صدا، ارتعاش، تندی (NVH) در علوم مهندسی

صدا، ارتعاش و تندی (Noise ،Vibration And Harshness) که گاها صدا و ارتعاش (Noise And Vibration) نیز نامیده می شوند، بترتیب مخفف های NVH و N&V را می سازند و نامی هستند که در علوم اندازه گیری و بررسی خصوصیات صدا و ارتعاش و صوت شناسی، بخصوص در مطالعات خودروها و کامیون ها، بسیار بکار برده می شوند؛ البته تندی (خشونت یا درشتی) برگرفته از نامی تاریخی و بی مسمی است که ارزیابی و تشخیصی ذهنی را می طلبد؛ اما از صدا و ارتعاش می توان تشخیصی فیزیکی داشت و آن ها را اندازه گیری کرد.

NVH اصطلاحی در علوم مهندسی است، که عموما برای توصیف ارتعاشات ناخواسته در خودرو بکار می رود. این عبارت اگر چه بیشتر در ارتباط با وسایل نقلیه ی جاده ای مطرح می شود، اما به عینه تکنیک هایش در صنایع هوایی و حمل و نقل ریلی پرکاربرد است.

توسعه ی NVH در حد بهینه، هدفی مهم در بهبود وسایل نقلیه به شمار می رود؛ بطوریکه مطالعات بر روی این فاکتور در عملکرد و کیفیت محصول، راحتی سفر و رضایت مصرف کننده تاثیر بسزایی داشته، به عنوان فاکتوری مهم، در میزان صداقت علامت و مارک محصول (Brand Loyalty) معرفی می گردد.

 

عکس

Road Noise: صدای جاده | Wind Noise: صدای باد

Engine Noise: صدای موتور | Exhaust Noise: صدای (گازهای) خروجی

شکل ۲۸-۳- منابع تولید صدا

 

ابزارهای شبیه سازی و آزمایشگاهی پیشرفته در زمینه ی بررسی NVH، به عنوان پیش نیازهایی اساسی برای استفاده ی بهینه از زمان و سرمایه، کاهش دوره ی عیب یابی و پیش تولید و فاصله ی زمانی مابین طرح و محصول نهایی مطرح می باشند.

در حال حاضر مطالعات گسترده ی NVH در قسمت شاسی و بدنه ی خودرو، در زمینه ی صداهای داخلی و ارتعاشات مزاحم سرنشینان، در حال انجام است؛ و مطالعات بر روی پروسه هایی که بتواند تعادلی را بین NVH و دینامیک وسایل نقلیه (سواری و فرمان پذیری) فراهم کند، رو به گسترش است.

 

  • فعالیت های پژوهشی در زمینه ی NVH:

از آنجایی که تولید برخی از صداها می تواند باعث آزار و اذیت زیادی گردد، برای مدتی طولانی در معرض چنین صداهایی بودن نیز می تواند برای سلامتی انسان زیان آور باشد. از اینرو، اتحادیه ی اروپا مداما به عنوان اسپانسر گروه هایی که در زمینه ی کاهش ازدحام صداهای صنایع هوایی، ریلی و جاده ای فعالیت دارند، معرفی می گردد. به همین منظور کارشناسان گروه هایی که در زمینه ی NVH فعالیت دارند، در نائل شدن به محیطی آرام، از هر گونه همکاری با دانشگاه ها و سایر مراکز تحقیقاتی دریغ نمی نمایند. در نمونه ی اخیری از این پروژه ها که اتحادیه ی اروپا در آن شراکت داشت، پروژه ای با عنوان استفاده از مواد باهوش به منظور کاهش فعال صدا بود (Intelligent Materials For Active Noise Reduction). در این پروژه وظیفه ی گروه بکار بردن کاراندازهایی بر پایه ی تکنولوژی پیزوفویل بوده است، تا تولید ارتعاش و صدای موتورهای تولید کننده ی قدرت را به مقدار زیادی کاهش دهند.

 

  • از دیگر زمینه های تحقیقاتی گروه های NVH می توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱- توسعه متدها و ابزارآلات بسیار پیچیده و پیشرفته ی NVH، با توجه به واقعیت و ماهیت موتور و وسیله ی نقلیه.

۲- تمرکز مطالعات بر روی عوامل NVH در موتورهای جدید خودرو، و همچنین تکنولوژی های دیگری نظیر سیستم های احتراق پیشرفته، کنترل کننده های گازهای خروجی موتور، مواد بکار رفته در خودرو و کنترل فعال صدا.

۳- تحقیق جامع و بنیادی در زمینه ی صوت شناسی، به منظور دست یافتن به دانش گسترده ی کیفیت صدا.

 

  • صوت شناسی و کنترل صدا:

تحقیق بر روی صوت شناسی و کنترل صدا، به عنوان خط مشی بسیاری از گروه های NVH، در بخش مهندسی مکانیک خودروی بسیاری از دانشگاه های بزرگ، مطرح می باشد. این مطالعات که به تجهیزات و آزمایشگاه های مخصوص و ویژه ای نیازمند است، به بررسی صداهای موجود در طبیعت، تاثیرات صدا بر مردم، صوت شناسی اتاق، اصول کنترل صدا و مواد می پردازد.

این گرایش تحصیلی به دانشجویانش دورنمایی قوی از کنترل صدا و کاربردهایش در محیط های صنعتی مانند صنعت خودرو را می دهد. همچنین آزمایشگاهایی که در زمینه تخصصی NVH در دانشکده های مکانیک خودرو طراحی شده است، پاسخگوی پروژه هایی می باشند، که از طرف اسپانسرهای مختلفی نظیر کارخانجات، دانشگاه ها و آژانس های دولتی مطرح شده است.

 

  • از جمله مواردی که این آزمایشگاه ها می توانند به بررسی آنها بپردازند، عبارتند از:

۱- محک زدن قابلیت موتورها، سیستم های انتقال قدرت و وسایل نقلیه در برابر NVH

۲- عیب یابی اصولی NVH

۳- طراحی صدا و بررسی دقیق صوت شناسی

۴- بررسی قابلیت های صدا و علامت گذاری صداها

۵- بهینه سازی پروسه های مفهومی صدا

۶- توسعه و تکمیل نتایج NVH در نتیجه خط مشی SOP (Start Of Production)

۷- توسعه و بهینه سازی NVH در وسایل نقلیه

۸- توسعه NVH در سیستم های شاسی، به منظور انتقال کمتر صدا و ارتعاشات به محل استقرار سرنشینان خودرو

 

عکس

شکل ۲۹-۳- آزمایشگاه تست NVH خودرو

 

  • برای رسیدن به اهداف بالا می توان از ابزار و نرم افزارهای سیستم های مهندسی CAE (Computer Aided Engineering) و CAT (Computer Aided Testing) بهره برد:

۱- ANSYS, NASTRAN

۲- Hypermesh, I-DEAS

۳- ADAMS Engine, ADAMS Car

۴- Sysnoise

۵- SIMPACK, DADS

۶- GT-Power

۷- (DOE) Design Of Experiments

۸- PAK, LMS, SQLab/ArtemiS, Acoustic Camera

 

  • شبیه ساز NVH وسیله نقلیه (NVH Vehicle Simulator):

شبیه ساز NVH، ابزاری است که به دقت، صدا و ارتعاشاتی را که راننده در حین رانندگی در مسیری واقعی حس می کند، در محیطی مجازی شبیه سازی می نماید.

شبیه ساز رومیزی NVH (The Desktop NVH Simulator)، سیستم کاملی است که برای استفاده در محیط های اداری طراحی شده است، و اپراتور سیستم را قادر به تجربه کردن صداهای وسیله ی نقلیه ی در حال حرکت، از طریق مانیتورهایی که بر روی میزش قرار گرفته است، می نماید.

در تقابل با شبیه ساز رومیزی، شبیه ساز کامل NVH وسیله ی نقلیه (Full NVH Simulator) پروژه ای است که نیازمند به اضافه کردن قطعاتی به قسمت های مختلف خودرو می باشد (برای مثال به صندلی، پدال و فلکه ی فرمان).

در این سیستم شبیه سازی، کل خودرو در مقابل پرده ای شبیه پرده ی سینما قرار می گیرد؛ و تمام مسیرهایی که قرار است در آن رانندگی صورت گیرد، بر روی این پرده به نمایش در می آید. سپس اُپراتور شبیه ساز پشت میزش می نشیند (در مدل شبیه ساز رومیزی) یا در خودرو قرار می گیرد (در مدل شبیه سازی کامل وسیله ی نقلیه)، و کلیه صداها و ارتعاشاتی را که در حین رانندگی ایجاد می شود، تجربه می کند. پس از آن پاسخ هایی را که راننده (اُپراتور) به این صداها و ارتعاشات می دهد را سیستم تجزیه و تحلیل می نماید.

 

عکس

شکل ۳۰-۳- شبیه ساز رومیزی NVH

 

  • پروسه هایی که در زمینه ی بهبود NVH خودرو در حال انجام است، به بخش های مختلفی از خودرو، نظیر مجموعه های زیر می پردازند:

۱- مولد قدرت

  • موتور و جعبه دنده
  • محل های نصب موتور
  • سیستم های ورودی و خروجی

۲- خط انتقال قدرت

  • فلایویل (چرخ طیار) و مبدل گشتاور
  • محورهای محرک و دیفرانسیل
  • اکسل ها

۳- بدنه ی خودرو

  • قسمت های نگهدارنده و ستون ها: امپدانس محل تماس سطوح، حساسیت صوتی بدنه، رزونانس های موضعی و کلی
  • سطوح انحنادار: انحناهای داخلی در سقف و کف اتاق

۴- شاسی

۵- دمپرها (کمک فنرها، میراکننده ها) و بوش ها

۶- محل نصب دمپرها و فنرها

۷- تنظیم و میزان کردن ترمز، فرمان و چرخ

۸- سیستم کنترل دینامیک سواری

۹- سیستم های زیر مجموعه ای که بخشی از راحتی و آسایش سرنشین می باشند.

  • صدای موتور تنظیم کننده ی صندلی
  • صدای اسباب و تجهیزات تنظیم پنجره
  • صدای بسته شدن درب خودرو

 

عکس

شکل ۳۱-۳- خودروی هیوندا، با طراحی حذف NVH از منبع و جلوگیری از ورود آن به کابین توانسته است، آرامش بسیاری را برای سرنشین فراهم نماید.

0 دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *