评价隔振效果实例

在各个减振设计中，经常会用到很多用于减振的隔振装置，如发动机悬置、排气吊耳等。那么怎样评价这些隔振装置的隔振效果呢？

在评价一个隔振装置的隔振效果时，通常采用传递率来评价（注意，这个传递率有别于与传递函数类似的传递率），传递率是指主动侧的振动大小与被动侧的振动大小的比值。如果传递率越大，那么隔振装置的隔振效果就越好。并且通常采用加速度来计算传递率，用分贝形式来表示： 

式中，  表示主动侧加速度，  表示被动侧加速度。通常当传递率大于20dB的时候，隔振装置被认为是满足要求的隔振装置。传递率大于20dB意味着加速度从主动侧传递到被动侧要衰减90%，被动侧的加速度仅为主动侧加速度的0.1倍，也就是 

由于主动侧的振动源是与转速和频率有关的，因此，传递率也与转速和频率有关。隔振装置应该在整个工作转速范围内都达到上面提及的传递率要求。但很多时候，很难满足20dB的隔振要求，因此，通常的隔振效果要求是15~20dB。注意，上面的公式都是指主/被动侧同一方向的加速度。

在评价隔振效果时，通常分两种工况：一种为稳态工况，另一种为加速工况。

对于稳态工况，计算传递率为使用指定频带内的主/被动侧的加速度RMS值直接计算，因此，得到的传递率为单值。稳态工况计算传递率的基本思想：对测量得到的主/被动侧加速度计算线性自功率谱，然后计算指定频带内（如1~100Hz）的RMS，用主动侧的RMS比上被动侧的RMS(按第一个公式手动计算)，得到单值的传递率。由于隔振装置能传递的振动主要集中在低频段，因此，通常选取低频段内，如1~100Hz内的RMS值。

下图为某车辆怠速时下的传递率计算结果。在1~100Hz内主动侧的RMS值为0.1369g，被动侧的RMS值为0.0258g，然后再按第一个公式计算得到传递率为14.5dB。

对于加速工况，应测量加速工况主/被动侧的加速度时域信号，然后计算得到同一方向主/被动侧加速度的OA（Overall Level）值。然后再按第一个公式计算传递率，用主动侧的OA值比上被动侧的OA值，得到传递率随转速或时间的变化曲线。从下图可以看出，转速在1313~3577rpm之间，传递率是大于15dB的，但在这个区间之外，都小于15dB。

在这将以某品牌商用车作为隔振效果评价的实例。上文中讲到通常的隔振效果要求是15~20dB，这多半是针对乘用车而言，而在商用车中，可能很难达到这个要求。在这个实例中，怠速工况就不满足这个要求。

在这仅以商用车的一个发动机悬置为例进行说明。发动机悬置两侧的测点号名称为发主和发被。每个测点位置使用三向加速度传感器，名义灵敏度为100mv/g，如果主动侧的振动量级大，可以用灵敏度低一些的三向传感器，如50mv/g或25mv/g。传感器安装时，要求尽量靠近悬置几何中心位置，安装位置的刚度大，能真实反映实际的振动情况。事先应清洁安装位置，可以用胶粘方式进行安装。

试验工况分为怠速工况、某档位下POT工况和WOT工况，每个工况采集3组数据。由于分析方法POT和WOT完全相同，在这只给出怠速和POT的分析结果。

怠速工况发动机悬置主/被动侧的时域信号如下图所示，主动侧的加速度幅值在±1.8g以内，被动侧的加速度幅值在±0.34g以内。

POT工况发动机悬置主/被动侧的时域信号和转速信号如下图所示，主动侧的加速度幅值在±11g以内，被动侧的加速度幅值在±1.13g以内。转速从850rpm缓慢升速到2600rpm，用时约为40s，转速变化速率为43.75rpm/s。

 

对于怠速工况，发动机悬置主/被动侧的加速度信号做FFT计算线性自功率谱，频率分辨率为0.25Hz。对X轴加双光标计算（软件自行计算）1~100Hz以内的RMS，如图例所示。然后再分方向计算各自的传递率，得到X，Y和Z向的传递率分别为9.56dB，9.76dB和7.80dB。

在图例传递率后面的数值为整个频带内（0~1024Hz）的RMS值。当主动侧的RMS大于被动侧的RMS值10倍时，传递率大于20dB。从图中可以看出，主动侧三个方向在整个频带内的RMS都远大于被动侧10倍以上，因此，如果考虑整个频带，那么隔振效果总是满足要求的。但是，这却不符合事实情况。因为，通常悬置是软悬置，会将高频部分都隔掉，而主动侧的高频振动又非常大。考虑整个频带，则达不到评价悬置的目的了（因为总是满足）。所以，选择一定的频带来评价是合理的。在这里给出的频带为1~100Hz，如果厂家有自己的频带要求，也可以自行设定相应的评价频带。

对于POT工况，需要对发动机悬置主/被动侧的加速度信号作瀑布图分析，同时计算相应的OA。转速从850rpm缓慢升速到2600rpm，用时约为40s，改变速率为43.75rpm/s，频率改变速率为0.73Hz/s。因此，瀑布图分析的频率分辨率设定为1Hz。得到主/被动侧的colormap图如下所示。

X方向主/被动侧

Y方向主/被动侧

Z方向主/被动侧

接下来计算主/被动侧的OA值之比，这一步可自行计算（如将数据导出到excel计算），也可以通过商业软件计算。采用上下图显示，上面显示主/被动侧加速度的OA值，下图显示计算得到的主/被动侧OA值之比，同时将下图的显示格式改成dB，同时在下图的纵轴方向添加15dB的线条，用以表示整个传递率在哪些转速下不满足15~20dB的要求，X方向的传递率随转速变化曲线如下图所示。

X方向的传递率

Y方向的传递率

 
Z方向的传递率

从上面3个图可以看出，发动机悬置X方向的传递率大于15dB。Y方向局部转速下小于15dB，绝大部分都大于15dB。Z方向在15dB左右。

通过以上的实例分析，希望您对隔振装置的隔振效果评价，从测试到分析有全面的了解与掌握。