Акустический динамометрический стенд с беговыми барабанами Российский патент 2023 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к стендам, используемым в процессах исследования и доводки колёсных транспортных средств (далее - автомобилей) по виброакустике.

Возрастающий поток автомобилей на дорогах общего пользования ведёт к росту шумового загрязнения окружающей среды. Наиболее продуктивными работами, направленными на снижение уровней акустического шума и вибраций, генерируемых автомобилями, являются экспериментальные исследования, проводимые в условиях свободного звукового поля (в полубезэховых камерах) с использованием динамометрических стендов с беговыми барабанами, обеспечивающих имитацию скоростных и нагрузочных режимов движения автомобилей в приближённых к дорожным (полевым) условиям испытаний, а также стационарной измерительной и анализирующей аппаратуры.

Из заявки на изобретение US2009/0133484, G01L5/13, публ. 28.05.2009, известно устройство крепления автомобиля на беговых барабанах динамометрического стенда, включающее в себя четыре лебёдки, дистанцированно расположенных на полу динамометрического стенда, каждая из которых содержит барабан и электропривод барабана, четыре стационарных стойки, установленных на полу динамометрического стенда с возможностью поворота вокруг их вертикальных геометрических осей, две из которых расположены зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля и с существенным выносом за его первый (нумерация условна*¹) торцевой*² габарит*³, а две другие, также расположенных зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля, но с существенным выносом за его второй торцевой габарит, первую (нумерация условна*¹), расположенную со стороны первого торца автомобиля, и вторую, расположенную со стороны второго торца автомобиля, оппозитно расположенные сцепки, каждая из которых образована двумя гибкими тяжами (согласно описания к патенту US2009/0133484 ремнями и т.п.), любой из которых содержит ходовой (рабочий, бегущий - прикрепляемый к буксирному зацепу автомобиля на время его испытаний) и коренной (подсобный - постоянно соединённый с барабаном одной из лебёдок, концы, где каждая из стоек выполнена снабжённой направляющей тяжа, установленной с возможностью вращения и юстировки её по высоте расположения, относительно пола динамометрического стенда, обращённые к лебёдкам участки ходовых концов тяжей любой из сцепок выполнены трассированными расходящимся, от соответствующего буксирного зацепа автомобиля, веером, запасованными через направляющие тяжей соответственно расположенных стоек, при этом устройство крепления автомобиля на беговых барабанах выполнено оснащённым устройством контроля усилия натяжения тяжей.

^*1 - в связи с двойственной возможностью ориентации автомобиля на беговых барабанах динамометрического стенда.

*² - Торец - поперечная грань протяжённого объекта, фигурально близкого к цилиндру или прямоугольному параллелепипеду - в контексте заявляемого - лобовая (фронтальная/ передняя) или тыльная (задняя) части автомобиля, любая из которых снабжена или одним буксирным зацепом, расположенным асимметрично относительно продольной геометрической плоскости симметрии автомобиля, или двумя буксирными зацепами, расположенными симметрично относительно продольной геометрической плоскости симметрии автомобиля.

*³ - фр. gabarit - предельное очертание предмета.

Любая из лебёдок выполнена установленной на полу динамометрического стенда с совмещением с одной из стоек, а также с возможностью натяжения своего тяжа с усилием, величина которого обусловлена массой испытываемого автомобиля, динамическими показателями автомобиля, реализуемыми в процессе испытаний на динамометрическом стенде, а также углом расположения конкретного тяжа относительно продольной геометрической плоскости симметрии испытываемого автомобиля. При этом совокупность лебёдок выполнена с возможностью реализации тяжами первой и второй сцепок суммарного усилия, векторные составляющие которого обеспечивают предотвращение смещения автомобиля в продольном и поперечном направлениях в процессе реализуемого на беговых барабанах теста.

Учитывая, что любой из натянутых тяжей сцепок фигурально подобен струнам акустических музыкальных инструментов, любая из направляющих тяжей (в совокупности с несущей её стойкой) фигурально подобна порожкам или штапикам струнных акустических музыкальных инструментов, а любая из лебёдок фигурально подобна колкам или вирбелям струнных акустических музыкальных инструментов можно утверждать, что обращённые к лебёдкам участки ходовых концов тяжей любой из сцепок выполнены, формально, прикреплёнными к стойкам, любой из тяжей любой из сцепок выполнен разделённым взаимодействующей с тяжем стойкой на два участка - виброактивный, расположенный между буксирным зацепом испытываемого автомобиля и стойкой (фигуральный аналог мензуры струнного музыкального инструмента), и пассивный, расположенный между стойкой и барабаном лебёдки (аналог струны на её участке между порожком / штапиком и колком / вирбелем струнного музыкального инструмента).

При этом совершенно очевидно, что существенность выноса стоек относительно торцевых габаритов установленного на беговых барабанах автомобиля, а значит и виброактивная длина тяжей, предопределена возможностью реализации естественного, для автомобиля, способа его постановки на беговые барабаны динамометрического стенда.

В качестве ремней (в контексте цитируемого материала - тяжей) при выполнении такелажных работ наиболее широкое использование получили текстильные ленты, изготовленные из искусственных волокон, в частности, из полиэстера (иные названия материала полиэтилентерефталат, лавсан, ПЭТ, ПЭТФ), характеризующихся низкой стоимостью, высокой прочностью на разрыв, малой удельной массой, модулем продольной упругости величиной около 10 ГПа и относительным удлинением при растяжении величиной 10…20%, см. книгу Ю.Д. Семчикова «Высокомолекулярные соединения», М, Издательский центр «Академия», 2003, стр.162, табл. 4.2 (для сравнения - модуль продольной упругости углеродистой стали, ориентировочно, 196 ГПа, см. книгу В.И. Анурьева «Справочник конструктора- машиностроителя», т 1, М., Машиностроение, 1978, стр. 62, табл. 10; относительное удлинение канатов при 60% разрывном усилии не выше 0,8…0,95%, см. ГОСТ 2172-80, «Канаты стальные авиационные», стр.3, табл. 3).

Устройство контроля усилия натяжения тяжей, в решении по заявке US 2009/0133484, включает в себя четыре датчика углового расположения тяжа, входящие, по одному, в состав каждой из стоек, четыре тензорезистора, закреплённые, по одному, на каждом из тяжей, а также входящее в состав динамометрического стенда устройство управления тягой - компьютер, соединённый с каждым из тензорезисторов, с каждым из датчиков определения углового расположения тяжа и с каждым из электроприводов барабанов лебёдок.

Среди недостатков решения по заявке US 2009/0133484 можно выделить существенную виброактивную длину тяжей и, соответственно, возможность внесения тяжами искажений в свободное акустическое поле безэховой (полубезэховой) камеры - актуально только при использовании решения в составе акустической безэховой (полубезэховой) камеры.

Внесение тяжами искажений в свободное акустическое поле камеры обусловленно формированием в тяжах (например, ремень из полиэстера), существенного количества (умещающихся на длине виброактивного участка) бегущих полуволн, а также возможностью формирования в тяжах, на некоторых из режимов испытаний автомобиля, стоячих (характеризующихся малым затуханием) виброакустических волн, возникающих вследствие интерференции встречно направленных бегущих волн, одна из которых инициирована в тяже вибрирующим, кузовом автомобиля, а другая порождена отражением возбуждённой в тяже волны от существенно более плотных (сталь) стойки и кузова автомобиля.

Учитывая, что кузов автомобиля являет собой упругую структуру, расположенную между первой и второй сцепками - уравновешенную силами натяжения тяжей, возможна синхронизация колебательных процессов возникающих в тяжах первой и второй сцепок, что, неизбежно, приведёт к усилению искажений, вносимых в свободное акустическое поле безэховой (полубезэховой) камеры.

В качестве прототипа принят известный из патента на полезную модель RU23503, G01M17/00, публ. 20.06.2001, акустический динамометрический стенд, см. Вариант 1 описания, включающий в себя полубезэховую акустическую камеру, а также расположенный в камере динамометрический стенд, содержащий установленные с частичным выступанием над полом камеры беговые барабаны, и устройство крепления испытываемого автомобиля на беговых барабанах динамометрического стенда.

Устройство крепления испытываемого автомобиля на динамометрическом стенде включает в себя две пазовые направляющие, сформированные в полу камеры ортогонально к геометрическим осям беговых барабанов, а также с возможностью их дистанцированного трассирования вдоль боковых частей автомобиля, позиционируемого на беговых барабанах, четыре лебёдки, дистанцированно расположенных под полом полубезэховой камеры, каждая из которых содержит барабан и электропривод барабана, четыре стационарных стойки, установленных на полу камеры, две из которых расположены зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля и с существенным выносом за его передний торцевой габарит, а две другие, также расположенных зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля, но с существенным выносом за его задний торцевой габарит, две передвижных стойки, разнесённых относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля, закреплённых в пазовых направляющих пола камеры в интервале между передним торцом автомобиля и стационарными стойками, расположенными со стороны этого торца, первую (нумерация условна), расположенную со стороны переднего торца автомобиля, и вторую, расположенную со стороны заднего торца автомобиля, оппозитно расположенные сцепки, каждая из которых образована двумя гибкими тяжами (согласно описания к патенту RU23503 тросами - от фр. trousser - «крутить» - витое или кручёное из синтетических, стальных или смешанных прядей, похожее на верёвку изделие), любой из которых содержит ходовой, прикрепляемый к буксирному зацепу автомобиля, и коренной, постоянно соединённый с барабаном одной из лебёдок, концы, где каждая из стоек выполнена снабжённой направляющей тяжа, установленной с возможностью вращения и юстировки её по высоте расположения, относительно пола полубезэховой камеры, при этом обращённые к лебёдкам участки ходовых концов тяжей первой сцепки выполнены трассированными расходящимся, от переднего буксирного зацепа автомобиля, веером, запасованными через направляющие тяжей соответственно расположенных передвижных и стационарных стоек, а обращённые к лебёдкам участки ходовых концов тяжей второй сцепки выполнены трассированными расходящимся, от заднего буксирного зацепа автомобиля, веером, запасованными через направляющие тяжей соответственно расположенных стационарных стоек.

Любая из лебёдок выполнена с возможностью натяжения своего тяжа с усилием, обеспечивающим предотвращение смещения автомобиля в продольном направлении в процессе реализуемого на беговых барабанах теста (предзадано техническими характеристиками акустического динамометрического стенда). При этом передвижные стойки выполнены установленными с возможностью формирования тупого угла между обращёнными к переднему буксирному зацепу участками ходовых концов тяжей первой сцепки, обеспечивающего формирование поперечной, относительно продольной геометрической оси автомобиля, векторной составляющей силы, компенсирующей разворачивающий автомобиль момент, предопределённый несимметричным, относительно вертикальной продольной геометрической плоскости симметрии автомобиля, расположением переднего и заднего буксирных зацепов испытываемого автомобиля.

Как и в решении по заявке US2009/0133484, любой из тяжей любой из сцепок по патенту RU23503 выполнен формально разделённым на два участка: - виброактивный, расположенный между буксирным зацепом испытываемого автомобиля и расположенной со стороны буксирного зацепа стойкой (фигуральный аналог мензуры струнного музыкального инструмента), и пассивный, расположенный между стойкой и барабаном лебёдки (для второй сцепки) или расположенный в интервале между передвижной стойкой и барабаном лебёдки (для первой сцепки). Учитывая фигуральную, с точки зрения виброакустики, аналогию струнных музыкальных инструментов и устройства крепления автомобиля по патенту RU23503 можно считать, что обращённые к лебёдкам участки ходовых концов тяжей любой из сцепок выполнены формально прикреплёнными к стойкам.

Среди недостатков решения по патенту RU23503 можно выделить существенную виброактивную длину тяжей второй сцепки и, соответственно, возможность внесения, преимущественно, этими тяжами искажений в свободное акустическое поле полубезэховой камеры:

- при использовании тяжей, изготовленных из искусственных волокон, возможно формирование в тяжах второй сцепки существенного количества (умещающихся на длине виброактивного участка) бегущих полуволн, а также, на некоторых из режимов испытаний автомобиля, стоячих (характеризующихся малым затуханием) виброакустических волн.

- при использовании тяжей, изготовленных из стальных тросов, учитывая, что кузов автомобиля являет собой упругую структуру близкой к тяжам плотности, возможно формирование в тяжах биений, обусловленных опосредованным кузовом наложением на волновые процессы тяжей второй сцепки основных тонов и обертонов, генерируемых в тяжах первой сцепки и, в меньшей степени, наложением на волновые процессы тяжей первой сцепки обертонов, генерируемых в тяжах второй сцепки.

Задачей изобретения является снижение вибровозбудимости входящего в состав акустического динамометрического стенда устройства крепления испытываемого автомобиля на беговых барабанах.

Задача решается в акустическом динамометрическом стенде, включающем в себя полубезэховую акустическую камеру, расположенный в камере динамометрический стенд с беговыми барабанами и устройство крепления испытываемого автомобиля на беговых барабанах динамометрического стенда, где устройство крепления испытываемого автомобиля на динамометрическом стенде включает в себя две пазовые направляющие, сформированные в полу камеры ортогонально к геометрическим осям беговых барабанов, а также с возможностью их дистанцированного трассирования вдоль боковых частей автомобиля, позиционируемого на беговых барабанах, четыре дистанцированно расположенных под полом полубезэховой камеры лебёдки, каждая из которых содержит барабан, четыре стационарных стойки, установленных на полу камеры, две из которых расположены зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля и с существенным выносом за его передний торцевой габарит, а две другие, также расположенных зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля, но с существенным выносом за его задний торцевой габарит, две передвижные стойки, разнесённых относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля, закреплённые в пазовых направляющих пола камеры в интервале между передним торцом автомобиля и стационарными стойками, расположенными со стороны этого торца, первую, расположенную со стороны переднего торца автомобиля, и вторую, расположенную со стороны заднего торца автомобиля, оппозитно расположенные сцепки.

Технический результат достигается тем, что:

- устройство крепления испытываемого автомобиля на динамометрическом стенде выполнено дополнительно оснащённым двумя передвижными стойками, разнесёнными относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля, закреплёнными в пазовых направляющих пола камеры в интервале между задним торцом автомобиля и стационарными стойками, расположенными со стороны этого торца,

- вторая сцепка выполнена образованной двумя тяжами, каждый из которых сформирован из стальных тросов, любой из которых содержит ходовой, прикрепляемый к буксирному зацепу автомобиля, и коренной, постоянно соединённый с барабаном одной из лебёдок, концы,

- каждая из стационарных стоек, а также каждая из передвижных стоек, расположенных со стороны заднего торца автомобиля, выполнены снабжёнными направляющей тяжа, установленной с возможностью вращения и юстировки её по высоте расположения, относительно пола полубезэховой камеры,

- при этом обращённые к лебёдкам участки ходовых концов тяжей второй сцепки выполнены трассированными расходящимся, от буксирного зацепа автомобиля, веером к направляющим тяжей соответственно расположенных передвижных стоек и запасованными через эти направляющие,

- первая сцепка выполнена сформированной двумя тяжами, каждый из которых образован двухкомпонентным стяжным ремнём, содержащим ходовой / длинный и коренной / короткий, снабжённый храповым механизмом натяжения, концы, сформированные из ПЭТФ ленты,

- каждая из передвижных стоек, расположенных со стороны переднего торца автомобиля, выполнена снабжённой направляющей тяжа, установленной с возможностью юстировки её по высоте расположения, относительно пола полубезэховой камеры,

- при этом ходовые концы тяжей первой сцепки выполнены прикреплёнными к буксирному зацепу автомобиля, а коренные концы трассированными расходящимся, от буксирного зацепа автомобиля, веером к направляющим тяжей соответственно расположенных передвижных стоек, прикреплёнными к этим направляющим,

- динамометрический стенд выполнен снабжённым устройством контроля усилия натяжения тяжей, образованным анализатором спектра акустических колебаний, входящим в состав измерительного оборудования акустической полубезэховой камеры, ударным молотком с встроенным датчиком силы удара, а также измерительным микрофоном, устанавливаемым над серединой виброактивного участка тяжа на расстоянии от 0,01 до 0,02 м от его поверхности.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

- Фиг. 1, где схематически показан продольный разрез акустической полубезэховой камеры, оснащённой динамометрическим стендом, и автомобилем, установленным на беговых барабанах динамометрического стенда;

- Фиг. 2, где показаны позиционирование испытываемого автомобиля на беговых барабанах динамометрического стенда и устройства крепления автомобиля на беговых барабанах стенда;

- Фиг. 3, где изображена схема устройства контроля усилия натяжения тяжей, формируемого анализатором спектра акустических колебаний, ударным молотком и также измерительным микрофоном в процессе натяжения / контроля усилия натяжения любого из тяжей любой из сцепок устройства крепления автомобиля на беговых барабанах динамометрического стенда.

- Фиг. 4, где показаны Векторные составляющие сил, удерживающих испытываемый автомобиль 3 на беговых барабанах 2 динамометрического стенда.

- Фиг. 5, где показан тяж, образованный двухкомпонентным стяжным ремнём, включающим в себя коренной конец (короткую часть ремня, оснащённую крюком и храповым механизмом натяжения (рэтчетом)) и ходовой конец (длинную, варьируемую по длине, часть ремня, оснащённую крюком). Изображение взято из интернет ресурса https://lik-o-dil-es.blogspot.com/2021/06/styazhnye-remni-dlya-krepleniya-gruza.html, ресурс просмотрен 24.03.2023.

Позициями на фигурах обозначены:

1 - полубезэховая камера;

2 - беговые барабаны;

3 - исследуемый автомобиль;

4 - буксирные зацепы исследуемого автомобиля;

5 - первая и вторая сцепки;

6, 8 - тросовые тяжи второй сцепки;

7, 13 - ременные тяжи первой сцепки;

9 - пол полубезэховой камеры (см. Фиг.1);

10 - передвижные стойки, расположенные со стороны заднего торца автомобиля (на Фиг. 1 условно показана одна стойка);

11 - стационарные стойки;

12 - барабан лебёдки;

14 - крюк тяжа;

15 - храповый механизм натяжения (рэтчет) ременного тяжа первой сцепки;

16 - передвижные стойки, расположенные со стороны переднего торца автомобиля (на Фиг. 1 условно показана одна стойка);

17 - измерительный микрофон;

18 - середина длины виброактивного участка тяжа;

19 - ударный молоток с встроенным датчиком силы;

20 - анализатор спектра акустических колебаний;

21 - пазовые направляющие, сформированные в полу камеры.

Изобретение может быть реализовано в акустическом динамометрическом стенде, включающем в себя полубезэховую акустическую камеру 1, стены и потолок которой выполнены облицованными шумопоглощающим покрытием, расположенный в камере динамометрический стенд, содержащий беговые барабаны 2, установленные с частичным выступанием над звукоотражающим полом 9 камеры 1 и устройство крепления испытываемого автомобиля 3 на беговых барабанах 2 динамометрического стенда.

Устройство крепления испытываемого автомобиля 3 на беговых барабанах 2 динамометрического стенда включает в себя две пазовые направляющие 21, четыре лебёдки, дистанцированно расположенных под полом 9 полубезэховой камеры, каждая из которых содержит барабан 12 и электропривод барабана (показан условно), четыре стационарных, см. поз. 11, и четыре передвижных, см. поз. 10 и 16, стойки, а также две оппозитно расположенные сцепки 5, первая из которых расположена со стороны переднего торца автомобиля, а вторая со стороны заднего торца автомобиля.

Пазовые направляющие 21 выполнены сформированными в полу 9 камеры, расположенными ортогонально к геометрическим осям беговых барабанов 2, а также с возможностью их дистанцированного трассирования вдоль боковых частей автомобиля 3, позиционируемого в процессе испытаний на беговых барабанах 2 динамометрического стенда.

Стационарные стойки 11 выполнены установленными на полу 9 камеры 1, при этом две из них расположены зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля 3 и с существенным выносом за его передний торцевой габарит, а две другие, также расположены зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля 3, но с существенным выносом за его задний торцевой габарит.

Передвижные стойки выполнены установленными на полу 9 камеры 1, закреплёнными в пазовых направляющих 21 пола камеры, при этом две из них, см. поз. 10, выполнены разнесёнными относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля 3, расположенными в интервале между его передним торцом и стационарными стойками 11, находящимися со стороны этого торца, а две другие, см. поз. 16, выполнены также разнесёнными относительно продольной геометрической плоскости симметрии размещённого на беговых барабанах автомобиля 3, но расположенными в интервале между его задним торцом и стационарными стойками 11, находящимися со стороны этого торца.

Формирование поперечных, относительно продольной геометрической оси установленного на беговых барабанах 2 автомобиля 3, векторных составляющих формируемых сцепками сил, компенсирующих смещающий автомобиль момент, обусловленный асимметричным, на автомобиле 3, расположением буксирных зацепов 4, обеспечено приближением к автомобилю 3 передвижной стойки, позиционируемой с привязкой к пазовой направляющей 21, расположенной со стороны борта автомобиля 3, от которого буксирный зацеп 4 выполнен отдалённым, и, соответственно, удалением от автомобиля 3 передвижной стойки, позиционируемой с привязкой к пазовой направляющей 21, расположенной со стороны борта автомобиля 3, к которому смещён буксирный зацеп 4.

Вторая сцепка 5 выполнена образованной двумя тяжами, см. поз. 6 и 8, каждый из которых сформирован из стальных тросов, любой из которых содержит ходовой, снабжённый крюком 14, прикрепляемый к буксирному зацепу 4 автомобиля 3, и коренной, постоянно соединённый с барабаном 12 одной из лебёдок, концы.

Первая сцепка выполнена сформированной двумя тяжами, см. поз. 7 и 13, каждый из которых образован двухкомпонентным стяжным ремнём, содержащим ходовой / длинный, снабжённый крюком 14, прикрепляемый к буксирному зацепу 4 автомобиля 3, и коренной / короткий, снабжённый храповым механизмом натяжения (рэтчетом), концы, сформированные из ПЭТФ ленты.

Каждая из стационарных стоек 11, а также каждая из передвижных стоек 10, расположенных со стороны заднего торца автомобиля, выполнена снабжённой направляющей (показана условно) тяжа, установленной с возможностью вращения (обеспечения тяжу, в процессе его натяжения и в режиме удержания автомобиля 3 режима «трения-качения») и юстировки её по высоте расположения относительно пола 9 полубезэховой камеры 1. При этом обращённые к лебёдкам участки ходовых концов тяжей 6 и 8 второй сцепки выполнены трассированными расходящимся, от буксирного зацепа 4 автомобиля 3, веером к направляющим тяжей соответственно расположенных передвижных стоек 10, запасованными через эти направляющие, затем трассированными к направляющим тяжей соответственно расположенных стационарных стоек 11 и запасованными через эти направляющие.

Каждая из передвижных стоек 16, расположенных со стороны переднего торца автомобиля, выполнена снабжённой направляющей (показана условно) тяжа, установленной с возможностью юстировки её по высоте расположения, относительно пола полубезэховой камеры. При этом ходовые концы тяжей первой сцепки выполнены прикреплёнными, посредством крюков 14, к буксирному зацепу 4 автомобиля 3, а коренные концы трассированными расходящимся, от буксирного зацепа 4 автомобиля, веером к направляющим тяжей соответственно расположенных передвижных стоек, прикреплёнными к этим направляющим.

Любая из лебёдок (на Фиг. 2 поз. 12 обозначены барабаны лебёдок), а также любой из храповых механизмов 15 выполнены с возможностью натяжения тяжа, сопрягаемого с данной лебёдкой или данным рэтчетом, с усилием F_i. При этом динамометрический стенд выполнен снабжённым устройством контроля усилия натяжения тяжей, образованным анализатором 20 спектра акустических колебаний, входящим в состав измерительного оборудования акустической полубезэховой камеры 1, ударным молотком 19 с встроенным датчиком силы удара, а также измерительным микрофоном 17, устанавливаемым над серединой длины (условно обозначена поз. 18) виброактивного участка тяжа на расстоянии от 0,01 до 0,02 м от его поверхности.

Совокупность передвижных стоек 10 и 16, лебёдок тросовых тяжей 6, 8, расположенных со стороны заднего торца автомобиля, и храповых механизмов 15 ременных тяжей 7, 13, расположенных со стороны переднего торца автомобиля, устройства крепления автомобиля 3 на беговых барабанах 2 динамометрического стенда, выполнена с возможностью реализации тяжами 6, 8, 7, 13 первой и второй сцепок 5 суммарного усилия F=ΣF_i, где i - контекстуальная связь усилия с реализующими это усилие тяжем и лебёдкой или рэтчетом, векторные составляющие которого обеспечивают предотвращение смещения автомобиля 3 в продольном и поперечном направлениях в процессе реализуемого на беговых барабанах 2 теста, а также с возможностью снижения вибровозбудимости размещённого в полубезэховой камере устройства крепления испытываемого автомобиля на динамометрическом стенде (о возможности снижения вибровозбудимости размещённого в полубезэховой камере устройства крепления см. пояснения ниже).

Наличие в составе стенда передвижных стоек и тросовых тяжей, расположенных с каждого из торцов автомобиля, а также наличие мобильных ременных тяжей обеспечивают возможность ориентации автомобиля 3 на беговых барабанах 2 динамометрического стенда в любом, из двух возможных, направлении, продиктованном программой испытаний и размещением в камере 1 оборудования, используемого в процессе конкретных испытаний.

Совокупная работа сцепок 5, стационарных 11 и передвижных 10 стоек, а также связанных с тяжами лебёдок 12 и храповых механизмов 15 понятна из графических материалов, показанных на Фиг. 1, 2 и 4.

Очевидно, что силы натяжения тяжей являются критически важным фактором: - При недостаточном натяжении возможен срыв исследуемого автомобиля с поверхности беговых барабанов, при чрезмерном натяжении возможно появление дополнительных деформационных нагрузок на кузовные элементы автомобиля, снижающих объективность результатов акустических испытаний автомобиля.

Юстировка направляющих тяжей по высоте их расположения относительно пола 9 полубезэховой камеры 1, равнозначно - относительно высоты расположения буксирных зацепов 4 испытываемого автомобиля 3, установленного на беговых барабанах 2 динамометрического стенда, исключает возможность появления действующих на автомобиль 3 вертикально ориентированных векторных составляющих сил, удерживающих автомобиль 3 на беговых барабанах 2, искажающих реальные тягово-скоростные и виброакустические свойства автомобиля в процессе имитации его движения.

Любой из тяжей, на его виброактивном участке, является средой формирования и распространения виброакустических волн, инициированных и ретранслируемых вибрирующим кузовом автомобиля, иначе - любой из тяжей является дополнительным источником шума, искажающим реальные характеристики звукового поля исследуемого автомобиля.

Из теории колебательного процесса струны, см. В.Н. Макаров, Ю.Д. Лантух «Изучение колебаний струны: методические указания; Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2018, известно, что численное значение собственных частот f колебаний струны зависит от силы натяжения струны, её диаметра и длины, а также от линейной плотности материала, из которого изготовлена струна, и определяется согласно выражения:

, Гц, где

- n - числа натурального ряда (1, 2, 3, 4 и т.д.);

- L - длина струны, м;

- - линейная плотность материала струны, кг/м;

- F - сила натяжения струны, Н.

Для первой (низшей / основной) гармоники n=1.

Линейная плотность материала ремня определяется зависимостью:

где

- ρ - плотность материала тяжа, кг/м³;

- s -площадь поперечного сечения тяжа, м².

Тогда зависимость собственной частоты f колебаний струны (в контексте заявляемого - тяжа) примет вид:

Длина виброактивных участков тяжей любой из сцепок заявляемого решения значительно меньше длины виброактивных участков тяжей любой из сцепок по решению US2009/0133484 или длины виброактивных участков тяжей второй сцепки по решению RU23503, следовательно, собственные частоты вибраций и количество волн в тяжах по заявляемому решению будут выше, а значит будут выше и потери энергии колебаний и, соответственно, будет выше степень самодемпфирования тяжа.

Кузов автомобиля 3, сопрягаемый с тяжами сцепок 5 посредством буксирных зацепов 4, с одной стороны, является генератором колебаний тяжей, а с другой стороны, в зоне сопряжения тяжей любой из сцепок с буксирным зацепом 4 - приёмником волн.

Скорость (V_t) бегущей в тяже волны может быть определена из математической зависимости:

Число (N) полуволн основной гармоники, умещающихся / формируемых на длине виброактивного участка тяжа, может быть определено из математической зависимости:

λ - длина волны основной гармоники, м.

С целью исключения на буксирном зацепе максимума интерференции основных гармоник волн, формируемых во взаимодействующих с данным зацепом тяжей, длину виброактивного участка одного из тяжей сцепки, посредством корректировки позиции соответствующей ему передвижной стойки, устанавливают, преимущественно, равной 2nN, а длину виброактивного участка другого из тяжей сцепки, посредством корректировки позиции соответствующей ему передвижной стойки, устанавливают, преимущественно, равной 2(n-1)N.

Собственную частоту колебаний f_i в заявляемом акустическом динамометрическом стенде предлагается устанавливать / контролировать в процессе натяжения тяжа с использованием метода импульсного (посредством ударного молотка 19) возбуждения в тяже собственных частот колебаний и контроля амплитудного значения следующего на возбуждение динамического отклика посредством измерительного микрофона 17 и анализатора 20 спектра акустических колебаний.

Процесс использования данного метода выглядит следующим образом: - В процессе натяжения ремня ударным молотком 19 с встроенным в молоток датчиком силы, периодически, с небольшим усилием, наносят удар по тяжу вблизи точки проекции места установки измерительного микрофона 17. На мониторе анализатора спектра 20 наблюдают амплитудно-частотную характеристику - низшая частота, соответствующая максимальной амплитуде сигнала, будет являться собственной частотой f_i тяжа.

Следует отметить, что рэтчеты, входящие в состав тяжей первой сцепки, в силу их более высокой, по сравнению с материалом ремня, линейной плотности, а также в силу их смещения к передвижной стойке, являются, для ряда возбуждаемых на виброактивных участках тяжей вибрационных волн, демпферами колебаний.

Демпфирующие свойства рэтчета, косвенно, могут быть проиллюстрированы примером из РД 34.20.182-90, «Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кв», статус действующий, см. стр.8 рис. 3.3б, стр. 10 рис. 3.4 и 3.5, а также математическое выражение 3.3, рекомендующим установку гасителя вибрации (в контексте заявляемого - рэтчета) производить на расстоянии:

где S_l - расстояние от середины гасителя до места выхода провода из поддерживающего или натяжного зажима (в контексте заявляемого - расстояние от центра масс рэтчета до соответствующей направляющей тяжа передвижной стойки).

Вибрационные волны, формируемые в тяжах первой сцепки, в силу меньшей, по сравнению с материалом кузова автомобиля 3, плотности в значительной степени отражаются от кузова автомобиля 3 и не оказывают существенного влияния на вибрационные процессы, формирующиеся в тяжах второй сцепки в процессе имитации движения автомобиля 3 на беговых барабанах 2 акустического динамометрического стенда.

Основные гармоники вибрационных волн, формируемых в тяжах второй сцепки, в силу их большей, по сравнению с тяжами первой сцепки, линейной плотности, существенно отличаются по частоте от основных гармоник вибрационных волн, формируемых в тяжах первой сцепки, что исключает возможность формирования в тяжах первой сцепки биений, обусловленных опосредованным кузовом наложением на волновые процессы тяжей первой сцепки основных тонов, генерируемых в тяжах второй сцепки.

Предлагаемый акустический динамометрический стенд с беговыми барабанами обеспечивает пониженную вибровозбудимость устройства крепления испытываемого автомобиля на беговых барабанах акустического динамометрического стенда.

Изобретение относится к акустическим динамометрическим стендам, используемым в процессах исследования и доводки колёсных транспортных средств по виброакустике. Стенд содержит полубезэховую акустическую камеру, а также расположенные в камере динамометрический стенд с беговыми барабанами и устройство для крепления испытываемого автомобиля на беговых барабанах. Устройство для крепления включает в себя две пазовые направляющие, трассированные вдоль боковых частей устанавливаемого на барабанах автомобиля, четыре стационарных стойки, установленных попарно на полу камеры с существенным выносом за передний и задний торцевые габариты устанавливаемого автомобиля, четыре передвижных стойки, закреплённых попарно в пазовых направляющих пола в интервале между передним и задним торцами устанавливаемого автомобиля и соответственно расположенными стационарными стойками, первую, расположенную со стороны переднего торца автомобиля, и вторую, расположенную со стороны заднего торца автомобиля, оппозитно расположенные сцепки, а также четыре лебёдки, расположенные под полом упомянутой камеры. Первая сцепка выполнена образованной двумя ременными, сформированными из ПЭТФ ленты тяжами, каждый из которых содержит ходовой, прикрепляемый к буксирному зацепу автомобиля, и коренной, снабжённый храповым механизмом натяжения, концы. Вторая сцепка выполнена образованной двумя сформированными из стальных тросов тяжами, каждый из которых содержит ходовой, прикрепляемый к буксирному зацепу автомобиля, и коренной, соединённый с барабаном одной из лебёдок, концы. Стенд снабжён устройством контроля усилия натяжения тяжей, образованным анализатором спектра акустических колебаний, ударным молотком с встроенным датчиком силы удара, а также измерительным микрофоном. Обеспечивается пониженная вибровозбудимость устройства для крепления устанавливаемого для испытания автомобиля. 5 ил.

Акустический динамометрический стенд, включающий в себя полубезэховую акустическую камеру, расположенный в камере динамометрический стенд с беговыми барабанами и устройство для крепления устанавливаемого для испытания автомобиля на беговых барабанах динамометрического стенда, где устройство для крепления устанавливаемого автомобиля на динамометрическом стенде включает в себя две пазовые направляющие, сформированные в полу акустической камеры ортогонально к геометрическим осям беговых барабанов, а также с возможностью их дистанцированного трассирования вдоль боковых частей устанавливаемого автомобиля, позиционируемого на беговых барабанах, четыре дистанцированно расположенные под полом полубезэховой акустической камеры лебёдки, каждая из которых содержит барабан, четыре стационарных стойки, установленные на полу упомянутой камеры, две из которых расположены зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии устанавливаемого на беговых барабанах автомобиля и с существенным выносом за его передний торцевой габарит, а две другие, также расположенные зеркально относительно продольной геометрической плоскости симметрии устанавливаемого на беговых барабанах автомобиля, но с существенным выносом за его задний торцевой габарит, две передвижные стойки, разнесённые относительно продольной геометрической плоскости симметрии устанавливаемого на беговых барабанах автомобиля, закреплены в пазовых направляющих пола упомянутой камеры в интервале между передним торцом устанавливаемого автомобиля и стационарными стойками, расположенными со стороны этого торца, первую, расположенную со стороны переднего торца устанавливаемого автомобиля, и вторую, расположенную со стороны заднего торца устанавливаемого автомобиля, а также оппозитно расположенные сцепки, отличающийся тем, что устройство для крепления устанавливаемого для испытания автомобиля на динамометрическом стенде выполнено дополнительно оснащённым двумя передвижными стойками, разнесёнными относительно продольной геометрической плоскости симметрии устанавливаемого на беговых барабанах автомобиля, закреплёнными в пазовых направляющих пола упомянутой камеры в интервале между задним торцом устанавливаемого автомобиля и стационарными стойками, расположенными со стороны этого торца, вторая сцепка выполнена образованной двумя тяжами, каждый из которых сформирован из стальных тросов, любой из которых содержит ходовой, для прикрепления к буксирному зацепу устанавливаемого автомобиля, и коренной, постоянно соединённый с барабаном одной из лебёдок, концы, каждая из стационарных стоек, а также каждая из передвижных стоек, расположенных со стороны заднего торца устанавливаемого автомобиля, выполнены снабжёнными направляющей тяжа, установленной с возможностью вращения и юстировки её по высоте расположения, относительно пола полубезэховой акустической камеры, при этом обращённые к лебёдкам участки ходовых концов тяжей второй сцепки выполнены трассированными расходящимся, от буксирного зацепа устанавливаемого автомобиля, веером к направляющим тяжей соответственно расположенных передвижных стоек и запасованными через эти направляющие, первая сцепка выполнена сформированной двумя тяжами, каждый из которых образован двухкомпонентным стяжным ремнём, содержащим ходовой длинный и коренной короткий, снабжённый храповым механизмом натяжения, концы, сформированные из ПЭТФ ленты, каждая из передвижных стоек, расположенных со стороны переднего торца устанавливаемого автомобиля, выполнена снабжённой направляющей тяжа, установленной с возможностью юстировки её по высоте расположения, относительно пола полубезэховой акустической камеры, при этом ходовые концы тяжей первой сцепки выполнены с возможностью прикрепления к буксирному зацепу устанавливаемого автомобиля, а коренные концы трассированными расходящимся, от буксирного зацепа устанавливаемого автомобиля, веером к направляющим тяжей соответственно расположенных передвижных стоек, прикреплёнными к этим направляющим, динамометрический стенд выполнен снабжённым устройством контроля усилия натяжения тяжей, образованным анализатором спектра акустических колебаний, входящим в состав измерительного оборудования акустической полубезэховой камеры, ударным молотком с встроенным датчиком силы удара, а также измерительным микрофоном, устанавливаемым над серединой виброактивного участка тяжа на расстоянии от 0,01 до 0,02 м от его поверхности.