RU23984U1 - Низкошумный стенд для исследования и доводки двигателей внутреннего сгорания - Google Patents

Description

в и Низкошумный стенд для исследования и доводки двигателей внутреннего Полезная модель относится к контрольно-диагностическому оборудованию, астности к испытательному стенду для проведения виброакустических стендовых пытаний двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС). Для определения основных технических показателей двигателей нутреннего сгорания (далее - ДВС) используют специальные испытательные тенды, оборудованные различными устройствами и измерительной аппаратурой. В качестве 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); 2001126816 iHiiiiiiiiiiiiiiii ° МПК G01M 17/00 сгорания.

пульт с размещенными на нем органами пуска и управления ДВС;

приборы для контроля работы двигателя и приборы для реп/1страции замеряемых величин;

дополнительные устройства и приборы, предназначенные для специальных исследований с целью определения отдельных параметров ДВС (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, лоперечные и продольные направляющие, автономные балки рамы);

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

- /ашё N п t в связи с перечисленными недостатками, такого типа концепции стендов не нашли применения в практике виброакустических испытаний ДВС, в первую очередь из-за того, что требуется свести к минимуму посторонние (помимо исследуемого 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, ovember, 2000, p. 28...31; 2 ГУП НИЦИАМТ «Акустический центр выполнит:. Автомобильная ромышленность, 2000, №11,1. 3 Peter Gutzmer und Reimer Pilgrim. Motorakustische Versuchs-und Мер chnik 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, охпаждения, 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 шумовиброактивной). Именно в связи с этим, нижняя зона двигателя представляет для исследователей и доводчиков ДВС наибольший пра1сгический 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 акустичевкой 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) покрыта 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 наибцлее

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 качесгве прототипа.

Известен стенд для исследований и доводки ДВС 3, содержащий фундамент асинхронной балансирной машины (тормоза), выполненный в виде пустотелого массивного бетонного основания, смонтированного на специальных пружинах, с нижней и верхней бетонной плитой, соединенных 4-мя монолитными бетонными колоннами. Недостатком известной конструкции фундамента балансирной машины является слабая звукопоглощающая способность верхней бетонной плиты фундамента, образующей фрагмент пола безэховой акустической камеры. В связи с этим, шум из зоны машинного отделения от работающего технологического оборудования стенда (например, от асинхронной балансирной машины, вентиляторов, насосов, вала отбора мощности, нижних опорных подшипников, ременной передачи) частично проникает в пространот)ро испытательной акустической камеры в виде паразитного шумового сигнала, тем самым искажая реальное (свободное) звуковое поле вокруг исследуемого ДВр - в

особенности, излучение звука нижней частью ДВС, находящейся ближе всего к поверхности верхней плиты фундамента балансирной машины, и представляющей наибольший практический интерес для исследователей и доводчиков ДВС.

Предлагаемое техническое решение позволяет устранить обозначенный недостаток стенда для исследований и доводки ДВС.

Сущность полезной модели заключается в том, что в известном стенде для акустических исследований и доводки ДВС, содержащем, в частности, автономный фундамент асинхронной балансирной машины, выполненный в виде пустотелего массивного бетонного основания, упруго смонтированного на полу машинного отделения акустической камеры, верхняя плита фундамента, с образованием периферического зазора, с установленным в нем виброшумоизолируфщим уплотнителем по периметру примыкания к полу камеры , образует герметичную разделительную перегородку между пространством безэховой акустической камеры и пространством машинного отделения, внутренняя поверхность верхней бетонной плиты футерована слоем пористого звукопоглощающего волокнистого или открытоячеистого пенистого, с последующей облицовкой внешней поверхности

звукопоглощающего пенистого материала звукопроницаемым, негорючим, влагостойким стеклотканевым волокном или тонкой, защитной, термостойкий, влагогазонепроницаемой звукопрозрачной фольгой, при этом пористь1й звукопоглощающий слой закреплен к верхней плите фундамента комбинированным креплением в виде клеевого адгезионного слоя и механических крепежных элементов в виде специальных держателей с головкой большого диаметра.

Сущность полезной модели иллюстрируется на чертежах. На фиг. 1 представлен низкошумный стенд для исследования и доводки две, смонтированный в полностью заглушенной безэховой акустической камере.

На фиг. 2 представлен фрагмент конструкции предлагаемого стенда для исследований и доводки ДВС.

Полностью заглушенная безэховая акустическая камера 1, предлагаемый низкошумный стенд для исследований ДВС, с установленной -вниву под поверхностью звукопрозрачного пола 2 и пола 3, разделяющего пространство безэховой камеры 1 и машинного отделения 4, приводной (тормозной) балансирной асинхронной (или постоянного тока) машиной 5 в полости виброизолированного специальными пружинами 6 автономного пустотелого фундамента 7. Верхняя плита 8 фундамента 7, с образованием периферического зазора, с установленным в нем виброшумоизолирующим уплотнителем 9 по периметру примыкания к полу 3 камеры , образует герметичную разделительную перегородку 10 между пространством безэховой акустической камеры 1 и пространством машинного отделения 4. Внутренняя бетонная оболочка 11 камеры 1 установлена по периметру пола 12 на специальных пружинах 13, и полностью виброизолирована от внешней бетонной оболочки 14 (принцип строительства «камера в камере). Поверхности разделительной перегородки 10, стен 11 и потолка 15 камеры 1 покрьггы специальными шумопоглощающими клиньями (кулисами) 16. Балансирная асинхронная машина 5 закреплена к основанию 17 фундамента 7 и передает крутящий (тормозной) момент через нижний вал 18, установленный в корпусе 19 нижнего опорного подшипникового узла, приводной ремень 20, верхний вал 21, закрытый защитным кожухом 22. Область вращения приводного ремня 20 закрыта защитным звукоизолирующим кожухом 23. Объект испытаний - ДВС 24 монтируется на вертикальных стойках 25 системы крепления ДВС на стенде. Продольные балки 26 системы крепления ДВС, стойки р7 защитного кожуха 22, корпус 28 верхнего опорного подшипникового узла

смонтированы на несущем силовом каркасе 29. Внутренний пол испытательной камеры 1 представляет собой звукопрозрачные решетки 2, виброизолированные от рамы 30 несущего силового каркаса стенда 29. Воздушная полость акустической камеры 1 вентилируется высокопроизводительной приточной 31 и вытяжной 32 вентиляцией.

Фрагмент конструкции предлагаемого стенда для исследований и доводки две, содержит балансирную асинхронную машину 5, смонтированную на виброизолированном специальными пружинами 6 фундаменте 7, установленном йа бетонном полу 33 внешней оболочки испытательной камеры, и выполненном в виде виброизолированного массивного бетонного основания 17, с установленной на нем на 4-х монолитных колоннах 34 верхней бетонной плитой 8. Для эффективного поглощения звука от работающего технологического оборудования в машинном отделении 4 стенда, внутренняя поверхность бетонной плиты 8 футерована слоем пористого звукопоглощающего материала (волокнистого или открытоячеистого пенистого) 35с последующей облицовкой внешней поверхности

звукопоглощающего материала звукопроницаемым, негорючим, влагостойким стеклотканевым волокном или тонкой, защитной, термос(|йкёй, влагогазонепроницаемой звукопрозрачной фольгой 36. Пористый звукопоглощающий слой 35 закреплен к верхней плите 8 фундамента 7 комбинированным креплением в виде клеевого адгезионного слоя 37 и механических крепежных элементов 38 в виде специальных держателей с головкой большого диаметра (как правило, не менее 40 мм).

Практическая реализация предлагаемой конструкции позволяет повысить точность и объективность результатов стендовых виброакустических испытаний

Claims (1)

1. Низкошумный стенд для исследования и доводки двигателей внутреннего сгорания, содержащий, в частности, автономный фундамент асинхронной балансирной машины, выполненный в виде пустотелого массивного бетонного основания, упруго смонтированного на полу машинного отделения акустической камеры, отличающийся тем, что верхняя плита фундамента, с образованием периферического зазора, с установленным в нем виброшумоизолирующим уплотнителем по периметру примыкания к полу камеры, образует герметичную разделительную перегородку между пространством безэховой акустической камеры и пространством машинного отделения, внутренняя поверхность верхней бетонной плиты футерована слоем пористого звукопоглощающего волокнистого или открытоячеистого пенистого материала, с последующей облицовкой внешней поверхности звукопоглощающего материала звукопроницаемым, негорючим, влагостойким стеклотканевым волокном или тонкой, защитной, термостойкой, влагогазонепроницаемой звукопрозрачной фольгой, при этом пористый звукопоглощающий слой закреплен к верхней плите фундамента комбинированным креплением в виде клеевого адгезионного слоя и механических крепежных элементов в виде специальных держателей с развитой поверхностью опорной головки.