RU28773U1 - Стенд для акустических исследований двигателей внутреннего сгорания - Google Patents

Description

flUIJiiiJifeiii«ii.r,,j. . Tfc

Стенд для акустических исследований двигателей внутреннего сгорания.

Полезная модель относится к контрольно-диагностическому оборудованию, в частности к испытательному стенду для проведения виброакустических стендовых испытаний двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС).

Для определения основных технических показателей ДВС используют специальные испытательные стенды, оборудованные различными устройствами и измерительной аппаратурой.

В качестве базового оборудования стенд испьп-аний 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, элекгрический) для поглощения развиваемой ДВС мощности с устройством измерения крутящего момента на валу двигателя (тормоза);

МПК G01M 17/00

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);

системы, обеспечивающие регулирование и управление ДВС в процессе испытаний;

пульт с размещенными на нем органами пуска и управления ДВС; приборы для контроля работы двигателя и приборы для регистрации 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, поперечные и продольные направляющие, автономные балки рамы);

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

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) паразитные 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 (полузаглушеннь х 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 Мер technik 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 шумовиброакгивной). 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 агенда, 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, 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 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. В это же время, в этой конструкции 3 акустического моторного стенда используется устройство крепления ДВС на стенде, выполненное в виде цельнометаллических продольных и поперечных направляющих и стоек, без внешней облицовки их поверхности звукопоглощающим материалом, что способствует возникновению звукоотражающих эффектов. Данный недостаток отсутствует в конструкции акустического моторного стенда, описанной в свидетельстве на полезную модель Российской Федерации № 23681, применяемой в качестве ПРОТОТИПА.

Однако, в известном акустическом моторном стенде используется устройство крепления ДВС на стенде, содержащее цельнометаллические массивные кронштейны с усилителями жесткости для фиксированного закрепления ДВС на стенде через штатные виброизолирующие упругие элементы. Недостатком такой конструкции устройства крепления ДВС на стенде является относительно большая площадь жестких звукоотражающих поверхностей составных элементов крепежных установочных кронштейнов, искажающих реальное звуковое поле, излучаемое исследуемым объектом - ДВС. Звуковые волны, излучаемые ДВС, дополнительно отражаются в этом случае от

жестких металлических поверхностей крепежных установочных кронштейнов, попадая в пространство измерительной зоны вокруг исследуемого объекта испытаний, с установленными в нем измерительными микрофонами, что непосредственным образом оказывает отрицательное влияние на точность и объективность исследовательских и доводочных работ. С другой стороны, металлическая структура элементов устройства крепления ДВС на стенде крепежных установочных кронштейнов, вибрируя от воспринимаемых динамических (вибрационных) нафузок, излучает в зону измерений соответствующий дополнительный структурный шум, ухудшающий процесс объективных 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 двигателей внутреннего сгорания, содержащем, в частности, устройство крепления ДВС на стенде, на котором смонтирован исследуемый ДВС, и выполненное в виде продольных и поперечных направляющих и стоек, облицованных звукопоглощающим материалом, содержащее цельнометаллические крепежные установочные кронштейны с усилителями жесткости для закрепления ДВС на стенде через виброизолирующие упругие элементы, при этом, внешняя и внутренняя поверхности крепежных установочных кронштейнов облицованы самоклеющимся звукопоглощающим пористым, волокнистым или открытоячеистым пенистым материалом с внешним защитным звукопрозрачным слоем, с образованием замкнутой воздушной полости между внутренними поверхностями основания, усилителей жесткости и замыкающей крышки крепежных установочных кронштейнов, для более высокоэффектовного поглощения звука и расширения частотного диапазона поглощения звука в сторону низких частот.

Сущность полезной модели иллюстрируется на чертежах.

На фиг. 1 представлена полностью заглушенная безэховая акустическая камера, в которой установлен заявляемый в качестве полезной модели стенд для акустических исследований ДВС. 6

На фиг. 3 представлен фрагмент конструкции заявляемого стенда для акустических исследований ДВС, содержащий усиленный крепежный установочный кронштейн.

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 и усиленные кронштейны 22 на вертикальных стойках 23, имеющих возможность перемещаться по поперечным направляющим 24 и фиксироваться в необходимом положении. Поперечные направляющие 24, в свою очередь, могут свободно перемещаться при выполнении монтажных работ, и фиксироваться вдоль продольных направляющих 25. Продольные направляющие балки 25 устройства крепления ДВС на стенде, стойки 26 защитного кожуха 18, корпус 27 верхнего опорного подшипникового узла смонтированы на несущем силовом каркасе 28. Пол испытательной камеры 1 представляет собой звукопрозрачные решетки 29, изолированные от рамы 30 несущего силового каркаса 28. Воздушная полость камеры 1 вентилируется высокопроизводительной приточной 31 и вытяжной 32 вентиляцией.

Сущность полезной модели поясняется графически.

несущей раме 30, продольных направляющих 25, и двух поперечных направляющих 24, имеющих возможность при выполнении монтажных установочных работ перемещаться вдоль продольных направляющих 25 и фиксироваться в необходимом пространственном положении посредством прижимных пластин 33 и стягивающих болтов 34. На поперечных направляющих 24 установлены четыре вертикальные стойки 23 для непосредственного крепления ДВС через упругие виброизолирующие элементы - опоры, также перемещающиеся вдоль поперечных направляющих 24 и фиксирующиеся с помощью прижимных пластин 35. На вертикальных стойках 23 монтируются усиленные крепежные установочные кронштейны 22 для непосредственного монтажа ДВС на стенд через упругие виброизолирующие элементы - опоры.

На фиг.З представлен фрагмент конструкции заявляемого стенда для акустических исследований ДВС, содержащий усиленный крепежный установочный кронштейн в виде цельнометаллического основания 36 с усилителями жесткости 37 и отверстием 38 для монтажа кронштейна на вертикальных стойках 23. Для крепления двигателя через упругие виброизолирующие опоры предусмотрена площадка 39 с специальным пазом 40, угол наклона которой соответствует углу наклона штатных опор исследуемого двигателя. Внешние и внутренние поверхности металлической структуры усилителей жесткости 37, а также внутренняя поверхность основания 36 по всему их периметру футерованы звукопоглощающим пористым, волокнистым или открытоячеистым пенистым материалом 41, облицованным в свою очередь защитным звукопрозрачным слоем 42. Защитный звукопрозрачный слой 42 изготавливается преимущественно из моющегося, огнестойкого, влаго-маслобензостойкого материала, не пропускающего указанные вещества внутрь пористой структуры звукопоглощающего материала, легко подвергающегося очистке пылесосом или влажной очистке. Сверху поверхность кронштейна закрывается замыкающей крышкой 43, выполненной из звукопоглощающего пористого, волокнистого или открытоячеистого пенистого материала с защитным звукопрозрачным слоем, с соответствующим образованием замкнутой воздушной полости, повышающей эффеетивность поглощения звуковой энергии. Таким образом, конструкция крепежного установочного кронштейна с точки зрения акустики представляет собой объемный звукопоглотитель с воздушной полостью для обеспечения более восокоэффективного звукопоглощения и, в том числе, за

счет расширения частотного диапазона поглощения звука в низкочастотную область спектра.

Пра1стическая реализация предлагаемой конструкции стенда для акустических исследований ДВС позволяет более эффективно ослаблять искажение звукового поля вследствие звукоотражающих эффектов от внешних поверхностей элементов устройства крепления ДВС на стенде ( в частности крепежных установочных кронштейнов), от падающих на них звуковых волн, излучаемых исследуемым ДВС в пространстве акустической камеры, а также ослабить звук, излучаемый непосредственно вибрирующими поверхностями элементов устройства крепления ДВС на стенде, и повысить, таким образом, точность и объективность результатов стендовых виброакустических испытаний

Claims (1)

1. Стенд для акустических исследований двигателей внутреннего сгорания, содержащий, в частности, устройство крепления ДВС на стенде, на котором смонтирован исследуемый ДВС, и выполненное в виде продольных и поперечных направляющих и вертикальных стоек, облицованных звукопоглощающим материалом с внешним защитным звукопрозрачным слоем, отличающийся тем, что на вертикальных стойках смонтированы крепежные установочные кронштейны с усилителями жесткости для закрепления ДВС на стенде через виброизолирующие упругие элементы, при этом внешняя и внутренняя поверхности установочных кронштейнов облицованы самоклеющимся звукопоглощающим пористым волокнистым или открытоячеистым пенистым материалом с внешним защитным звукопрозрачным слоем с образованием замкнутой воздушной полости между внутренними поверхностями основания, усилителей жесткости и замыкающей крышки крепежных установочных кронштейнов.