Шумоизоляция автомобиля; Теория автозвука; Бас Клуб — все о Сабвуферах и Автозвуке

Шумоизоляция автомобиля

Шумоизоляция автомобиля

Сегодня поговорим о шумоизоляции автомобиля и попробуем разобраться в назначении основных материалов, которые используются для шумоизоляции авто. Данная статья имеет общий обзорный характер, для ознакомления с практическими аспектами и тонкостями шумоизоляции авто. Прежде чем возводить оборонительные укрепления и бороться с шумом, необходимо знать своего врага. Что такое шум и откуда он береться ? Основным источником шума в автомобиле являются всевозможные вибрации, колебания панелей кузова, которые появляются из-за набегающих потоков воздуха и неровности дорожного полотна. Основной вклад в шум, как правило, вносят двигатель, трансмисия и резина автомобиля. Спектр паразитных шумов весьма широк: практически весь слышимый человеческим ухом диапазон: от 20 до 20 000 Гц. А поскольку кузов автомобиля можно сравнить с барабаном, то гуляющие внутри его звуковые волны складываются, накладываются, гасят друг друга и в итоге получается своеобразный коктейль, который и атакует наши уши. Особенно ярко это проявляется в зимний период, когда пластиковая отделка салона замерзает, резинки дубеют и скрипов становится на порядок больше. Не удивляйтесь, но причиной шума в салоне авто может быть и плохо установленная акустика — при желании послушать музыку Вы делаете ее громче, а вместо этого слышите дребезжание обшивок и элементов дверей.

Каким же образом снизить уровень шума в автомобиле? Ответ прост – сделать шумоизоляцию автомобиля с использованием специальных материалов. На сегодняшний день на рынке достаточно много производителей шумоизоляции для автомобилей, навскидку назову самого популярного производителей “шумки”: STP (СтандартПласт). Ассортимент этого производителей включает в себя достаточно широкую палитру материалов для шумоизоляции автомобилей, по своему функциональному назначению их можно разделить на две большие группы: вибродемпферы и звукоизоляторы. Давайте попробуем разобраться в базовых принципах работы этих материалов.

Принцип работы виброизолирующих материалов основан, на искусственном утяжелении и увеличении жосткости металлических деталей кузова. Легкий лист проще раскачать, нежели тяжелый. Второй секрет вибродемпфера кроется в его структуре. Действующая на оклеенный лист металла вибрация автоматически передается и на демпфер (виброизолятор), который за счет сдвига (на молекулярном уровне) в толще слоя материала преобразует механическую энергию в тепловую. Иными словами, мы имеем дело с неким подобием амортизатора. А то, насколько эффективно протекает процесс затухания волн, зависит от свойств материала и характеризуется так называемым коэффициентом механических потерь, который лежит в пределах от нуля до единицы. Чем меньше данный коэффициент, тем хуже материал и наоборот.

Ни один клеевой состав не будет эффективно работать на грязной, жирной или обработанной антикором поверхности. Он просто не приклеется, а если и приклеется, то ненадолго. Мало того, прежде чем приклеить вибродемпфер, внимательно ознакомьтесь с рекомендациями завода-изготовителя. Есть масса материалов, на которые нанесен так называемый термоадгезивный клей. Для этого клея необходим нагрев до определенной температуры с помощью промышленного фена. Нагрев необходим также и для того, чтобы качественно уложить вибродемпфер на поверхность сложной геометрической формы. Контакт должен быть 100% – воздушные пузыри и пустоты недопустимы! С лицевой стороны вибродемпферы также могут иметь покрытие из металлической фольги, ткани, специальной бумаги или ламината. А вы никогда не задумывались зачем он нужен ? Этот тонкий панцирь не только препятствует разрушению материала и защищает его от воздействия агрессивной внешней среды, но и в некоторых случаях удваивает (!) его демпфирующие свойства.

Вибродемпфирующие материалы (Бимаст Бомб) наносят на самые “шумные” участки кузова автомобиля, к примеру, на тоннель кардана, панели кузова, отделяющие моторный отсек от салона, арки колес. Одним словом, везде, где могут возникать вибрации, необходимо применять вибродемпферы. Однако использовать для защиты кузова один и тот же тип материалов невозможно. Везде есть свои нюансы и тонкости. Так, если использовать для обработки потолка материалы с большой погонной массой (к примеру Бимаст Бомб), то они могут не удержаться на горизонтальной поверхности, и в один прекрасный день потолок вашего авто провиснет! И потом, чем толще демпфер, тем сложнее собрать разобранное . Предвидя такой поворот событий, производители шумоизоляции предлагают, как правило, целую гамму вибродемпферов различной толщины и эффективности.

Звукоизоляторы – данный тип материалов имеет абсолютно иной принцип работы. На первый взгляд, шумопоглотители очень напоминают обычный мелкоячеистый поролон. Однако последний не может противостоять шуму по определению. Дело в том, что структура шумопоглощающего материала, в отличите от “двойника”, имеет ячейки строго определенного размера, которые связаны между собой хаотично. У поролона они как бы нанизаны на ниточку. Принцип работы материала следующий. Звуковая волна попадает внутрь материала и, переходя из ячейки в ячейку, теряется в бесконечном лабиринте, слабеет и затухает. Грубо, процесс напоминает работу классической безэховой камеры в миниатюре. Только камер этих миллионы. Эффективность работы шумопоглощающего материала, изготовленного, как правило, из пенополиуретана, зависит от его толщины. Чем она больше, тем лучше.

Читайте также:  Какую резину поставить на УАЗ Патриот

Шумоизоляция автомобиля достаточно трудоемкий процесс, который требует немалых денежных затрат и физических усилий, однако удовольствие, которое вы будете получать от тишины в салоне, превзойдет все ваши ожидания.

Ещё раз про вибродемпферы

В статье «Термокомпенсированный вибродемпфер» были приведены некоторые обоснования эффективности одновременного применения демпферов разной плотности и жёсткости. Продолжим эту тему, для чего придётся уйти чуть в сторону, и раскрыть некоторые теоретические аспекты звукоизоляции.

Любая металлическая поверхность автомобильного кузова способна как являться источником звуковых волн (вследствие вибрации), так и экранировать то, что направлено на автомобиль извне. Автомобилем мы будем считать герметичное «жилое» пространство салона, а внешними источниками акустического раздражения уличные шумы и звуки, рождённые агрегатами нашего транспортного средства. Они хоть и «наши», но всё равно находятся по отношению к салону вовне, что важно.

Существует наблюдение: экранирующая способность панели прямо пропорциональна её массе. Это часто и называют «законом массы». Сейчас не будем заострять внимание на таких частностях, как пропорциональный вклад в общую звукоизоляцию отражения и внутреннего рассеяния (диссипации), важно лишь, что более тяжёлая конструкция пропускает меньше звука. При этом увеличение массы в три раза даёт примерно двукратное уменьшение проникающего шума. Наклеивая вибродемпфирующие материалы, мы, безусловно, утяжеляем панель, увеличивая таким образом её звукоизоляционную способность. То есть, повторимся: ВДП не только снижают собственные резонансы панели, но и препятствуют проникновению внешнего шума.

Однако существуют условия, при которых экранирующие конструкции перестают работать в своём качестве. Для некоторых частот и углов падения звуковой волны, конкретных для каждой панели, последняя будет акустически прозрачной! Это явление в середине прошлого столетия открыли судовые акустики, экспериментируя со звукоизолирующими кожухами для дизелей. Немного позже Л. Кремер дал явлению теоретическое обоснование, назвав его резонансом совпадения. Суть его в том, что при равенстве фазовой скорости звуковой волны вдоль поверхности экрана (она в данном случае является проекцией на плоскость экрана вектора скорости в падающей волне) и скорости изгибных волн в его материале, звуковая волна проходит полностью, без затухания. Для каждой экранирующей конструкции условия резонанса совпадения будут оригинальными, но они будут. Данный резонанс коварен ещё и тем, что обуславливает не точечное взаимодействие экрана с окружающим звуковым полем, а практически всей его площадью. То есть проявляется на достаточно низких частотах, где звукопоглощение либо невозможно, либо предельно затруднено. С одной стороны, увеличение массы и толщины экрана расширяет его работоспособность в области НЧ, но с другой стороны увеличившаяся жёсткость расширяет границы возможного проявления этого скверного явления – резонанса совпадения (РС).

Частота этого резонанса зависит, прежде всего, от угла падения звуковой волны. Но шумовые волны отличаются от звуковых как раз «рассеянным» характером воздействия. Значит, частотная область проявления резонанса совпадения на шумовом сигнале будет достаточно обширной. И самое важное: данный резонанс находится в прямой связи с изгибной жёсткостью акустического экрана. То есть, чем жёстче конструкция, тем более она уязвима для резонанса совпадения. В этом и парадокс: увеличение массы ведёт к «ужесточению», а оно, в свою очередь, приводит к большей «прозрачности» пластины. И напротив: уменьшение жёсткости сужает спектр резонанса и уводит его далеко в высокочастотную область, где его «разрушительное» действие пренебрежимо мало.

Но это справедливо только для тех случаев, когда нет потерь в самой экранирующей пластине. Мы же ведём речь о заведомо демпфированных ограждающих конструкциях, вопрос лишь в качестве этого демпфирования. Которое, кстати, с некоторой долей условности можно назвать и мероприятием по уменьшению жёсткости! Следовательно, вибродемпфирование способно не только снизить структурные резонансы кузовных панелей, но и увеличить звукоизоляцию вследствие устранения проявлений резонанса совпадения.

Но здесь требуется оговорка: не все демпферы одинаково полезны. Теоретически, для нейтрализации РС требуется покрытие с минимальным модулем упругости, но практически диапазон эффективной жёсткости весьма узок. Не забываем про закон массы: более тяжёлые конструкции при прочих равных колеблются с меньшей частотой и амплитудой, значит, допустим, лист плотной бумаги или картона обеспечит меньше демпфирование, чем равный по площади и толщине лист битума. А такой же стальной лист, имея большую массу, увеличит отражающую способность панели, но и сделает её более прозрачной на частотах РС (жёсткость-то увеличилась!). Эффективное демпфирование – дитя компромиссов, лавирование между различными «патогенными» закономерностями.

Самое время вернуться в практику автомобильной звукоизоляции. Мы уже говорили о том, что демпферы различаются по температурным и частотным параметрам, которые, в свою очередь, находятся в некоторой зависимости от массы и жёсткости материала. Так, лучший на сегодняшний день по соотношению температурный диапазон – коэффициент потерь материал VB-1 фирмы CASCADE имеет довольно высокий модуль упругости, то есть является и самым жёстким из автомобильных демпферов. Прекрасно выполняя функции подавления собственных широкополосных колебаний панели, он не вносит существенного вклада в нейтрализацию резонансов совпадения. И напротив: один из наиболее мягких материалов – Герлен – скромен с точки зрения параметров демпфирования, но РС практически устраняет. Вернее, уводит его в область ультразвуковых частот, что, по сути, то же самое. Какой напрашивается вывод? Простой, очень простой. Тот же, что мы сделали в статье по поводу температурно-частотных характеристик.

Читайте также:  Всесезонная резина - есть ли в ней реальные плюсы

В самом деле, многослойные покрытия из материалов с разными физическими свойствами способны быть более чем просто демпфирующими. Можно утверждать, что комбинированные ВДП увеличивают и звукоизолирующую способность панелей кузова. Особенно актуально их применение в местах, где уровень внешнего шума очень велик. Это арки передних и задних колёс (шум качения и работы подвески), моторный щит (шум от двигателя и его агрегатов), центральный тоннель (шум выпускной системы) и задний пол в заднеприводных автомобилях (шум редуктора моста). У внедорожных автомобилей существенными источниками шумов являются ещё раздаточная коробка и бортовые колёсные редукторы (если они, конечно, есть). Причём шум, сопровождающий работу конкретных агрегатов (в отличие от уличного шума) имеет выраженные спектр и направленность. Что, с одной стороны, позволяет выделить и устранить рождённый им относительно узкополосный резонанс совпадения, но с другой – он обычно сильно смещён в область НЧ, а значит требует особых звукопоглотителей, хоть как-то сопоставимых с длиной волны. Лапы вытащишь – хвост увязнет…

Здесь мы подошли к наиболее трудноразрешимой проблеме автомобильной звукоизоляции – подавлению НЧ-составляющих. Можно даже назвать эту проблему извечной, потому что все её решения по определению будут паллиативны и компромиссны. Ибо всё здесь завязано на критически большую длину волны основной области паразитного спектра, выходящую порой за габариты салона автомобиля. Особой актуальностью эта проблема обладает при работе с дизельными автомобилями с их характерным субнизкочастотным рокотом силового агрегата, обусловленной «жёсткой» перекладкой поршня, взрывными процессами в цилиндрах (воспламенение от сжатия!), характерным гулом от системы впуска и ТНВД.

Оставим подробное описание прочих методов борьбы с НЧ-шумом до следующего раза и вернёмся в русло проблем вибродемпфирования. Теория и практика применения ВДП даёт автомобилистам пусть небольшой, но всё же неплохой набор технологических приёмов, направленных именно на ослабление НЧ-колебаний. Прежде всего речь идёт о так называемых жёстких демпферах.

Дело в том, что все ВДП подразделяются на классы, по типу деформации, обуславливающей потери. Всего классов четыре – жёсткие, мягкие, армированные и комбинированные. Первые два «работают» за счёт деформаций растяжения-сжатия, только в жёстком типе они направлены продольно, а в мягком – поперечно. Действие армированных материалов обусловлено сдвиговыми деформациями, а комбинированные в той или иной степени сочетают несколько видов деформаций. Известные нам специализированные автомобильные ВДП безусловно можно отнести к комбинированным, особенно тогда, когда они имеют армирующий фольгированный слой. Как правило, это сочетание сдвиговых деформаций и объёмных поперечных.

Жёсткий демпфер – это некая субстанция, скажем так, сопоставимая по жёсткости с демпфируемой панелью. Если в мягких ВДП разница в модулях упругости достигает нескольких порядков, то у жёстких демпферов эта разница – в пределах одного порядка; хотя, конечно, она тоже очень существенна. Пример: пластина полиуретана или полипропилена (не вспененных!), наклеенная на миллиметровый стальной лист. При простоте и технологичности это совсем не автомобильный метод, так как жёсткие демпферы более-менее эффективно работают только при массе, равной 30-40% от массы демпфируемой панели. Это на тепловозах хорошо применять, на судах…

Но существует двухслойный вариант жёсткого демпфера, где требования к массе снижаются до 10-15%, что становится уже очень интересным. Дело в том, что жёсткие демпферы вообще и двухслойные в частности имеют очень хорошую частотную характеристику при оптимальной добротности.

Реализация принципа жёсткого двухслойного демпфера не так проста и универсальных готовых решений промышленность нам не предлагает. Однако это один из немногих методов в рамках процедуры вибродемпфирования, способный противостоять низкочастотному шуму, проникающему извне или распространяющемуся по структуре кузова. Практическое его повторение при массовой установке аудиосистем вряд ли целесообразно, однако когда речь идёт об эксклюзивных работах (особенно на дизельных автомобилях) его вполне можно взять на вооружение. Относительная трудоёмкость будет компенсирована значительным эффектом.

Выглядит это следующим образом: вибропоглощающий слой наносится не непосредственно на металл, а на некий промежуточный материал с высокой жёсткостью и малой плотностью. Это приводит к увеличению момента инерции вибропоглощающего слоя, его продольные деформации так же увеличиваются в сравнении с покрытием этим же ВДП «голого» металла, значит, возрастают потери. Важно, чтобы в промежуточном слое не возникало сдвиговых деформаций, «развязывающих» панель и демпфер. Потери в ВДП определяются его толщиной, массой и толщиной промежуточного слоя. Последняя оказывает определяющее влияние и на низкочастотность поглощающей конструкции. В первом приближении толщина промежуточного слоя видится сопоставимой с маслом в каше – звукоизоляцию ею не испортишь; чем больше, тем лучше. Но на деле всё оказывается не совсем так или даже совсем не так. Существуют некие предельные толщины для каждого из типов применяемых материалов, выход за рамки которых не имеет никакого практического смысла. Более того: произвольное увеличение промежуточного слоя неизбежно приведёт к деформациям сдвига и лавинообразному снижению эффективности конструкции.

Читайте также:  Как проверить крышку расширительного бачка автомобиля как она работает, проверка на работоспособност

Как бы то ни было, о предельных величинах мы можем рассуждать лишь теоретически. В реальных автомобилях всё очень регламентировано, случается, что и 1,5-2 см являются неразрешимой проблемой. Тогда следует исходить из возможности: сколько дано места, столько и заполнять.

В качестве промежуточного слоя проще всего использовать вспененный полистирол, называемый в народе «пенопласт». (Это верно, но лишь отчасти: пенопластом можно называть любую вспененную пластмассу, тот же пенополиэтилен. Но последний применять в жёстких демпферах нельзя, по той простой причине, что жёстким такой демпфер не будет, да и демпфером он тоже не будет.) Пенополистирол достаточно прост в обработке, из него можно довольно аккуратно вырезать панели, повторяющие даже сложный рельеф. Клеить «пенопласт» можно спеем для карпета или, допустим, неагрессивным резиновым клеем. А вот попытка автора воспользоваться нитроклеем («Моментом») привела к частичному разъеданию материала…

Поверх «пенопласта» наплавляется любой битумный материал. Причём именно наплавляется: разогрев феном следует проводить до сжигания клеевого слоя и пузырения битума. Только так с крупнопористым и хрупким пенополистиролом можно обеспечить хорошую адгезию. Отличным вариантом будет нанесение упомянутого V-Blok VB-1 в 2-3 слоя с промежуточным 12-часовым и окончательным суточным высыханиями. Или же, согласно концепции «жёсткого демпфера», приклеивание 2-5 мм слоя плотного полимера, того же ПВХ или любой другой пластмассы.

Применение описанного покрытия целесообразно в наиболее нагруженных низкочастотным шумом местах – моторном щите под приборной панелью и ногами (причём можно монтировать и со стороны моторного отсека), полу. А так же крыше – там обычно удаётся «выкроить» 2-4 см, а собственные резонансы панелей крыши ещё как низкочастотны! В общем, всё определяется не желанием, а возможностью, наличием свободного места. Потому и не даётся рекомендаций по оптимальной толщине – в современном автомобиле их всё равно не получится реализовать.

Интересный вариант предложил в частном разговоре с автором инженер-акустик ивановской фирмы Стандартпласт Дмитрий Щёголев: обычный упаковочный гофрокартон, намазанный с одной стороны слоем битумной мастики. Сам гофрокартон, конечно, не совсем отвечает заданным параметрам жёсткости, но соотношение её с массой вибропоглощающего слоя таково, что конструкция будет работать! Эта рекомендация предназначена тем, кто хочет быстро и задаром.

Отметим, что данный метод борьбы с НЧ-вибрациями широко применяется на специализированной технике – комбайнах, тракторах, передвижных компрессорных установках, морских и речных судах, железнодорожном транспорте и т.д. Он дёшев и технологичен при производстве. При этом основным ограничением, как уже было сказано, являются габариты. И если габаритная проблема не стоит слишком остро, то жёсткий демпфер стоит попробовать и в автомобиле.

Шумоизоляционные материалы «Comfort mat»

Предлагаем вашему вниманию расширенный ассортимент продукции для виброизоляции.

Silver S1; S2; S3 – самый простой вибродемпфер, изготовленный их бутилкаучуковой мастики, армированной фольгой из аллюминия.

Gold G1; G2; G3; G4 — Универсальные вибродемпферы повышенного сцепления с металлом. Изготовлены из смеси полимеров, имеют структуру мастики, армированы аллюминиевой фольгой.

Dark D2; D3; D4 – вибродемпферы нового поколения из вибромастики, созданные научным коллективом нашей компании. Технология изготовления DarkAirТМ (многостадийное температурное смешение) запатентована.

Dark one – многослойный проклеенный битумный материал с включениями аллюминиевой фольги. Для монтажа необходим разогрев до 40-50 °С. Применяется для эксплуатации при температурах 45-70 °С.

Dark super – битумно-мастичный вибродемпфер облегченной версии. Лицевая сторона изготовлена из нетканого полотна.

Dark bomb – поглотитель вибрации, изготовленный из мастичной смеси битума и фольги. Область применения – зоны со средней и повышенной вибронагрузкой.

Dark extreme – эффективный многослойный безаналоговый вибродемпфер нового поколения. Каждый из слоев, расположеных в конструкции особым образом, отвечает за свою часть распределения и поглощения нагрузки.

Classic b2 – самоклеющийся вибропоглотитель из жесткого битума. Лицевой слой оснащен полиэтиленовой пленкой, которая защищает от прилипания в процессе установки. Монтаж производится после предварительного нагрева. При необходимости после монтажа пленка удаляется.

Classic n2 – вибродемпфер из жесткого битумного материала с самоклеющимся лицевым слоем. Перед установкой требуется нагреть.

Plastic p1 – облегченный вибродемпфер состоит из слоев нетканого полотна и полимеров. Изготовлен для применения на пластике, подверженном вибрации. Благодаря эластичности пригоден для изоляции поверхностей со сложным рельефом. Оснащен специальным слоем антиадгезионной бумаги.

Ссылка на основную публикацию
Штрафы во Франции за наружение правил дорожного движения
Штрафы за превышение скорости в 2020 году Размер штрафа за превышение скорости составляет от 500 до 5000 рублей. За значительное...
Штраф за езду без номеров 2020 сколько и как избежать
Сколько можно ездить без номеров какой срок передвижения после покупки новой машины разрешен законом Покупая новую машину, стоит для начала...
Штраф за езду без ОСАГО и не вписанного в страховку водителя
Штраф за езду без страховки ОСАГО какое грозит наказание Штраф за езду без страховки выступает одним из возможных средств воздействия...
Штрафы ГИБДД в Чебоксарах по номеру машины в 2020 году — и фамилии, с фото, бесплатно на сайте, где
5 способов проверить штрафы ГИБДД; Лайфхакер Лайфхакер составил список веб-сервисов и приложений, которые спасут вас от проблем с ГИБДД. Зачем...
Adblock detector