柔性接管材料隔振降噪效果研究

王新民

摘 要：  利用四端网络法，得到管道两端的传递关系，计算出透射系数，解释了汽车进排气系统中靠近声源的地方采用橡胶接管的原因，并得出柔性接管材料与管道材料密度和切变模量的乘积相差越大，透射系数越小，隔振降噪效果越明显的结论。

关键词：  柔性接管;隔振降噪;四端网络法;透射系数

中图分类号：  TB535          文献标识码：  A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.12.004

Reseach on the Effect of Vibration Isolation and Noise Reduction of Flexible Take-over Materials

Wang Xinmin

（School of Automotive Engineering， Jiangsu Vocational College of Information Technology， Wuxi 214153， China）

Abstract：   Using the four-terminal network method， the transmission relationship between the two ends of the pipeline is obtained， the transmission coefficient is calculated， and the reason for adopting rubber tube in the entrance and exhaust system near the sound source is explained. It is concluded that the greater the difference between the density and the shear modulus， the smaller the transmission coefficient， and the more obvious the effect of vibration isolation and noise reduction.

Keywords：   flexible duct; vibration isolation and noise reduction; four-end network method; transmission coefficient

0 引言

柔性接管是汽車进排气系统中常用的一种隔振降噪元件。大部分文献研究柔性接管对管内流体的声传播的影响问题[1-2]，而柔性接管材料吸振隔声效果的研究作者未见到相关文献。本文利用四端网络法，得到管道两端的传递关系，计算出透射系数，解释了汽车进排气系统中靠近声源的地方采用橡胶接管的原因，并得出接管材料密度和切变模量的乘积对透射系数的影响，即对隔振降噪效果的影响。

1 四端网络模型

柔性接管可以对任何方向进行连接，对模型进行如下假设：

（1）声波以平面波的形式传播;

（2）介质为理想介质;

（3）两种介质的边界上满足声学边界条件;

（4）传播过程中无能量损失;

（5）每段管道都为一声学元件;

（6）柔性接管为同向连接。

模型如图1所示，图中元件1、元件3为同种材料的管道，设其长度分别为L1和L3，波数为K，声阻抗率为Z;元件2为柔性接管，设其长度为L2，波数为K2，声阻抗率为Z2。

2 各元件四端网络模型计算

2.1 各元件任一点的声压和速度[3]

元件1任一点的声压和速度由以下两个公式表示：

5 柔性接管材料特性对透射系数的影响

柔性接管一般为金属波纹管、金属软管、橡胶、塑料柔性接头。汽车进排气系统金属波纹管、金属软管常用的材料有铜合金、奥氏体不锈钢。元件1、元件3的材料一般为钢，元件2的材料及其对应的透射系数值见下表。

6 结论

由上表可知，柔性接管材料为钢（柔性接管材料与管道材料相同），透射系数为1，无隔振降噪效果;柔性接管材料为橡胶的接管与管道连接时，其透射系数最小，隔振降噪效果最好，这也是汽车进排气系统中靠近声源的地方  采用橡胶接管的原因。由图2可知，两种材料的密度与切变模量乘积相差越大，透射系数越小，也就是说其隔振降噪的效果越明显，这将为我们设计管道连接提供理论依据。

因此，声波在管道中传播，管道材料相同时，这个声波就一直传播下去;管道材料不同时，入射波就会受到阻碍，一部分声波就会反射回来，这就起到了隔振降噪的效果。

参考文献：

[1]   白长青，周进雄，闫桂荣.声振耦合对薄壁圆柱结构动力特性的影响[J].机械工程学报，2011（5）.

[2] 庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动——理论与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[3] 许肖梅.声学基础[M].北京：科学出版社，2003.

[4] 楼京俊，朱石坚.丁少春.振动主动控制系统的统计能量分析[J].振动与冲击，2010（6）.

[5] 王珺，张景绘，宁玮.复合环境激励下的声振耦合分析[J].振动与冲击，2011（2）.