автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Разработка методов управления виброакустическими свойствами конструкции двигателей внутреннего сгорания с помощью шарнирно-стержневой модели

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЗУБАКИН Игорь Алаксандрогцч

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ВЙБРОАКУСТИЧЕСШИ СВОЙСТВАМ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕДЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ШАРНИРНО-СТБРШВО0 ПОДЕЛИ

05.04,02 - Тепловые двигамди

Автореферат диссертации на ооиоканиа ученой степени кандидата технических иаук

МОСКВА 1991

Работа выполнена на кафедре "Автотракторные двигатели" в в Проблемной лаборатории транспортных двигателей'Московского ордена Трудового Красного Знамени азтоиобильно-доронного института.

Научный руководить: доктор технических наук, профессор В.Н.Д'уканин

^ »

Официальные оппоненты: • доктор технических наук,

профессор Ц.А.Разумовский;

• кандидат технических наук, доцент .

В.Н.Гудцов

Ведущее предприятие ПО "АвтоШ".

...

Защита с'оотоится О/_199Л г. в часов

а ауд» на 8асадавии специализированного совета ВАК СССР К 055.30.09 по специальности "Тепловые йвигатели" ПрИ Московской ордена Трудового Красного Знамени автоиобнльно-дорожном институте по.адресу: 125829* ГСП, Москва, А-319, Ленинградский проспект, 64^-

С диссертацией искно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат просьба присылать г двух экземплярах с подписью, заверенной печать» учрвгдвния.

Автореферат разослан 1'2.'_1991 г.

Телефон для справок 155-03-28.

Ученые оекретарь

специализированного совета В.М.Власов

кандидат технических наук, доцент '

ОБЩАЯ .ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблеыи. Постоянный рост автомобильного парка вызывает ухудшение экологической обстановки во многих регионах нашей страны, что связано с проблемами акусткчео.чо-го и химического загрязнения округающаЯ среды..

По степени экологического града иногда иселадоват^ли на протяжении нескольких последних десятилетий поело токситлости отработазпих газов'ставяг шуи.

Одпеи из наиболее эффективных нетодоз окинеияя уровней икустического излучения автомобильных двигателей считаозся оптимизация конструкции их корпусных двтадрЯ (нагруженных и нг-шгруавяпих), которые воспринимают на сабк всю совокупность возбуждающих Факторов и передают акустичэскуя энергию в окружающее пространство- Для этого остается актуальной разработка раачотнше изтодов определения виброалусгичеоких показателей корпусных деталей двигателей внутреннего сгорания (ДВС), не требующих болшого объема вычислительных работ. Такие изтода могли бы вооруя'лгь конструкторов оредегэон оперативной оценки акустического эффекта пригашаемых кии реиеяий по совершенствованию деталей ДВС.

Цель работы . Разработка фзэической иодсли а прогрвммно-цатаиатичаского аппарата, позволяющих проводить сравнительные расчеты вкбрсакусгичаских и иассогабаритних параметров для различных вариантов деталей двигателя и определение оптимальных конетрукционных параиегров деталей, формирующих наружные поверхности силового агрегата.

Объект иссдодозания. Объектом исследования является двигатель Воинского автоаобильного завйда ВАЗ-21С85.

Научная новизне. Предложен общий подход,для формирования объемных яарнирно-бтеряневых моделей различных деталей двигателя. • '

Уточнен алгоритм, позволяющий учитывать передачу возбуяда-

эдих воздействий в различных точках конструкции, основанный на реализации веханизиа кинематического возбуждения.

Подготовлено програшшо-магенатичвеноо обеспечение для численного моделирования виброакустичэсках характеристик сор-

I

пусиых деталей ДБС на основе объемных шарнирно-стерлспевых моделей. ■

Предложен метод поэтапного поиска оптимальных до виброаку-стическиа качествам геометрических параметров элементов конструкции корпусных деталей.

Практическая ценность. Разработаны и приняты к использованию алгоритмы и программа расчета на ЪШ вкброакустических характеристик корпусных деталей ДВС, позволяющие уменьшить трудозатраты при акустической доводке двигателя на стадии его проектирования.

Проведено расчетно-^спериыентальное исследование по оптимизации геометрической формы масляного картера двигателя ВА8-21083 с целью снижения его иуиа; предложена конструкция масляного картера, позволявшая снизить мощность звукового излучения от наружной поверхности этой детали.

Произведена расчетная оценка акустической значимости различных мероприятий по кодификации конструкции блок-кархера (Е1£) двигателя ВАЗ-21083, • '

Предложена конструкция БК двигателя ВАЗ-21083, позволяющая снизить его звуковую мощность.

Реализация результатов. Иетодика и программа расчета ви~ броакустических*характерис5ЕК корпусных деталей ДБС с помощью шаркирно-стареневой модели приняты к использованию в КГЦ БА2а.

Апробация работы. По материалам диссертации сделаны доклады н& третьем Всесоюзном научно-техническом совещании "Динамика и прочность автомобиля",Москва, 1988 г.; на Бсосоазном координационном совещании вузовской науки по вопросам использования, надежности и ремонте издан, злектронйзацаа процессов <и технических срздсгв в селъскохозяйсгвэнЕои производства, Ашхабад, 1989 г.; на 45, 48, 49 научао-аагодических и научно-исследовательских конференциях ШДИ, Москва, 1587, 1590, 1991 гг.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 3 печатных работах.

Объем работы. Диссертация соотоит яэ введения, 4 глав, выводов и приложения. Содерхит 135 страниц машинописного текста, 29 рисунков п I таблицу1, Список использоганкой литературы включает 130 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во вводании раскрывается актуальность темы, сформулирована цель исследования.

В первой главе проводится обзор литературных источников, рассматривавших проблемы совершенствования в.иброакустических характеристик двигателей внутреннего сгорания.. Д^еы оценки экспериментальных и расчетных методов исследования колебательных и акустичессих показателей ДВС. Произведен анализ направлений совершенствования конструкции двигателей, обеспочоагощих снижение их звукового излучения.

При анализе методов исследования и сдособрз снижения шума ДВС использованы материалы работ, опубликрваяиых у нас в страна и за рубежом (США, .Валикобритапия, Япония, ФРГ, Франция и

С учетом современного состояния вопроса бнла определена цель работы, и для ео достижения решалирз» ■рледудацз задачи:

1) разработка методики расчета колебательных л акустических характеристик деталей двигателя с использованием объемной шарнирно-сгвриневой кодели.;

2) разработка алгеригна и .программы расчета дкброакусткяе-оких характеристик деталей двигателя,; -

3) проведение"расчетио-эксперимеатаньного исследования с цель» сценки достоверности и точности предлоненного метода моделирования;

<:-) выработка рекомендаций до уменьшению пуыа двигателя легкового автомобиля ,путеиьизыал&дия доцструкции корпусных деталей (блок-тартара, масляного картера)., ".. .

Во'второй глазе рассмогрены .-основные полртепия методики .•моделирования виброакустЕчэ'ских'хара^теризтшс корпусных дета-„да.З ЛВС с помощью обьеаной .иарниряо-огеряневой .модели. Отличи-яеяьиая-особенность иэтодиял заключаемой в зон, что она ■пос.трр«-(йка -на •предег&шани реальшйс .конструкций в виде совокупности лоза-соких 'С®е.рзвей., испытывающих -деформация только растяаения»-гсзттад,, .при .этом вся насса моделируемой детали считается сосре-доточпаяой .в иарнирньсс соединениях'- эквивалентных иассах. Та-•лш образом, рассматриваемые кодели представляют собой системы материальных точек, обладающих уассой и связанных иеяду собой

упгугшш элецеыани.

В ряде работ предложено описывать динаиичзеков поведение ■иарннрно-сгаржневой модели при поыоци дифференциальных уравнений свободных колебаний системы с несколькими степенями еьободы. Если подставить в эти уравнения их решения, вид которых иэвос-тен, и провести соответствующие преобразования, г о- иокно.перейти к сксгеке алгебраических уравнений:

Л /%_ '

- г Щ-СоНц 'Соьрц*

< 'УЛъи'-^Су У^-Со^М] - .

-^£С^Щсаф »0-, .

• Л ^ ШуСбб^ * £ Х)-^^ - " (I

где: X; У/. 2; - координаты си8цвл::я I -ой кассы.

/714 ~ масса г -го элемента,

Сц - яесткость стержня, соедивдюдзго ¿-ый :: у'-нЯ элементы, 1

> (/V " угли М0ЖДУ стеранюв и осями хоорданаг, П - число эквивалентных иасо, О! - круговая частота колебаний.

Полученная система уравнений моввт баг* представлена г матричной виде;

- (т -лт)ш щ (2)

ЯЯ«г - -.уядаяга «оэ^кдяй!?^ ■££3 егг.нич«:ая магрица, - ссо'ивонкггй мкдагр

X - собоггеияоа заанаяке иаздззд» 3 кашей случав •собссвзвкын значенная иадацн является ярсиззздеиие массы /-го элемента на квадрат эдслоты <ся+ формулу (I). Собственный вектором являет?^ координата датеиояий'гочок эквивалентной оистеин:

М "{Х/, Х^,У(,Ул,.,„ У а , '¿^ Д?

Таким образом, определение частот 2 форк ,'налеганий ыеха-аивеской системы эквивалентно стандартной .магеыат.ической процедуре - вычислению собственных злачеяяй л с.сб^ззекяых зекто-¡розз матрицы«

Оценка акустичасккх параметров кодеда .пдодсвсдится при понятия рбьяь.чоии (0) величина -гадо-рсЧ .определяемся :прлкзве.деяй8М среднекаадратичзского 8®5йКО®Ю№Р значения яор-•згздаьной .соотавляюцей аиброскоросги нгур^щрй дюлдаджнсс.*» на

¡тш-сздзда зхой .гю,в&рхнссж:'

где: . ^ ¡шюдада иаруаисШ ¡гк^дшрзмвд,,

(У/"- срздкзквадратичсзкое :э®йЕгкБнсе значение нормальной соегазлявдей зжбросхссроотя. ■

Согласно известному соотпоаеяаэ произведение обильности на коэффициентсопротивления излучению и золновое сопротивление среды прадсгавляор собой ио^носуь ззукозог» излучеляя источника. Лренеброгая различней ког$$кцкепгоз сопротивления из-дучзизто раздкчлчх конструктивных' войкфикадий. некоторой нарув-иой ловзрхгостя", кы-.ыохем, сращивая их обзльностя, оудигь об

изменении мощности звукового излучения исследуемых вариантов-деталей ДЕС,

Зная спектры обильности корпуслых деталей двигателя, можно вычислить их полные обильности суммированием спектральных сосг&вляюдих. Так как рассмотренный параметр $ имеет достаточно широкий диапазон.своих значений, вводится понятие уровня обильности:

. ¿а

где: 0. - обильность источника излучения,

I - пороговый уровень обильности, ц^/с • Процосс приведения реальной конструкции к замещающей системе донз8Е базироваться на допущениях, обеспечивающих рхстатическое к динамическое подобий. . .. .

В настоящей работе прздлсяен общий подход для формирования объемных паряирно-стерхневых моделей различных деталей двигателя, озковеишкй на представлении реальной, корпусной детали в виде оболочковой конструкции, состоящей кз-отдельных плоских элементов 1'рааецизв;1дной: формы. Трапециевидные элементы по-, звояяю? вйчиойвть ¡меткости действительных стержнаЯ, располо-яекяых по -краям«трапеции, и массы элементов, расположенных в вершийах трапеция. Кинсиаяк^ежай йвподвикность действительных стержней, в парнкрнах еб'ё&УлКШйс обеспечивается вводом дополнительный- фяютгвных етерййбй, 5,'еогк.осхь которых определяется ио методика, ярэдлокекной И.В.АлексеевыИ и С.В.Антоновыы. Согласно этой кеходБкэ 'ввод .фвкхившх.омркной позволяет кои-•пенскровать прензбрехзние иэтибнкии.деформациями действительных оТ8ркнеИ п;ч; рассмотрели;: колебаний элементов шарвирно-Мерзнек« моделей.

Примеры Представления кэрпуенкх деталей ДВС в виде ш&р-нкрсо-слэркневых моделей, сооюящих из действительных стержней, показаны на рис.1.- - - . '. •

Брг. райрабогкл ивгодшг раочвяа внброакустических показателей кфиуоййй деШбй ДЬ'О нрй йоиеад шрнкрно-сарехневых моделей <5на реадей ОДсда«*, пбзвеншющий' учитывагь передачу'возбуждающие в различных «очках конструкции, Ыог алгоритм боковой ьа рЭа-лй&аций д'еха&взда щкокагического воебук-дешля, при коюроа-.колсванй!10йо$е^вис£1гаются не некоторыми силами, а г,озш«;аюг'благодаря ириваяекЕй з движение по задай-

Рис. I." Примеры представления корпусных деталей

двигателя^виде иарнирно-сзгеркневых ___; .

. моделей:, а блск-кзртер; б - иасляный картер . ■ , :

иолу закону одной из ее точек, Результирующее движение рассматривается как собственное колебание системы о дополнительным закреплением в той же точке к по направлению той координаты,по которой осуществляется возбуждающее воздействие кинематического типа.

На основе предложенной методики были разработаны алгоритм и программа расчета виброакусдаесккх характеристик корлуских деталей ДБС на языке РВРТЙАМ-Ш.

С целью оценки точности ..описания с помощью шарнирно-стеркиевой кодели колебательных к акустических показателей корпусных деталей было проведано расчетао-энзпериментальное исследование по определенно собственных частот и форм колэбаЬий детали, показанной на'рис.2«.. Для полученш этих параметров расчетным путец были-созданы жрииарнирно-саержневыв модели, ки зеки е 18, 36 к наосы. Первая модель была двуиаряой, вторая и третья - обьзшиши.". .' ; . V

Результаты сопоставления,расчэтных к экспериментальных значений собственных частот- показали (рио,2), что. увеличение в ыоделй числа масс (сгепене?, свободы) повыиа'ея точность модели. Цодель, имеющая 51у ыас.сы, позволила шчяили»* бслют.иство зиачзыий собственных часто? детали,; ;

Формы собственных колебаний исследуемой'детали определи- ' лись в ее среднем ссчлши. Сопоставление результатов эксперимента с расчетами на основе использования модели из 54 масс показало, что рассматриваемый метод обеспечивает удовлетворительную гочность окределБНЕЯ-форм собственных колебаний-(рис.З). Прово-денноа исследование 'позволяет-сделать вывод о применимости предложенной'модели для^сравнительного анализа'виброакустаче-ских характеристик корпусных деталей ЛВС.

В троаъей глнм прязве'деия. результаты применения -обт-еккой иарниряе-сгеринвв&й иодйзд'.для 'Оптимизации .конструкции мзоля-в пых картеров. ■ , ■'.■-'' . / •

Опрздвязние лсокзрЕянствоизкйя -вибро&кустичсскю: показателей норпусноД д'яталк с ыспэлъзоьгшием дискретной модели такого типа"производится-в несколько этапов. На первом зтаггз создаются модели, ииещя?•.одячамнов чкодс-' эквивалентных масс (ивпенвй свободы),, дои» разработки-которых являемся определение направябик!; осЕЗршвнов^ошн^н структур:.1 к феркк детали

Деталь

Модель (54 массы)

ш

/, л/ц - J /

1 • / Г/.,

вг / / /

> / ; / У

г . ,51 0-' \

2 .1 Г 4. :6. £ 4

Риг. г., Результаты расчетпо-эксперняе-лтаг/ьного .исследования собсзззншк частот детали: —г—эксзя-■ршеяв?- двуыерная модель (18- масс); .

- - -объемная иодзль(2 слоя,.26:касс); -•-•-объомкая модзль(3 сдоя, 54^нассы),

Эксперименз 347 Гц

700 Гц

>20 Гц ' "

Расчет 251 Гц

766 Гц

ÏI76 Гц

Vm. 5. «оркк кэлобанвй исеяедуоиой детали

без учета метших конструктивных, нваксоп.

На втором этапа разрабатываются болео подробные варвирно-стернневые «одели со значительно больший числом степеней свободы, позволяющие достаточно точно о?обратить реальные конструкционные элементы.

На заключительном этапе производится экспериментальная проверка опытных модификаций корпусных деталей. По результатам сопоставления расчетных и экспериментальных данных можно оценить точность отображения моделями колебательных и акустических качеств реальной конструкции. Это'позволит в'перспективе при проведении серий вычислительных экспериментов находить оптимальные по виброакустическим качествам конструктивные формы корпусных деталей.

При использовании данной методики в работах по масляному картеру двигателей ВАЗ на первом этапа были созданы замечающие системы, имеющие 30-40 эквивалентных масс, г.е. 90-120 степеней свободы (см.рис.1р).

По результатам серий расчетов былй разработаны более подробные подели экспериментальных.конструкций поддонов (см. рис. 4). Отличительными чертами первой экспериментальной коа-. струкции (рис.от птатного масляного картера явяяатся сглаженные переходы иевду элементами наруяиих поверхностей, в частности, более плавное соединение передней н глубокой частей поддона. На боковых сторонах выполнены углубления, расяолоаеннке несимметрично относительно продольной оси детали. В целом зги изменения заключаются в сокращении £оли плоских участков наружной поверхности, что. долхно повысить яесткость детали и снизить ее виброакгивкость. . .

Оршчич второй экспериментальной конструкции от птатной * детали состоят в той, что в боковых стзнках выполнено по две выемки с радиусом кривизны 100 им, расположенных симметрично относительно продольной оси.детали (рас.А^). Дница масляного картера предлагается сдолать удлиненным к цонтру, ежмзтричныц в своем поперечном сечении и имеющим продольную выемку глубиной 10 мм. . ,

Спектры обильности латного и экспериментального поддонов представлены на рис.Результаты расчетов показали,'-что опытные конструкции имеют более низкий общий уровень обильности -

г-

а)

«О

Рис. и. й&рЕжрЕо-сгерЕневыв модели' эготарменгальаш: тонсзфущй масляного гарзера двигателя: а - 1-й вариант конструкции.; б - 2-й BajraaEE , конструкции

70 65 30 35

■ ■

/ *

Щ г-- <

/ V \ 1

•

100 ¿80 т 800 4600 3180 В300 //Ц

90 80 70

90

№ 70 дС

>30

к / ПхЦбООпам* \

VII >

-чГ; V..

Ц 83 К л *

V.- V к

т ¿т т ш то ш, &ш ¿гц

•¡?яс. 5. Виброакус*ическив характеристики иасляяых картеров различной конструкции: а-уровни обильности; б-уровни-виброскоростей; —-----штатная конструкция; ----1-й вариант; 2-й вариант;

из вибродзыпфчрущего материала . ■

на I дБ.и 1,8 дБ соответственно, и что изменение геометрической формы поддонов приводит к перераспределению колебательной энергии в высокочастотную'область. В диапазоне 630-1000 5ц сни-* яение уровней обильности составляет в среднем б дБ для первого . варианта конструкции иЧ дБ для второго. В то же время в треть-октавах 2500-4000 Гц обе экспериментальные конструкции имеют более высокие уровни обильности, чем штатная. Корректировка ■свевгров обильности по шкале А показала, что при изготовлении 2-го варианта экспериментальной конструкции поддона возможно сиихеаве мощности звуксаого издученин от этой поверхности на 2 дБА.

.Объектом экспериментальных исследований были масляные картеры трех модификаций: штатной, первой опытной конструкции (рис.^З а лод дон, выполненный из аибродеыпфирусщего материала (типа НИИ), лзгоюций'ту se форму, что и штатный. Измерения уровней щула двигателя EA3-2I083 показали* что общий уровень и (ХЕЕктрадБНЕе составляющие звуковой мощности практически не менялись i¡a всех рйгимах работы двигателя при установке на зего ааддвнва равных >яиаов... . '.

/В го же врзкя по результат ал .ввнерений средних уровней ви- ' <CjpocKopocra по поверхности поддевов üqsho выделить две области ¡спектра., различающиеся по хараяхару влияния рассмотренных кон-<сгруки:ввых кодификаций детали ¡на >ёв параметры вибрации (рис. '^б). В области частот ,250-630 ЗПц :аг.ыгер.ииеыгальный поддон яме- . от более низкие уровня ш^осщроига, чем .¡лтагяый.. В диапазоне . частот 1000-3150 Гц уроввд тйфвскедюсги .опытной конструкции выше, чем ататной на .нсшжалвязя" ■¡pesan» (J56G0 аига"^), а ■с'.поки-' кением частоты вращения зшввзазкжо тала дашгазаля они постепенно снижаются и становятся ¡равными уроплел аайраскоросхи штатной конструкции. При зтоа на номинальной .ровная вноакочастот-ная область играет определяющую роль, и поэгоау .здесь общий уровень виброскорости вьше у экспериментальной конструкции на I дБ. При сникении частоты вращения увеличивается доля энергии, выделяемая на низких частотах, в связи с изменением спзктр'а возбуждающих сил. Это приводит'к снвкению общего уровня виброскорости экспериментального поддона по сравнению со штатные на 3 дБ при частоте вращения 2000мин^рис.3,6).

Выполнение .масляного картера из вибродемпфирующего матери- -

ала позволяет снизить уровни вибрации на его поверхности в диапазоне частот 630-1С00 Гц и выше 1600.Гц на верх рожииах работы двигателя (рис, 3$). Однако одновременно-наблюдается рост уровней виброскорости в тявгыжтавах 315, 400 Гц. Увеличение уровней виброскорости на этих частотах компенсируется их снижением в высокочастотной области. Поэтому общий уровень виброскорости поддона из-вибродеипфирувцбГо материала не акне, :<ш у статного. Это позволяет сделать вывод, что замена материала масляного картера на вибродонпфирувщий не может считаться кардинальный методом совершенствования вяброайустических характеристик двигателя.

Сопоставление результатов экспериментов с расчетом позволяет сделать вывод, что модели отражав^обцуп.тенденции перераспределения энергии колебаний в високочастотнув область спектра. .Таким образоы, эта область-является определявшей в формировании звукового поля поддона. .

Следует ответить, что второй вариант конструкции масляного- картера (рис. \б) в высокочастотной области шлоет нини-мальнае уровни обильности (рис. 5д). Следовательно» при его установке на двигатель модно ожидать снижения уровней пума силового агрегата в целом.

В четвертой главе приведен?.! "результаты аналитических исследований на объемной- аарнкрно-стерзшезой «одели блок-аартера

ДГ;С' .

Анализ конструктивна элементов бгок-картзра позволил ча-иетать основные направлен!«! по соверзваствовава» его вкброакусти-ческйх- характер»сгих: в

- прчданио наружным стозкэн блск-кортора криволинейной формы, драдставлящей эго в виде совокупности цилиндркчвеких поверхностей (радиус 2'ривкснч лезит в плоскости верхней плиты блока цилиндров);

- придание нарулкни станкам блок-хзртера "бочкообразной" форми (радиус кривизны в плоскости торцевах стенок);

- увеличение толщины верхней' пяитц блока цтаиядров;

- увеличение толиияы ш*аяей плити блока цилиндров;

- увеличение гесткости блок-кзртзра'о подовью установки бугелей; бугеля в давноа случае представляются з ряде паитп, •устанавливаемой сиилу на картер.

.Дли сдашга вкустотоваоЗ аффсгглЕкосск .ягаачевных иеропри-ятий была создана парнирко-с!ергпевая модель, содериацая 72 иассы (рис. .

Результаты расчетов общих уровней обильности и изменения' • теоретической иассы моделей блок-кархегра в зависимости от величины радиусов кривизна наружных поверхностей приведены на рис.6. .

Результаты расчетов общих уровней обильности и изнзна-ллк георзт,кч2ской массы модели блок-картера з оавислиооги х>г т-олгдош верхней, шжнай ллиг блока дулиндров и плиты., ггодедш-¡ргувдай бутсла* дредегаьйй-кы на»риа.7.

■ 'Сравнительный аналие акустической эффективности растает-¡рзшшх направлений совершенствования конструкции блок-картера показал, ио наибольшего енкаекая звукового излучения от этой яежаси искяо достичь пух-ви уаеаичкшп -гояцшш кигней .плихы блока цилиндров до 2.0 -ми* Далькойсеа -уЕйдячвЕне ее юлдины яе прв-гоеднг к онкепяо моцноога звукезояо лггхуче

Зтог рззульгав показах цзлссообрааиосхь -рассмотрения конструкции блок-картера, в которой з^езшаозано одноврекеаноа увеличение лквдшш .шхявй.-пяшги :бпока цилиадров при криволкяей-еых наруазшх давгргвоевю» На ,рис,.8 -криищ&кн •соа'кхрн .обальас-ш экопериненгелйюго Жйов-^айра с тоаяршоЯ 'акяиай .юши 20 -им и 'радвуоса «риниво «ЕЮ ш -и яхазвеоо вдшши Засае» показал, что «акгш' атвдаЕфккшзи^йлах-йю^я^а ¡гзажолаех ошшаза мощность звукового иалучшатя ©г :эхсС ;на 2 .дБЛ. Л1рн

эгок касса эхопервиэптальясй кавсгвукцая -загфеята дм <&швз чем на I %, .

ОСНОВНЫЕ В О :Б -О Д 1-1

1. Разработана ие*одака расчеха ваброакус'.'ичееккх характеристик корпусках деталей ДВС при поаоцн объемных шарыирио-сгораиевкх моделей. Для формирования общзге подхода при приведении упругомассовшс свойств рзальшх конструкций к обьэыныц шарЕирно-свергневшг иодсляк предложено использовать трапециевидный элемент.

2. На основа предложенной кетодикк разработан програианс-математический аппарат для расчета колебагевьюк и акустических параметров деталей ДВС. Программа позволяет определять

16

Un,

m

es

ôi so

m/m,

Ъ ¿

О •5

-¿О

J ¡^Tssr-«

j__— — j

Г "

— —. ■t

„—— к ;

SO ' WO tSC „ ЙЙ7 , SSß

Рис.б.Общие уровни обильности и'кзвеиенсо морзтичэской иассн блок-картера двигателя Б13-21033 с крав'олнт . нейиой наруякой п'озерхностьв

-»•У

fC^1 - J I LA^y .

Радиус ирнвкзви в плоскости ввргкзй'яли-ти блока цилямдроя.

Радиус ¡фувиг.чи з

ПЛОСКОСТИ 50рЦЭВШС

cieaoís.

¿Д7,

дВЙ

%

€

■ 1 '

-

б т 15 го

Рве.7.0641:8 уровни обильносзи ё изменение георекической массы блоя-картеров повыавнкой згесткости двигателя БА&г21083:

_.---атаяк шшга блока цилиндров;

— — бугели;

верхняя плита блока цилиндров ,

Ьсд, дбА

: т

70

60 50

■

/

г\ г

к Г

т 200 ш

5500 £Сц

Рис.8. Спектры уровней обильности блок-картзра различной модификации двигателя ВАЗ-2ХОЗЗ: ------ атагкый;

---- с криволиаейьыми стенками ~ .80 -кж) ¡а

увеличенной аолдаай -аиаквй шг.ты • ,( ¿£ =\20 звф

эти параметры при передаче возбуждающих воздействий в различных точках конструкции, что осуществляется путем реализации в алгоритме расчета механизма кинематического возбуждения.

3. Проведено расчетно-эксперииентальное исследование по оценке точности разработанной подели, которое показало возможность ее применения для сравнительного анализа на этапе проектирования двигателя при доводке его виброакустических характеристик.

4. Выполнено расчетно-зксперииенталыюа исследование по совершенствованию конструкции масляного картера двигателя ВАЗ-21083. Установлено совпадение результатов расчета и эксперимента, показывающих перераспределение колебательной энергии по спектру при изменении конструкции масляного картера.

5. По результатам экспериментального исследования установлено, что выполнение масляного картера двигателя ВАЭ-21083 из вибродемпфирующего материала (МПМ) не может считаться кардинальным методом совершенствования виброакустических характеристик двигателя, так как несмотря на сйивение уровней вибро-окорости в большей части спектра, в третокгавах 315, 400 Гц аиалигуда колебаний возрастает, что нз позволяет снизить общие уровни виброскорости на поверхности насляяого карьера при законе его материала•на вибродеипфирующий.

6. На основании проведенных численных экспериментов разработан вариант конструкции масляного-картера двигателя ВАЗ-21083, позволяющий снизить мощность звукового излучения от этой поверхности на 2 дБА. . '

.7. Произведена расчетная оцэнка взаимной значимости различных' конструктивных мероприятий.по снинекин пума блок-картера двигателя ВАЗ-21083. Показано', что наиболее' эффективным явлк-зтся увеличение толщины нижней плятн блока цилиндров до 15-20 мл, при отом наружные поверхности детали хшвм криволинейную форму с радиусоа краввзни 80-100 мм. Предложена конструкция блок-картера, позволяющая снизать мощность звукового излучения от его нарунныг поверхностей на 1,7 - 2,0 дБА при увеличении «ассы детали не Солее чей на I .

Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Зубакин К.А. Оценка акустических характеристик дизельного двигателя грузового автомобиля в дородных условиях // • Всесоюзное координационное совещание вузовской науки по-вопросам использования, надежности и рзионта маиин, электронизации процессов и технических средств в сельскохозяйственном производстве: Тез.докл./ Ылым.-Ашхабад, 1989.-С. 91-92.

2. Алексеев И.В., Зубакин И.Д., Шатров И.Г. Расчет колебательных характеристик корпусных деталей двигателей внутреннего сгорания ыетодои стераяевых ¡гарнирно связанных элемеитоз"// Ш-е Всесоюзное научно-техническое совещание: Динамика к яроч-носвьавгоыобшш Тез.докл./ НАМИ,- Ц., 1988.- С. 19-20.

3. Зубакин H.A., Антонов C.B., Объемная шарнирно-стера-навая модель для анализа колебательных и акустических качеств корпусных деталей PC.// Совервенствованиз рабочих процессов и конструкции автомобильных и тракторных двигателей: Сб„ научн.тр./- ЫАДИ*- M., 1989.-С. 160-165.

. Бубакин Игорь Александрович

РАЗРАБОТКА .МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ БШЮАКУСХШСтШ СВОЙСТВАМИ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • С ПОМОЩЬЮ ШАПШШО-СТЕРЖЕШЙ МОДЕЛИ

"05.04.02.- Тепловые двигатели Подп. к яеч. 3.06,91. Форм.бум. 60x90/16. Печ.л. 1,25 Уч.-изд. л.1. Заяаз 470. Тир. 100. Бесплатно Типография НАМИ. 125438, Москва, А-438, Автомоторная ул. ,2