汽车空调胶管降噪研究

汽车空调胶管降噪研究

郭旭东1 段慧义2

阔丹凌云汽车胶管有限公司  072750

摘要：

分析了汽车空调胶管降噪性能，通过不同配方下的胶管进行试验并实车测试，得到了橡胶配方对空调胶管降噪性能的影响。

关键词：减震、丁基橡胶、空调胶管

前言

汽车空调在运行过程中由于压缩机运转造成的脉冲噪音通过管路传递到驾驶室中比较明显，特别是在新能源车无发动机噪音的情况下。解决压缩机造成的噪音可以有以下的措施：1.蒸发器或者空调单元接口粘贴消音材料，如泡棉。2.冷凝器上下支撑加装减震垫。3.空调管路加装消音器或者配重块。4.空调管路支架加装减震垫。5.更改橡胶软管长度、材料、结构，6.更改压缩机的结构，降低压缩机本身的噪音。

我们重点研究橡胶软管材料对减振性能的影响。

目前已知的汽车用空调软管有三层、四层和五层结构。一般目前市售软管采用的橡胶材料有EPDM、IIR、CR等材料。四层和五层空调软管中还有一层尼龙阻隔层。增强层材料一般为PET和PVA纱线。其中对减震影响最大的是橡胶材料的阻尼性能。

橡胶因其具有高弹性、高粘性、及良好的综合性能，被广泛应用于减震材料领域。利用橡胶的阻尼特性，当材料受外力作用发生变形时，高分子链间产生内摩擦，使部分振动能量转化为热能逸散。影响橡胶材料阻尼性能减震性能的因素：橡胶的材料结构、硫化交联体系、填充体系、使用温度。

结合橡胶材料本身的阻尼性能、挤出工艺、材料耐老化要求，空调管路总成的完整性、渗透性等要求选定丁基橡胶进行研究。

测试方法

DMA测试

测试仪器为：NEZSCH DMA 242；样品大小为10X2X4mm，变形模式采用拉伸模式，振幅为120μm，温度范围为-40~110℃（2.0K/min），频率分别为1HZ、10HZ、25HZ。

橡胶软管的振动传递性测试

选取一定长度的橡胶软管，将橡胶软管一端固定在激振器上，在软管的端口附近设置加速度传感器；另外一端固定在不受振动影响的物体上，同时在软管末端也设置加速度传感器。在给定的加速度下进行100-1000HZ的扫频测试，由2个加速度传感器测试获得结果最终计算出振动传递衰减率。

结论

通过对橡胶软管的材料配方进行设计，并对材料进行DMA测试，选择优先材料做成胶管，对胶管进行振动传递性测试。

1材料的形态结构。分子链侧基体积较大、数量多、极性大、分子间氢键多、 作用力强的橡胶阻尼性能好。

2交联体系：影响阻尼材料动态损耗的因素很多，阻尼因子值主要来自丁基橡胶主链链段的贡献（玻璃化转变），另外还有丁基橡胶分子链上的次级松弛转变贡献。 由于聚异丁烯不存在次级转变，那么由异丁烯与少量异戊二烯共聚而成的丁基橡胶所表现出的次级转变贡献应当为异戊二烯链节所贡献的。树脂硫化剂与丁基橡胶相化学交联后，一方面交联使丁基橡胶主分子链段运动受阻，同时由于两者的相分离结果使阻尼材料的Tg 升高，从而解决了丁基橡胶在阻尼材料中使用有效温域值较低的缺点。另一方面，通过树脂硫化剂与丁基橡胶主链上的异戊二烯相连，即达到交联的目的，最重要的是：分子体积较大的树脂硫化剂的加入使异戊二烯在阻尼因子中所贡献的次级损耗得到大大的提高和增强。当树脂硫化剂用量增加，硫化橡胶的Tg升高，tanδmax对应温度也升高。

3补强填充剂：橡胶的阻尼性能与填料的粒径大小有关；填料的粒径小，比表面积大，与橡胶分子的接触表面大，物理结合点较多。在动态应变中，物理结构不断地分解生成，导致滞后损失。

我们对橡胶材料进行了4组配合，DMA测试的结果如下：

表1 DMA测试结果

从表1测试结果可以看出随着温度的升高，频率不同同一种硫化橡胶Tg之间的差异非常小，但是不同配方硫化胶的差异还是比较大，约有20%的差异。Tg的差值在23℃下、频率为25HZ时差异比例最大为40%。0℃和85℃的温度下Tg差异比例均在23%左右。

在胶管挤出过程中配方1-4挤出状态均良好，选择1号和4号配方进行振动渗透测试和传递性测试。从渗透测试结果来看渗透量差异不大，起到气体阻隔作用的主要还是中间的尼龙层。

从胶管的振动传递性结果来看，配方1号明显优于配方4号，选择配方1好做成管路总成进行实车验证。

通过实车装车后，对驾驶室内的噪音进行测量，发现改进后的胶管有1.5dB左右的声压降低，满足客户的使用要求。

参考文献：

1. 丁国芳、王建华等，树脂硫化剂对IIR硫化胶阻尼性能的影响[J],橡胶工业，2005（1）；27-29。
2. 丁国芳、石耀刚等，丁基橡胶阻尼材料阻尼行为的研究[J],功能材料，2004增刊，2233-2236。
3. 陈兵勇、马国富等，阻尼丁基橡胶[J]，世界橡胶工业，2005（2）；31-33.