АКУСТИЧЕСКИЙ ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ СТЕНД

Полезная модель относится к технике исследования корпусного шума, шума систем впуска и охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) транспортных средств, выполняемых в акустической полубезэховой, с жестким звукоотражающим полом камере и конкретно имеет отношение к приборному оборудованию стенда с беговыми барабанами, оборудованному устройствами позиционирования измерительных микрофонов, применяемых для заданной пространственной установки измерительных микрофонов, регистрирующих акустические сигналы, излучаемые исследуемыми объектами типа корпуса ДВС, системы впуска ДВС, системы охлаждения ДВС на заданной высоте и с заданным углом разворота оси микрофона относительно излучателя шума, как конкретного объекта исследований.
Решение проблемы уменьшения акустического загрязнения окружающей среды и улучшения акустического комфорта наземных колесных транспортных средств - важная актуальная задача разработчиков и исследователей транспортной техники, требующая больших материальных, временных и интеллектуальных затрат. Наиболее мобильными и продуктивными процессами исследований и доводки, в частности, колесных транспортных средств по шуму и виброкомфорту являются экспериментальные исследования, проводимые в стендовых условиях, с привлечением многообразной техники имитации скоростных и нагрузочных режимов идентичных дорожным (полевым) условиям испытаний (например, динамических стендов с беговыми барабанами), стационарной измерительной и анализирующей аппаратуры. Постоянные, не зависящие от погоды и состояния дорожного покрытия условия испытаний, удобство съема и анализа измерительной информации способствуют в связи с этим все более широкому распространению стендовых исследований виброакустических процессов, протекающих в наземных колесных транспортных средствах. Ввиду того, что основным виброшумоактивным источником транспортного средства является его энергетическая установка - ДВС, его системы (впуска, выпуска, охлаждения), то весьма важно проводить исследования и доводку этих доминирующих источников шума на динамометрическом стенде при имитации различных скоростных и нагрузочных режимов (изменяя обороты
ДВС, угол открытия дроссельной заслонки и т.п.) в аналогичных условиях свободного звукового поля (в которых находится транспортное средство на автостраде или полевых условиях в процессе его эксплуатации).
Достаточно полную имитацию условий скоростных и нагрузочных режимов движения автомобиля в реальных дорожных условиях можно достичь на стендах с беговыми барабанами, практика использования которых нашла широкое распространение на предприятиях производящих автотранспортную технику и в НИИ. С другой стороны - условия свободного звукового поля возможно реализовать поместив этот динамометрический стенд с беговыми барабанами в специальное строительное сооружение - полубезэховую или безэховую акустическую камеру.
В связи с этим, современные технологии исследования акустических процессов, реализующихся на транспортных средствах (автомобилях, тракторах, мотоциклах и пр. видах колесных транспортных средств) предусматривают, в частности, применение специальных низкошумных беговых барабанов, позволяющих имитировать различные скоростные и нагрузочные режимы работы энергетических и трансмиссионных агрегатов транспортных средств в условиях размещения их в специальных безэховых или полубезэховых акустических камерах, способствующих формированию свободного звукового поля в зонах измерений.
Безэховая (полностью заглушенная) или полубезэховая (заглушенная, с отражающим полом) испытательные камеры представляют собой помещение, установленное на отдельном, виброизолированном от основного здания фундаменте. В такой камере размещается динамический стенд с беговыми барабанами (или моторный тормозной стенд), виброизолированный от основного здания и. корпуса камеры. Привод и тормозная установка размещаются в подвальном, или находящимся на одном уровне с камерой, специальном машинном помещении. Для приближения акустических свойств камеры к свободному звуковому полю выполняется направленное согласование акустических импедансов (сопротивлений) воздушной среды в свободном пространстве камеры и в пористой структуре звукопоглощающего материала, облицовывающего (футерующего) звукоотражающие поверхности стен, потолка, пола. Именно, поэтому конструкция звукопоглощающей облицовки стен (пола, потолка) камеры выполняется пористой и имеет структурную плотность (пористость), плавно изменяющуюся по глубине покрытия в направлении распространения звуковых волн к жесткой звукоотражающей поверхности стен
(пола, потолка). Причем, наибольшая плотность пористой звукопоглощающей облицовки реализуется непосредственно у.стенок камеры, а наименьшая - на внешнем (приемном) поверхностном слое звукопоглощающей футеровки стен и потолка помещения испытательной камеры. Необходимые условия такого волнового согласования сред распространения и поглощения звука в зонах стен и потолка достигаются, в частности, применением различных объемных поглотителей звука клиновой формы (клинья, кулисы). Основными материалами, из которых изготавливаются звукопоглощающие поглотители, являются открытоячеистый пенополиуретан, стекловолокно, супертонкое базальтовое волокно, винипор с огнестойкой пропиткой.
Испытательные камеры для акустических исследований транспортных средств имеют в своем составе различное приборное оборудование, регистрирующее акустические излучения от исследуемых источников (объектов) и, в частности, устройства для установки измерительных микрофонов в заданных измерительных точках камеры. Как правило, эти устройства выполняются в виде треножных или одностоечных микрофонных стоек, или же представляют собой сложные системы позиционирования микрофонов с дистанционным автоматическим управлением (акустические роботы). Для акустичекого исследования одного из основных источников шума транспортного средства -ДВС, в условиях стендовых испытаний на беговых барабанах динамометрического стенда, установленного в акустической полубезэховой камере, измерительные точки (точки установки измерительных микрофонов) чаще всего располагаются на воображаемой измерительной поверхности, имеющей форму полусферы, охватывающей поверхность источника излучения (корпуса ДВС). Монтаж измерительных микрофонов на такой поверхности с использованием треножных и одностоечных стоек связан с определенными трудностями, обусловленными сложностью точного сферического позиционирования микрофонов в пространстве испытательной камеры, взаимосвязанного с точностью (объективностью) регистрации параметров акустического поля, и требует использования нескольких стоек или специальных дугообразных каркасов.
Известен динамометрический стенд с беговыми барабанами, установленный в акустической полубезэховой камере, представленный в публикации «Akustik-und Schwingungs-komfort des neuen BMWSer», Sonderausgabe von ATZ und MTZ, 2003 г., стр. 154-159. В данной публикации, в частности, приведен пример экспериментального исследования шума автомобиля BMW 5-ой
серии на беговых барабанах динамометрического стенда, установленного в акустической полубезэховой камере. Для монтажа измерительных микрофонов в камере используются отдельные телескопические микрофонные стойки. В данном случае, процесс установки измерительных микрофонов на сферической измерительной поверхности (в частности, - при исследовании шума корпуса ДВС транспортного средства), является достаточно продолжительным и трудоемким ввиду проблем точного сферического позиционирования микрофонов, требующего применения большого количества отдельных микрофонных стоек, являющихся дополнительными звукоотражающими элементами в измерительных зонах пространства акустической камеры, ухудшающими условия свободного звукового поля (искажающими реальное звуковое поле исследуемого источника излучения шума).
Известен динамометрический стенд, применяемый для исследований колесных, безколесных и гибридных транспортных средств, установленный в акустической полубезэховой камере фирмы Arctic Cat, (см. «Sound and Snow», LMS news, november 2003, p.6-8,). Испытательное оборудование и используемая измерительная техника позволяют проводить в такой полубезэховой камере исследования виброакустических процессов, протекающих в транспортном средстве, его механизмах и системах. На фото стр. 7 данной публикации показана полубезэховая камера с установленным на динамометрическом стенде исследуемым по шуму снегоходом. Вокруг снегохода установлены микрофонные стойки, конструкция которых аналогична конструкции стоек, используемых в акустической полубезэховой камере фирмы BMW, приведенной выше. В связи с этим, представленный в данной публикации динамометрический стенд в комплекте с составным приборным оборудованием и оснасткой, обладает теми же конструктивными недостатками, что и динамометрический стенд фирмы BMW, описанными выше (ATZ und MTZ, 2003 г., стр.154-159).
Известен динамометрический стенд с беговыми барабанами, оборудованный приборным оборудованием и оснасткой, и установленный в акустической полубезэховой камере, представленный в свидетельстве на полезную модель Российской Федерации №30195, МПК7 G 01 М 17/00, публ. 20.06.2003, БИ №17, принимаемый в качестве ПРОТОТИПА. Как показано на фиг.1 данной публикации, измерительные микрофоны устанавливаются на треножных регулируемых по высоте стойках телескопического типа. Представленный динамометрический стенд обладает такими же конструктивными недостатками, что и динамометрические стенды фирм Arctic Cat и BMW, описанными выше.
Предлагаемое техническое решение позволяет устранить обозначенные выше недостатки.
Сущность полезной модели заключается в том, что в известном акустическом динамометрическом стенде, установленном в полубезэховой акустической испытательной камере, оборудованный беговыми барабанами, установленными на виброизолированном фундаменте, узлами и системами управления скоростными и нагрузочными режимами работы стенда, агрегатами крепления объекта испытаний на стенде, смонтированными в пазовых направляющих, приборным оборудованием с устройствами пространственного расположения измерительных микрофонов в заданных измерительных точках пространства полубезэховой акустической испытательной камеры, в пазовых направляющих смонтировано устройство позиционирования измерительных микрофонов в виде сборной пространственной конструкции из сочлененных между собой опорных стоек, вертикальных и горизонтальных подвижных элементов, дугообразной стойки, при этом заданное местоположение дугообразной стойки целенаправленно регулируется в пространстве испытательной камеры конкретными условиями измерений, штатная микрофонная державка устанавливается и фиксируется в трубчатом элементе зажима, который смонтирован на дугообразной стойке.
Сущность полезной модели иллюстрируется на чертежах.
На фиг.1 представлен вид спереди акустического динамометрического стенда, установленного в полубезэховой камере и оснащенного устройством позиционирования измерительных микрофонов.
На фиг.2 представлен вид сверху акустического динамометрического стенда, установленного в полубезэховой камере и оснащенного устройством позиционирования измерительных микрофонов.
Позициями на фиг.1-2 обозначены:
1 - внешняя бетонная оболочка полубезэховой акустической камеры;
2 - внутренняя бетонная оболочка полубезэховой акустической камеры;
3 - звукопоглощающая облицовка кулисного типа;
4 - пружины;
5 - фундамент динамометрического барабанного стенда;
6 - жесткий звукоотражающий пол;
7 - беговые барабаны;
8 - исследуемое транспортное средство;
9 - пазовые направляющие стенда;
10 - устройство позиционирования измерительных микрофонов на стенде;
На фиг.3 представлен вид спереди конструкции устройства позиционирования измерительных микрофонов акустического динамометрического стенда (в дальнейшем - устройство), заявляемого в качестве полезной модели.
На фиг.4 представлен вид сбоку одной из опорных стоек устройства в сборе с подвижными элементами.
На фиг.5 представлен вид сверху одной из опорных стоек устройства в сборе с подвижными элементами.
На фиг.6-7 показана установка различных пространственных положений дугообразной стойки устройства.
На фиг.8 представлен зажим устройства, оборудованный штатной микрофонной державкой.
На фиг.9 показан монтаж устройства в пазовых направляющих динамометрического стенда с беговыми барабанами.
Устройство является составным элементом стенда и представляет собой сборную конструкцию в виде двух опорных стоек 11, выполненных из металлического квадратного профиля; во внутреннюю полость которых, образуя телескопическое соединение, вставлен вертикальный подвижный элемент 12. Вертикальный подвижный элемент 12 перемещается в вертикальном направлении и фиксируется в необходимом по высоте положении винтовым фиксатором. Винтовой фиксатор представляет собой винт 13 с рукояткой 14 и прижимной шайбой 15, ввинченный в нижней части корпуса вертикального подвижного элемента 12, перемещающийся вдоль направляющего паза 16 и фиксирующий высоту вертикального подвижного элемента. Верхняя часть вертикального подвижного элемента выполнена в виде поперечины 17 металлического квадратного профиля, имеющей продольный паз 18. Вдоль поперечины 17 перемещается горизонтальный подвижный элемент 19, выполненный в виде П-образной пластины, которая фиксируется в необходимом положении с помощью двух винтов 20 и прижимной пластины 21. К горизонтальному подвижному элементу 19 жестко присоединена (например, сварочным швом) установочная пластина 22, к которой монтируется соединением винт-гайка (на эскизах не показано) дугообразная стойка 23. Стойка 23 выполнена дугообразной из металлической или пластиковой трубы квадратного или круглого профиля. Установочная пластина 22 содержит направляющие отверстия 24. Совмещая отверстия 25 опорной площадки 26 дугообразной стойки 23 с
определенными направляющими отверстиями 24 (см. фиг.6 и 7), и регулирая высоту установки вертикального подвижного элемента 12 и установку горизонтального подвижного элемента 19, возможно установить необходимое положение дугообразной стойки в пространстве испытательной камеры, и, таким образом, регулировать заданные координаты установки измерительных микрофонов на воображаемой сферической измерительной поверхности пространства испытательной камеры. Измерительный микрофон устанавливается в штатной микрофонной державке 27, которая монтируется на опорном трубчатом элементе 28, жестко соединенном с зажимом 29, зафиксированном стягивающим винтом 30 на дугообразной стойке 23. Основания 31 устройства устанавливаются в пазовых направляющих 9 динамометрического стенда с беговыми барабанами, и фиксируются прижимными болтами 32.
Заявляемая конструкция акустического динамометрического стенда с беговыми барабанами, содержащая устройство позиционирования измерительных микрофонов, проста и удобна в эксплуатации, позволяет быстро и точно производить заданную пространственную установку измерительных микрофонов на воображаемой сферической измерительной поверхности в пространстве полубезэховой испытательной камеры, освобождает пространство испытательной камеры от большого количества дополнительных отдельных микрофонных стоек, тем самым улучшая условия свободного звукового поля в измерительном пространстве, устраняя его искажение, что, таким образом, оказывает положительное влияние на качество проведения акустических исследований шума, излучаемого ДВС транспортного средства.
При исследовании акустических излучений, производимых системой впуска ДВС и системой охлаждения ДВС (крыльчаткой вентилятора), применение данного заявляемого устройства может сводится, в частности, к заданным конкретным местам установки измерительных микрофонов непосредственно вблизи указанных источников излучения шума (открытого среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя, крыльчатки электровентилятора). В этом случае, используя регулировочные функции заявляемого устройства, микрофон устанавливается в так называемом ближнем поле, т.е. непосредственно напротив излучаемого шум исследуемого объекта ДВС транспортного средства.