摘　要: 從客車車內(nèi)噪聲產(chǎn)生機理入手, 闡述在客車結(jié)構(gòu)設(shè)計中綜合運用吸聲、隔聲和阻尼減振技術(shù)控制車內(nèi)噪聲的基本思路和具體方法。 
    關(guān)鍵詞: 吸聲; 隔聲; 阻尼; 控制 
    客車車內(nèi)噪聲極易使駕駛員和乘客感到疲勞, 對客車乘坐舒適性具有重要影響。因此, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中綜合采取一定的措施, 有效地控制車內(nèi)噪聲顯得很重要。

1　車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生機理

     車內(nèi)噪聲產(chǎn)生機理如圖1 所示。從聲源來看, 車內(nèi)噪聲的來源主要有: 發(fā)動機噪聲、進(jìn)排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲等。車外噪聲向車內(nèi)傳播的具體途徑主要有兩個: 一是通過車身壁板及門窗上所有的孔、縫直接傳入車內(nèi); 二是車外噪聲聲波作用于車身壁板, 激發(fā)壁板振動, 并向車內(nèi)輻射噪聲。從振動源來看, 主要有兩個方面: 發(fā)動機、底盤工作時產(chǎn)生的振動和路面激勵產(chǎn)生的振動。后者頻率較低, 對激發(fā)噪聲影響較小。車身壁板主要由金屬板和玻璃構(gòu)成, 這些材料都具有很強的聲反射性能。在車室門窗均關(guān)閉的條件下, 上述傳入車內(nèi)的空氣聲和壁板振動輻射的固體聲, 都會在密閉空間內(nèi)多次反射, 相互疊加成為車內(nèi)噪聲。

    從上述可知, 發(fā)動機、底盤、路面作為聲源和振源均可激發(fā)車內(nèi)噪聲, 其傳播途徑可分為空氣傳聲和固體傳聲兩種, 其中由空氣傳播的噪聲主要為發(fā)動機表面輻射噪聲和氣體流動噪聲, 而固體傳播的噪聲主要為發(fā)動機、輪胎、路面及氣流等引起車身振動而向車內(nèi)輻射的噪聲。

2　控制措施

     車內(nèi)噪聲控制是一項比較復(fù)雜的工作, 達(dá)到控制目的的途徑也是多種多樣的, 但歸結(jié)起來主要有三點: 減弱聲源強度; 隔絕傳播途徑; 吸聲處理。 
     (1) 減弱聲源強度是控制車內(nèi)噪聲的根本。客車聲源主要為發(fā)動機噪聲、進(jìn)排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲、傳動系噪聲等, 尤其是發(fā)動機噪聲和傳動系噪聲。減弱這些聲源強度途徑有兩條: 一是采用新技術(shù), 改進(jìn)結(jié)構(gòu), 提高其部件的加工精度和裝配質(zhì)量; 二是采用吸聲、隔聲、減振、隔振等技術(shù), 以及安裝消聲器等, 以控制聲源的噪聲輻射。目前國內(nèi)大多數(shù)客車制造廠所用發(fā)動機和三類底盤屬外購件, 選用振動小、噪聲低的發(fā)動機和底盤是解決車內(nèi)噪聲問題最簡單的方法, 但由于目前我國大功率柴油機和大型客車專用底盤性能相對落后, 進(jìn)口產(chǎn)品價格又太昂貴, 對發(fā)動機和底盤提出過高的要求是不現(xiàn)實的, 因此實際中常利用后一種措施來減弱來自聲源的噪聲強度。 
    (2) 隔絕傳播途徑是行之有效、最常用的降噪途徑。常用的措施有: 隔振、隔聲、提高車室密封性。對于大型客車, 合理選擇和在適當(dāng)位置布置隔振器來支承發(fā)動機, 可以使車內(nèi)噪聲降低3～ 8 dB (A )。另外, 對于變速器、傳動系等運動部件的支承, 盡量引入彈性阻尼環(huán)節(jié), 可避免引起客車結(jié)構(gòu)的強烈振動。車室隔聲對高頻噪聲較有效, 對低頻噪聲效果較差。為確保低頻隔聲的效果, 應(yīng)選用面密度和阻尼均大的隔聲材料。車室壁板上的縫隙與孔道, 可使噪聲直接傳入車內(nèi), 使壁板的隔聲能力大大降低, 因此, 提高車室密封性也非常重要。 
    (3) 吸聲處理也是降低噪聲強度的常用方法。通常在噪聲源周圍布置一些吸收聲能的多孔材料, 當(dāng)聲波進(jìn)入材料孔隙時, 引起孔隙中的空氣和材料的細(xì)小纖維波動, 由于摩擦和粘滯阻尼的作用, 將傳播中的噪聲聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮? 降低聲能的反射量, 起到降噪的目的。多孔吸聲材料的吸聲系數(shù)與入射聲波的頻率有密切關(guān)系, 當(dāng)聲波處于低頻時, 吸聲材料孔隙中的空氣在單位時間內(nèi)的振動次數(shù)比較少, 對聲波的衰減作用不大, 吸聲系數(shù)很低, 隨著聲波頻率的提高, 吸聲材料孔隙中的空氣在單位時間內(nèi)的振動次數(shù)逐漸增大, 對聲波的衰減作用也比較明顯, 吸聲系數(shù)逐漸增大。增加吸聲材料的厚度, 可以提高低、中頻的吸聲效果, 但厚度增加到一定程度, 吸聲系數(shù)增加就不明顯了。另外, 在吸聲材料的背后附加空氣層也可以提高中、低頻噪聲的吸收效果。在實際的吸聲處理中, 為有效吸收低頻噪聲, 通常采用較厚的吸聲材料, 并在吸聲材料背后附加空氣層。

3　結(jié)構(gòu)上的實際應(yīng)用

  在不改變發(fā)動機、底盤及車身基本骨架和蒙皮材料的前提下, 降低車內(nèi)噪聲的主要途徑是控制噪聲的傳播和抑制車身蒙皮的振動。可在車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用吸聲、隔聲和阻尼減振技術(shù), 實現(xiàn)車廂內(nèi)降噪目標(biāo)。
3.1　前置發(fā)動機客車
由于結(jié)構(gòu)上的限制, 噪聲難以控制, 我公司主要采取以下措施:
  (1) 提高發(fā)動機罩的隔振、降噪的性能, 罩體普遍采用玻璃鋼材料, 提高剛度, 減小路面不平引起的罩體振動; 罩體內(nèi)噴附防聲阻尼材料(硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡塑料) , 利用其獨特的粘彈性能, 將吸收發(fā)動機振動的一部分振動能, 以“熱”的形式釋放出去, 達(dá)到減弱振動、抑制噪聲的目的。
  (2) 在發(fā)動機罩的下邊沿固定龍骨膠條, 使罩體與罩框的接觸成為彈性接觸, 能有效衰減兩者的撞擊, 避免噪聲的產(chǎn)生。
  (3) 在發(fā)動機四周的地板骨架上焊接的一層薄鋼板, 在發(fā)動機振動激勵下, 極易發(fā)生共振, 為此在鋼板上粘貼3 mm 厚自粘型阻尼瀝青片, 使原彈性薄板構(gòu)件變成為自由阻尼層結(jié)構(gòu), 成功控制了共振。
3.2　后置發(fā)動機客車
   如圖2 所示, 對車廂內(nèi)部而言, 發(fā)動機艙內(nèi)混響聲場是一外部噪聲源, 若能降低其噪聲級必將有助于降低車內(nèi)噪聲。將發(fā)動機艙設(shè)計成一個吸音室, 在發(fā)動機艙的艙壁上粘貼高吸音系數(shù)的玻璃棉, 可顯著降低噪聲的輻射。對于隔墻, 盡量采用雙層結(jié)構(gòu), 在隔聲墻骨架兩側(cè)分別覆蓋厚為2 mm 和1 mm 的薄板, 中間形成50 mm 厚空氣夾心層。由于空氣夾心層的作用, 這一結(jié)構(gòu)的隔聲效果突破了隔聲“質(zhì)量定律”的限制, 其隔聲量估算經(jīng)驗公式為: 
R= 18 lg (mA + mB ) + 12 lgf- 25+ $R 
式中　mA、mB ——各層板的面密度; f——入射聲波的頻率; $R ——附加隔聲量。