RU23681U1 - Стенд для акустических исследований двигателей внутреннего сгорания - Google Patents

Description

Дл внутренне стенды, об В к я определения основных технических показателей двигателей го сгорания (далее - ДВС) используют специальные испытательные орудованные различными устройствами и измерительной аппаратурой. ачестве базового оборудования стенд испытаний ДВС содержит: автономный (виброизолированный) фундамент для поглощения вибраций, возникающих из-за действия в двигателе неуравновешенных сил и моментов инерции; фундаментную плиту (пазовую) для установки исследуемого ДВС и тормоза; стойки для установки и крепления ДВС на фундаментной плите; нагрузочный тормоз (гидравлический, электрический) для поглощения развиваемой ДВС мощности с устройством измерения крутящего момента на валу двигателя (тормоза); вал и специальные муфты для соединения коленвала ДВС с валом тормоза; устройства и коммуникации для подачи в двигатель охлаждаемого смазочного масла, охлаждающей жидкости системы охлаждения ДВС, отвода в атмосферу отработавших и картерных газов двигателя; устройства и коммуникации для питания двигателя топливом и воздухом с соответствующими датчиками и приборами для измерения расхода, температуры, давлений воздуха и топлива; специальные устройства для регулирования и определения отдельных параметров, влияющих на рабочий процесс и показатели ДВС (угол опережения зажигания, состав смеси, угол опережения начала впрыска);

приборы для контроля работы двигателя и приборы для регистрации замеряемых величин;

дополнительные устройства и приборы, предназначенные для специальных исследований с целью определения отдельных параметров две (токсичности, дымности, шума, вибраций, тепловой напряженности, деформаций отдельных деталей и т.п.).

Известно техническое решение по исполнению стенда для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2107175, по заявке 96114020), содержащее основание, нагрузочное (тормозное) и соединительные устройства. На основании закреплены продольные направляющие, на которых установлена рама, выполненная в виде автономных балок. Балки установлены с возможностью перемещения по продольным направляющим и фиксирования относительно них. На балках закреплены поперечные направляющие, на которых установлены стойки с возможностью перемещения по ним и фиксирования. На стойках закреплены ложементы для размещения двигателя с возможностью перемещения и фиксирования в избранном направлении.

Недостатками данного технического решения являются:

жесткая передача вибровозбуждения от исследуемого работающего ДВС на присоединительные металлические элементы основания и соединительные устройства стенда (ложементы, стойки, поперечные и продольные направляющие, автономные балки рамы) и, как следствие, интенсивное шумовое излучение от этих элементов в пространство испытательного помещения (моторного бокса);

жесткая и интенсивная передача возбуждения от работающего нагрузочного (тормозного) устройства (электрическая машина) на металлические элементы основания и соединительные устройства стенда (ложементы, стойки, поперечные и продольные направляющие, автономные балки рамы);

излучение воздушного шума в пространство испытательного помещения моторного бокса непосредственно корпусом и вентилятором электрической машины нагрузочного устройства;

ДВС) шумовые излучения от приводных механизмов и систем стендового оборудования моторного бокса.

Для проведения стендовых виброакустических исследовательских и доводочных работ на ДВС нашли широкое применение специализированные нагрузочные стенды, установленные в специальных акустических (полузаглушенных или безэховых) камерах например, 1, 2,

1 Adam Gavine. The American Way. Testing Technology International, November, 2000, p. 28...31;

2 ГУП НИЦИАМТ «Акустический центр выполнит:. Автомобильная промышленность, 2000, №11, 1.

3 Peter Gutzmer und Reimer Pilgrim. Motorakustische Versuchs-und Meptechnik bei Porsche. MTZ, Motortechnische Zeitschrift, 48 (1987), 2, 47...50.

В частности, в 1 приведен пример использования полузаглушенной акустической камеры фирмы «Крайслер (США), в 2 - акустический моторный стенд центрального автополигона ГУП НИЦИАМТ (г. Дмитров, Московской обл.) с жестким звукоотражающим полом, на пазовой плите которого с помощью специальных стоек закреплен исследуемый ДВС. Тормозные (или приводные - на режимах прокрутки двигателя без реализации в нем рабочего процесса) установки стенда (их 2) находятся на этом же уровне вне помещения акустической камеры и располагаются за стенами камеры в соседнем помещении (помещение машинного зала). Исследуемый ДВС с тормозной балансирной машиной соединяется с помощью специальных приводных валов (валов отбора мощности), обеспечивающих передачу крутящего или тормозного момента между ними. Концевые участки приводных валов закреплены с помощью специальных стоек к пазовой плите и непосредственно поверхности пола камеры. Трубопроводы и различные коммуникационные элементы систем питания, охлаждения, отвода выхлопных газов выводятся из пространства акустической камеры через специальные звукоизолированные проемы в полу (пазовой плите) камеры в машинное отделение стенда, оборудованное различными технологическими системами и агрегатами обеспечения функционирования стенда. Недостатками используемой концепции акустического моторного стенда является применение камеры с жестким звукоотражающим полом, искажающим реальное звуковое поле исследуемого ДВС (в особенности, - излучение звука нижней частью ДВС, находящейся в непосредственной близости от звукоотражающей поверхности пола, которая, как правило, у всех поршневых ДВС является наиболее

1

шумовиброактивной). Именно в связи с этим, нижняя зона двигателя представляет для исследователей и доводчиков ДВС наибольший практический интерес и требует выполнения в этой зоне наиболее трудоемких и, по-возможности, наиболее точных и объективных исследований. С другой стороны, применение в качестве соединительных приводных элементов, соединяющих коленчатый вал ДВС и вал отбора мощности тормозной машины стенда, длинных карданных валов с опорными подшипниками в вертикальных стойках, установленных на пазовой плите и непосредственно полу камеры, вызывает проблемы их центровки с коленчатым валом исследуемого ДВС, и, как следствие,- генерирование вибросил на частотах и порядковых гармониках их вращения, передаваемых через опорные связи как непосредственно исследуемому ДВС, вызывая его дополнительное шумоизлучение, так и некоторым присоединенным структурам акустической камеры (например, полу камеры), что влечет дополнительное искажение регистрируемых шумовых характеристик как исследуемого ДВС, так и излучение «паразитного звука непосредственно защитными кожухами валов стенда, а также и излучение «паразитного звука непосредственно полом акустической камеры, вследствие передачи этого вибрационного возбуждения на пол (пазовую плиту) через опорные стойки валов.

Более прогрессивным методом исследования и регистрации акустической энергии, излучаемой ДВС в стендовых условиях, является использование концепции акустического моторного стенда, описанного в публикации 3 - ПРОТОТИП, применяемого в исследовательском центре фирмы «Порше (ФРГ). В данном случае он предусматривает применение тормозного (нагрузочного) стенда, установленного по центру камеры внизу под поверхностью пола полностью заглушенной безэховой акустической камеры. Передача крутящего (тормозного) момента осуществляется при этом бесконечной гибкой связью - гладкоременной передачей. В этом случае, пол акустической камеры выполнен полностью виброизолированным от автономного фундамента, на котором установлен приводной (тормозной) стенд, а его поверхность (пола) покрьп-а эффективным шумопоглощающим материалом (специальными шумопоглощающими клиньями). Корпус двигателя, как объект исследования, в этом случае располагается вблизи геометрического центра воздушного пространства камеры, т.е. в зоне наиболее удаленной от звукоотражающих поверхностей (с «наилучшей акустикой). Нижняя зона исследуемого ДВС не находится вблизи звукоотражающей поверхности пола, как это имело место в 1 и 2, а является открытой для качественных, объективных

измерений параметров акустического поля исследуемого ДВС. Таким образом, эта конструкция 3 акустического моторного стенда является более совершенной и принимается в качестве прототипа.

Однако, в известном акустическом моторном стенде используется устройство крепления ДВС на стенде, выполненное в виде цельнометаллических продольных и поперечных направляющих и вертикальных стоек. Недостатком такой конструкции устройства крепления ДВС на стенде является большая площадь звукоотражающей поверхности его составных элементов, искажающих реальное звуковое поле исследуемого объекта - ДВС. Звуковые волны, излучаемые ДВС, отражаются от жестких металлических поверхностей продольных и поперечных направляющих и вертикальных стоек, попадая в измерительную зону вокруг исследуемого объекта испытаний, с установленными измерительными микрофонами, что непосредственным образом оказывает отрицательное влияние на точность и качество акустических исследовательских работ. С другой стороны, металлическая структура элементов устройства крепления ДВС на стенде, вибрируя от воспринимаемых динамических (вибрационных) нагрузок, излучает в зону измерений соответствующий структурный шум, дополнительно ухудшающий процесс точных измерений шума исследуемого ДВС.

Предлагаемое техническое решение позволяет устранить обозначенные выше недостатки.

Сущность полезной модели заключается в том, что в известном стенде для акустических исследований ДВС, содержащем, в частности, несущую раму силового каркаса, снабжённую четырьмя вертикальными стойками, на которых посредством упругих резинометаллических опор установлен исследуемый ДВС, на несущей раме неподвижно смонтирована пара продольных направляющих, в которых с возможностью перемещения и жёсткого фиксирования установлена пара поперечных направляющих, вертикальные стойки установлены с возможностью перемещения и жёсткого фиксирования в поперечных направляющих, при этом внешние поверхности продольных и поперечных направляющих, и вертикальных стоек по всему их периметру футерованы звукопоглощающим пористым, волокнистым или открытоячеистым пенистым материалом, который в свою очередь облицован слоем защитного звукопрозрачного материала.

На фиг. 1 представлена заглушенная безэховая акустическая камера, в которой установлен заявляемый в качестве полезной модели стенд для акустических исследований ДВС.

На фиг. 2 представлен фрагмент конструкции предлагаемого стенда для акустических исследований ДВС, содержащий устройство крепления ДВС на стенде.

Полезная модель, изображенная на фиг. 1, представляет собой моторный стенд, смонтированный в безэховой акустической камере 1, с установленной внизу под поверхностью пола 2 приводной (тормозной) балансирной асинхронной (или постоянного тока) машины 3 на виброизолированном специальными пружинами 4 автономном фундаменте 5. Внутренняя бетонная оболочка 6 камеры 1 установлена по периметру пола 7 на специальных пружинах 8, и полностью изолирована от внешней бетонной оболочки 9 (принцип строительства «камера в камере). Пол 10 акустической камеры 1 виброшумоизолирован от фундамента 5, на котором установлена балансирная асинхронная машина 3, резиновыми уплотнениями 11. Поверхность пола 10, 2, стен 6 и потолка 12 камеры 1 покрыта специальными шумопоглощающими клиньями (кулисами) 13. Балансирная асинхронная машина 3 передает крутящий (тормозной) момент через нижний вал 14, установленный в корпусе 15 нижнего опорного подшипникового узла, приводной ремень 16, верхний вал 17, закрытый защитным кожухом 18. Область вращения приводного ремня 16 закрыта защитным кожухом 19. Объект испытаний - ДВС 20 монтируется через специальные упругие резинометаллические опоры 21 на вертикальных стойках 22, имеющих возможность перемещаться по поперечным направляющим 23 и фиксироваться в необходимом положении. Поперечные направляющие 23, в свою очередь, могут свободно перемещаться при выполнении монтажных работ, и фиксироваться вдоль продольных направляющих 24. Продольные направляющие балки 24 устройства крепления ДВС на стенде, стойки 25 защитного кожуха 18, корпус 26 верхнего опорного подшипникового узла смонтированы на несущем силовом каркасе 27. Пол испытательной камеры 1 представляет собой звукопрозрачные решетки 28, изолированные от рамы 29 несущего силового каркаса 27. Воздушная полость камеры 1 вентилируется высокопроизводительной приточной 30 и вытяжной 31 вентиляцией.

Сущность полезной модели поясняется графически. 6

29, продольных направляющих 24, и двух поперечных направляющих 23, имеющих возможность при выполнении монтажных установочных работ перемещаться вдоль продольных направляющих 24 и фиксироваться в необходимом пространственном положении посредством прижимных пластин 32 и стягивающих болтов 33. На поперечных направляющих 23 установлены четыре вертикальные стойки 22 для непосредственного крепления ДВС через упругие виброизолирующие элементы опоры, также перемещающиеся вдоль поперечных направляющих 23 и фиксирующиеся с помощью прижимных пластин 34. Внешние поверхности продольных 24 и поперечных 23 направляющих, и вертикальных стоек 22 по всему их периметру футерованы звукопоглощающим пористым, волокнистым или открытоячеистым пенистым материалом 35, облицованным в свою очередь защитным звукопрозрачным слоем 36. Защитный звукопрозрачный слой 36 изготавливается преимущественно из моющегося, огнестойкого, влаго-маслобензостойкого материала, не пропускающего указанные вещества внутрь структуры звукопоглощающего материала, легко подвергающегося очистке пылесосом или влажной очистке.

Пракгическая реализация предлагаемой конструкции стенда для акустических исследований ДВС позволяет ослаблять звукоотражающие эффекты на внешних поверхностях элементов устройства крепления ДВС на стенде от падающих звуковых волн, излучаемых исследуемым ДВС в пространстве акустической камеры, а также ослабить звук, излучаемый вибрирующими поверхностями элементов устройства крепления ДВС на стенде, находящимися под звукопоглощающей футеровкой и повысить, таким образом, точность и объективность результатов стендовых виброакустических испытаний ДВС.

Claims (1)

1. Стенд для акустических исследований двигателей внутреннего сгорания, содержащий, в частности, несущую раму силового каркаса, снабженную четырьмя вертикальными стойками, на которых посредством упругих резинометаллических опор установлен исследуемый двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что на несущей раме неподвижно смонтирована пара продольных направляющих, в которых с возможностью перемещения и жесткого фиксирования установлена пара поперечных направляющих, вертикальные стойки установлены с возможностью перемещения и жесткого фиксирования в поперечных направляющих, при этом внешние поверхности продольных и поперечных направляющих, и вертикальных стоек по всему их периметру футерованы звукопоглощающим пористым, волокнистым или открытоячеистым пенистым материалом, который в свою очередь облицован слоем защитного звукопрозрачного материала.