ОПОРНО-КРЕПЕЖНОЕ УСТРОЙСТВО ИСКЛЮЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ КРЕПЕЖНЫХ СВЯЗЕЙ, ПЕРЕДАЮЩИХ РЕАКТИВНЫЙ МОМЕНТ ОТ ВЕДУЩИХ КОЛЕС НА СИЛОВУЮ СТРУКТУРУ КУЗОВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а более конкретно - к области исследований виброакустических процессов колесных транспортных средств, для определения эффективности звукоизоляционных и виброизоляционных качеств кузова, оперативной диагностики и выявления причин высоких уровней вибрации и шума, а также количественной (сравнением уровней виброакустических сигналов) и качественной (сравнением спектральных составов виброакустических сигналов) оценки путей передачи виброакустической энергии от трансмиссионных агрегатов, например, от балки заднего моста в кабину (салон) транспортного средства на различных режимах движения автомобиля.
Технология эффективных и экономически оправданных приемов исследований и доводки, в частности, легкового автомобиля по виброакустике предусматривает выбор наиболее рациональных путей снижения внутреннего шума (шума внутри кабины или пассажирского салона) и вибрации (сиденья, органов управления, пола) легкового автомобиля, связанных с доработкой конструкции конкретных доминирующих по вкладу, виброшумоактивных агрегатов, ответственных за генерирование и передачу этой виброакустической энергии. Он возможен в том случае, когда определен конкретный вклад как каждого непосредственного, генерирующего виброакустическое поле источника, так и всех передающих звеньев и путей передачи в формировании виброакустических полей автомобиля. Известно, что шум и вибрации в салоне автомобиля определяются, в основном, следующими составляющими: структурной составляющей, передающейся от источников шума и вибрации через твердые элементные связи конструкций, агрегатов и систем с кузовом автомобиля, в частности через опорные механические связи силового агрегата и агрегатов трансмиссии в виде виброизоляторов (опоры подвески), через элементы силового каркаса и панели кузова, а так же воздушной составляющей звуковой энергии, проникающей в салон автомобиля от источников излучения воздушным путем через открытые коммуникационные каналы или панели со слабой звукоизоляцией в воздушное пространство салона автомобиля, в дальнейшем - воздушная составляющая.
Каждый отдельный виброшумоактивный источник и вклады его структурной и воздушной составляющих в формирование звукового поля в салоне легкового автомобиля целесообразно оценивать с реализацией технологии разрыва (полного устранения) твердых опорных связей и, соответственно, разрыва пути передачи вибрационной энергии на структуру кузова легкового автомобиля со стороны колеблющегося на этих опорных связях корпуса источника. В этом случае, воздушная составляющая определяется путем энергетического вычитания звуковой энергии структурной составляющей от суммарной звуковой энергии, регистрируемой в кабине (салоне) транспортного средства.
Известно устройство для такого освобождения кабины транспортного средства от всех механических опорных связей с остовом транспортного средства, транслирующих вибрационную энергию в кабину и удержания кабины в заданном первоначальном положении относительно остова подвеской, изолированной («разорванной») от кабины транспортного средства по авторскому свидетельству СССР №893665, МПК 3 B 62 D 33/06, публ. 30.12.81 г. которое представлено в виде опорно-крепежного устройства типа «лебедки», удерживающего кабину транспортного средства и позволяющего проводить, таким образом, раздельное определение вклада структурной и воздушной составляющих шума, проникающих в кабину при одновременном освобождении от кабины всех опорных связей. Данное устройство позволяет оценить вклад воздушной составляющей (шума, излучаемого непосредственно вибрирующими стенками корпуса силового агрегата и передаваемого в кабину исключительно воздушным путем). Кроме того, оно позволяет вычислить методами энергетического суммирования (или вычитания) уровень шума структурной составляющей (передаваемой исключительно твердым путем), при действующих твердых (через опоры) и воздушных путях передачи, с известным уровнем шума в салоне. Данное техническое решение обладает рядом существенных недостатков, связанных с его ограниченным применением из-за больших габаритов и, соответственно, образуемыми существенными звукоотражающими эффектами, искажающими реальное звуковое поле в зоне исследуемого транспортного средства, что существенно снижает объективность регистрируемых параметров акустических полей в кабине транспортного средства, а также с неудобством использования устройства типа "лебедка", с точки зрения точного
вывешивания и заданной пространственной фиксацией кузова относительно трансмиссионных агрегатов автомобиля.
Известно также опорно-крепежное устройство поочередного исключения опорных вибрационных связей силового агрегата с кузовом при технологических процессах исследований и доводки автомобиля по виброакустике на динамометрическом исследовательском стенде с беговыми барабанами по патенту на полезную модель РФ №36887, МПК 7 G 01 M 7/02 публ. 27.03.2004, состоящее из составного жесткого несущего каркаса, огибающего сверху моторный отсек автомобиля, закрепленного к установочным проемам стенда, механизма перемещения и подвеса силового агрегата в виде регулировочных винтов с прикрепленными тросами (стержнями) и крепежными петлями (кронштейнами) для закрепления силового агрегата. Данное устройство позволяет исследовать эффективность звукоизоляционных и виброизоляционных качеств кузова и опор подвески силового агрегата автомобиля, а также определять количественный и качественный энергетический вклад отдельных опор в виброакустическое поле переднеприводного автомобиля. Данное известное техническое решение принимается за прототип.
Конструктивные особенности опорно-крепежного устройства по прототипу препятствуют получению технического результата, достижение которого обеспечивается заявляемой полезной моделью, в частности:
Данное устройство предназначено только для поочередного отсоединения от кузова жестких связей двигателя (силового агрегата) и коробки передач переднеприводного автомобиля, так как несущие элементы конструкции находятся непосредственно над автомобилем, что не позволяет оценить влияние узлов и деталей закрепленных в нижней части автомобиля со стороны днища кузова (рамы) колесного транспортного средства, в частности, формируемых работой и текущими виброакустическими процессами в трансмиссионных агрегатах автомобиля, скомпонованных на балке заднего моста и днище кузова (рамы).
Именно, для устранения указанных недостатков известных технических устройств, используемых в технологиях исследований и доводки автомобиля по виброакустике при определении вкладов структурной и воздушной составляющей виброакустической энергии, передающейся в салон легкового автомобиля, предназначено заявляемое опорно-крепежное устройство, которое основано на
методе поэлементного исключения твердых крепежных связей трансмиссионных агрегатов, например, балки заднего моста со структурой кузова.
В отличие от известных устройств, в заявляемой полезной модели предлагается использовать опорно-крепежное устройство исключения крепежных связей, которое состоит из нескольких взаимосвязанных элементов:
Двух жестких несущих силовых каркасных элементов компактной конструкции, жестко, неподвижно устанавливаемых на полу (поверхности дорожного покрытия) непосредственно под днищем колесного транспортного средства, на которые, в свою очередь, например, закрепляются отсоединенные от кузова штанги балки заднего моста. Несущий каркас выполнен в виде металлических балок, изготовленных, например, из стальной трубы П-образного сечения, и закрепленных, посредством болтов, на стальных пазовых элементах бетонного пола испытательной камеры в зоне штатных установочных проемов стенда с беговыми барабанами. Данная конструкция несущего каркаса опорно-крепежного устройства обеспечивает ему низкую степень отражения звука ввиду его малых габаритов и отсутствие развитых, с большой площадью звукоотражения пластинчатых элементов, что позволяет использовать заявляемое устройство в условиях различных акустических испытательных камерах с беговыми барабанами, при исследованиях различных классов автомобилей (полноприводных, классической компоновки, заднеприводных и переднеприводных), внося минимальное искажение реального звукового поля генерируемое исследуемым объектом;
Компактного составного механизма крепления агрегата трансмиссии, например, балки заднего моста автомобиля, относительно несущего каркаса, содержащего горизонтальные монтажно-регулировочные пазы для штатного (или измененного опытного заданными целями испытаний), крепления исследуемого виброшумоактивного трансмиссионного агрегата.
Последовательное подсоединение жестких связей агрегата трансмиссии, например балки заднего моста, на несущем каркасе с помощью продольных штанг и реактивных тяг происходит непосредственно на стенде с беговыми барабанами, что сохраняет неизменным пространственное положение данного агрегата относительно кузова (рамы) колесного транспортного средства, при реализации в нем имитируемых скоростных и нагрузочных режимов с сопутствующим протеканием рабочих виброакустических процессов.
Сущность полезной модели иллюстрируется на чертежах.
На фиг.1...3 схематично показана балка заднего моста легкового автомобиля, установленного на беговых барабанах в полубезэховой акустической камере с заявляемым опорно-крепежным устройством исключения жестких опорных связей трансмиссионных агрегатов с кузовом, например, балки заднего моста с кузовом. Показаны два возможных конструктивных варианта устройства, установленного непосредственно на полу испытательной камеры и охарактеризованных независимыми пунктами 1 и 2 формулы. Позициями на фиг.1-3 обозначены:
1 - исследуемая балка заднего моста автомобиля, как источник (генератор) виброакустической энергии передающийся по связям в салон (кабину) кузова автомобиля
2 - кузов автомобиля
3 - беговые барабаны динамометрического исследовательского стенда
4 - полубезэховая акустическая камера
5 - передняя балка каркаса устройства исключения жестких связей
6 - задняя балка каркаса устройства исключения жестких связей
7 - кронштейны передней балки устройства исключения жестких связей
8 - продольные штанги, или реактивные тяги балки заднего моста, соединяющие виброшумоактивный трансмиссионный агрегат с полом кузова в виде твердых вибропроводящих связей
9 - кузовные кронштейны крепления продольных штанг (реактивных тяг) балки заднего моста
10 - кузовной кронштейн крепления поперечной штанги (реактивной тяги)
11 - кронштейн балки заднего моста для крепления поперечной штанги (реактивной тяги)
12 - соединительная поперечная штанга
13 - витые пружины задней подвески автомобиля
14 - резиновые подушки задней подвески автомобиля
На фиг.4 и 5 изображены, устанавливаемые на каркасе заявляемого устройства исключения жестких связей, кронштейны крепления продольных штанг балки заднего моста.
Позициями на фиг.4 и 5 обозначены:
7 - кронштейны передней балки устройства исключения жестких связей.
На фиг.6 изображена соединительная поперечная штанга (12) заднего моста, устанавливаемая взамен штатной тяги при закреплении на каркасе устройства исключения жестких связей.
Сущность конструкции заявляемой полезной модели заключается в следующем:
Балка заднего моста 1 отсоединенная от исследуемого автомобиля 2 установлена на беговых барабанах 3 полубезэховой акустической камеры 4. Несущий каркас опорно-крепежного устройства исключения механических опорных связей, состоящий из двух параллельных балок 5 и 6 из стального швеллера, имеющих регулировочные продольные пазы, устанавливается в зоны перед и за беговыми барабанами 3. Положение балок 5 и 6 несущего каркаса устройства исключения жестких связей, относительно балки заднего моста 1 автомобиля, неподвижно закрепляется посредством болтов на стальных элементах бетонного пола испытательной камеры в штатные установочные проемы стенда с беговыми барабанами. На кронштейнах 7 передней балки 5 каркаса устройства исключения жестких связей, при помощи болтовых соединений, для исключения перемещения балки заднего моста относительно кузова автомобиля, закрепляются продольные штанги 8 заднего моста, предварительно отсоединенные от кронштейнов 9 кузова автомобиля 2. Затем от кронштейна 10 кузова автомобиля 2 и кронштейна 11 балки заднего моста отсоединяется штатная поперечная тяга и, взамен нее устанавливается соединительная поперечная штанга 12 на кронштейне 11 балки заднего моста, закрепляемая в пазовом отверстии задней балки 6 каркаса устройства исключения жестких связей. При этом, кузов автомобиля 2 опирается на балку заднего моста 1 посредством витых пружин 13. Кроме того, между кузовом автомобиля 2 и пружинами 13 установлены демпферы в виде массивных резиновых элементов или подушек 14. В результате реализации данных конструктивных мероприятий обеспечивается имитация соответствия монтажной компоновки данных узлов автомобиля согласно технической документации и обеспечивается заданное взаимное пространственное положение балки заднего моста 1 относительно кузова автомобиля 2, при этом исключаются жесткие контактные механические связи передачи динамических возбуждений между балкой заднего моста и кузовом в зоне их сопряжения.
Таким образом, балка заднего моста 1 при помощи заявляемого опорно-крепежного устройства исключения жестких крепежных вибропередающих связей 5 и 6, ответственных за передачу крутящего момента от элементов трансмиссии автомобиля, в частности от виброактивной балки заднего моста, на силовой каркас и панели кузова автомобиля, отсоединяется от виброшумоактивной структуры панелей кузова 2 исследуемого легкового автомобиля.
A
2
В процессе имитации нагрузочных и скоростных режимов автомобиля при вращении беговых барабанов стенда и рабочих процессов агрегатах заднего моста, таких как задний редуктор, полуоси задних колес, задние колеса, создается реальное акустическое поле (воздушный шум) от работы данных агрегатов (в штатном режиме - например при имитации интенсивного разгона на выданной передаче коробки передач в рабочем диапазоне вращения коленчатого вала двигателя) и проводится количественная и качественная оценка виброакустических параметров в салоне автомобиля по интегральным уровням виброакустических параметров и/или их спектральному составу (уровней внутреннего шума в салоне автомобиля на уровне органов слуха водителя и/или задних пассажиров - L, дБА, виброускорений на сиденье водителя, на рулевом колесе, на панелях пола кузова и т.д. - а, м/с) для нескольких конструктивных вариантов способов закрепления балки заднего моста на кузове: при наложенных и исключенных механических крепежных связях между балкой заднего моста и кузовом, после чего известными методами энергетического суммирования и/или вычитания определяются воздушная и структурная составляющие шума и вибрации автомобиля при работе агрегатов балки заднего моста в сборе и их вклад в формирование общих (интегральных) уровней и доминирующего частотного спектра. Сравнение различных конструктивных вариантов, позволяет осуществлять выбор наименее виброшумоактивного и вести целенаправленную продуктивную доводку (совершенствование конструкции) автомобиля.