Моторный стенд для виброакустических испытаний двигателей внутреннего сгорания

Полезная модель относится к контрольно-диагностическому оборудованию, в частности к моторному испытательному стенду для проведения виброакустических испытаний двигателей внутреннего сгорания (далее - ДВС). Моторный стенд для виброакустических испытаний ДВС содержит, в частности, безэховую акустическую камеру, систему крепления ДВС на стенде в виде вертикальных регулировочных стоек, продольных и поперечных направляющих балок, с смонтированным на стенде исследуемым ДВС, элементы привода стенда, кинематически связывающие коленчатый вал ДВС с приводным валом тормозной балансирной асинхронной машины стенда. Отличительной особенностью является то, что моторный стенд содержит лазерное устройство центровки осей сопрягаемых валов (приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины и коленчатого вала исследуемого ДВС) в виде автономного модуля «грубой» центровки и двух автономных модулей «точной» центровки, каждый из которых содержит лазерный диод, неподвижно установленный в корпусе с основанием, интегрированным с постоянным магнитом в виде «магнитной присоски»; плоского экрана из жесткого тонкостенного листового материала (металлического или полимерного листа), неподвижно установленного на свободной торцевой части вращающегося вала, например, приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины или коленчатого вала монтируемого на стенде исследуемого ДВС; монтажных площадок из ферромагнитного вещества для установки автономных модулей «грубой» и «точной» центровки с возможностью изменения их месторасположения по поверхности монтажных площадок и фиксации на них заданного месторасположения удерживающей магнитной силой; при этом, поверхности экрана и одной из монтажных площадок являются параллельными, расположены вертикально, содержат нанесенные, например, красящим веществом, визуально выделяющиеся центровочные линии в виде нанесенных видимых (визуально различаемых) центров окружностей и видимых (визуально различаемых)

траекторий окружностей заданных равных радиусов, причем центр заданной окружности центровочной линии, нанесенной на указанной монтажной площадке, располагается на оси вращения приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины, а проекция указанного центра на поверхность экрана совпадает (совмещена) с центром окружности центровочной линии экрана; в центре окружности центровочной линии, нанесенной на монтажной площадке, перпендикулярно поверхности монтажной площадки, установлен автономный модуль «грубой» центровки таким образом, что светящийся пучек луча лазерного диода указанного модуля направлен в центр (на ось вращения) торцевого участка приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины; один из модулей «точной» центровки располагается на центровочной линии окружности заданного радиуса, нанесенной на поверхности монтажной площадки, таким образом, что светящийся пучок луча лазерного диода, направленный в направлении центровочной линии окружности экрана того же заданного радиуса, совпадает с указанной центровочной линией; вторая монтажная площадка из ферромагнитного вещества расположена вертикально, в плоскости, параллельной оси вращения сопрягаемых центрируемых валов, при этом, торцевая часть цилиндрической поверхности шкива или участка сопрягаемого центрируемого вала (например, коленчатого вала исследуемого, монтируемого на стенде ДВС) содержит нанесенную видимую (визуально различаемую) метку в виде линии окружности, плоскость которой перпендикулярна оси вращения указанного вала, а автономный модуль «точной» центровки располагается на поверхности второй монтажной площадки таким образом, что светящийся пучок луча лазерного диода, направленный в направлении метки торцевой части цилиндрической поверхности шкива или участка сопрягаемого центрируемого вала, совпадает с указанной меткой. Практическая реализация предлагаемой конструкции моторного стенда для виброакустических испытаний ДВС позволяет в конечном итоге повысить точность и объективность результатов стендовых виброакустических исследований ДВС.

1 н.п. ф-лы, 18 ил.

Полезная модель относится к контрольно-диагностическому оборудованию, в частности к моторному испытательному стенду для проведения виброакустических испытаний двигателей внутреннего сгорания (далее - ДВС).

Известно, что для определения основных технических показателей ДВС и проведения исследовательских и доводочных работ используют специализированные моторные испытательные стенды, оборудованные различными вспомогательными устройствами и измерительной аппаратурой.

В качестве базового оборудования моторный 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 ДВС (тормоза);

- вал и специальные муфты для соединения коленвала ДВС с валом тормоза;

- устройства и коммуникации для подачи в ДВС охлаждаемого смазочного масла, охлаждающей жидкости системы охлаждения ДВС, отвода в атмосферу отработавших и картерных газов ДВС;

- устройства и коммуникации для питания ДВС топливом и воздухом с соответствующими датчиками и приборами для измерения расхода, температуры, давлений воздуха и топлива;

- 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 работой ДВС;

- приборы для контроля работы ДВС и приборы для регистрации рабочих параметров ДВС;

- устройства и приборы, предназначенные для специальных исследований по определению отдельных физических параметров ДВС (токсичности, дымности, шума, вибраций, тепловой напряженности, механических деформаций отдельных деталей и т.п.).

Известно, в частности, техническое решение по исполнению стенда для обкатки и испытания ДВС (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 ДВС 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 паразитное шумовое излучение от этих элементов в пространство испытательного помещения (моторного бокса);

- жесткая и интенсивная передача динамического 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) с последующим паразитным шумовым излучением в воздушное пространство измерительной камеры;

- излучение паразитного воздушного шума в пространство испытательного помещения моторного бокса непосредственно корпусом и крыльчаткой вентилятора электрической машины нагрузочного устройства;

- излучение паразитного структурного и воздушного шума вибрирующими элементами соединительного приводного вала и ограждающего кожуха, установленных между исследуемым ДВС и тормозным агрегатом;

- большая звукоотражающая поверхность ограждающего защитного кожуха приводного соединительного вала, искажающая условия свободного звукового поля в измерительных точках вокруг исследуемого ДВС.

В связи с перечисленными техническими недостатками, такого типа концепции стендов не нашли применения в практике современных виброакустических испытаний ДВС, в первую очередь из-за того, что в этом случае не удается свести к минимуму посторонние паразитные (помимо исследуемого ДВС) шумовые излучения от приводных механизмов и систем стендового оборудования такого моторного бокса.

Для проведения стендовых виброакустических исследовательских и доводочных работ на ДВС нашли применение специализированные нагрузочные стенды, установленные в специальных акустических (полузаглушенных или безэховых) камерах [например, 1, 2, 3]:

[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 Ме technik 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 ДВС 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 приводных валов (валов отбора мощности), обеспечивающих передачу крутящего или тормозного момента между ними. Концевые участки приводных валов закреплены с помощью 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 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 ДВС (блок-картера, маслянного поддона), находящейся в непосредственной близости от звукоотражающей поверхности пола, которая, как правило, у всех поршневых ДВС является наиболее шумовиброактивной). Именно в связи с этим, что нижняя зона ДВС представляет для исследователей и доводчиков ДВС, как правило, 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 вращающихся 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, - обуславливает генерирование вибросил на частотах и порядковых гармониках их вращения, передаваемых через опорные связи как непосредственно исследуемому ДВС, вызывая его дополнительное паразитное 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 возбужденной структурой пола 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] - ПРОТОТИП, 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 ДВС, 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], и 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. Недостатками известного прототипа акустического моторного стенда с ременным приводом [3], как и вышеописанных конструкций моторных стендов, является нерешенная проблема высокоточной центровки коленчатого вала исследуемого ДВС с сопрягаемым приводным валом тормозной балансирной асинхронной машины для последующего устранения возможного интенсивного динамического (вибрационного) возбуждения механических устройств стенда и исследуемого ДВС, вызванного несовмещением осей вращения указанных валов. Центровка осей указанных сопрягающихся валов зачастую производится с использованием косвенных низкоточных методов (например, метода, использующего принцип расхождения (схождения) двух цетровочных стрелок, смонтированных на фланцах (торцах) цетрируемых валов). Данные методы центровки отличаются не только низкой точностью, но и невысокой производительностью. Кроме этого, как правило, центровка осей сопрягающихся валов с применением того или иного известного способа центровки, не

предусматривает применение устройств для проверки качества проведенной технологической процедуры центровки в процессе проверочного медленного вращения валов и, в случае необходимости, проведения операций дополнительной окончательной («точной») центровки осей сопрягающихся валов, что также, в конечном итоге, может существенно снижать качество исполнения центровочной технологии. Отсутствие надежного и высокоточного способа центровки осей валов в процессе монтажа исследуемого ДВС на стенд, может приводить к генерированию дополнительных вибросил на основных возбуждающих частотах и порядковых гармониках вращения валов (коленчатого вала ДВС, приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины), передаваемых через опорные и соединительные связи указанных валов, присоединенным твердым несущим структурам стенда и акустической камеры, что в конечном итоге приводит к возникновению «паразитного» вибрационного возбуждения и шумоизлучения, затрудняющего качественное объективное исследование вибрационных и шумовых характеристик непосредственно генерируемых исследуемым ДВС, смонтированным на моторном стенде акустической камеры.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в оборудовании моторного стенда для виброакустических испытаний ДВС лазерным устройством центровки осей приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины и коленчатого вала исследуемого ДВС в процессе монтажа ДВС на моторном стенде, используемого для последующего режима проверочного медленного вращения сопряженных валов, позволяющего, в конечном итоге, исключить генерирование «паразитной» виброакустической энергии присоединенными конструктивными элементами стенда и акустической камеры.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемой полезной модели достигается тем, что в известном моторном стенде для виброакустических испытаний ДВС, содержащим, в частности, безэховую акустическую камеру, систему крепления ДВС на стенде в виде вертикальных регулировочных стоек, продольных и поперечных направляющих балок, с смонтированным на стенде исследуемым ДВС, элементы привода стенда, кинематически связывающие коленчатый вал ДВС с приводным валом тормозной балансирной асинхронной машины стенда - содержится лазерное устройство центровки осей сопрягаемых валов (приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины и коленчатого вала исследуемого ДВС) в виде автономного модуля «грубой» центровки и двух автономных модулей «точной» центровки, каждый из которых содержит лазерный

диод, неподвижно установленный в корпусе с основанием, интегрированным с постоянным магнитом в виде «магнитной присоски»; плоского экрана из жесткого тонкостенного листового материала (металлического или полимерного листа), неподвижно установленного на свободной торцевой части вращающегося вала, например, приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины или коленчатого вала монтируемого на стенде исследуемого ДВС; монтажных площадок из ферромагнитного вещества для установки автономных модулей «грубой» и «точной» центровки с возможностью изменения их месторасположения по поверхности монтажных площадок и фиксации на них заданного месторасположения удерживающей магнитной силой; при этом, поверхности экрана и одной из монтажных площадок являются параллельными, расположены вертикально, содержат нанесенные, например, красящим веществом, визуально выделяющиеся центровочные линии в виде нанесенных видимых (визуально различаемых) центров окружностей и видимых (визуально различаемых) траекторий окружностей заданных равных радиусов, причем центр заданной окружности центровочной линии, нанесенной на указанной монтажной площадке, располагается на оси вращения приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины, а проекция указанного центра на поверхность экрана совпадает (совмещена) с центром окружности центровочной линии экрана. В центре окружности центровочной линии, нанесенной на монтажной площадке, перпендикулярно поверхности монтажной площадки, установлен автономный модуль «грубой» центровки таким образом, что светящийся пучек луча лазерного диода указанного модуля направлен в центр (на ось вращения) торцевого участка приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины. Один из модулей «точной» центровки располагается на центровочной линии окружности заданного радиуса, нанесенной на поверхности монтажной площадки таким образом, что светящийся пучок луча лазерного диода, направленный в направлении центровочной линии окружности экрана того же заданного радиуса, совпадает с указанной центровочной линией. Для варианта компоновки моторного стенда в помещении акустической камеры, когда расположение оси вращения коленчатого вала исследуемого ДВС находится перпендикулярно (напротив) поверхности входной двери испытательной камеры, в качестве монтажной площадки для установки автономных модулей «грубой» и «точной» центровки может быть удобно использование непосредственно поверхности входной двери. В этом случае, подразумевается вертикально установленная дверь, изготовленная из листовой ферромагнитной стали или

содержащая отдельную, закрепленную на поверхности двери, пластину из ферромагнитного вещества в зоне предполагаемой установки автономных модулей центровки в виде лазерного диода, установленного в корпусе с основанием, содержащим «магнитную присоску». Если компоновка моторного стенда в помещении акустической камеры выполнена таким образом, что ось вращения коленчатого вала ДВС находится напротив одной из стен испытательной камеры - в шумопоглощающей футеровке клиньев (или кулис) стены камеры выполняется съемный поглотитель звука, который демонтируется в процессе выполнения технологических операций центровки осей валов, а монтажная площадка из ферромагнитного вещества устанавливается на поверхности данной глухой стены акустической камеры с образованием вертикально расположенной пластины из ферромагнитного вещества, например, стали. После процедур проведения технологических операций «грубой» и «точной» центровки осей сопрягающихся валов, участок глухой стены безэховой акустической камеры закрывается съемным поглотителем звука, например, аналогичного типа используемой звукопоглощающей футеровки (клиньев, кулис) поверхности акустической безэховой камеры. Вторая монтажная площадка из ферромагнитного вещества расположена вертикально, в плоскости, параллельной оси вращения сопрягаемых центрируемых валов, при этом, торцевая часть цилиндрической поверхности шкива или участка сопрягаемого центрируемого вала (например, коленчатого вала исследуемого, монтируемого на стенде ДВС) содержит нанесенную видимую (визуально различаемую) метку в виде линии окружности, плоскость которой перпендикулярна оси вращения указанного вала, а автономный модуль «точной» центровки располагается на поверхности второй монтажной площадки таким образом, что светящийся пучок луча лазерного диода, направленный в направлении метки торцевой части шкива сопрягаемого центрируемого вала, совпадает с указанной меткой.

Сравнение опубликованной в открытой печати научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Полезная модель поясняется чертежами, где

На фиг.1, 2, 3 представлен заявляемый в качестве полезной модели моторный стенд для виброакустических испытаний ДВС, смонтированный в акустической безэховой камере и оборудованный лазерным устройством центровки осей коленчатого вала исследуемого ДВС с приводным валом тормозной балансирной асинхронной машины стенда.

На фиг.4 представлена схема механического привода моторного стенда для виброакустических испытаний ДВС, кинематически связывающего коленчатый вал исследуемого ДВС с приводным валом тормозной балансирной асинхронной машины стенда.

На фиг.5, 6, 7 представлены схемы, иллюстрирующие последовательность технологических операций «грубой» центровки осей коленчатого вала исследуемого ДВС с приводным валом тормозной балансирной асинхронной машины стенда, с применением автономного модуля «грубой» центровки осей валов, расположенного в центре окружности центровочной линии, нанесенной на поверхности монтажной площадки, смонтированной в плоскости, перпендикулярной оси вращения сопрягаемых центрируемых валов.

На фиг.8, 9, 10 представлена конструкция элементов лазерного устройства центровки осей коленчатого вала исследуемого ДВС с приводным валом тормозной балансирной асинхронной машины стенда в составе штатного элемента оборудования моторного стенда, с применением автономного модуля «точной» центровки, расположенного на поверхности окружности центровочной линии, нанесенной на поверхности монтажной площадки, смонтированной в плоскости, перпендикулярной оси вращения сопрягаемых центрируемых валов.

На фиг.11-16 изображены некоторые возможные варианты взаимного расположения траектории окружности центровочной линии экрана и траектории, описываемой светящимся пучком луча лазерного диода автономного модуля «точной» центровки (расположенного на поверхности окружности центровочной линии, нанесенной на поверхности монтажной площадки, смонтированной в плоскости, перпендикулярной оси вращения сопрягаемых центрируемых валов) по поверхности экрана при медленном проверочном вращении одного из сопрягаемых валов (например, коленчатого вала ДВС) с целью оценки точности центровки осей сопрягаемых валов.

На фиг.17-18 представлена конструкция элементов лазерного устройства центровки осей коленчатого вала исследуемого ДВС с приводным валом тормозной

балансирной асинхронной машины стенда в составе штатного элемента оборудования моторного стенда, с применением автономного модуля «точной» центровки, расположенного на поверхности монтажной площадки, смонтированной в плоскости, параллельной оси вращения сопрягаемых центрируемых валов.

Полезная модель, согласно схем фиг.1-3, представляет собой моторный стенд для виброакустических испытаний ДВС, в состав которого входит полностью заглушенная безэховая акустическая камера 1, с установленной внизу под поверхностью пола 2 приводной (тормозной) балансирной асинхронной (или постоянного тока) машиной 3, смонтированной на виброизолированном пружинами 4 автономном фундаменте 5. Внутренняя поверхность бетонной оболочки 6 камеры 1 установлена по периметру пола 7 на пружинах 8, и полностью изолирована от внешней бетонной оболочки 9 стеновых конструкций здания (принцип строительства «камера в камере»). Пол 10 акустической камеры 1 виброшумоизолирован от фундамента 5, на котором установлена балансирная асинхронная машина 3, резиновыми уплотнениями 11. Поверхности пола 10, стен 6 и потолка 12 камеры 1 покрыты звукопоглощающими клиньями (или кулисами) 13. Камера 1 содержит, по крайней мере, одну входную дверь 14, выполненную из стального ферромагнитного листа или другого типа конструкционного материала с установленной на поверхности двери локальной площадкой, выполненной из ферромагнитного вещества, для возможности монтажа корпуса лазерного диода, оборудованного «магнитной присоской». В технологических процессах акустических испытаний ДВС, дверь акустической камеры закрывается, а дверной проем со стороны камеры задвигается передвижной звукопоглощающей тележкой 15 (см. фиг.2). Балансирная асинхронная машина 3 передает крутящий (тормозной) момент через нижний вал 16, установленный в корпусе 17 нижнего опорного подшипникового узла, приводной ремень 18, приводной вал 19, закрытый защитным звукоизолирующим кожухом 20 (при центровке валов в процессе монтажа ДВС звукоизолирующий кожух демонтируется). Объект испытаний - исследуемый ДВС 21 монтируется на вертикальных регулировочных стойках 22 системы крепления ДВС на стенде, содержащих набор регулировочных шайб для целенаправленного изменения пространственного положения монтируемого на стенде ДВС в процессе выполнения операций центровки сопрягаемых валов. Вертикальные регулировочные стойки 22 установлены на поперечных балках 23, имеющих возможность перемещения и фиксирования в необходимом положении по продольным направляющим балкам 24 с целью регулировки местоположения монтируемого на стенде ДВС. Продольные

направляющие балки 24 системы крепления ДВС, корпус 25 верхнего опорного подшипникового узла смонтированы на несущем силовом каркасе 26. Пол испытательной камеры 1 представляет собой звукопрозрачные решетки 27, виброизолированные от рамы 28 несущего силового каркаса 26. Воздушная полость камеры 1 вентилируется высокопроизводительной приточной 29 и вытяжной 30 вентиляцией. В процессе монтажа ДВС на стенде для высокоточной центровки коленчатого вала ДВС с приводным валом 19 и валом 31 верхнего опорного подшипникового узла привода тормозной балансирной асинхронной машины 3 используется лазерное устройство центровки 32 осей сопрягаемых валов, с использованием автономного модуля «грубой» и двух автономных модулей «точной» центровки.

На фиг.4 представлена схема механического привода моторного стенда для виброакустических испытаний ДВС, поясняющая динамику генерирования «паразитных-структурных вибраций» и излучения «паразитного шума» вибронагруженными вращающимися элементами привода, их корпусами, присоединенными к ним жесткими несущими структурами в случае неудовлетворительной «настройки» различных частей механического привода тормозной балансирной асинхронной машины, в том числе и недостаточно точной центровки коленчатого вала ДВС с валами указанного привода, с появлением вибросил (F) на частотах и гармониках вращения сопрягаемых валов в зонах их присоединительных элементов и опорных связей..

Позициями на фиг.4 обозначены:

18 - приводной ремень;

19 - приводной вал;

20 - защитный звукоизолирующий кожух приводного вала;.

21 - исследуемый объект - ДВС;

22 - вертикальная регулировочная стойка системы крепления ДВС на стенде;

23 - поперечная балка системы крепления ДВС на стенде;

24 - продольная направляющая балка системы крепления ДВС на стенде;

25 - корпус верхнего опорного подшипникового узла;

28 - рама несущего силового каркаса;

31 - вал верхнего опорного подшипникового узла;

33 - промежуточная подшипниковая опора;

34 - опорные подшипники;

35 - промежуточный вал;

36 - Коленчатый вал ДВС.

На фиг.5-7 изображены схемы, иллюстрирующие операции «грубой» центровки осей коленчатого вала исследуемого ДВС с приводным валом тормозной балансирной асинхронной машины стенда. Технологический этап «грубой» центровки осей сопрягаемых валов заключается в том, что автономный модуль «грубой» центровки 37 перемещением по поверхности монтажной площадки 38 неподвижно устанавливается в заданной точке поверхности, выполненной из ферромагнитного вещества, таким образом, чтобы светящийся пучек 39 луча лазерного диода модуля 37 был направлен в центр (на ось вращения) торцевого участка переходного вала 40, жестко соединенным с валом 31 верхнего опорного подшипникового узла. При монтаже ДВС на стенде положение модуля «грубой» центровки 37 остается неизменным, а приводной вал 19, жестко соединенный с промежуточным валом 35, выставляется таким образом, чтобы светящийся пучек 39 луча лазерного диода модуля 37 был направлен в центр (на ось вращения) торцевого участка промежуточного вала 35 (см. фиг.5). После монтажного сопряжения исследуемого ДВС с промежуточной подшипниковой опорой 33 выбирается пространственное положение корпуса исследуемого ДВС за счет проведения регулировок вертикальных стоек системы крепления ДВС на стенде таким образом, что светящийся пучек 39 луча лазерного диода модуля «грубой» центровки 37 совпадал с центром (осью вращения) торцевого участка коленчатого вала 36 (см. фиг.7).

Для проверки качества проведенной технологической процедуры «грубой» центровки осей сопрягаемых валов и, в случае необходимости, проведения операций «точной» центровки применяется лазерное устройство центровки, содержащее, в частности, плоский экран 41 (см. фиг.8-10), выполненный из жесткого тонкостенного листового материала (металлического или полимерного листа), неподвижно смонтированный на свободной торцевой части 42 вращающегося коленчатого вала исследуемого ДВС с помощью ввинченного в торцевую часть 42 болта 43. Напротив экрана 41 расположена монтажная площадка 38 для установки автономного модуля «грубой» и одного из автономных модулей «точной» центровки, выполненная из ферромагнитного вещества. Для варианта компоновки моторного стенда в помещении акустической камеры, когда расположение оси вращения коленчатого вала исследуемого ДВС находится перпендикулярно (напротив) поверхности входной двери испытательной камеры, в

качестве монтажной площадки для установки автономных модулей лазерного устройства центровки может быть удобно использование поверхности входной двери. В этом случае, подразумевается вертикально установленная дверь, изготовленная из листовой ферромагнитной стали или содержащая отдельную, закрепленную на поверхности двери, пластину из ферромагнитного вещества в зоне предполагаемой установки автономных модулей лазерного устройства центровки. Если компоновка моторного стенда в помещении акустической камеры выполнена таким образом, что ось вращения коленчатого вала ДВС находится напротив одной из стен испытательной камеры - в шумопоглощающей футеровке клиньев (или кулис) стены камеры выполняется съемный поглотитель звука (на фиг. не показан), который демонтируется в процессе выполнения технологических операций центровки осей валов, а монтажная площадка 38 из ферромагнитного вещества устанавливается на поверхности данной глухой стены акустической камеры с образованием вертикально расположенной пластины из ферромагнитного вещества, например, стали. После процедур проведения технологических операций «грубой» и «точной» центровки осей сопрягающихся валов, участок глухой стены безэховой акустической камеры закрывается съемным поглотителем звука, например, аналогичного типа используемой звукопоглощающей футеровки (клиньев, кулис) поверхности акустической, безэховой камеры. Поверхности экрана 41 и монтажной площадки 38 являются параллельными, расположены вертикально и содержат нанесенные, например, красящим веществом, визуально выделяющиеся центровочные линии в виде нанесенных видимых (визуально различаемых) траекторий окружностей 44 и 45 заданных равных радиусов R. Центр заданной окружности центровочной линии 45, нанесенной на монтажной площадке 38, располагается на оси вращения приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины (т.е. в точке установки модуля «грубой» центровки 37), а проекция указанного центра на поверхность экрана совпадает (совмещена) с центром окружности центровочной линии 44 экрана 41. Автономный модуль «точной» центровки, также как и модуль «грубой» центровки, выполнен в виде цилиндрического корпуса 46, в котором неподвижно установлен лазерный диод. Цилиндрический корпус 46 интегрирован с основанием 47, материал которого содержит постоянный магнит в виде «магнитной» присоски. Модуль «точной» центровки жестко устанавливается на монтажную площадку 38 за счет притягивающего магнитного поля, возникающего между поверхностью площадки 38 и содержащего постоянный магнит основанием 47 таким образом, чтобы основание

47 располагалось на центровочной линии заданной окружности 45 экрана 41, а светящийся пучек 39 луча лазерного диода был направлен в направлении центровочной линии окружности 44 экрана 41. При точно выполненной «грубой» центровке осей сопрягающихся валов, во время медленного вращения коленчатого вала ДВС, светящийся пучек 39 луча лазерного диода модуля «точной» центровки будет находиться на центровочной линии окружности 44, независимо от месторасположения модуля «точной» центровки на центровочной линии заданной окружности 45 (на фиг.9 различные положения модуля «точной» центровки показаны пунктирными линиями). В случае выявленного отклонения светящегося пучка 39 от траектории центровочной линии окружности 44 экрана 41, производится окончательная регулировка пространственного положения опорных поверхностей вертикальных стоек системы крепления ДВС на стенде по высоте. Возможно нанесение на поверхность экрана дополнительных окружностей (на фиг. не показаны), определяющих возможное поле допуска допустимых отклонений светящегося пучка от траектории центровочной линии заданной окружности 44. На фиг.11-16 изображены некоторые возможные варианты взаимного расположения траектории окружности центровочной линии 44 экрана и траектории 48, описываемой светящимся пучком луча лазерного диода модуля «точной» центровки по поверхности экрана 41 при медленном проверочном вращении коленчатого вала ДВС. Фиг.11 иллюстрирует качественно выполненную центровку осей сопрягаемых валов, в то время как фиг.12-16 иллюстрируют недостаточно точную проведенную «грубую» центровку.

На фиг.17-18 представлена конструкция лазерного устройства центровки осей сопрягаемых валов, содержащего, в частности, автономный модуль «точной» центровки 49, как составной элемент лазерного устройства центровки, аналогичный описанной выше конструкции автономных модулей «грубой» и «точной» центровки, в качестве составных элементов лазерного устройства центровки, и установленный на поверхности монтажной площадки 50, выполненной из ферромагнитного вещества. Монтажная площадка 50 расположена вертикально, в плоскости, параллельной оси вращения сопрягаемых центрируемых валов, например, на поверхности глухой стены акустической камеры с образованием (закреплением) вертикально расположенной пластины из ферромагнитного вещества, например, стали. После процедур проведения технологической операции центровки осей сопрягаемых валов, участок глухой стены безэховой акустической камеры закрывается съемным поглотителем звука. Цилиндрическая поверхность торцевой

части шкива 51 или концевого участка сопрягаемого центрируемого вала 52 (например, коленчатого вала исследуемого, монтируемого на стенде ДВС) содержит нанесенную, например, красящим веществом, видимую (визуально различаемую) метку 53 в виде линии окружности, плоскость которой перпендикулярна оси вращения указанного вала, а автономный модуль «точной» центровки 49 располагается на поверхности монтажной площадки 50 таким образом, что светящийся пучок 54 луча лазерного диода, направленный в направлении метки 53, нанесенной на цилиндрической поверхности торцевой части шкива 51 или концевого участка сопрягаемого центрируемого вала 52, совпадает с указанной меткой. При медленном поверочном вращении коленчатого вала ДВС, при точно выполненной центровке осей сопрягаемых валов, траектория перемещения светящегося пучка 54 луча лазерного диода относительно метки 53, совпадает с линией окружности указанной метки. Траекторная линия 55 иллюстрирует один из возможных вариантов траектории перемещения светящегося пучка 54 луча лазерного диода при недостаточно точно отцентрованных осях сопрягаемых валов. В этом случае угол между траекторией линией 55 и меткой 53 отличен от нулевого значения. В случае выявленного отклонения светящегося пучка 54 от линии окружности метки 53, необходимо изменить пространственное местоположение ДВС в помещении испытательной камеры, выполнив регулировку поперечных балок 23, изменив пространственное расположение их опорных поверхностей и, в конечном итоге, добившись совпадения траектории перемещения светящегося пучка 54 с линией окружности метки 53 и равенства угла нулю.

Проведенная таким образом центровка осей вращения коленчатого вала ДВС и приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины, позволяет с высокой точностью отцентровать сопрягаемые валы и, в конечном итоге, свести к минимуму генерирование дополнительных вибросил на частотах и порядковых гармониках вращения сопрягаемых валов с существенным ослаблением вибрационного возбуждения несущих структур моторного стенда и строительных элементов испытательной камеры и уменьшением паразитных шумовых излучений, повысив точность измерений параметров звуковых полей, генерируемых непосредственно объектом исследований (ДВС).

Практическая реализация предлагаемой конструкции моторного стенда для виброакустических испытаний ДВС позволяет в конечном итоге повысить точность и объективность результатов стендовых виброакустических исследований ДВС.

Моторный стенд для виброакустических испытаний ДВС, содержащий, в частности, безэховую акустическую камеру, систему крепления ДВС на стенде в виде вертикальных регулировочных стоек, продольных и поперечных направляющих балок, с смонтированным на стенде исследуемым ДВС, элементы привода стенда, кинематически связывающие коленчатый вал ДВС с приводным валом тормозной балансирной асинхронной машины стенда, отличающийся, тем, что моторный стенд содержит лазерное устройство центровки осей сопрягаемых валов (приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины и коленчатого вала исследуемого ДВС) в виде автономного модуля "грубой" центровки и двух автономных модулей "точной" центровки, каждый из которых содержит лазерный диод, неподвижно установленный в корпусе с основанием, интегрированным с постоянным магнитом в виде "магнитной присоски"; плоского экрана из жесткого тонкостенного листового материала (металлического или полимерного листа), неподвижно установленного на свободной торцевой части вращающегося вала. например, приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины или коленчатого вала монтируемого на стенде исследуемого ДВС; монтажных площадок из ферромагнитного вещества для установки автономных модулей "грубой" и "точной" центровки с возможностью изменения их месторасположения по поверхности монтажных площадок и фиксации на них заданного месторасположения удерживающей магнитной силой; при этом, поверхности экрана и одной из монтажных площадок являются параллельными, расположены вертикально, содержат нанесенные, например, красящим веществом, визуально выделяющиеся центровочные линии в виде нанесенных видимых (визуально различаемых) центров окружностей и видимых (визуально различаемых) траекторий окружностей заданных равных радиусов, причем центр заданной окружности центровочной линии, нанесенной на указанной монтажной площадке, располагается на оси вращения приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины, а проекция указанного центра на поверхность экрана совпадает (совмещена) с центром окружности центровочной линии экрана; в центре окружности центровочной линии, нанесенной на монтажной площадке, перпендикулярно поверхности монтажной площадки, установлен автономный модуль "грубой" центровки таким образом, что светящийся пучек луча лазерного диода указанного модуля направлен в центр (на ось вращения) торцевого участка приводного вала тормозной балансирной асинхронной машины; один из модулей "точной" центровки располагается на центровочной линии окружности заданного радиуса, нанесенной на поверхности монтажной площадки, таким образом, что светящийся пучок луча лазерного диода, направленный в направлении центровочной линии окружности экрана того же заданного радиуса, совпадает с указанной центровочной линией; вторая монтажная площадка из ферромагнитного вещества расположена вертикально, в плоскости, параллельной оси вращения сопрягаемых центрируемых валов, при этом, торцевая часть цилиндрической поверхности шкива или участка сопрягаемого центрируемого вала (например, коленчатого вала исследуемого, монтируемого на стенде ДВС) содержит нанесенную видимую (визуально различаемую) метку в виде линии окружности, плоскость которой перпендикулярна оси вращения указанного вала, а автономный модуль "точной" центровки располагается на поверхности второй монтажной площадки таким образом, что светящийся пучок луча лазерного диода, направленный в направлении метки торцевой части цилиндрической поверхности шкива или участка сопрягаемого центрируемого вала, совпадает с указанной меткой.