發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置異響的正向設(shè)計(jì)方法研究

寧閩

摘 要：發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的鏈接和液壓懸置是一個(gè)強(qiáng)非線性隔振元件，它可以在不同的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值在不同的剛度和阻尼，因此，這種發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置隔振效果遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的懸掛裝置。文中通過分析典型液壓懸置的結(jié)構(gòu)特征，獲得了裝置受沖擊力時(shí)解耦膜的拍擊特性，進(jìn)而詳細(xì)分析了液壓裝置異響的原因和特性，基于此確立了液壓懸置異響的正向設(shè)計(jì)方法，并針對此方法做了詳細(xì)研究和分析。

關(guān)鍵詞：液壓懸置 異響 正向設(shè)計(jì)方法

Research on Forward Design Method of Abnormal Sound of Engine Hydraulic Mount

Ning min

Abstract：The link and hydraulic mount of the engine and the chassis is a strong nonlinear vibration isolation element， which can be at different vibration frequencies and vibration amplitudes at different stiffness and damping. Therefore， this engine hydraulic mount has a far greater vibration isolation effect better than traditional suspension devices. By analyzing the structural characteristics of typical hydraulic mounts， the flapping characteristics of the decoupling membrane when the device is subjected to impact force are obtained， and the causes and characteristics of the abnormal noise of the hydraulic device are analyzed in detail. Based on this， the correction of the abnormal noise of the hydraulic mount is established， and detailed research and analysis for this method is conducted.

Key words：hydraulic mount， abnormal noise， forward design method

1 引言

隨著社會(huì)發(fā)展、科技興起，汽車逐步進(jìn)入大眾生活，給大眾生活帶來便利的同時(shí)也逐步發(fā)現(xiàn)一些問題。一方面，在汽車的發(fā)動(dòng)、點(diǎn)火過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)引起不斷的振動(dòng)，導(dǎo)致噪音不斷產(chǎn)生。另外，由于一些道路嶇崎，致使汽車在行進(jìn)過程中，零件、道路條件等一些問題造成噪音高頻率發(fā)生。因此，在汽車的設(shè)計(jì)制造過程中需不斷的發(fā)現(xiàn)液壓懸置異響問題并加以改進(jìn)和完善，為此經(jīng)過不斷的探究為解決液壓懸置異響問題研制了正向設(shè)計(jì)方法。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置的結(jié)構(gòu)及作用

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置的結(jié)構(gòu)

液壓懸置按控制方式可分為三種，分別是：被動(dòng)懸置、半主動(dòng)懸置以及主動(dòng)懸置。其中，半主動(dòng)懸置和主動(dòng)懸置在隔振降噪方面的性能要優(yōu)于被動(dòng)裝置，但是二者因其具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、穩(wěn)定性差的劣勢而不被廣泛使用。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置的作用

液壓懸置有效克服了傳統(tǒng)動(dòng)力總成橡膠懸置阻尼偏小的局限性，能夠更好地滿足汽車動(dòng)力總成隔振的要求。此外，液壓懸置具有低頻阻尼大，高頻動(dòng)剛度小，減振降噪更為理想等特點(diǎn)，可有效地衰減汽車動(dòng)力總成振動(dòng)，液壓裝置能夠隔離因路面不平和車輪穩(wěn)態(tài)不平衡造成的振動(dòng)性動(dòng)力，因而，可消減發(fā)動(dòng)機(jī)的低頻振動(dòng)。

3 分析液壓裝置異響原因

3.1 設(shè)計(jì)導(dǎo)致異響

為了使裝置的精密，在設(shè)計(jì)過程中解耦膜與導(dǎo)流板、底膜與車身、撞塊與金屬之間的空隙間隔較小。在汽車的行進(jìn)過程中，凡遇到道路不平整、柏油補(bǔ)修、卵石鋪裝、方坑交錯(cuò)、橫條共振等道路情況，乘客都會(huì)感到規(guī)律性“噠、噠、噠”異常聲響，聲音明顯，人耳會(huì)感覺到沉悶。這一現(xiàn)象，便是由于零件與其他部件干涉、碰撞所引起。經(jīng)過聲學(xué)回放以及聲品質(zhì)分析，判定異響聲為低頻噪聲，頻帶范圍主要在400～1000Hz。經(jīng)過剖析液壓裝置可知，該噪聲產(chǎn)生原因有三。其一，解耦膜撞擊導(dǎo)流板產(chǎn)生異響。當(dāng)汽車過沖擊路面時(shí)，解耦膜撞擊流道蓋板，即耦膜與其二流到蓋板之間有輕微的拍打聲音。其二，撞塊撞擊金屬骨架產(chǎn)生異響。其三，底膜撞擊車身或者底座產(chǎn)生異響。這三種異響皆由于在裝置的設(shè)計(jì)過程中考慮不周到、不全面、沒有提前實(shí)施導(dǎo)致。

3.2 工藝以及機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致異常

在工藝制作中，懸置安裝面不平以及骨架鉚接處存在間隙都會(huì)導(dǎo)致異響。另外，管道細(xì)長，彎頭多，不固定，流速高時(shí)容易引起管道晃動(dòng)。電機(jī)和液壓泵轉(zhuǎn)動(dòng)部分的平衡，在安裝時(shí)聯(lián)軸器不良或松脫，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

3.3 空氣侵入導(dǎo)致異響

當(dāng)空氣侵入液壓系統(tǒng)時(shí)，其在低壓區(qū)體積較大，因此當(dāng)汽車進(jìn)入高壓區(qū)時(shí)，被壓縮，體積突然減小。當(dāng)它流入低壓區(qū)時(shí)，體積突然增大，氣泡的體積突然發(fā)生變化，即出現(xiàn)“爆炸”現(xiàn)象，從而產(chǎn)生噪聲。

3.4 液壓泵或液壓馬達(dá)質(zhì)量不好

由于液壓泵精度不達(dá)要求，質(zhì)量較差。因此，壓力和流量波動(dòng)較大，導(dǎo)致困油現(xiàn)象無法得以更好的消除，另外軸承質(zhì)量差都是造成噪聲的主要原因。在使用過程中，由于液壓泵零件磨損，間隙過大，流量不足，壓力易波動(dòng)，同樣也會(huì)引起噪聲。

4 解決液壓懸置異響的方案

4.1 解決設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的異響

對于耦解膜撞擊導(dǎo)流板而言，只需在原解耦膜上增加凸點(diǎn)群，凸點(diǎn)群和解耦膜為一體結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為橡膠，具有粘彈特性。在解耦膜全面拍擊解耦盤之前，凸點(diǎn)群將先行接觸解耦盤，起到緩沖和吸收拍擊能量的作用，從而降低拍擊聲響。另外，對底膜撞擊車身而言，可增加底膜硬度，也可增大底膜與車身之間的間隙，這樣汽車在道路狀況較差的路段行進(jìn)，不會(huì)導(dǎo)致撞擊產(chǎn)生噪音。最后，在設(shè)計(jì)制作的過程中，將原有的撞塊結(jié)構(gòu)改為波浪形，這一改變不但不會(huì)導(dǎo)致原有的裝置性能發(fā)生改變，還能避免撞擊，減少噪音的產(chǎn)生源。

4.2 解決工藝中產(chǎn)生的異響

為降低流道板上穿孔的所帶來的影響，可在工藝制作中增大流道板上泄漏孔的直徑，會(huì)增加膨脹室（分液室）到工作室（主液室）的流體流量。如此，整體阻尼和空化噪聲水平會(huì)降低。另外，在安裝過程中，應(yīng)該仔細(xì)檢查懸置與安裝面的平整度;在骨架鉚接處多增加鉚接，這樣，無論對于汽車的點(diǎn)火發(fā)動(dòng)，還是汽車在道路去的行駛都能夠極大的減少異響，可增大乘客的舒適度。

4.3 解決空氣以及流動(dòng)閥導(dǎo)致的異響

解決空氣侵入造成的異常，通常是在液壓缸上設(shè)置排氣裝置，以便排氣。另外，對于流動(dòng)閥不穩(wěn)定的現(xiàn)象，需要定期規(guī)律清洗、并且多疏通陰尼孔;除此之外，還需要對溢流閥進(jìn)行檢查，倘若發(fā)現(xiàn)有損壞應(yīng)該及時(shí)修理甚至更換。

5 液壓裝置異響的正向設(shè)計(jì)方法分析

5.1 分析液壓裝置異響的原因

在確定異響聲存在后，再通過不斷觀察和聆聽來確定異響的大致位置。然后通過數(shù)據(jù)分析，分別采集聲音數(shù)據(jù)和振動(dòng)數(shù)據(jù)。再通過聲學(xué)回放、聲學(xué)設(shè)計(jì)、振動(dòng)頻率數(shù)據(jù)分析以及鎖定異響頻率，再次進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，最后通過零件整改、臺(tái)架驗(yàn)證以及整車驗(yàn)證，最后確定導(dǎo)致聲音異響的原因和來源。

5.2 采集正向設(shè)計(jì)方法信息

為了找到液壓裝置異響的原因，可對異響進(jìn)行頻率分析，再從異響的頻譜中找出特征，從而為解決液壓裝置異響找到解決方法。運(yùn)用頻譜測試的方法，通過凹輪軸位置傳感器和曲輪軸位置傳感器，再分別采集凹輪軸轉(zhuǎn)角和曲輪軸轉(zhuǎn)角的信號;

5.3 分析正向設(shè)計(jì)中存在的問題

根據(jù)采集到的聲音、振動(dòng)、轉(zhuǎn)角信號等信息可對液壓懸置進(jìn)行測試，再觀察頻譜圖，分析聲音頻率和振動(dòng)頻率。若聲音頻率和振動(dòng)頻率在某一時(shí)刻的波動(dòng)達(dá)到最大，則可以表明此時(shí)為凹輪軸相位和曲輪軸相位對應(yīng)的時(shí)刻為排氣門打開時(shí)刻，那么可以逐步判定，此時(shí)異響的原因是由于凹輪軸的線型設(shè)計(jì)存在問題。也可以通過聲學(xué)回放和聲學(xué)設(shè)計(jì)以及頻率測試，來確定聲音頻率，再通過零件驗(yàn)證找到導(dǎo)致異響的零件問題或者分析是否因?yàn)榄h(huán)境而導(dǎo)致異響。

5.4 根據(jù)問題找到解決方法

通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)對比找到異常聲響，再通過頻率分析找到異常聲響的原因，最后通過零件驗(yàn)證找到導(dǎo)致零件異響所存在根源，最后結(jié)合零件存在的問題找到最合適的方法來解決異常聲響的問題。例如，在工藝制作中，因耦解膜撞擊導(dǎo)流板產(chǎn)生噪音，那么可在原解耦膜上添加凹點(diǎn)。零件出現(xiàn)問題，可通過不斷改善和研究找到最好、最有效的方法來改善噪音。若是環(huán)境問題，則可通過改善裝置、改進(jìn)零件等方式來降低噪音。

6 結(jié)語

在本文中，通過先分析了發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置的結(jié)構(gòu)和作用，再具體分析了造成發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置異響的各種原因，最后從工藝制作中、零件問題、環(huán)境造成問題提出了解決造成異響的方案。文章最后通過信息采集、數(shù)據(jù)分析、再結(jié)合聲音測試、聲音回放、頻率測試等方法研究了發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置異響的正向設(shè)計(jì)。

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