(cè)圍、頂棚以及發(fā)動(dòng)機(jī)艙的處理，其中各聲學(xué)材料選擇均是依據(jù)噪聲試驗(yàn)分別獲得的車內(nèi)噪聲頻率，保證所選材料具有最好的吸、隔聲能力［5］。

2.1治理方案設(shè)計(jì)

1）車廂處理。車內(nèi)噪聲試驗(yàn)結(jié)果顯示：車內(nèi)噪聲出現(xiàn)混響現(xiàn)象，因此，應(yīng)加強(qiáng)車內(nèi)吸聲處理。在車廂內(nèi)的頂部及車窗上部?jī)蓚?cè)內(nèi)表面噴涂厚度為3 mm的具有良好阻尼和隔聲性能的阻尼涂料，起阻尼制振和隔聲作用，隔斷車頂及兩側(cè)上部傳遞到車內(nèi)的噪聲，并在涂覆阻尼材料的基礎(chǔ)上安裝吸聲材料，吸收車內(nèi)噪聲并衰減其反射，起降低混響聲作用。吸聲材料可選PE+蜂窩狀海綿復(fù)合材料。面板采用穿孔板，并且應(yīng)留有20 mm以上的空腔距離，起共振吸聲作用，降低氣流聲和混響聲。

車內(nèi)竹膠地板外側(cè)表面及車窗下部?jī)蓚?cè)內(nèi)表面噴涂厚度為3 mm的阻尼涂料，同時(shí)貼覆阻尼材料+隔聲材料復(fù)合層起制振和隔聲作用，隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)器、輪胎等部位產(chǎn)生的噪聲往里傳播；抑制車廂振動(dòng)，降低振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)輻射噪聲［6］。

2）發(fā)動(dòng)機(jī)艙處理。發(fā)動(dòng)機(jī)艙室內(nèi)表面噴涂厚度為3 mm的具有良好阻尼和隔聲性能的阻尼涂料，以隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲，同時(shí)，阻尼涂料還應(yīng)具有良好的粘附性、阻燃性、耐高溫性和隔熱性能，以隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到車內(nèi)的熱量。另外，在涂覆阻尼涂料的基礎(chǔ)上安裝適當(dāng)厚度（不影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作）的吸聲材料，以吸收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇，進(jìn)排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻噪聲，如圖4所示。吸聲材料應(yīng)具有良好的吸聲性能，可采用超細(xì)玻璃棉，或采用海綿+PE+阻尼板的復(fù)合材料，吸聲材料表面應(yīng)覆蓋帶微孔纖維布或加裝網(wǎng)孔鋁板，起防污保護(hù)、防止共鳴腔的作用［7］。

2.2減振降噪材料選用

1）阻尼涂料的選擇。考慮到車內(nèi)環(huán)保要求，阻尼涂料選用時(shí)代新材TZC-006A水性阻尼涂料。該產(chǎn)品是水分散性合成樹脂為基材的環(huán)保型阻尼材料。它對(duì)處理對(duì)象的表面形貌沒有要求，與基體表面粘接牢靠，其阻尼性能和隔聲性能分別如圖5和表1所示。

表1　 TZC-006A阻尼涂料的隔聲性能

試驗(yàn)客車頂棚、側(cè)圍以及發(fā)動(dòng)機(jī)艙的溫度，結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率等環(huán)境均符合水性阻尼涂料的使用要求，其性能完全滿足試驗(yàn)車制振和隔聲的要求。TZC-006A水性阻尼涂料的阻尼因子在25℃時(shí)達(dá)到最大為0.48，其與試驗(yàn)車的使用環(huán)境溫度一致，有利于發(fā)揮其最大的阻尼性能。隔聲量在200 Hz～1 000 Hz，其隔聲量均在10 dB（A）以上，與車內(nèi)噪聲峰值頻率段基本吻合。

2）阻尼材料的選擇?？紤]到此次試驗(yàn)車振動(dòng)噪聲頻率、溫度、噪聲控制要求以及原有制振材料使用施工情況，使用時(shí)代新材TDRS-001自粘型阻尼材料。該材料阻尼性能、隔聲性能以及施工工藝性均對(duì)車內(nèi)噪聲控制有利，其阻尼性能和隔聲性能如圖6和表2所示。

表2　 TDRS-001自粘型阻尼材料隔聲性能

3）隔聲材料的選擇。隔聲材料選用時(shí)代新材0.8 mm的TDP-001隔聲材料。該材料具有良好的隔聲性能、力學(xué)性能和阻燃性能，其隔聲性能見表3。

表3　 TDP-001隔聲材料的隔聲性能

3　治理實(shí)施與效果

3.1阻尼涂料施工

在客車車體頂部、車窗下部、擋風(fēng)玻璃下部、發(fā)動(dòng)機(jī)艙室轉(zhuǎn)角處、發(fā)動(dòng)機(jī)艙室上部鋼板等部位噴涂厚度為3 mm的、具有良好阻尼性能和隔聲性能的TZC-006A系列水性阻尼涂料，以隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲，同時(shí)，水性阻尼涂料可衰減車體振動(dòng)、減少結(jié)構(gòu)噪聲，水性阻尼涂料的噴涂位置如圖7所示。

3.2其他聲學(xué)材料施工

在客車地板上同時(shí)貼覆時(shí)代新材TDRS-001型阻尼片材和TDP-001型隔聲材料復(fù)合層，起制振和隔聲作用，隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)器、輪胎等部位產(chǎn)生的噪聲往里傳播；抑制車體振動(dòng)，降低振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)輻射噪聲［8-10］。

3.3治理效果

通過對(duì)噪聲治理方案進(jìn)行施工并按照摸底試驗(yàn)工況進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，50 km/h勻速行駛時(shí)，治理后車內(nèi)各噪聲測(cè)點(diǎn)噪聲實(shí)測(cè)值為N1點(diǎn)（73.3 dB（A））、N2點(diǎn)（74.9 dB（A））、N3點(diǎn)（74.1 dB（A））。通過噪聲治理方案實(shí)施后，車內(nèi)各噪聲測(cè)點(diǎn)均有不同程度下降，最大降噪量為N2測(cè)點(diǎn)，降低了5.8 dB（A）。車內(nèi)噪聲等級(jí)由普通級(jí)提升至中級(jí)。

4　結(jié)束語(yǔ)

噪聲試驗(yàn)是噪聲治理的基礎(chǔ)。根據(jù)國(guó)標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)客車內(nèi)部噪聲進(jìn)行測(cè)試與分析，從而為噪聲治理方案設(shè)計(jì)提供可靠輸入，材料研發(fā)是噪聲治理的攻關(guān)點(diǎn)，根據(jù)噪聲試驗(yàn)分析結(jié)果，針對(duì)性研發(fā)和選擇各種聲學(xué)材料，是噪聲治理的攻關(guān)點(diǎn)；方案設(shè)計(jì)是噪聲治理的關(guān)鍵，根據(jù)噪聲測(cè)試結(jié)果及材料研發(fā)成果，合理設(shè)計(jì)降噪方案是項(xiàng)目推廣應(yīng)用的關(guān)鍵［11-12］。

［1］GB 7258-2004，機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行條件［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

［2］JT/T 325-2010，營(yíng)運(yùn)試驗(yàn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定［S］.北京：交通人民出版社，2010.

［3］馬大猷.噪聲與振動(dòng)控制工程手冊(cè)［K］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［4］龐劍.汽車噪聲與振動(dòng)理論與應(yīng)用［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.

［5］GB/T 18697-2002，聲學(xué)-汽車車內(nèi)噪聲測(cè)量方法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

［6］蘇祖清.汽車污染與控制［M］.長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

［7］賈智駿，蔣偉康，王秀峰.客車主要噪聲源識(shí)別的試驗(yàn)研究［J］.汽車工程，2004，26（4）：485-587.

［8］杜功煥，朱哲民，龔秀芬.聲學(xué)基礎(chǔ)［M］.南京：南京大學(xué)出版社，2009.

［9］胡遠(yuǎn)志，雷雨，鄭光澤，等.車身密封性對(duì)車內(nèi)噪聲的影響［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，（9）：1-6.

［10］機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-機(jī)械振動(dòng)和噪聲［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［11］李葉.輕型客車車內(nèi)噪聲聲源的試驗(yàn)研究［J］.公路與汽運(yùn)，2003，（2）

［12］王秀峰.降低大客車噪聲的試驗(yàn)研究［D］.上海：上海交通大學(xué)，2003.12.

修改稿日期：2015-03-13

Testing and Treatment of Interior Noise for a City Bus

Xia Yong1，Zou Bo1，2，He Caichun1，Zhang Yaxin1
（1.Zhuzhou Times Material TechnologyCo.，Ltd，Zhuzhou 412007，China；2.Department of Automotive Engineering，Tsinghua University，Beijing100084，China）

Aimingat a 10 m city bus，the authors test and analyze its originally interior noise according to the relative standards.Without changing the body torso structure，they put reasonable noise treatments to the carriage and engine-compartment parts.The bus interior noise level is improved from ordinarygrade tomedium grade.

citybus；interior noise；testing；treatment

U469.13；U 467.4+93

B

1006-3331（2015）03-0059-04

夏勇（1980-），男，碩士；工程師；主要從事振動(dòng)噪聲分析與控制研究。