汽车阻尼消音器材的研究及发展

汽车阻尼消音器材的研究及发展 应用技术企业科技与发展2010年第20期(总第290期) AppliedTechnologyEnterpriseScienceAndTechnology&DevelopmentNO.20,2010(CmnulativelyNO.290) 汽车阻尼消音器材的研究及发展 沈伟,陈俊 (上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007) 【摘要】文章主要介绍汽车阻尼消音器材的发展史,制造工艺及其技术和未 来汽车消音器材发展的前景与方 向,并对当前主机厂使用的消音板的采购,及质量管理给予一定的建议. 【关键词】汽车舒适性能;隔音效果;技术标准;建议 【中图分类号】U464.134.4【文献标识码】A【文章编号】1674一o688(2o10)20 一o08o一04 SomeResearchesandDevelopmentofAutomobileDampingNoiseReductionDevices SI--IENWei,CHENJun (SGM:LiuzhouGuangxi545007) 【Abstract】 Thearticleintroducesthedevelopmentandmanufacturingtechniquesofautomobiledampingnoisereductionde— vice,itstechnicalstandardanditsprospect.Inaddition,thearticlegivessomesuggestiononth epurchaseoftheacoustical panelusedbythecurrentvehicleoperation,itsdesignandqualitymanagement. 【Keywords】 automobilecomfortablefunction;effectofnoisereduction;technicalstandard;suggestion 1背景 随着科学技术的不断进步,汽车工业在日新月异地飞速发 展,作为我困的T业支柱,汽车产业在我同国民生产总值中扮 演越来越重要的角色,汽车也由最开始的交通运输T具逐渐转 变为人们生活,T作中必不可少的代步,休闲.1具. 同时,随着人民生活水平越来越高,消费者对汽车的关注 逐渐由过去最基本的安全性要求转移到舒适性要求上,消费者 对汽车的减震,隔音,舒适要求越来越高,而NVHlNoise(噪 声),Vibration(振动),Harshness(舒适性)]也成为各大汽车 公司研究和发展的热门课题.近几年来,汽车阻尼消音器材越 来越受到大家的关注,成为众多中,高级轿车生产厂家研发和 竞争的一个方向 囚为汽车消音器材是一种特殊的器材,而且被安装在车身 与地毯之间较为隐蔽的地方,所以许多非专业人士对此了解甚 少.在此,先简要介绍消音器材的发展史. 2汽车阻尼消音板发展史 20t}=}纪8O年代前,我困牛产的大部分汽车,像"老解 放""东风""红旗"等,均未用到汽车阻尼消音器材,所以 汽车的舒适性和隔音性能大打折扣,成为我国汽车丁业发展的 一 个瓶颈.当时,老一辈的汽车研究人员不甘国产汽车与国外 轿车存在巨大差距,于是购买了l辆进口原装的德国产"奔 驰"轿车,进行解剖分析.经过不懈努力,终于发现该车前后 地板卜均有一层薄薄的隔离层,当时一致认为那可能就是关键 昕在.经过化验分析,发现该隔离层是以沥青为主要成分的混 合物经过车身烘烤黏结到地板卜.后来得知该混合物叫做地板 ".经过20多年的研究 消音器,由于多为板状,简称"消音板 和发展,国产消音板技术越来越成熟,效果也越来越好,消音 板逐渐成为我国轿车和商用车上的主要消音器材. 3汽车阻尼消音板的生产制造 3.1我国消音板制造厂家分布 由于当时我国是在长春汽车研究所进行消音板研究,所以 我同消音板的主要生产基地集中在我圈北方,如河北晋州宏光 化[厂,天津安达合成材料厂等.近几年,随着南方汽车T业 的飞速发展,"广州丰田""广州本田"牢牢把握着轿车销量 前几名的位置;微型汽车方面,广西柳州的"汽通用五菱" 雄踞一方,基本占住了微型汽车销量的头把交椅.消音板的制 造工艺简单,设备,人员,成本投入相对较少,在南方汽车整 车工业的推动下,南方的消音板厂家如雨后春笋般发展起来, 规模也越来越大,如贵阳联洪合成材料厂,柳州利和汽车配件 制造公司等. 3.2消音板的制造工艺 3.2.1生产流程 目前国内主要消音板生产厂家的生产流程基本一致,主 要流程如图1所示. 【作者简介】沈伟(1984一),男,上汽通用五菱汽车股份有限公司供应商质量管理 工程师;陈俊(1984一),男,上汽通用五菱汽车股份有限公司售 后质量信息工程师 80 <===>l<===>_.><垂> <?> <至:< < 图1国内主要消音板生产厂家生产流程图 3.2.2主要过程介绍及控制方法 3.2.2.I配方 消音板配方主要成分包括沥青,沥青改性剂,碳酸钙,云 母,纤维棉,隔离剂,磁粉等 沥青是消音板的主要成分,所以控制沥青的性能非常重 要.沥青的性能好坏直接影响消音板的质量状态,沥膏性能主 要包括钊人度和软化点2项沥青针入度(针插入的深度)过 大或过小都会导致消音板的防震性能下降,所以对每个批次的 沥青都必须用沥青针入度测试仪抽检,对针人度进行分析控 制,一般标准为25oC×5s×0.1mm.沥青的软化点不能过 低,否则会导致产品顶注性能(具体介绍见下文)下降,过高 则会影响熔化时问(一般大于95?),每批次取100g,用软 化点测试仪测试;另外,沥青储存时要保持通风,采取先进先 出的管理使用方法. 沥青改性剂的主要成分是高聚化合物,为深黄色均质弹性 体,主要是改进沥青的部分性能(包括软化点,黏稠度,韧 性,气味等).改性剂的主要衡量指标是其玻璃转点,玻璃转 点高低对产品影响较大.玻璃转点过高,产品脆性增大,弯曲 性能下降,导致产品耐冲击性能下降;玻璃转点过低,则沥青 韧性得不到很大的改进.一般软化点要求一28?环境下不脆 化,密度为1.o0一1.20m.储存时要保证干燥,通风,避 免阳光直接照射,远离热源.一般用PE膜包装. 碳酸钙一般为重质碳酸钙,存放时间不宜过长,因为碳酸 钙在存放过程中会不断吸收空气中的水分,含水超标后会导致 产品在烘烤时起泡(图2为装车烘烤后产生气泡的消音板). 81 图2装车烘烤后产生气泡的消音板 云母粉为银白色粉状物质,消音板使用的云母粉要求粗细 适中,过粗会使产品密合性能下降,过细则会使产品的防震性 能下降.云母粉的水分应当小于1%,筛余物小于4%.云母 粉水分过多也会导致产品在烘烤时起泡. 纤维棉的强度必须适中,它将直接影响消音板产品的顶注 性和产品弯曲性能,一般要求强度>8MPa,含水量<5%. 3.2.2.2化料 化料一般在熔化炉中进行,主要控制参数为熔化温度参数 与熔化时间参数.一般l0沥青的升温温度在200,240?之 间;升温时间为8O,100?;保温温度为170,240oC;保温 时间为l0,30min;出料温度大约控制在220?左右.熔化过 程应该连续,I丰l温控仪和时钟控制. 3.2.2.3捏合 捏合主要是将配方里的混合物均匀地融合在一起,是消音 板制造中最关键的1序.它直接影响到消音板的各项性能,所 以应该严格控制该工序的牛产_r艺. 捏合过程不仅要使消音板均匀混合在一起,还要注意控制 捏合的温度与时间.目前,大多数生产厂家采用的是导热油加 热扞合机,也有少数厂家是用电加热或燃料加热,捏合温度一 般保持在150oC左右.捏合时间非常关键,要求在4065min. 如果时间过短会导致成品不均匀,密合度下降,顶注性小,达 不到要求;捏合时问过长则顶注性太大,易垂断,同时热流动 性会增大,在烘烤中可能会造成车身挡孔等失效模式.同时, 要保证出料温度大约为120?,如果温度低则会造成成品料中 含有水分,会导致在车身中涂时烘烤起泡. 3.2.2.4滚压,冷却 滚压是将捏合1:序的输出料压延成板状的工序,一般由2 个液压控制的滚轮进行压延,滚轮之问的间距可以根据主机厂 的要求进行调整.间距调整必须精确,精度要求上下偏差在 0.1mrrl内.专业厂家在生产过程中对辊距的监测一般用X—R 控制图控制,有SPC记录.每个班次生产的产品需用游标卡 尺测量若干数量,并将数据存档以追踪.冷却和压延同时进 行,冷却水管大多装于滚轮后面,以便于直接将水喷射到消音 板上.冷却水喷射压力不能过大,否则将对消音板表面造成影 响,密合度下降.冷却水一般可以循环使用,但所含杂质不能 过多,清洁度要求高. 3.2.2.5涂敷,烘干 涂敷是指隔离剂的涂敷,主要有2种方式.第一种为滚压 式,与压延滚轮一样,南2个滚轮组成,上滚轮为毛滚,下滚 轮为光滚.该方式将隔离剂添加在毛滚上保持一定的浓度,然 后涂敷到消音板上,涂敷均匀,过程稳定,为大多数厂家所使 用,但对机器设备要求高,并且需要人员监控毛滚上的隔离剂 浓度,成本相对较高.第二种方式为喷枪式.该方式将隔离剂 调好后直接用喷枪喷射到消音板卜,设备简单,操作容易,无 需人员控制,但是涂敷效果不太均匀.隔离剂与冷却水都需要 立即烘干,否则会对f肖音板产生影响,尤其是包装后如果还有 水分,会造成产品在存储过程中黏连,对装配造成影响.烘干 过程一般用热风干燥器进行,具体做法为:将其装在流水线支 架上方和下方,流水线速度和热风温度要相对应,保证水分和 隔离剂在裁剪之前被烘丁. 3.2.2.6裁剪 消音板一般用刀模进行裁减,有人1二裁剪和液压机床裁剪 2种方式.人工裁剪的刀模厚重,且制造较麻烦,已经逐渐被 液压机床裁剪所替代.液压机床成本相对较高,主要是刀模要 求高,易损坏,且更换频次高,刀模必须定期检测维修.如果 刀模不锋利会造成消音板颗粒过多,喷涂时易形成油漆颗粒, 影响涂装效果.网3为因刀模不锋利造成的消音板颗粒图片. 图3因刀模不锋利造成的消音板颗粒图片 一 般刀模要求是裁剪l万次进行1次工装预防性维修,全 尺寸测量每年1次. 3.2.2.7充磁 并非所有消音板都需要充磁,只有立式消音板或有特殊要 求的消音板才需要充磁,这是为了使消音板粘贴到车身,防 止其脱落.充磁用一块永久磁铁作为磁源,将含有磁粉的消音 板放置于磁铁上若干分钟.由于磁铁磁力过大,当直接将消音 板放置其卜时,很难被拆离,所以中间需要加一块透明薄膜以 隔离磁性消音板消音板的磁力用高斯计测量根据消音板不 同厚度要求,也有与之相对应的磁通量,一般厚度为2mm左 右的消音板磁通密度要求为l8,25_r. 4国内的消音板执行标准 日前,我同消音板没有统一的标准,各大主机厂执行的情 况也不一样.下面介用得较多的一种类型——Es—X62223. 4.1适用范围 本标准是对以汽车地板内面热融化黏接,_锌j4板隔音,防 振,防锈及防水等为主要目的地板消青器(以下简称消音器) 质量的规定. 4_2适用#说明# JISK2533--1971《石油沥青蒸发量试验方法说明. JISZ237l,l976《水喷雾实验方法说明书》. JASOM306—70《车身内涂层说明书》. 4.3质量 4.3.1一般要求事项 4.3.1.1成分及种类 消音器的主要成分是沥青和橡胶,它们与变性用树脂, 填充剂配合在一起,按一定厚度加成薄板状.}肖音器常用 种类见表1. 表1消音器种类表 种类公称厚度(mm)各注 A118(1H)种类A A一216轻型 B一134(IU)种类B B232轻型 4.3.1.2工艺性(操作性) (1)消音器在1O,38?环境下操作时,小能有妨碍一般 操作的缺陷. (2)一般操作时,不能给操作者带来舒适的臭感. 4.3.1.3储藏性 将消音器放入箱中,避免阳光直射,在自然状态下保持1 个月,应无变质,恶臭及其他影响质量的不良现象出现. 4.3.1.4外观 消音器原则上为黑色,不能有明显变形,划伤,起皱等影 响实用性的缺陷,但开气孔由当事者协议. 4.3.2详细要求事项 消音器按上述试验方法进行试验,应满足表2要求. 表2消音器质量检测试验要求事项 要求事项 试验方法 AlA一2B1B_2 重量(kg/m)252.225045根据42 灰分含量(%)60以下根据43 蒸发量(%)o6以F根据44 收缩牢(%)2o以下根据45 热流动性(mil1)100以F根据46 耐腐蚀性无生锈等芹常根据47 5? 耐冲击性卜一35以根据48}20? 顶注性顶注性10mm以I:时,切不断根据49 密台性(%)50以E根据4.10 臭气性无明显臭气根据41l 无表面黏着,污染表面黏着和变性根据4 12无明显变形 ,开裂 发烟温度(?)l60以』:根据413 防振性008以卜根据414 注:以上监测试验根据ES—X62223标准进行. 4.4试验方法 4.4.1试验的一般条件 只要尢特别指示,试验的标准状态温度为20??2?, 相对温度65??5?,试验片在该种状态下至少保持14h以 后才能用于试验. 82 4.4.2重量 取3件消音器(100mmX100mm)分别测其重量,按1m 换算,求平均值. 4.4.3灰分重量 取所定量的消音器放在重量已知的磁性坩埚内称出准确的 重量,用电炉慢慢加热,待消音器挥发或灰化后,打开锅盖使 空气流通,并于强热灰分后在干燥器内放冷,测量冷却后的重 量,算对试验原重量的灰分百分率. 4.4.4蒸发量 根据JISK2533—1971《石油沥青蒸发量试验方法说明 书》将消音器裁剪下100iilm以下的小块,取10g进行试验 4.4.5收缩率 在底涂钢板(以下称钢板,300mmX300mm×0.8inm) 卜放置消音器(150mmX150mm),在150?的热风干燥器内 加热30min;在常温中冷却后测量消音器,求收缩率. 4.4.6热流动性 按图4所示,将消音器(80mm×220lilil1)放在60.斜 面的钢板上,并放置在160??2?的热风丁燥器中30rain后 取出,检查消音器切片下垂的距离. 图4消音器热流动性测试图(单位:mm) 4.4.7耐腐蚀性 脱脂清洗钢板(100lq[1lrl×l50mm).将同样大的消音器放 在钢板上,加热30Illin,使其热黏砂,再在钢板反面及端面涂 上熔融石蜡用作实验片,然后以JISZ237l,l976《盐水喷雾 试验方法说明括=》为标,连续喷雾120h后用汽油清洗消音 器和钢板,检查腐蚀情况. 4.4.8耐冲击性 放置在5?及20?环境中1h后,降下冲击子,检查消 音器在各温度环境下的开裂情况,用高度h表示.消音器安装 及耐冲击性检测如网5所示: 4.4.9顶注性 如图6所示,将消音器试验片放在中间开有60mm的涂敷 钢板(150mill×150inm)上,并放置在距热风干燥器(150cc)内 地面50mm以上水平位置,加热30rain后,测回到常温时的 顶注深度(D): 83 消音器 表面电镀) 300mm×300mil1) l l 图5消音器安装及耐冲击性检测 图6顶注测试图 4.4.10密合性 将消音器(100mm×120IIl|l1)放住玻璃板(150mmx150mmX 2mm)上,在热风干燥器内静置30rain,放冷至常温后从玻璃 板反面目视判断}肖音器的密合面积,试验2次. 4.4.11臭气性 将消音器(100mm×150nliil)放在150oC热风T燥器内, 与钢板热黏砂后,放冷至常温,再分别放入20?的水中浸泡 24h后取出和在热风丁燥器内保持3h取出,开盖时迅速 标准件的臭气进行比较? 4.4.12表面黏着和变形 将消音器(70Illill×70mm)放在钢板(100millx100ram) 上,并放置在150?的热风干燥器30rain,使其热黏砂后, 冷却至常温;冷却后用"菱"指定的涂料涂敷消音板表面 约l0m,然后在150?下进行30rain的发T燥和烧红. 将60inmx60mm的纱铺在消音器,再在}:面放一 个500g砝码,在140?的热风干燥器内静置2h,取出冷却 至常温;冷却后去掉砝码和纱布,用}_1视判断沥青的黏着情 况,纱布的污染程度及消音器涂料的变形和开裂情况,试验 2次. 4.4.13发烟温度 将试料(120millX30rain×3illln)放在钢板(150inillx90mn1× 0.7mm)上,在150?条件下』JJ1热30mill,发泡黏结后静置 10rain.然后,在电烙铁上嵌入热电偶记F温度,接触试验 片,按每分钟10的比率使温度卜升,测定薄板发娴温度: 4.4.14防振性 以JASOM3O6—70《车身底板涂料说明书》的第5.2.1项为 标准,标准钢板规格为O.8fIlIIl(厚)×400illnl(长)×40mill (下转第88页) 3.6标准流入水头下气动泵流量的测量 按本文3.1章节的规定进行动作试验,设定驱动介质压力 和背压值下,气动泵能正确动作,在标准流入水头下,由水流 量计9测出试验水流量. 3_7不同流入水头下气动泵流量的测量 按本文3.1章节的规定进行动作试验,设定驱动介质压力 和背压值下,气动泵能正确动作,在不同流入水头下,单位时 间内由水流量计Q测出试验水流量. 3.8驱动介质消耗量的测量 按本文3.1章节的规定进行动作试验,设定驱动介质压力 和背压值下,气动泵能正确动作,单位时间内由气体流量计 Q测出流量. 3.9记录下列数据 ?被测气动泵驱动介质的性质;?被测气动泵驱动介质压 力;?被测气动泵的流入水头;?被测气动泵试验水温;?被 测气动泵的背压;?流量计测得的单位时间内流量值;?试验 时间内气动泵排出试验水的次数与单次循环动作的排出量;? 试验持续的时间(一般为300s);?在设定的驱动介质压力和 背压值下,至少进行60个完整的动作循环检验. 4流量计算141 4.1气动泵的计算排水量Q 按本文"3动作性能试验"中的内容进行操作,试验持 续的时间为300S,气动泵能正确动作下,由水流量计Q测出 试验水流量. QP=(9s1-9m)×y.×3600?(t×1000)(1) 式(1)中:p厂一测试水的计算排量,t/h;Q.——开始测 试时水流量计的累计读数,m;9——试验持续的时间为 300s结束时水流量计的累计读数,11.3.;——试验水的实时 密度,kg/m;f——试验持续时间,取300s. 4.2每排出1t试验水,所消耗的驱动介质的计算流 量Q, 按本文"3动作性能试验"中的内容进行操作,试验持 续的时间为300s,气动泵能正确动作下,由气体流量计Q测 出驱动介质的流量. Qx=(Qql—Qq2)×Vq×3600?t(2) 式(2)中:Qr一测试气体计算流量,kgh;Q——开始 测试时气体流量计的累计读数,m';Q.广试验持续的时间 为300s结束时气体流量计的累计读数,m,;——驱动气体 介质的实时密度,kg/m;——试验持续时间,取300s. = (QP?E.P)/(3600?E)(3) 式(3)中:——每排出1t试验水的计算时间,s;E, 测试水的在1h内的计算吨质量. 每排出1t试验水所消耗的驱动介质的计算流量Q: Ql=X(Q?3600) 5结语 随着工业的不断发展,能源消耗的日益增大,有效地回收 热凝结水,对企业乃至整个社会的节能减排工作至关重要.大 量回收并利用热凝结水,杜绝浪费,无疑是创建节能环保型企 业的必然之举.各企业对节能工作采取"开发与节约并举,节 约优先"的方针,以提高能源利用效率为核心,通过提高技术 水平和淘汰落后技术和设备,提高能源利用效率.固 参考文献 [1]张宝,樊印龙,童小忠.凝结水泵变速运行节能潜力分析[I].动 力工程,2009(29):384—388. [2]胡念苏.汽轮机设备及其系统[M].北京:国电力出版社,2003. [3]尚君明.发电厂凝结水泵变频调速系统节能研究及应用[D]:[硕士 学位论文].保定:华北电力大学,2008. [4]伍悦滨,朱蒙生.工程流体力学泵与风机[M].北京:化学工业 出版社.2006. [责任编辑:刘新英】 (上接第83页) (宽),或为0.8mm(厚)×200mm(长)X20mm(宽),试验环 境遵循国内消音板执行标准要求,对防振性试验的共振频率测 量2次. 说明:以上试验标准仅供参考,所有钢板底涂按"三菱" 底涂要求. 5消音板发展前景 随着我国汽车工业的振兴,加上政府及时出台的利好政 策,我国汽车市场越来越大,竞争也日趋激烈,特别是众多国 外汽车厂家的加入加大了竞争的压力.我国国产汽车厂家要想 在国际市场上具有相当的竞争力,需要不断发展自己的技术. 目前,国外消音板经过多次改进,已经打破了传统消音器材的 配方,消音板里添加了多种高分子合成树脂,使消音板兼具橡 胶的性能,隔音减震效果也越来越好,并且受气候,空间存 储,时间等因素影响也越来越小.而此种技术的研发在我国尚 处于研究起步阶段,我国汽车消音器材的发展任重道远.囝 参考文献 [1]肖国钰,赖苏明.石油沥青蒸发量试验方法[J].重庆大学科技学 报,2006,25(2):203—506. 【2]廖建强.阻尼器材在汽车上的应用[J].汽车工程学院,2008, 8(6):27—3O. f3]j[sz2371—1976,水喷雾实验方法说明书[s]. [4]JASOM3o6—7o,车身内涂层说明书[s]. [责任编辑:胡译文] 88