RU23682U1 - Низкошумный моторный исследовательский стенд - Google Patents

Description

ч и с о Полезная модель относится к контрольно-диагностическому оборудованию, в астности к испытательному стенду для проведения виброакустических стендовых спытаний двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС). Для определения основных технических показателей двигателей внутреннего горания (далее - ДВС) используют специальные испытательные стенды, борудованные 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 двигётеля; 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);

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) 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 (полузаглушенных 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 Meptechnik 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 две, находящейся в непосредственной близости от звукоотражающей поверхности пола, которая, как правило, у всех поршневых ДВС является наиболее шумовиброактивной). 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 стенда, 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. Таким образом, эта конструкция 3 акустического моторного стенда является более совершенной и принимается в качестве прототипа.

Однако, существенным недостатком известной конструкции 3 акустического моторного стенда является наличие открытого технологического проема в бетонном полу испытательной камеры со стороны нижней части соединительного канала защитного кожуха приводного ремня, что вызывает прямую передачу звуковой энергии из пространства машинного отделения в направлении измерительного пространства безэховой акустической камеры. Шум от работающего технологического оборудования стенда в машинном отделении (например, от асинхронной балансирной машины, вентиляторов, насосов и т.д.), при такой конструкции стенда, легко проникает в пространство открытого технологического проема кожуха ремня, возбуждает воздушным путем металлические стенки кожуха и крышки корпуса верхнего опорного подшипникового узла, и в конечном итоге - переизлучается в помещение испытательной камеры в виде паразитного шумового сигнала, тем самым искажая реальное звуковое поле вокруг исследуемого ДВС. Таким образом, нижняя открытая часть кожуха (проем) является приемником звуковых волн из зашумленного пространства машинного зала, а сама структура кожуха и корпуса верхнего опорного подшипникового узла - звукопередающим звеном.

Предлагаемое техническое решение позволяет устранить обозначенные выше недостатки.

Сущность полезной модели заключается в том, что в известном низкошумном моторном исследовательском стенде, содержащем, в частности, монтажную плиту балансирной асинхронной машины, на которой смонтирован корпус нижнего опорного подшипникового узла, с установленными в нем подшипниками и нижним приводным валом, бетонный пол испытательной камеры с технологическим проемом, соединяющим пространства испытательной камеры и машинного отделения для передачи крутящего (тормозного) момента гладкоременной передачей через выходной вал балансирной асинхронной машины, соединительную муфту, нижний приводной вал, ремень, верхний приводной вал, при этом пространство между бетонным полом испытательной камеры и монтажной плитой балансирной асинхронной машины в районе технологического проема со всех сторон закрыто

съемными звукоизолирующими кожухами, представляющими собой металлический каркас П-образного профиля, в полости которого установлена звукопоглощающая панель из пористого (волокнистого или открытоячеистого пенистого) материала, внешняя поверхность каркаса с двух сторон обшита перфорированным металлическим листом, при этом в местах стыковки сопрягаемых кожухов смонтирован упругий резиновый уплотнитель, а кожух, устанавливаемый со стороны муфты, выполнен составным из двух частей, с образованием проема, с минимальным зазором охватывающим муфту.

Сущность полезной модели иллюстрируется на чертежах.

На фиг. 1 представлен заявляемый в качестве полезной модели низкошумный моторный исследовательский стенд, установленный в безэховой акустической камере.

На фиг. 2 представлен фрагмент конструкции предлагаемого низкошумного моторного исследовательского стенда, содержащий монтажную плиту балансирной асинхронной машины (тормоза), с установленным на ней корпусом нижнего опорного подшипникового узла с нижним приводным валом, соединительной муфтой, выходным валом балансирной асинхронной машины, приводной ремень, бетонный пол испытательной камеры с технологическим проемом, смонтированные звукоизолирующие кожуха.

Полезная модель, изображенная на фиг. 1, представляет собой низкошумный моторный исследовательский стенд, смонтированный в безэховой 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. . Балансирная асинхронная машина 3 закреплена к монтажной плите 6 и передает крутящий (тормозной) момент через свой выходной вал 7, соединительную муфту 8, нижний приводной вал 9, установленный в корпусе нижнего опорного подшипникового узла 10, приводной ремень 11, верхний приводной вал 12, закрытый защитным кожухом 13. Область вращения приводного ремня 11 закрыта защитным кожухом 14. Объект испытаний две 15 монтируется на вертикальных стойках 16 системы крепления ДВС на стенде через специальные резино-металлические упругие опоры 17. Продольные балки 18 системы крепления ДВС, основание 19 корпуса верхнего опорного подшипникового узла смонтированы на несущем силовом каркасе 20. Внутренняя бетонная оболочка

6 21 камеры 1 установлена по периметру пола 22 на специальных пружинах 23, и

полностью изолирована от внешней бетонной оболочки 24 (принцип строительства «камера в камере). Пол 25 акустической камеры 1 виброшумоизолирован резиновыми уплотнениями 26 в зонах сопряжения с примыкающими поверхностями фундамента 5, на котором установлена балансирная асинхронная машина 3. Поверхности пола 25, 2, стен 21 и потолка 27 камеры 1 покрыты специальными шумопоглощающими клиньями (кулисами) 28. Внутренний пол испытательной камеры 1 представляет собой звукопрозрачные решетки 29, виброизолированные от несущей рамы 30 силового каркаса 20. Воздушная полость акустической камеры 1 вентилируется высокопроизводительной приточной 31 и вытяжной 32 вентиляцией.

Сущность полезной модели поясняется графически.

На фиг 2 представлен фрагмент конструкции предлагаемого низкошумного моторного исследовательского стенда, содержащий монтажную плиту 6, с установленным на ней корпусом нижнего опорного подшипникового узла 10, в котором смонтирован нижний приводной вал 9 с соединительной муфтой 8 и выходным валом 7 балансирной асинхронной машины, бетонный пол 2 испытательной камеры с технологическим проемом 33. Пространство между бетонным полом 2 испытательной камеры и монтажной плитой 6 в районе технологического проема 33 со всех сторон закрыто съемными звукоизолирующими кожухами 34, представляющими собой металлический каркас П-образного профиля 35, в полости которого установлена звукопоглощающая панель 36 из пористого (волокнистого или открытоячеистого пенистого) материала, позволяющая поглощать звуковые волны, излучаемые в пространстве машинного отделения, препятствовать проникновению их в технологический проем 33, и, соответственно, в соединительный звукопередающий канал защитного кожуха 14 приводного ремня 11. Для дополнительной жесткости конструкции, внешняя поверхность каркаса 35 с двух сторон обшита перфорированным металлическим листом 37 с помощью клепочного соединения 38. Сама перфорированная структура является слабовозбудимой для излучения звука, а сдругой стороны - позволяет звуковым волнам через перфорированные отверстия проникать в зону пористых звукопоглощающих панелей. Звукоизолирующие кожухи 34 монтируются к монтажной плите 6 и поверхности пола 2 посредством болтового соединения 39, что позволяет при необходимости легко осуществить демонтаж кожухов (например, во время контроля натяжения ремня по установочным меткам, его замене, или при проведении очередного технического

(

1

обслуживания нижнего опорного подшипникового узла). Для беззазорного вибродемпфирующего соединения звукоизолирующих кожухов 34 между собой, в местах стыковки сопрягаемых кожухов смонтирован упругий резиновый уплотнитель 40, а кожух, устанавливаемый со стороны соединительной муфты 8, выполнен из двух составных частей, с образованием проема 41, с минимальным зазором охватывающим муфту 8.

Практическая реализация предлагаемой конструкции низкошумного моторного исследовательского стенда позволит повысить точность и объективность результатов стендовых виброакусгических испытаний ДВС.

Claims (1)

1. Низкошумный моторный исследовательский стенд, содержащий, в частности, монтажную плиту балансирной асинхронной машины, на которой смонтирован корпус нижнего опорного подшипникового узла, кинематически связанного с приводным валом двигателя внутреннего сгорания, бетонный пол испытательной камеры с технологическим проемом, соединяющим пространства испытательной камеры и машинного отделения, отличающийся тем, что пространство между бетонным полом испытательной камеры и монтажной плитой балансирной асинхронной машины в районе технологического проема со всех сторон закрыто съемными звукоизолирующими кожухами, представляющими собой металлический каркас П-образного профиля, в полости которого установлена звукопоглощающая панель из пористого волокнистого или открытоячеистого пенистого материала, внешняя поверхность каркаса с двух сторон обшита перфорированным металлическим листом, при этом в местах стыковки сопрягаемых кожухов смонтирован упругий уплотнитель из эластичного материала, а кожух, устанавливаемый со стороны приводного вала балансирной машины, выполнен составным из двух частей, с образованием проема, в котором размещена муфта приводного вала балансирной машины.