НИЗКОШУМНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ МОТОРНЫЙ СТЕНД

НИЗКОШУМНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ МОТОРНЫЙ СТЕНД.
Полезная модель относится к контрольно-диагностическому оборудованию, в частности к испытательному стенду для проведения виброакустических стендовых исследований 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 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);
-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.).
Для проведения стендовых виброакустических исследовательских и доводочных работ на ДВС нашли широкое применение специализированные нагрузочные стенды, установленные в специальных акустических (полузаглушенных или безэховых) камерах.
Известен пример использования полузаглушенной акустической камеры фирмы «Крайслер (США), см. публикацию Adam Gavine. The American Way. Testing Technology International, November, 2000, p. 28...31 (прилагается), и акустического моторного стенда центрального автополигона ГУП НИЦИАМТ (г. Дмитров, Московской обл.) с жестким звукоотражающим полом, на пазовой плите которого с помощью специальных стоек закреплен исследуемый ДВС, см. ГУП НИЦИАМТ «Акустический центр выполнит:. Автомобильная промышленность, 2000, №11, с. 1 (прилагается). В данных примерах 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 двигателем и тормозом. Концевые участки приводных валов установлены в подшипниковых узлах и 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) или стенах камеры в машинное отделение стенда, оборудованное различными технологическими системами и агрегатами обеспечения функционирования стенда.
В публикации Peter Gutzmer und Reimer Pilgrim. Motorakustische Versuchsund Meptechnik bei Porsche. MTZ, Motortechnische Zeitschrift, 48 (1987), 2, b. 47...50 (прилагается), представлена концепция акустического моторного стенда, применяемого в исследовательском центре фирмы «Порше (ФРГ). В данном случае он предусматривает применение тормозного (нафузочного) стенда, установленного по центру камеры внизу под поверхностью пола полностью заглушенной безэховой акустической камеры. Передача крутящего (тормозного) момента осуществляется при этом бесконечной гибкой связью - гладко ременной передачей. В этом случае, пол акустической камеры выполнен полностью виброизолированным от автономного фундамента, на котором установлен приводной (тормозной) стенд, а его поверхность (пола) покрыта эффективнымшумопоглощающимматериалом(специальными
шумопоглощающими клиньями).
За прототип принято известное из патента РФ №2107175, МПК F02B 79/00, G01M 15/00, публ. 20.03.98, техническое решение по исполнению стенда для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания, 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 пространственном направлении.
высокой вибровозбудимостью и вибропроводностью. в частности, используемые цельнометаллические стойки, ложементы, поперечные и продольные направляющие, автономные балки рамы обеспечивают интенсивную вибропередачу динамического возбуждения от работающего ДВС (от неуравновешенных сил и моментов инерции) на сопрягаемые зоны пазовой плиты и пола камеры, вызывая шумовое паразитное излучение плиты и пола, что снижает точность и объективность акустических измерений. Применяемые цельнометаллические массивные элементы (продольные и поперечные направляющие, ложементы, автономные балки рамы) легко возбуждаются динамическими силами, генерируемыми как ДВС, так и приводными (тормозными) агрегатами стенда, вибрируют и излучают структурный шум. В особенности, сильный отрицательный эффект паразитного шумового излучения этих элементов стенда возникает на резонансных режимах изгибных колебаний продольных и поперечных направляющих балок. Указанные недостатки конструкций устройств крепления ДВС на моторном стенде затрудняют проведение высокоточных, качественных виброакустических стендовых исследований ДВС.
Предлагаемое техническое решение позволяет в значительной степени устранить обозначенные выше недостатки.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в известном акустическом моторном стенде, содержащем систему крепления ДВС на стенде, выполненную в виде двух продольных направляющих балок, жестко неподвижно установленных посредством сварочного шва на несущей раме, и двух поперечных направляющих балок, имеющих возможность в процессе монтажа ДВС на стенде перемещаться вдоль продольных направляющих и фиксироваться в необходимом положении посредством крепежных элементов (например, прижимных пластин и стягивающих болтов) и имеющих металлический замкнутый прямоугольный профиль с пустотелым сечением, внутреннее пространство профиля направляющих балок заполнено сыпучим вибродемпфирующим веществом (например, кварцевым песком, свинцовой, чугунной дробью, или сочетанием в смеси этих веществ в заданных пропорциях); верхние поверхности направляющих балок имеют продольные пазы, предназначенные для перемещения по ним и фиксации в требуемом положении поперечных направляющих и вертикальных стоек, закрытые съемными защитными вибродемпфирующими резиновыми уплотнителями;
торцы балок закрыты съемными крышками, внутренняя поверхность которых футерована объемным упругим демпфирующим элементом, а боковые поверхности крышки имеют пазы, которые позволяют неподвижно зафиксировать крышку после ее установки в торец балки с помощью резьбовых элементов (например, прижимного болта и шайбы).
Устройство полезной модели поясняется графически.
На фиг. 1 представлена полностью заглушенная безэховая акустическая камера 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 виброизолирован от фундамента 5, на котором установлена балансирная асинхронная машина 3, резиновыми уплотнениями 11. Поверхность пола 10, стен 6 и потолка 12 камеры 1 покрыта специальными шумопоглощающими клиньями 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 18, закрытый защитным кожухом 19. Область вращения приводного ремня 16 закрыта защитным кожухом 17. Объект испытаний - ДВС 20 монтируется через специальные упругие резинометаллические опоры 21 на вертикальных стойках 22, имеющих возможность в процессе монтажа ДВС на стенде перемещаться по поперечным направляющим 23 и фиксироваться в необходимом положении. Поперечные направляющие 23, в свою очередь, в незакрепленном состоянии свободно перемещаются и фиксируются вдоль продольных направляющих 24. Продольные направляющие балки 24 системы крепления ДВС, стойки 25 защитного кожуха 19, корпус 26 верхнего опорного подшипникового узла смонтированы на несущем силовом каркасе 27. Пол испытательной камеры 1 представляет собой звукопрозрачные решетки 28, виброизолированные от рамы 29 несущего силового каркаса 27. Воздушная полость камеры 1 вентилируется высокопроизводительной приточной 30 и вытяжной 31 вентиляцией.
две на моторном стенде в виде двух, жестко установленных посредством сварочного шва на несущей раме 29, продольных направляющих 24, и двух поперечных направляющих 23, имеющих возможность в процессе монтажа ДВС на стенде перемещаться вдоль продольных направляющих 24 и фиксироваться в необходимом положении посредством прижимных пластин 32 и стягивающих болтов 33. Поперечные 23 и продольные 24 направляющие балки имеют металлический замкнутый, с пустотелым сечением, прямоугольный профиль 34, что позволяет в последствие заполнить внутреннее пространство этого профиля эффективным сыпучим вибродемпфирующим веществом 35 (например, кварцевым песком, свинцовой, чугунной дробью, или сочетанием в смеси этих веществ в заданных пропорциях) для обеспечения высокого шумовибродемпфирующего эффекта в структуре балок. Верхняя поверхность направляющих 23 и 24 имеет продольный паз, закрытый съемным защитным и вибродемпфирующим резиновым уплотнителем 36. Применение в конструкции направляющих балок 23 и 24 пазов вызвано необходимостью обеспечения возможности заданного перемещения и фиксации в требуемом положении поперечных направляющих 23 и вертикальных стоек 22 во время проведения монтажных и центровочных работ при постановке конкретной модели ДВС на стенд. После выполнения монтажных и центровочных работ продольные пазы закрываются резиновым уплотнителем 36, который уплотняет и предотвращает высыпание вибродемпфирующего вещества 35, и, кроме этого, он дополнительно демпфирует возникающую на отдельных резонансных режимах работы стенда структурную вибрацию в пазах свободных концов металлического профиля 34. Торцы продольных 24 и поперечных 23 направляющих балок закрываются съемными крышками 37, внутренняя поверхность которых футерована объемным, упругим, демпфирующим элементом 38, что позволяет не только подавить вибрацию торцевых поверхностей крышек 37, но и выполнять дополнительную функцию уплотнителя вибродемпфирующего вещества 35 в полостях направляющих балок 23 и 24, что, таким образом, повышает эффективность использования демпфирующего сыпучего вещества 35. Боковые поверхности торцевых съемных крышек 37 имеют пазы 39, которые позволяют надежно неподвижно зафиксировать крышку 37 после ее установки в торец балки 23 или 24 с помощью прижимного болта 40 и шайбы 41. Применение в конструкции балок системы крепления ДВС на стенде съемных торцевых крышек обеспечивает
Wl/УЛ
возможность свободного удаления вибродемпфирующего сыпучего вещества 35 для облегчения монтажных и центровочных работ во время установки различных моделей ДВС на стенд, или при необходимости замены вибродемпфирующего вещества 35.
Практическая реализация предлагаемой конструкции позволяет существенно снизить паразитный структурный шум, излучаемый вибронагруженными элементами системы крепления ДВС на стенде, обеспечить стенду высокое акустическое качество и, таким образом, повысить точность и объективность стендовых виброакустических испытаний ДВС.
.