汽車液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲分析與研究

安徽中鼎金亞汽車管件制造有限公司 張培勇 唐之勝 陳小勇

汽車液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲分析與研究

安徽中鼎金亞汽車管件制造有限公司 張培勇 唐之勝 陳小勇

隨著時(shí)代的發(fā)展和生活水平的提高，人們對乘車舒適性要求的日益提高，由于人體器官的固有頻率都很低（如頭部為2-12Hz,肢體為10-12Hz,內(nèi)臟為4-6Hz,眼球?yàn)?-3Hz），故低頻噪聲更容易引起駕駛員和乘客的疲勞。本文介紹高壓管總成通過調(diào)整降噪結(jié)構(gòu)后，經(jīng)過臺架試驗(yàn)、實(shí)車驗(yàn)證、駕駛員主觀感受等方式驗(yàn)證，轉(zhuǎn)向噪聲明顯降低，提高了駕乘人員的駕乘舒適度。

轉(zhuǎn)向管；噪聲

1 工作原理介紹

圖1 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部件的工作原理

以上為動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部件的簡要介紹，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由油泵，高壓管總成，轉(zhuǎn)向器，回油管總成，油壺，吸油管總成組成，以下為液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油管總成功能介紹。

圖2 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油管總成功能

2 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常常趨向引起嚴(yán)重的噪音。主要的噪音源通常是泵，閥也是個(gè)噪音源。噪音源通常分為三類：空氣播噪音（ABN）、結(jié)構(gòu)傳播的噪音(SBN)、流體傳播的噪音(FBN)。

（1）ABN是通過空氣傳播的噪音，人耳可以聽到。

（2）SBN是結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械振動，常常是ABN的主要原因。

（3）FBN 是液體中的壓力波動，它是SBN 的一個(gè)主要來源，從而也是ABN 的主要原因。FBN可以沿著液壓管路傳播很遠(yuǎn)。

ABN、SBN、FBN 之間的關(guān)系是極端復(fù)雜的。從FBN 轉(zhuǎn)換到SBN 取決于許多因素，例如管線支承的類型和間隔、彎頭的數(shù)量、油管長度和柔性油管等。

3 噪音術(shù)語

（1）growl 轟鳴聲——低聲調(diào)的液壓噪聲。當(dāng)發(fā)動機(jī)處于怠速，較慢地來回轉(zhuǎn)動方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)出的這種噪聲。

（2）Moan呻吟聲——低聲調(diào)的液壓噪聲。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速約為1000rpm時(shí)，較慢地來回轉(zhuǎn)動方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)出這種噪聲。

（3）Whine 顫音——高聲調(diào)的噪聲。在不轉(zhuǎn)動方向盤的情況下，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速從怠速增大到3000rpm時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)出的這種噪聲。

（4）Scream尖叫聲——高聲調(diào)的液壓噪聲。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為3500rpm時(shí)，緩慢地來回轉(zhuǎn)動方向盤，并不引起限壓的情況下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)出的噪聲。

（5）Relief限壓噪聲——發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為1000rmp 時(shí)，轉(zhuǎn)動方向盤直到限位狀態(tài)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)出這種噪聲。

（6）Hiss——轉(zhuǎn)向機(jī)的類似于蛇的“咝咝”聲。

（7）Whistle——轉(zhuǎn)向機(jī)的類似于水壺的哨聲。

（8）Honk——雁叫聲。

下文主要針對growl噪聲，我司的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，主要集中在油泵工作頻率的10階次，20階次，30階次尤為明顯，當(dāng)這些聲音不可被接受時(shí)便被稱為轉(zhuǎn)向噪聲，下文中統(tǒng)稱為”噪聲“。

4 噪聲改善措施

泵工作產(chǎn)生的低頻噪聲可通過以下兩種方案來改善：

（1）優(yōu)化油泵，但更改周期較長，相應(yīng)成本也較大；

（2）通過高壓管總成改善噪聲，更改周期短，成本低。

通過長期經(jīng)驗(yàn)累積發(fā)現(xiàn)，客戶這邊遇到類似問題首先想到的是更改高壓管總成，當(dāng)噪聲無法再繼續(xù)改善且仍不可被接受時(shí)，再改善油泵，但油管只是油液傳輸?shù)耐ǖ溃旧聿粫a(chǎn)生噪聲，故解決噪聲的根本還需要從振動源著手，以下就高壓管總成噪聲優(yōu)化的改善效果做試驗(yàn)舉例說明。

5 噪聲改善案例

以下是我司針對泵10階次低頻噪聲優(yōu)化時(shí)，高壓管總成降噪方案的案例。海馬某車型發(fā)動機(jī)怠速時(shí)泵10階次噪聲偏大，主觀上無法接受，故我司通過數(shù)據(jù)采集，結(jié)合車輛工況，優(yōu)化高壓管總成結(jié)構(gòu)，此方案主要更改消聲管位置和規(guī)格，來改善泵10階次噪聲，如下為改善前后的對比效果。

（1）發(fā)動機(jī)怠速，方向盤不轉(zhuǎn)向工況下，改善前油泵10階次噪聲最大28.03dB，改善后為22.34dB，降低5.56dB。

圖3 發(fā)動機(jī)怠速油泵10階次噪聲結(jié)果

（2）發(fā)動機(jī)怠速，同時(shí)轉(zhuǎn)向180°工況下，泵10階次噪聲改善前33.99dB，改善后為31.20dB，降低2.79dB。

圖4 發(fā)動機(jī)怠速泵10階次噪聲結(jié)果

同時(shí)改善后的數(shù)據(jù)分析與人耳主觀感受一致，可以被接收，得到客戶認(rèn)可。

6 針對高壓管總成降噪方案設(shè)計(jì)優(yōu)化意見

我司從事液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油管11年歷史，經(jīng)過不斷摸索，理論結(jié)合實(shí)踐，不斷總結(jié)降低噪聲的優(yōu)化方案，針對growl噪聲改善意見總結(jié)如下經(jīng)驗(yàn)：

（1）橡膠軟管中增加消音裝置來噪聲，消聲管的長度及位置可參考以下情況做適當(dāng)調(diào)整。

1）當(dāng)軟管長度小于500mm時(shí)，12.5mm＜S＜25.4mm，L1=L2；

圖5 消聲管的長度及位置

2）當(dāng)軟管長度大于500mm時(shí)，S=25.4mm；L1＜L2；

圖6 消聲管的長度及位置

（2）軟管材料的選擇橡膠軟管膨脹量越大，降噪效果有越好，膨脹量即加壓時(shí)軟管的體積膨脹量。

軟管規(guī)格：軟管內(nèi)經(jīng)越大，降噪效果越好；

消音器的選擇：高壓管總成狀態(tài)下橡膠軟管內(nèi)徑與消音器外徑的間隙越大，降噪效果越好；但如果消音器內(nèi)徑太小，則整車上體現(xiàn)為轉(zhuǎn)向困難；

管路設(shè)計(jì)：連接轉(zhuǎn)向泵和轉(zhuǎn)向器的金屬管彎曲盡量平緩，橡膠軟管彎曲半徑盡量放大。

7 結(jié)果

經(jīng)過眾多車型的驗(yàn)證，消聲管規(guī)格和位置設(shè)計(jì)針對不同軟管長度，不同走向，不同車況均有不同，需根據(jù)客戶關(guān)注的噪聲類別，找到噪聲源，設(shè)計(jì)系列臺架試驗(yàn)，有針對性的改善，并最終以整車上的噪聲評價(jià)為準(zhǔn)。

[1]GB/T 18697-2002《聲學(xué) 汽車車內(nèi)噪聲測量方法》．