Результат интеллектуальной деятельности: Стенд для акустических испытаний усилителя рулевого управления в составе транспортного средства

Изобретение относится к технике исследования источников шумового излучения транспортных средств, в частности к испытательным стендам, применяемым при проведении виброакустических испытаний усилителя рулевого управления транспортного средства (далее УРУТС) в условиях акустической полубезэховой камеры.

Решение проблемы улучшения акустического комфорта в кабине или пассажирском салоне транспортных средств - важная актуальная задача разработчиков и исследователей транспортной техники, требующая существенных материальных, временных и интеллектуальных ресурсов.

Наиболее мобильными и продуктивными процессами исследований и доводки по виброакустике транспортных средств и их отдельных компонентов, излучающих шум, являются экспериментальные исследования, проводимые в стендовых условиях, с привлечением многообразной техники, позволяющей имитировать скоростные и нагрузочные режимы, идентичные реальным условиям эксплуатации.

Электромеханический УРУТС относится к компонентам транспортного средства, содержащим в своей конструкции приводной электродвигатель, который является характерным, ярко выделяющимся источником шумов и вибраций в кабине или пассажирском салоне транспортного средства. Экспериментальные исследования компонентов указанного типа имеют ряд особенностей. В тех случаях, когда исследования и доводка проводятся с использованием приемников сигналов динамических откликов исследуемых объектов с помощью измерительных микрофонов, с учетом слабого шумового сигнала, излучаемого непосредственно объектом испытаний, в частности низких уровней шума малогабаритного электродвигателя, возникает, в первую очередь, необходимость обеспечения низкого шумового фона в помещении, где проводятся такие измерения.

Для лучшей воспроизводимости результатов испытаний, обеспечения стабильных нагрузочных режимов исследуемых объектов, качественного проведения акустических измерений без экранирующего воздействия корпусных элементов вспомогательного стендового оборудования и дополнительного паразитного шумового излучения других шумоизлучаемых узлов и агрегатов технологического оборудования, необходимо свести к минимуму искажение свободного акустического поля, формируемого техническими устройствами, не входящими в состав исследуемых объектов, и другими посторонними факторами.

Для обеспечения необходимых условий испытаний при определении акустических характеристик УРУТС предпочтительно использовать специальные акустические безэховые камеры. Безэховая (полностью заглушенная) испытательная камера представляет собой автономное помещение, установленное на отдельном, виброизолированном от основного здания фундаменте. В безэховой камере размещаются специальные приводные акустические стенды и вспомогательные установки для исследований и экспериментальных оценок, улучшения шумовых характеристик малогабаритных механизмов и систем, содержащих приводной электродвигатель. Для приближения акустических свойств камеры к свободному звуковому полю выполняется направленное согласование акустических импедансов (сопротивлений) воздушной среды в свободном пространстве камеры и в пористой структуре звукопоглощающего материала, футерующего звукоотражающие поверхности стен, потолка, пола камеры.

Из материалов к свидетельству на полезную модель RU 32265, МПК G01D 21/00, опубл. 10.09.2003, известен стенд для испытаний электромеханического усилителя рулевого управления транспортного средства (далее ЭУРУТС), содержащий монтажный стол, выполненный с возможностью установки испытываемого изделия, соединенное со столом устройство нагружения, содержащее ролик, канат и груз, величина которого задается величиной требуемого, по условиям испытаний, момента сопротивления вращению выходного вала ЭУРУТС. Существенным недостатком данного стенда является наличие в пространстве испытательной камеры массивного стола с большой площадью жесткой звукоотражающей поверхности, расположенной в непосредственной близости от излучающего звук испытываемого объекта и расположенных вокруг него измерительных микрофонов. Звуковые волны, излучаемые исследуемым механизмом, отражаются от звукоотражающей поверхности стола, тем самым искажая условия формирования свободного звукового поля в рабочем пространстве камеры, что снижает точность и качество результатов измерений акустических характеристик ЭУРУТС. Кроме этого, конструктивные элементы монтажного стола подвержены вибрационному возбуждению, что приводит к переизлучению ими «паразитного» корпусного шума, искажающего результаты измерений реальных сигналов, генерируемых непосредственно объектом исследований.

Из материалов к патенту на изобретение RU 2610846, 6МПК G01M 13/02, G01H 17/00, B62D 5/04, опубл. 16.02.2017, известен устанавливаемый в безэховой камере стенд для акустических испытаний ЭУРУТС, содержащий объемный несущий каркас, выполненный с возможностью установки испытываемого ЭУРУТС, устройство нагружения, содержащее вал, измерительные микрофоны, электронный имитатор тахометрического сигнала, пульт управления, регистрирующую и анализирующую аппаратуру, а также источник питания электродвигателя ЭУРУТС. При этом испытываемый ЭУРУТС включает в себя, выходной вал, соединенный с валом устройства нагружения, входной вал с установленным на входном вале рулевым колесом, а также закрепленный на рулевом колесе датчик скорости, содержащий, в свою очередь, инерционную массу, шестерни редуктора, информационный диск и оптический датчик.

Цитируемый стенд обеспечивает качественное проведение акустических измерений за счет уменьшения площади звукоотражающих поверхностей. Недостатком цитируемого стенда, равно как и стенда по полезной модели RU 32265, является возможность осуществления испытаний лишь автономно устанавливаемых ЭУРУТС, при невозможности учета влияния сопрягаемых с ЭУРУТС элементов, входящих в конструкцию транспортного средства. Упомянутые выше испытания проводятся, как правило, на предварительных этапах исследовательских и доводочных работ по виброакустике УРУТС, в то время как окончательную оценку виброакустических характеристик УРУТС и его влияние на виброакустический комфорт в пассажирском салоне (кабине), необходимо проводить в составе транспортного средства. Для проведения акустических испытаний транспортных средств применяют полубезэховые камеры, снабженные расположенными в камерах динамометрическими барабанными стендами.

В качестве прототипа принят известный из материалов к патенту на полезную модель RU 50310, МПК G01M 17/00, опубл. 27.12.2005, стенд для акустических испытаний транспортных средств. Данный стенд включает в себя полубезэховую, с звукоотражающим полом, испытательную камеру, содержащую установочный фундамент, беговые динамометрические барабаны, сформированные в полу пазовые направляющие, устройство подвески предварительно отсоединенной от кузова системы выпуска отработавших газов транспортного средства. Прототип обеспечивает проведение виброакустических исследований автомобиля на различных скоростных и нагрузочных режимах работы его двигателя, а также обеспечивает оценку влияния соединительных твердых вибрационных связей между элементами системы выпуска отработавших газов и кузовом автомобиля на структурный шум, излучаемый панелями кузова автомобиля. В это же время, прототип не обеспечивает проведения качественной оценки виброакустических характеристик УРУТС и влияние УРУТС на виброакустический комфорт в пассажирском салоне (кабине) транспортного средства. Такая оценка, как правило, выполняется на холостом режиме работы двигателя, путем регистрации виброакустических параметров в определенных условиями испытаний измерительных точках, при поочередном повороте рулевого колеса транспортного средства в противоположные стороны. При этом важным атрибутом испытаний является воспроизводимость условий сцепления шины колеса исследуемого транспортного средства с поверхностью опорной площадки стенда, и их идентичность условиям сцепления шины колеса с асфальтобетонным покрытием. Для качественной экспериментальной оценки виброакустических характеристик УРУТС необходимо, чтобы поверхность опорной площадки соответствовала требованиям стандартов по испытаниям транспортных средств по шуму: ГОСТ 51616, ГОСТ 41.51. В частности, ГОСТ 51616 регламентирует продольный уклон испытательного участка не выше 1%, а ГОСТ 41.51 устанавливает требования к пористости (не более 8%) и шероховатости (не менее 0,4 мм) асфальтобетонного покрытия. Испытательный стенд по прототипу не обеспечивает таких условий контакта шины колеса исследуемого автомобиля ввиду неплоской поверхности беговых барабанов, а также несоответствующей структуры покрытия пола испытательной камеры.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение проведения оценки виброакустических характеристик УРУТС, а также оценки влияния УРУТС на виброакустический комфорт в пассажирском салоне (кабине) при использовании стенда для акустических испытаний транспортных средств.

Указанная задача решается в стенде для акустических испытаний транспортных средств, включающем в себя полубезэховую, с звукоотражающим полом, испытательную камеру, содержащую установочный фундамент, беговые динамометрические барабаны, установленные с частичным выступанием их радиальной поверхности над поверхностью пола, пазовые направляющие, сформированные в полу испытательной камеры.

Указанная задача решается тем, что:

- стенд выполнен снабженным опорными площадками, сформированными с возможностью их установки, на период испытаний, по меньшей мере, под управляемыми колесами испытываемого транспортного средства,

- любая из опорных площадок выполнена с возможностью ее установки под одним из колес испытываемого автомобиля, а также с возможностью ее фиксации в пазовых направляющих пола полубезэховой камеры,

- любая из опорных площадок выполнена содержащей каркас, виброизоляционную подложку и заполнитель каркаса, где каркас выполнен в виде металлического ящика, снабженного средством фиксации опорной площадки в пазовых направляющих пола полубезэховой камеры, виброизоляционная подложка выполнена в виде накладки, закрепленной на поверхности каркаса со стороны пола полубезэховой камеры, а заполнитель каркаса выполнен в виде асфальтобетонной затвердевшей смеси с остаточной пористостью не более 8%, обращаемая к колесам поверхность которой сформирована с шероховатостью и с уклоном в соответствие с требованиями стандартов по испытаниям транспортных средств по шуму.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 представлен стенд для акустических испытаний усилителя рулевого управления в составе транспортного средства.

На фиг. 2 представлена конструкция опорной площадки стенда для акустических испытаний усилителя рулевого управления в составе транспортного средства.

Позициями на чертежах обозначены:

1 - исследуемый автомобиль;

2 - опорная площадка;

3 - полубезэховая испытательная камера;

4 - измерительные микрофоны;

5 - выхлопная труба системы выпуска отработавших газов двигателя;

6 - приемный раструб устройства дистанционного отвода выхлопных газов;

7 - рулевое колесо исследуемого автомобиля;

8 - несущий каркас опорной площадки;

9 - заполнитель каркаса опорной площадки;

10 - виброизоляционная подложка опорной площадки;

11 - направляющий кронштейн опорной площадки;

12 - рукоятка опорной площадки;

13 - пандус опорной площадки;

14 - установочный фундамент полубезэховой камеры;

15 - беговые барабаны.

Изобретение может быть реализовано в стенде для акустических испытаний транспортных средств, включающем в себя полубезэховую, с звукоотражающим полом и звукопоглощающими стенами и перекрытием, (показаны условно) испытательную камеру 3, беговые динамометрические барабаны 15, установленные на виброизолированном установочном фундаменте 14 и раположенные с частичным выступанием по-над полом испытательной камеры, пазовые направляющие (не показаны), сформированные в полу испытательной камеры, устройство подвески (не показано) предварительно отсоединенной от кузова системы выпуска (поз. 5 обозначен оконечный срез выхлопной трубы) отработавших газов испытываемого транспортного средства 1, приемный раструб 6 устройства дистанционного отвода выхлопных газов, измерительные микрофоны 4, а также устанавливаемые на период испытаний идентичные опорные площадки 2. При этом исследуемое транспортное средство 1 выполнено содержащим заблаговременно установленные рулевое колесо 7 и УРУТС (не показан), а опорные площадки выполнены установленными или под каждым из колес испытываемого транспортного средства 1 или, по меньшей мере, под его управляемыми колесами.

Каждая из опорных площадок 2 выполнена содержащей несущий каркас 8, виброизоляционную подложку 10 и заполнитель каркаса 9. Каркас 8 выполнен в виде металлического прямоугольного, в плане, ящика, внешние противолежащие боковые грани которого снабжены, одна средством фиксации 11 опорной площадки 2 в пазовых направляющих пола полубезэховой камеры 3, а другая рукояткой 12. При этом и средство фиксации 11 опорной площадки 2 в пазовых направляющих (не показаны) пола полубезэховой камеры 3, и рукоятка 12 выполнены в виде П-образных, в плане, фасонных элементов, неподвижно соединенных с каркасом 8. Кроме того, каркас 8 выполнен снабженным пандусом 13, сформированным боковой гранью каркаса 8, расположенной с уклоном 25…30° в интервале между средством фиксации 11 опорной площадки 2 в пазовых направляющих пола полубезэховой камеры 3 и рукояткой 12. Подложка 10 каркаса 8 выполнена в виде виброизоляционной накладки, закрепленной на поверхности каркаса со стороны пола полубезэховой камеры. Заполнитель каркаса выполнен в виде асфальтобетонной затвердевшей смеси с остаточной пористостью не более 8%, обращаемая к колесам поверхность которой сформирована с продольным и поперечным уклоном, не превышающем 1%, а также с шероховатостью не менее 0,4 мм.

Работает изобретение следующим образом:

Исследуемое транспортное средство 1 устанавливают на опорные площадки 2, заблаговременно установленные на полу полубезэховой камеры 3 и закрепленные, посредством средств фиксации 11, в пазовых направляющих (не показаны) пола. Затем производят установку измерительных микрофонов 4 в определенных условиями испытаний контрольных точках (например, в салоне автомобиля и в подкапотном пространстве - в ближнем звуковом поле, генерируемым исследуемым электромеханическим или гидравлическим УРУТС) и осуществляют их коммутацию с регистрирующей и записывающей аппаратурой (не показана). Вблизи открытого среза выхлопной трубы 5 системы выпуска отработавших газов двигателя устанавливают приемный раструб 6 устройства дистанционного отвода выхлопных газов. В режиме работы холостого хода двигателя, при поочередном повороте рулевого колеса 7 исследуемого транспортного средства 1 в противоположные стороны, производят регистрацию и запись виброакустических параметров.

Изобретение обеспечивает проведение качественной оценки виброакустических характеристик УРУТС в составе транспортных средств, а также влияния УРУТС на виброакустический комфорт в пассажирском салоне (кабине) транспортного средства.