background image

 

 

Wibroizolacja drgań

1.

Powstawanie obciążeń dynamicznych

2.

Obciążenia dynamiczne a trwałość i 

niezawodność samochodu

3.

Wpływ drgań na człowieka

4.     Minimalizacja obciążeń dynamicznych
5.     Podstawy wibroizolacji drgań w samochodach
6.

Zawieszenie i modelowanie ich charakterystyki 

7.

Aspekty diagnostyczne

background image

 

 

Poziom i charakter obciążeń dynamicznych w 
samochodzie zależy od jego konstrukcji i stanu 
technicznego oraz warunków ruchu. 

Źródłem 

obciążeń dynamicznych są procesy drganiowe, 
wywołane ruchem samochodu.

 Narastają one z 

wielu przyczyn, m. in.:
          - wzrostu prędkości jazdy i masy pojazdu;
          - zwiększania mocy przenoszonej przez 
układ napędowy;
          - pogorszenia stanu nawierzchni drogi;
          - stylu jazdy, a w tym częstej zmiany 
prędkości obrotowej silnika, włączania sprzęgła i 
skrzyni biegów;
         - obecności luzów w połączeniach, 
powodujących uderzenia między elementami. 

Powstawanie obciążeń 
dynamicznych

background image

 

 

Największe wartości obciążeń dynamicznych i 
związane z tym ekstremalne stany naprężenia w 
elementach samochodu mogą powstawać, np.:
         - podczas przejeżdżania z dużą prędkością 
przez znaczne nierówności drogowe;
         - w rezultacie przeciążenia samochodu 
nadmiernym ładunkiem;
         - po wprowadzeniu zmian konstrukcyjnych, 
niezgodnych z dokumentacją producenta  
samochodu, np.: zwiększenie mocy silnika, 
rozstawu kół.

                   

Zmniejszanie obciążeń dynamicznych 

i poziomu drgań w samochodzie zawsze prowadzi 
do zwiększenia trwałości jego elementów i 
wysokiej niezawodności.

Powstawanie obciążeń 
dynamicznych, cd

background image

 

 

Obciążenia dynamiczne a trwałość 
samochodu

Zależność liczby cykli 
obciążenia  od ich amplitudy  – 
wykres Wöhlera 

Zwiększanie amplitudy obciążeń 
elementu w  samochodzie powoduje, 
że  ulegnie on zniszczeniu po 
mniejszej liczbie cykli tego 
obciążenia

background image

 

 

Rzeczywiste 
przebiegi obciążeń a 
trwałość

 

Wyniki pomiarów 
obciążeń

Projektowany zakres 
obciążeń i odpowiadający mu 
przebieg samochodu, np. 
200 000km

background image

 

 

Wpływ drgań na człowieka

Drgania i wibracje, powstające w czasie jazdy 
samochodu, nie tylko wywołują obciążenia dynamiczne 
elementów i zespołów, ale także wpływają na 
sprawność i efektywność działania kierowcy i ludzi 
jadących samochodem.
      Drgania i wibracje to popularne określenia ruchu 
drgającego, w którym ruchy o niewielkich amplitudach 
i wysokiej częstotliwości w paśmie od kilkudziesięciu do 
kilku tysięcy Hz są często nazywane wibracjami.

 

Zasadniczym źródłem drgań i obciążeń 
dynamicznych w pojeździe są nierówności 
drogi  i praca silnika.

background image

 

 

 

Zasadnicze postacie drgań 

nadwozia to drgania 
pionowe i kątowe. Środek 
drgań kątowych może leżeć 
w różnym miejscu. Jego 
położenie ma istotny wpływ 
na drgania nadwozia w 
miejscu posadowienia 
kierowcy.

 

Wpływ drgań na człowieka, cd

background image

 

 

 

Pojedyncze 

oddziaływania 
dynamiczne (drgania) o 
dużej intensywności 
mogą wywołać 
mechaniczne urazy lub 
obrażenia i kontuzje. 
Natomiast długotrwałe 
drgania o umiarkowanej 
intensywności powodują 
zmęczenie, osłabienie 
uwagi i koncentracji, a 
także mogą doprowadzić 
do wypadku drogowego.

 

Przebiegi obciążeń 
dynamicznych w nadwoziu, 
powstające podczas 
dynamicznego najazdu na 
nierówność  typu wstęp drogi 
o wysokości 5cm

Wpływ drgań 
na człowieka, 
cd

background image

 

 

Wpływ drgań na człowieka, 

cd

Skutki oddziaływania drgań są zależne od ich amplitudy, 
struktury częstotliwościowej i czasu ekspozycji (czasu 
oddziaływania na człowieka): 
       - oddziaływanie drgań i hałasu powoduje negatywne 
skutki fizyczne i psychiczne, tym większe im natężenie 
tych oddziaływań jest większe;
         - istotne zmniejszenie sprawności i precyzji 
działania powodują drgania mechaniczne o  częstotliwości 
 4 – 8 Hz;
        -  obserwuje się małą wrażliwość ludzi na drgania w 
paśmie częstotliwości  1 – 2 Hz,  które są związane w 
sposób naturalny z ruchem człowieka (chodzenie).

Obniżenie drgań i hałasu w samochodzie prowadzi do 
zwiększenia komfortu jazdy, a w rezultacie przyczynia się 
do obniżenia tempa narastania zmęczenia podczas jazdy. 

background image

 

 

Model obliczeniowy przedniej 
części samochodu 

Masa nadwozia

Masa koła

Siły od 
sprężyn i 
amortyzatoró
w

Oddziaływanie od 
drogi na koło

1

z

1

background image

 

 

Układ równań ruchu, zapisany  przy 
wykorzystaniu warunków równowagi 
płaskiego układu sił działających na masy 
w modelu

0

1

1

1

A

Z

B

F

F

F

1

K

BK

F

F

0

1

1

A

Z

F

F

     

..

1

1

1

z

m

F

B

..

1

1

K

BK

m

F

 

   

-  siła sprężystości w zawieszeniu

;

 

 

  

-  siła tłumienia amortyzatorów

 

-  siła sprężystości w ogumieniu

- siły 
bezwładności

 

1

1

1

u

k

F

Z

Z

1

1

1

u

c

F

A

A

1

1

1

y

k

F

K

K

background image

 

 

Ogólne problemy 

wibroizolacji drgań

Zmniejszenie niekorzystnego oddziaływania 
drgań              i  wibracji na ludzi w samochodach 
można osiągnąć poprzez: 
         - obniżenie ogólnego poziomu drgań w 
samochodzie,
         - intensywne tłumienie drgań najbardziej 
szkodliwych dla człowieka,
         - wibroizolację kabiny kierowcy, jego fotela 
oraz dźwigni sterujących.

Przedsięwzięcia prowadzące do ograniczenia 
szkodliwego wpływu drgań można podzielić na 
dwie grupy:
           - wibroizolację czynną,
           - wibroizolację bierną.

background image

 

 

Ogólna koncepcja 

wibroizolacji

Wibroizolacją czynną

 są przedsięwzięcia 

prowadzące do obniżenia poziomu emisji w źródle 
drgań oraz izolujące źródła drgań od pozostałych 
elementów pojazdu, np. zastosowanie elastycznych 
zawieszeń kół pojazdu i silnika. Natomiast 
zastosowanie osłon i wykładzin dźwiękochłonnych, 
izolatorów i elastycznych zawieszeń fotela kierowcy 
zalicza się do 

wibroizolacji biernej

.

Masa, układ 
izolowany

Wymuszen
ie

background image

 

 

Podstawowe cele układu 

wibroizolacji

Widoczne jest podobieństwo układów zawieszenia w 
samochodach do typowych układów wibroizolacji.  W 
takim układzie poszukuje się kształtu charakterystyk 
wibroizolatora, który pozwoli na osiągnięcie 
następujących celów:
           - amplitudy drgań   obiektu izolowanego będą 
mniejsze od amplitud wymuszenia   działającego na 
wibroizolator;
          - dominujące wartości częstości drgań obiektu 
izolowanego należeć będą do ściśle   określonego 
przedziału częstotliwości drgań najmniej szkodliwych dla 
człowieka.

Podstawowym działaniem prowadzącym do osiągnięcia 
tych celów jest odpowiedni dobór sztywności sprężyn i 
tłumienia amortyzatorów, umieszczonych w układzie 
wibroizolacji.

background image

 

 

Podstawowe kryteria doboru układu 
wibroizolacji  (sztywności zawieszenia)      

 w 

pojazdach są następujące:

       - zapewnienie częstości drgań własnych nadwozia       
    w przedziale

z

s

rad

z

/

12

...

6

Hz

f

z

2

...

1

2

0

  lub

 

  

          

- ograniczenie wartości maksymalnego ugięcia, 

stosownie do dysponowanego miejsca   w podwoziu 
samochodu i minimalizacja prawdopodobieństwa 
„dobijania”   zawieszenia.

Częstość drgań własnych

 

z

  

zależy od sztywności zawieszenia, a mianowicie

 

m

k

Z

z

Z

k

m

gdzie 

  

jest współczynnikiem sztywności zawieszenia, a 

  

oznacza część masy nadwozia przypadającą na 

to zawieszenie.

background image

 

 

Sprężyny w zawieszeniu

Litewski

background image

 

 

Charakterystyka sprężystości 

zawieszenia 

background image

 

 

Diagnostyka sprężyn i 

amortyzatorów

Badane 
sprężyny   i 
amortyzatory

Wymuszenie 
drgań

background image

 

 

Wpływ tłumienia na 

wibroizolacyjne właściwości 

zawieszenia

Tłumienie 
małe w 
amortyzatorze

Tłumienie 
właściwe w 
amortyzatorze

25

.

0

...

2

.

0

5

.

0

...

4

.

0

35

.

0

...

25

.

0

Wartości tłumienia w zawieszeniu należy dobierać następująco

:

             

 

dla wysokiego komfortu jazdy

  

dla bezpieczeństwa jazdy (minimalizacja 

odrywania kół od drogi).

                                             

Zwykle dobiera się wartości 
kompromisowe 


Document Outline