Способ виброакустических исследований транспортных средств, оснащённых трансмиссией с механическим приводом сцепления, и устройство для его осуществления
METHOD FOR VIBROACOUSTIC RESEARCH OF VEHICLES EQUIPPED WITH TRANSMISSION WITH MECHANICAL CLUTCH DRIVE, AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к области технической акустики, в частности, к виброакустическим исследованиям транспортных средств, оборудованных трансмиссией смеханическим приводом фрикционного сцепления (характерно для силовых агрегатов со ступенчатыми коробками передач) или фрикционного тормозного устройства (характерно для силовых агрегатов с бесступенчатыми не автоматизированными коробками передач), далее – сцепление силового агрегата или сцепление. Под механическим приводом сцепления заявитель подразумевает и механический и гидромеханический приводы, характеризующиеся наличием упруго-демпфирующих элементных связей механизма привода с кузовом автомобиля.
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 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 фиксации и анализа измерительной информации способствуют все более широкому распространению стендовых исследований виброакустических процессов, протекающих в наземных колесных транспортных средствах.
Технология эффективных и экономически оправданных приемов исследований и доводки автомобиля по виброакустике предусматривает выбор наиболее рациональных путей снижения внутреннего шума (шума внутри кабины или пассажирского салона), связанных как с доработкой конструкции конкретных виброшумоактивных агрегатов, ответственных за генерирование виброакустической энергии, так и всех передающих звеньев и путей их передачи в процессах формирования виброакустических полей автомобиля. Известно, что шум в салоне автомобиля определяется, в основном, следующими составляющими: структурной, передающейся от источников шума и вибрации через твердые (упруго-демпфирующие) элементные связи агрегатов и систем с кузовом автомобиля (в частности, через опорные механические связи силового агрегата, его системы выпуска и агрегатов трансмиссии), а также воздушной, проникающей в салон автомобиля от источников излучения через открытые коммуникационные каналы или панели со слабой звукоизоляцией в воздушное пространство салона автомобиля.
Одним из повышенных источников шума и вибрации автомобиля является трансмиссия, в частности, коробка передач и сцепление силового агрегата. Автомобили, оборудованные механическим приводом сцепления, характеризуются повышенной передачей вибрационной энергии через элементы привода – разного рода тросы, тяги, качалки, трубопроводы механизма включения сцепления с последующим переизлучением структурного шума в салон автомобиля. В условиях возрастающей конкуренции среди производителей легковых автомобилей, для улучшения потребительских свойств в области виброакустического комфорта, кроме стандартных, регламентируемых отраслевыми ГОСТами и правилами, видов испытаний, важно проводить исследовательские и доводочные работы по оценке влияния вклада путей передачи вибрационных энергий трансмиссии в салон автомобиля, с целью последующей оптимизации структурных связей - в рамках данного изобретения - элементов привода механизма включения сцепления, оказывающих влияние на виброакустический комфорт в пассажирском салоне.
Из патента на изобретение РФ №2439528, 6МПК G01M 17/007, G01M 15/00, G01H 9/00, публ. 10.01.2012, известен способ идентификации источников шума автомобилей, заключающийся в осуществлении на мерном участке серии предварительных заездов и регистрации параметров внешнего шума транспортного средства, в последующей предварительной идентификации и ранжировании источников шума, в дальнейшей установке транспортного средства на горизонтальной площадке полубезэховой камеры, с дистанцированием его ведущих колёс от поверхности площадки, и в проведении уточняющих исследований.
В процессе уточняющих исследований, в режиме набора частоты вращения коленчатого вала двигателя от частоты холостого хода до максимальной, осуществляют измерение и запись на запоминающее устройство параметров внешнего шума с левой и правой стороны транспортного средства для заданных условиями испытаний передач, получают спектрограммы записанного шума, наносят на них соответствующие каждой передаче расчетные значения характерных частот и их гармоник, а затем проводят окончательную идентификацию источников шума и их ранжирование в диапазоне частот вращения коленчатого вала.
Определение источников внешнего и внутреннего шума транспортного средства, в выше описанном примере, осуществляется комбинированным расчетно-экспериментальным методом. Однако данный способ не позволяет произвести оценку влияния привода механизма включения сцепления на передачу вибрационной энергии трансмиссии в обитаемый отсек (кокпит) транспортного средства. Такая оценка необходима для проведения доводочных работ, направленных на уменьшение уровней структурного (корпусного) шума, переизлучаемого в кокпит транспортного средства с сопутствующим ухудшением виброакустического комфорта.
Из патента на изобретение РФ №2670214, 6МПК G01M 13/02, G01M 15/00,G01M 17/007, G01H 9/00, G01H 17/00, публ. 19.10.2018, известен способ виброакустических исследований транспортных средств, оснащённых автоматизированной коробкой переключения передач. Реализация первого этапа по данному способу заключается в осуществлении серии предварительных заездов и регистрации параметров внешнего шума транспортного средства на мерном участке, в идентификации и ранжировании источников шума по результатам заездов на мерном участке и в определении контрольных точек установки акселерометров, в последующей установке транспортного средства в безэховую камеру с дистанцированием его ведущих колес от поверхности пола и в установке в контрольных точках акселерометров, а также в осуществлении записи на записывающее устройство виброакустических параметров, регистрируемых акселерометрами в режиме набора частоты вращения коленчатого вала двигателя от заданных условиями испытаний частоты холостого хода до максимальной. Осуществление второго этапа по данному способа заключается в демонтаже ведущих колёс и штатных приводных полуосей транспортного средства, в установке, взамен демонтированного, имитатора привода колес, с последующей записью виброакустических параметров, регистрируемых акселерометрами в режиме набора частоты вращения коленчатого вала двигателя от заданных условиями испытаний частоты холостого хода до максимальной. На третьем этапе данного данного способа выполняют сопоставление виброакустических параметров, зарегистрированных на первом и втором этапах, по результатам которого принимают решение о необходимости производства доводочных работ.
Способ по патенту РФ №2670214 не позволяет оценить вклад структурного шума, передаваемого трансмиссией через элементы механизма включения сцепления силового агрегата, в общий уровень внутреннего шума транспортного средства.
Задачей изобретения было создание способа исследований транспортных средств, оборудованных трансмиссией смеханическим приводом сцепления, а также устройства, обеспечивающего применение данного способа.
Задача решается в способе виброакустических исследований транспортных средств, заключающемся в осуществлении серии предварительных заездов и регистрации параметров шума транспортного средства, в последующем проведении уточняющих исследований, а также в сопоставлении параметров шума, зарегистрированных в процессе предварительных и уточняющих исследований, по результатам которого принимают решение о необходимости производства доводочных работ.
Задача решается тем, что
- исследуемое транспортное средство устанавливают на динамометрическом стенде с беговыми барабанами, расположенном в полубезэховой камере, и оснащают измерительными микрофонами, размещаемыми в салоне транспортного средства в регламентированных нормативной документацией контрольных точках,
- предварительные заезды осуществляют на упомянутом динамометрическом стенде на различных режимах работы механической коробки переключения передач при вариациях частоты вращения коленчатого вала двигателя от частоты холостого хода до частоты, определенной условиями испытаний, при этом включение-выключение сцепления при переключении передач осуществляют посредством штатного привода механизма включения сцепления,
- в процессе предварительных заездов осуществляют запись на записывающее устройство параметров внутреннего шума, регистрируемых измерительными микрофонами в салоне транспортного средства,
- после завершения предварительных заездов производят демонтаж штатного привода механизма включения сцепления, осуществляют установку управляющего устройства и приступают к уточняющим исследованиям.
В процессе уточняющих исследований осуществляют серию повторных заездов, выполняемых на том же динамометрическом стенде и также на различных режимах работы механической коробки переключения передач при вариациях частоты вращения коленчатого вала двигателя от частоты холостого хода до частоты, определенной условиями испытаний, где осуществляют вторичную запись на записывающее устройство параметров внутреннего шума, регистрируемых измерительными микрофонами в салоне транспортного средства, при этом включение-выключение сцепления при переключении передач осуществляют посредством управляющего устройства.
Для реализации предлагаемого способа виброакустических исследований автомобиля применяют управляющее устройство, образованное, преимущественно, трёх угольным кронштейном, рычагом управления и тяжем. Где кронштейн выполнен сформированным из заглушенных труб, заполненных вибродемпфирующим материалом, рычаг управления выполнен сформированным из заглушенной трубы, заполненной вибродемпфирующим материалом, шарнирно закреплённой на кронштейне с образованием рычага первого или второго рода, тяж выполнен в виде стержня, один конец которого снабжён резьбовым поясом, а другой шарнирно соединён с коротким плечом рычага управления. При этом управляющее устройство выполнено с возможностью, по меньшей мере, двух точечного крепления кронштейна к силовому агрегату испытываемого транспортного средства, в частности, к коробке переключения передач, с возможностью взаимодействия тяжа с вилкой механизма включения сцепления, а также с возможностью реализации управляющего воздействия на длинное плечо рычага управления.
Конфигурация управляющего устройства, используемого в процессе проведения уточняющих исследований по заявляемому способу, и способ его применения поясняются рисунками:
Фиг. 1, где схематически показано транспортное средство, установленное на беговых барабанах в акустической полубезэховой камере; управляющее устройство показано условно.
Фиг. 2, где схематически показан вид в плане варианта реализации управляющего устройства.
Фиг. 3, где схематически показан вид сбоку показанного на Фиг. 2 варианта реализации управляющего устройства, при этом на Фиг. 3 показан вариант формирования рычага первого рода.
Позициями на чертежах обозначены:
1 – управляющее устройство;
2 – кронштейн;
3 – тяж;
4 – рычаг управленя;
5 – болт крепления кронштейна к коробке переключения передач;
6 – коробка переключения передач;
7 – наконечник вилки механизма включения сцепления;
8 – гайка тяжа;
9 – полубезэховая камера;
10 – беговые барабаны динамометрического стенда;
11 – исследуемое транспортное средство;
12 – измерительные микрофоны;
Более подробно об управляющем устройстве:
Управляющее устройство 1 образовано кронштейном 2, рычагом 4 управления и тяжем 3. Кронштейн 2 выполнен в виде замкнутой (без консольно выступающих элементов), в описываемом случае, трёх угольной фигуры, сформированной из заглушенных труб, заполненных вибродемпфирующим материалом. Рычаг 4 управления выполнен, как и кронштейн, сформированным из заглушенной трубы, заполненной вибродемпфирующим материалом. В качестве вибродемпфирующего наполнителя кронштейна 2 и рычага 4 применён сыпучий материал, в частности, кварцевый песок. Рычаг 4 управления выполнен шарнирно закреплённым на одной из вершин кронштейна 2 с образованием рычага первого (проиллюстрирован) или второго (не показан) рода. Тяж 3 выполнен в виде стержня, один конец которого снабжён резьбовым поясом, а другой шарнирно соединён с коротким плечом рычага 4 управления. Выбор расположения плеч рычага 4 относительно кронштейна 2, а также вида и места расположения шарнирного сочленения тяжа 3 с рычагом 4 определён компоновочным решением выгородки отсека силового агрегата транспортного средства. Кронштейн 2 выполнен снабжённым, по меньшей мере, двумя сквозными отверстиями (показаны условно), сформированными на удалённой от шарнирного узла рычага 4 части кронштейна, а также с возможностью неподвижного крепления управляющего устройства 1 к одному из картеров силового агрегата транспортного средства - в иллюстрируемом варианте – к картеру коробки переключения передач 6. Фиксация кронштейна 2 на картере коробке передач 6 выполнена опосредованной трассированными через отверстия (показаны условно) кронштейна 2 болтами 5 и штатными резьбовыми гнёздами / отверстиями коробки передач (обозначены условно). Управляющее устройство 1 выполнено снабжённым съёмной фасонной гайкой 8, установленной на резьбовом поясе тяжа 3 с возможностью регулировки её места расположения.
В любом случае, управляющее устройство 1 выполнено и установлено с возможностью взаимодействия гайки 8, расположенной на тяже 3, с наконечником 7 вилки штатного механизма включения сцепления, а также с возможностью реализации управляющего воздействия на длинное плечо рычага управления – в иллюстрируемом случае – с выступанием длинного плеча рычага 4 управления в сторону капота (не показан) выгородки отсека силового агрегата транспортного средства; в частном случае, с возможностью ручного управления человеком.
Описанные выше конструктивно-технологические особенности исполнения кронштейна 2, тяжа 3 и рычага 4 управления обеспечивают низкую вибровозбудимость управляющего устройства 1 и, как следствие, отсутствие существенного «паразитного» влияния управляющего устройства на виброакустические параметры, регистрируемые в кокпите исследуемого транспортного средства.
Заявляемый способ виброакустических исследований транспортного средства реализуется следующим образом:
Исследуемый автомобиль 11 размещают в акустической полубезэховой камере 9 на беговых барабанах 10 динамометрического стенда. Измерительные микрофоны 12 устанавливают в салоне транспортного средства 11 в контрольных точках, регламентируемых ГОСТ 33555-2015 «Автомобильные транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний». После размещения микрофонов 12 осуществляют серию предварительных заездов транспортного средства 11 на беговых барабанах 10 с одновременной регистрацией и записью на записывающее устройство (не показано) параметров внутреннего шума в салоне транспортного средства, регистрируемых измерительными микрофонами 12 на различных режимах работы механической коробки переключения передач при вариациях частоты вращения коленчатого вала двигателя от частоты холостого хода до частоты, определенной условиями испытаний; включение-выключение сцепления при переключении передач выполняется водителем с помощью штатного привода механизма включения сцепления.
После завершения серии предварительных заездов осуществляют демонтаж элементов привода механизма включения сцепления (не показаны, известны из уровня техники) и монтаж управляющего устройства 1 на силовом агрегате автомобиля (на картере коробки передач 6) с ориентированием длинного плеча рычага 4 в сторону капота выгородки отсека силового агрегата. Фиксацию кронштейна 2 на поверхности коробки переключения передач 6 осуществляют посредством трассированных через крепёжные отверстия кронштейна 2 болтов 5, установленных в штатные резьбовые гнёзда / отверстия (обозначены условно) коробки передач 6. При этом резьбовой конец тяжа 3 размещают в наконечнике 7 штатной вилки механизма включения сцепления 7 и фиксируют гайкой 8.
После установки монтажного устройства 1 приступают к уточняющим исследованиям. Для чего осуществляют серию повторных заездов транспортного средства 11, выполняемых так же на беговых барабанах 10 динамометрического стенда и на аналогичных предварительному заезду режимах работы механической коробки передач. При этом включение-выключение сцепления, при смене ступеней коробки передач, выполняют посредством управляющего устройства 1 воздействием помощника водителя на длинное плечо 4 рычага управления.
Процесс уточняющих исследований сопровождают регистрацией и записью на записывающее устройство (не показано) параметров внутреннего шума в салоне транспортного средства, регистрируемых измерительными микрофонами 12 в салоне исследуемого транспортного средства 11.
После завершения уточняющих исследований выполняют сравнение параметров шума, зарегистрированных измерительными микрофонами 12 при осуществлении заездов предварительных и уточняющих серий. На основании сравнительно-сопоставительного анализа принимают решение о необходимости производства доводочных работ.
Предлагаемый способ виброакустических исследований транспортных средств и устройство для его осуществления позволяют произвести объективную оценку вклада структурного шума, передаваемого трансмиссией в салон транспортного средства, через элементы механического привода сцепления.