淺析汽車空調(diào)噪聲來源、對人體的影響及其控制
汽車室內(nèi)噪聲是汽車NVH 的主要內(nèi)容。引起車內(nèi)噪聲的因素很多,主要有發(fā)動機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲、傳動系噪聲以及高速行駛時的風(fēng)噪聲等等;汽車空調(diào)系統(tǒng)在工作時也會產(chǎn)生非常明顯的車內(nèi)噪聲,而且其產(chǎn)生的噪聲相對容易被乘員辨識??照{(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、鼓風(fēng)機(jī)及管路系統(tǒng)有輕微噪聲是正常的,但是如果噪聲過大或存在異響,就說明空調(diào)系統(tǒng)有故障,需要及時處理。
汽車空調(diào)產(chǎn)生的噪聲:有車內(nèi)外機(jī)器發(fā)生的噪聲,如壓縮機(jī)、冷凝器和風(fēng)扇等產(chǎn)生的噪聲,還有膨脹閥的動作聲,制冷劑的流動聲,電動機(jī)的電刷聲,調(diào)速機(jī)構(gòu)的傳動聲,以及從鼓風(fēng)機(jī)、管路、格柵等通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲。其中最大的噪聲源則是通風(fēng)系統(tǒng)。
風(fēng)機(jī)噪聲:在通風(fēng)系統(tǒng)中,鼓風(fēng)機(jī)是最大的噪聲源。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化造成氣體壓力的變化,氣流從風(fēng)機(jī)葉輪的壓出、渦殼內(nèi)產(chǎn)生的渦流、進(jìn)風(fēng)口氣流的紊流等都是噪聲源。特別是在進(jìn)行氣體循環(huán)時,風(fēng)機(jī)把從空調(diào)器內(nèi)吹出來的氣流又通過進(jìn)風(fēng)口直接送回空調(diào)器,由于聲音被輻射,致使進(jìn)氣噪聲增大。
氣流聲:當(dāng)空氣流過空調(diào)器的通風(fēng)管路時,經(jīng)過內(nèi)部的隔板、調(diào)節(jié)風(fēng)門、格柵等障礙物所產(chǎn)生的聲音,以及由于通風(fēng)管路的擴(kuò)大或縮小所造成的空氣紊流而產(chǎn)生的聲音,都是氣流聲。由于調(diào)節(jié)氣流的風(fēng)門結(jié)構(gòu)種類繁多,通風(fēng)管路復(fù)雜,所以極易產(chǎn)生氣流聲。
車內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn):
聽力障礙界限允許值:80dB(A)。
不舒適感允許值:60dB(A)。
不妨礙乘員對話的允許值:45~50dB(A)。
正常工作、操作允許值:35dB(A)。
休息、睡眠允許值:30dB(A)。
欣賞音樂允許值;20dB(A)。
車內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn),對司機(jī)和乘客往住有不同的標(biāo)準(zhǔn)。對司機(jī)主要考慮上述的1~3項,對乘客一般1~6項均要控制,以保證乘客的舒適性。
汽車空調(diào)噪音對人體的影響
噪聲對人體的影響,主要包括心理、生理兩個方面。首先是人對噪聲有厭惡情緒,人對噪聲的主觀心理感受是煩躁不安并引起一系列不良生理反應(yīng),繼而造成不能安眠、血壓升高,影響腸胃蠕動,妨礙消化與吸收功能特別是還可以引起各種神經(jīng)關(guān)能癥,這就影響、干擾了人們的學(xué)習(xí)、生活和工作。
由于汽車噪聲是流動性的,影響范圍大,干擾時間長,因而受影響的人員也多。
為創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)、工作和生活環(huán)境,盡量減少噪聲的干擾和對人體健康的危害,必須對汽車的噪聲進(jìn)行檢測和控制。
正常人耳在聲波頻率為1000 Hz時,能聽到最小聲壓為2х10??Pa,稱為聽閾聲壓;當(dāng)聲壓為20Pa時,使人耳產(chǎn)生疼痛,稱為痛閾聲壓。
計權(quán)網(wǎng)絡(luò)有A、B、C三種。A計權(quán)聲級是模擬人耳對55dB以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性,B計權(quán)聲級是模擬55~85dD的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性,C計權(quán)聲級是模擬高強(qiáng)度噪聲的頻率特性。三者間主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度,A衰減最多,B較少,C最少。A計權(quán)聲級特性曲線和人耳的聽覺特性相接近。
如何控制汽車空調(diào)噪聲
噪聲的控制方法主要是控制噪聲源,以及噪聲的傳輸和擴(kuò)散。
1. 選擇低噪聲的風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)的空氣動力噪聲大小與其轉(zhuǎn)速、葉輪直徑大小和外殼的結(jié)構(gòu)、葉片傾角、葉片數(shù)和風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)有關(guān)。為了降低風(fēng)機(jī)噪聲,—般離心風(fēng)機(jī)葉輪圓周線速度不應(yīng)高于18m/s,軸流風(fēng)機(jī)圓周線速度不應(yīng)高于20m/s,否則,空氣動力噪聲將明顯提高。所以,在汽車空調(diào)系統(tǒng)中,應(yīng)選用轉(zhuǎn)速較低的離心風(fēng)機(jī)。對風(fēng)機(jī)還應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)的合理性和裝配的精密性,以及風(fēng)機(jī)良好的平衡性能,以減少機(jī)械振動噪聲。為了避免碰擊和振動,還應(yīng)控制運動部件結(jié)合處的間隙,并盡可能采用噪聲低的滑動軸承。在風(fēng)機(jī)傳動中,直聯(lián)傳動比聯(lián)軸器傳動的噪聲小,V帶傳動噪聲最大,另外,在風(fēng)機(jī)安裝時,應(yīng)采用有效的隔振墊用以減振。
2. 降低風(fēng)管內(nèi)的空氣阻力和改進(jìn)風(fēng)管結(jié)構(gòu)
對一定的送風(fēng)系統(tǒng),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速愈小、風(fēng)壓愈低,則風(fēng)機(jī)噪聲也愈低;在保證車室換氣量的條件下,總送風(fēng)量不必選擇過大,以利于降低風(fēng)管內(nèi)空氣流速和減小風(fēng)管空氣流動阻力,風(fēng)管內(nèi)空氣流動產(chǎn)生噪聲,主要是由于邊界層產(chǎn)生渦流及其渦流區(qū)的壓力和流速的變化;另外,氣流遇到障礙物和風(fēng)管內(nèi)表向粗糙也引起氣流噪聲。因此,風(fēng)管內(nèi)的空氣流通不宜選擇過大;對風(fēng)管彎頭、三通管接頭、變截面過渡段、調(diào)節(jié)風(fēng)門等應(yīng)做成流線型、漸縮型或設(shè)置導(dǎo)流葉片,以減小氣流阻力和避免引起氣流的渦流。
3. 改進(jìn)風(fēng)管之間的連接結(jié)構(gòu)
在通風(fēng)系統(tǒng)的吸、排風(fēng)口及空氣分配器與風(fēng)管之間應(yīng)設(shè)置適當(dāng)長度的喇叭管,而在空氣分配器出風(fēng)口盡可能增加出風(fēng)格柵面積或裝置導(dǎo)風(fēng)葉片等,以減少空氣動力噪聲。由于風(fēng)機(jī)的振動,當(dāng)風(fēng)速和風(fēng)壓變化時,會引起風(fēng)管振動而產(chǎn)生噪聲。為此,除了在風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口設(shè)置減振軟管外,在風(fēng)管穿過車壁的部位也應(yīng)以軟管連接,并避免風(fēng)管與車壁直接剛性接觸,以減少風(fēng)管振動傳給車壁。
4. 利用吸聲降低噪聲
在空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口、空氣分配器以及部分風(fēng)管內(nèi)粘貼吸聲材料,可利用材料的吸聲效果來降低噪聲。吸聲材料具有多孔性,它能把入射在其上的聲能部分地吸收掉,以減少噪聲對空調(diào)車室的干擾。當(dāng)聲波進(jìn)入吸聲材料孔隙時,即激發(fā)多孔材料孔隙中無數(shù)小孔內(nèi)的空氣分子和材料細(xì)小纖維的振動,由于摩擦和粘滯阻力,使相當(dāng)一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而散失掉。所以吸聲材料大都是疏松多孔的,如玻璃棉、泡沫塑料、礦碴棉、毛氈、石棉絨等。
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