瞭解輪胎的噪音嗎,敲黑板了,瞭解愛車輪胎胎噪產生的原因

1、輪胎花紋塊打擊地面時產生的撞擊噪音

如下圖,是一個輪胎花紋塊的示意圖。輪胎在向前滾動時,每一個單獨的花紋塊總是不停的在撞擊地面(由於接觸面產生變形,花紋塊總是存在一個指向輪胎中心的運動速度V2,而產生V2的原因則是地面對花紋塊的撞擊力),從而產生撞擊噪音。如果花紋塊比較規則、連續,則相等的聲壓幅值、接近的相位,聲能疊加後會產生較大的花紋撞擊噪音:

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2、花紋溝槽腔體中空氣被擠壓和膨脹產生的泵浦噪聲

如下圖所示,由於在輪胎與路面接觸的過程中,空氣被迅速吸入、壓縮並排出花紋溝,從而產生類似與噴射的噪聲。

3、橫溝槽內氣柱共鳴的噪聲

如下圖所示,輪胎花紋溝槽與路面之間形成一端開口的氣柱(也有兩端開口的),該氣柱存在一個振動發聲的諧振頻率。當其他花紋噪聲的頻率與其諧振頻率一致,或急速氣流吹過該槽口時,就會產生氣柱共鳴,從而加大輪胎噪音。

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4、光面胎面作用於道路表面大小不一的隙腔而產生的不規則沙沙聲

實際上在乾燥平整的賽道上,光面胎的摩擦力是最大的;沒有了花紋、溝槽,在平整良好的路面行駛時噪音也是最小的。但為了適應各種路況,民用車都使用花紋胎。這裡說了,光面胎的噪音最小,但並不是沒有。輪胎表面、道路表面總是不可能完全緊貼毫無隙腔,因此隙腔中的空氣被壓縮、膨脹,就產生了不規則的沙沙聲。 

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瞭解了噪音產生的機理,就能有針對性的進行降噪。當然有的方案是針對多種噪音的降噪,有的是針對某種特定噪音的降噪。不同的輪胎採用的降噪方案不同,但原理基本相通。下面以我更換的輪胎馬牌CC6為例進行簡要說明。

1、花紋塊撞擊噪音降噪

通過調整花紋的形狀,使臨近的花紋大小均不相同,從而分散噪音、避免聲能疊加,最終達到降噪的目的。


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2、花紋溝槽泵浦噪音

泵浦噪音是由於橫向溝槽種的空氣被壓縮、膨脹而產生的噪音。

那要降低這種噪音,首先,我們可以減少溝槽的大小,溝槽變小、空氣體積降低,壓縮、膨脹的空氣變少,噪音自然降低。其次,變更花紋的角度,使其花紋的走向不再垂直於車輛前進的方向,空氣更加容易排出。

還是上圖,左側的溝槽寬度較小,同時角度與車輛前進方向成夾角;

右側的花紋增加了基於“亥姆霍茲共振器”設計的消音腔,見下圖:

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該消音腔能夠吸收特定頻率帶(估計正好是聲能最大的那部分泵浦噪音所在的頻率)的噪音,從而降低總體噪音。“亥姆霍茲共振器”的原理可以參考維基百科,實際上該原理早已應用在飛機引擎降噪以及室內降噪等領域,只不過用在輪胎上,倒是第一次見。

3、橫溝槽內氣柱共鳴音的降噪一方面通過設計不同的花紋槽來分散噪音,避免所有溝槽內氣柱的諧振頻率一致;另一方面在縱向溝槽內增加凸起,想來其目的也是用於打散氣流,減少共鳴音。

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4、光胎面的沙沙音降噪

光胎面的噪音是由於與地面不貼合導致,那麼改善輪胎材料,使其材質更軟、與地面更貼合,就可以有效降低噪音。


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