vibraŢiile autovehiculelor (1)

8/10/2019 VIBRAIILE AUTOVEHICULELOR (1)

1/8

1

VIBRAIILE AUTOVEHICULELOR

1. Generaliti

Deplasarea autovehiculelor pe orice tip de drum sau teren este nsoit n permanen de

ocuri i vibraii. Acestea se manifest att la nivelul maselor suspendate ct i la masele

nesuspendate ale autovehiculelor.

ocurile i vibraiile autovehiculelor determin reducerea considerabil a vitezelor medii de

circulaie, creterea consumului de combustibil necesar nvingerii rezistenelor suplimentare n

elementelor suspensiei i n pneuri, toate acestea reducnd eficiena transportului cu aceste

mijloace.

2. Clasificarea vibraiilor autovehiculelor

Dup cauze, ocurile i vibraiile autovehiculelor se clasific astfel:

ocuri i vibraii cauzate de denivelrile i neregularitile suprafeei drumului sau

terenului, de rafalele de vnt, de frnarea autovehiculelor.

ocuri i vibraii provocate de motor, transmisie, direcie i sistemul pneu-roat-drum.

La autovehicul se studiaz:

Vibraii libere, care pot fi amortizate sau neamortizate, n vederea determinrii

pulsaiilor proprii, precum si determinarea influenei maselor suspendate i

nesuspendate asupra comfortabilitii i a regimului de deplasare. Vibraii forate sau ntreinute care solicit permanent autovehiculul n timpul

deplasrii.

n timpul deplasrii, la autovehicule pot fi ntlnite urmtoarele tipuri de vibraii:

a) Vibraii ale asiului i caroseriei, considerate ca un corp rigid aezat pe suspensia elastic

format din arcuri sau arcuri i pneuri.Acestea au caracter de vibraii libere provocate

de neregularitile drumului i acioneaz sub form de ocuri.Uneori, din cauza uzurii,

suprafaa oselei are form de valuri. La deplasarea autovehiculelor peste aceste valuri

se poate ajunge la rezonan, vibraiile devenind foarte periculoase.b) Vibraii de torsiune i ncovoiere ale pieselor motorului i subansamblelor transmisiei.

Acestea se studiaz pe modele dinamice echivalente cu un numr mai mare sau mai mic

de grade de libertate. Aceste vibraii apar ca urmare a particularitilor constructive ale

motorului, transmisiei, sistemului de rulare i de condiiile concrete de deplasare a

autovehiculului, respectiv de regimurile de exploatare.


2/8

2

c) Vibraii ale motorului, ambreiajului i cutiei de viteze n ansamblu, fa de cadrul

autovehicului.

d) Vibraii de fluturare ale roilor de direcie, care se manifest prin oscilaiile roilor ntr -

un plan perpendicular pe direcia de deplasare.O form a acestor oscilaii o reprezint

fenomenul de shimmy, care const n ridicarea succesiv a roilor de dircie de pesuprafaa drumului, urmele lsate de roi avnd form curbilinie. Acest fenomen este

foarte periculos pentru securitatea circulaiei rutiere.

e) Vibraii ale scaunelor conductorului auto i ale pasagerilor, care determin

confortabilitatea autovehiculelor. Apar ca urmare a nsumrii factorilor perturbatori

exteriori i interiori care acioneaz asupra autovehiculelor i se transmit pasagerilor

prin scaune.

f) Oscilaii la autotrenuri. Cnd un autocamion tracteaz una sau mai multe remorci, pot

s apar oscilii pe direcia de deplasare, ntre mobilele n micare. Pentru preluarea

acestor oscilaii, dispozitivele de remorcare se realizeaz cu elemente elastice.

g) Vibraii de nalt frecven a cadrului i caroseriei datorate neregularitilor suprafeei

drumului sau terenului i ca rezultat al nsumrii factorilor perturbatori.

3. Efectele vibraiilor asupra omului i criterii de apreciere ale acestora

Vibraiile mecanice pot fi transmise omului n trei feluri:

o Asupra ntregului corp, prin toat suprafaa sa, cnd se afl sub efectul undelor sonore

din aer.

o Asupra ntregului corp, prin suprafaa de contact cu mediul nconjurtor.

o Asupra unor pri ale corpului, de exemplu asupra minilor aflate n contact cu volanul

sau asupra picioarelor.

Vibraiile au o aciune difereniat asupra diferitelor organe ale corpului omenesc, n funcie

de parametrii mecanici ai vibraiei. n general vibraiile se evalueaz prin mrimile cinematice:

acceleraii, viteze, deplasri i prin frecvene.Limitele admisibile ale vibraiilor suportate de om

se stabilesc n funcie de urmtorii parametrii: mrimea vibraiei (acceleraie, vitez, deplasare),

frecven, durat de expunere, direcia vibraiei fa de corp, criteriul de nocivitate (prag de

percepere, oboseal, pericol pentru sntate). Vibraiile vor fi msurate la punctul de intrare n

corp.


3/8

3

4. Efectele zgomotului asupra organismului uman i limite admisibile ale nivelului

de zgomot

Orice sunet este caracterizat, n mod obiectiv, de intensitate, nlime i timbru. Dintre

acestea, cea mai important pentru evaluarea zgomotelor este intensitatea sonor.

Zgomotul produce asupra omului o serie de efecte fiziologige i psihologice. n funie de

intensitatea zgomotului, efectele asupra omului sunt urmtoarele:

Afeciuni ale organului auditiv, manifestate prin oboseal auditiv, reducerea auzului,

instalarea surditii pariale sau totale i traumatisme sonore.

Afeciuni ale diverselor organe i aparate ale corpului uman (hipertensiune arterial,

deficit de recunoatere a culorilor, etc.)

Afeciuni psihologige (austenii, boli nervoase, tulburri ale somnului, etc.)

Reducerea productivitii muncii (reducerea ateniei, instalarea strii de oboseal)

5. Factorii perturbatori care acioneaz asupra autovehiculelor

5.1 Factori perturbatori exteriori

Factorul perbutator cu aciune continu, determinat de profilul suprafeei drumului sau

terenului, are de obicei un caracter aleator.

ocurilei oscilaiile la care sunt supuse automobilele provin att din surse exterioare ct i

interioare.

Micarea vibratorie ntr-un punct al unui sistem elastic poate fi rspunsul la o excitaie

aplicat sistemului, caracteriticile micrii depinznd de proprietile dinamice ale acestuia.

Excitaia poate fi dinamic, exprimat prin aciunea denivelrilor drumului asupra roilor

automobilului de vibraii.

este intensitatea aerului , n kg/m

C viteza sunetului, n m/s

D modulul de compresibilitate, n N/m

IP2

2 C

P2

2 B

P


4/8

4

Msurrile de vibraii pot fi clasificate n trei mari categorii: msurarea rspunsurilor,

msurarea excitaiilor i msurarea simultan a excitaiei i rspunsului. Msurarea rspunsului

presupune nregistrarea i analiza evoluiei n timp a vibraiilor produse la autovehicule, n

timpul deplasrii acestora. Comparnd valorile msurate cu anumite nivele limit admisibile

stabilite prin standarde i norme, se poate aprecia efectul lor asupra omului i asupra organelor

componente ale automobilului. Msurarea excitaiilor are drept scop identificarea surselor

perturbatoare i a legii de variaie a acestora.

Fig. 1 Profilul sinusoidal al suprafeei drumului: a-n funcie de timp;b-n funcie de spaiu

Fig. 2 Reprezentarea profilului drumului printr-o funcie periodic oarecare: a - graficul funciei

periodice; bspectrul discret al amplitudinilor.


5/8

5

Fig. 3 Reprezentarea profilului drumului printr-o funcie neperiodic: a- graficul funciei

neperiodice; bspectrul continuu al amplitudinilor.

5.2 Factori perturbatori interioriMotorul cu ardere intern montat pe autovehicul reprezint o surs important de vibraii, ca

urmare a variaiei periodice a forelor i momentelor care acioneaz asupra organelor

componente. Factorul perturbator al motorului l reprezint momentul de torsiune, care

acioneaz asupra arborelui cotit.

La deplasarea autovehiculelor pe suprafee perfect plane, apar vibraii ca urmare a rotirii

roilor. Apar ca urmare a: neuniformitii formei pneului, btilor pe vertical a roilor i

pneurilor i a dezechilibrului.

Fig. 4 a) Neuniformitatea pneului prin arcuri elementare cu caracteristici elastice diferite

b) Variaia constanstei elastice a pneului n funcie de unghiul de rotaie.


6/8

6

6.Studiul vibrailor mecanice ale autovehiculului pe modele dinamice i

matematice

6.1.Model dinamic cu un singur grad de libertate

Cel mai simplu model dinamic al unui autovehicul constdintr-o masm rezematelastic pe

un arc elicoidal, cu constanta elastic k liniar. Prin m se ia n considerare ntreaga masa a

autovehiculului, iar prin k se are n vedere constanta elastica suspensiei si a pneurilor.

Sub actiunea unui impuls vertical, masa m este scoasdin echilibru i va oscila n jurul poziiei

de echilibru static.

Fig.5 Model dinamic cu un singur grad de libertate

6.2.Model dinamic cu 2 grade de libertate

Model dinamic cu 2 grade de libertate cu micri verticale i unghiulare de tangaj. Vibraiile

unghiulare de tangaj influeneaz n mare msurconfortabilitatea autovehiculelor, mai ales

cnd sunt combinate i cu vibraiile verticale. Studiul acestor oscilaii poate fi realizat pe

modele dinamice de diverse complexiti.

Fig. 6 Model dinamic cu 2 grade de libertate


7/8

7

6.3.Model dinamic cu 4 grade de libertate

La studiul vibraiilor verticale i de tangaj ale autovehiculelor, pe modelul dinamic cu un singur

grad de libertate, nu s-au luat n considerare masele nesuspendate, precum i influen altor

factori.

Modelul dinamica cu 4 grade de libertate ia n considerare influena maselor nesuspendate

ale autovehiculului, forele de amortizare din pneuri si amortizoare, precum si excitaiile

datorate neregularitiilor suprafeei drumului.

Fig. 7 Model dinamic cu 4 grade de libertate

7. Zgomotele autovehiculelor

n timpul deplasrii, respectiv n timpul funcionrii n agregat cu diverse maini,

autovehiculele sunt nsoite de zgomote permanente, avnd un spectru larg de manifestare.

Acestea se manifest att n interiorul ct i n interiorul autovehicului i n anumite condiii pot

fi suprtoare sau chiar periculoase.

Sursele principale de zgomot, care apar la autovehicule, sunt datorate funcionrii motorului ,

transmisiei mecanice, sistemului de rulare, a diverselor instalaii de lucru i auxiliare i de

conturul habitaclului, cabin, caroserie.

7.1 Zgomotul interior

Motorul cu ardere intern montat pe autovehicul reprezint principala surs de zgomot

interior. Zgomotul motoarelor este cauzat, n principal de sistemele de admisie i de evacuare.

Nivelele globale maxime ale zgomotelor motoarelor sunt de 110...112 dB. Vibraia principal a


8/8

8

motorului este determinat de armonicele neechilibrate ale forelor de inerie sau insuficient

echilibrate ale prilor mobile.

Angrenajele din cutiile de viteze, cutiile de distribuie, transmisiilor principale si finale ale

punilor motoare creeaz zgomote de frecven pur (fluierturi), la frecvena de angrenare a

dinilor. Factorii ca influeneaz zgomotul de funcionare al mecanismelor cu roi dinate pot fi:

Constructivi (modulul, lungimea dintelui, unghiul de nclinare a danturii, materialul etc.)

Tehnologici ( clasa de precizie, tehnologia de fabricare, rugozitatea flancului)

De exploatare ( sarcina, viteza de rotaie, modul de ungere etc.)

Transmisiile cardanice i cele cu arbori planetari, la roile motoare, provoac vibraii

corespunztoare diferitelor armonici ale vitezelor unghiulare de rotaie.

Rulmenii de orice fel, precum i toate accesoriile montate pe motor i autovehicul, emit

zgomote specifice ntr-un spectru larg.

Pentru a evita fenomenele de rezonan, care influeneaz negativ i nivele de zgomot,

indiferent de viteza de deplasare a autovehiculului, se caut ca frecvenele proprii ale

diferitelor subansamble sa fie diferite ntre ele, astfel:

Caroseria autovehiculului 1...2 Hz;

Scaunul pasagerului 2...3 Hz;

Motorul i transmisia 6...9 Hz;

Roile i anvelopele 10...16 Hz;

Caroseria la oscilaii de torsiune 18...30 Hz; Caroseria la oscilaii de ncovoiere 30...40 Hz;

Partea frontal i aripile 40...80 Hz;

Piesele caroseriei i ale grinzilor caroseriei 80...200 Hz;

7.2 Zgomotul exterior

Prezena autovehiculelor de diverse tipuri n traficul urban reprezint o surs d e zgomot, care

contribuie n mare msurla nrutirea condiiilor de via i de munc. Indiferent dac este

vorba de cel mai silenios sau zgomotos autovehicul, regimul n care funcioneaz are o mare

importan. Cea mai mic variaie a nivelului de zgomot se constat la rularea liber( 60-70 dB

(A) la viteza de 50 km/h) i cea mai mare la startul de pe loc (70-120 dB(A)).

n timpul deplasrii sunt dou surse pricipale de zgomot: motorul i transmisia

autovehiculului i respectiv rulajul roilor. Ponderea celor dou surse n nivelul zgomotului

global este diferit pentru fiecare tip de autovehicul i regim de deplasare.

vibraŢiile autovehiculelor (1)

Documents