Giải pháp tính toán độ ồn sinh ra trong các thiết bị

Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta có thể bắt gặp rất nhiều những thiết bị gây ra tiếng ồn trong khi vận hành như: máy giặt, máy bơm, xe máy, điều hòa, máy bay… Bên cạnh những tính năng hữu ích mà thiết bị mang lại thì tiếng ồn phát ra từ thiết bị lại mang đến cảm giác không dễ chịu đối với người dùng.

Trong kỹ thuật, các vấn đề liên quan đến tiếng ồn đều được nghiên cứu, tính toán cẩn thận để có thể nâng cao trải nghiệm người dùng. NVH (Noise, Vibration, Harshness) chính là bài toán nghiên cứu về các đặc trưng về tiếng ồn, độ rung của thiết bị.

Để có được kết quả tốt, các sản phẩm sẽ phải trải qua một bước quan trọng đó chính là thực nghiệm. Ngoài việc đảm bảo các tính năng của sản phẩm vận hành tốt, một yếu tố cần phải kiểm tra là tiếng ồn sinh ra trong quá trình vận hành. Kết quả thu được sẽ sử dụng để cải tiến sản phẩm, nâng cao trải nghiệm người dùng.

Tuy nhiên, phương pháp thực nghiệm này có những hạn chế trong quá trình thiết kế sản phẩm như tốn nhiều thời gian và chi phí cao, cần thực hiện nhiều lần sau mỗi lần thay đổi thiết kế… Những điều này có thể gây ra những ảnh hưởng không nhỏ đến tính hiệu quả kinh tế cũng như tính cạnh tranh về thời gian ra mắt sản phẩm mới.

Để giải quyết những vấn đề đó, ngày nay các kỹ sư thiết kế có thể sử dụng các phần mềm mô phỏng kỹ thuật (engineering simulation) để xác định ảnh hưởng độ ồn. Từ đó đưa ra các thiết kế phù hợp trước khi đi vào chế tạo mẫu thử và kiểm nghiệm thực tế.

Xem xét một bài toán tính toán tiếng ồn sinh ra trong quá trình làm việc của hộp số. Các bộ phận chính của một hộp số bao gồm: các trục truyền động, bánh răng, ổ bi, vỏ hộp.

Trong quá trình làm việc xảy ra sự truyền động/va chạm giữa các bánh răng, sự quay có ma sát trong ổ bi hay sự rung lắc của hộp số… Đây đều là những nguồn tạo ra tiếng ồn và ảnh hưởng trực tiếp đến người vận hành cũng như môi trường xung quanh.

Các phần mềm cho phép kỹ sư có thể dễ dàng xây dựng các mô hình 3D từ các ý tưởng và có thể tiến hành thực hiện các thử nghiệm ảo:

Trong quá trình làm việc, tiếng ồn lan ra môi trường xung quanh và có độ lớn tại mỗi vị trí là khác nhau. Với thực nghiệm, các điểm muốn khảo sát độ ồn cần được thiết lập thiết bị đo trước. Điều này gây ra các hạn chế về số lượng kết quả đo đạc được. Với phần mềm mô phỏng, người dùng có thể khai thác kết quả tại các vị trí khác nhau và có thể thay đổi tùy ý.

Các kết quả phân tích độ ồn bằng phần mềm giúp các kỹ sư đưa ra những phương án cải tiến/đổi mới khác nhau để cho ra sản phẩm tốt nhất. Cũng từ đó, người kỹ sư cũng có thể đưa ra các điều kiện làm việc hay vùng làm việc an toàn đối với người sử dụng.

Bài toán NVH không chỉ áp dụng cho đối tượng là hộp số mà còn có thể ứng dụng cho nhiều đối tượng khác như:

• Tiếng ồn trong xe ô tô
• Các thiết bị âm thanh
• Nghiên cứu độ ồn của các động cơ

Nguồn mô hình hình học: Grabcad