Шум и вибрация двигателей

Научное направление "Виброакустика ДВС" в МАДИ было создано членом-корреспондентом РАН В.Н. Луканиным. В настоящее время оно возглавляется д.т.н., проф. И.В.Алексеевым. За время существования научной группы ее сотрудниками и аспирантами защищено 2 докторских и более 50 кандидатских диссертаций, написано 2 монографии, 2 учебника и более 500 научных статей.

В настоящее время группа располагается двумя моторными исследовательскими комплексами, позволяющими в условиях приближенных к условиям свободного звукового поля производить акустические исследования на полноразмерных автотракторных двигателях. Измерительные моторные помещения имеют акустически обработанные ограждения и оснащены рекуперативными тормозными установками. Объем одного из помещений около 70 м³, другого - более 500 м³.

Лаборатории оснащены современными измерительными комплексами производства фирмы Бриль и Къер. Измерительные комплексы дополнены оригинальными разработанными в МАДИ средствами автоматизации акустических измерений, построенными на базе управляющих ЭВМ.

Данный комплекс позволяет в автоматическом режиме производить опрос входных преобразователей виброакустических сигналов и фиксировать спектры звуковой мощности как всего ДВС так и отдельных его источников, а так же получать спектры средней по площади квадрата эффективной скорости колебаний элементов наружных поверхностей ДВС.

Научный специализацией группы является математическое моделирование с использованием показателей сети ПЭВМ источников аэродинамического и структурного шума ДВС, а также расчетная реализация на базе методов граничных интегральных уравнений и методы конечных элементов модального анализа блок-картеров в подборке с коленчатым валом двигателя.

Разработанные в группе модели составили основу блока "Виброакустика" единой САПР ДВС разработанной на кафедре, что позволяет оценивать акустических последствия принимаемых при проектировании двигателя конструктивных решений как при выборе вариантов конструкции базовых элементов ДВС, так и при выборе способа реализации рабочего процесса в его цилиндрах.

Сотрудниками групп проведена работа по оценке влияния на параметры колебаний двигателя на подвеске естественных при использовании для моделирования частотного метода движений о неизменности при работе ДВС положения центра масс и приведенного момента инерции подвижных элементов. С использованием программного комплекса "Diwne" были смоделированы в реальном времени параметра колебаний в системе ДВС - подвески. Показано, что ошибка в доле колебаний при принятии традиционных допущений может рассчитать 50 %. В настоящее время готовится программный блок расчета подвески двигателя в реальном времени с учетом переменности моментов инерции подвижных элементов и положения центра масс.

В настоящее время сформированы и успешно используются принципы моделирования акустических характеристик источников структурного шума двигателей. Так в настоящее время имеется программный блок расчета спектров звуковой мощности ДВС от рабочего процесса при различных способах и вариантах его реализации, на любых режимах работы двигателя включая и переходные (неустановившиеся) режимы. Данные анализа реализуем на самых ранних стадиях проектирования двигателя, фактически сразу же вслед за стадией разработки технического зарождения.

В группе успешно решена проблема моделирования спектров звуковой мощности ДВС от источников структурного шума, вызываемого соударениями между его сопряженными подвижными элементами. В полном объеме настоящая задача решена применительно к шуму от перекладок поршней. Эта модель учитывает как влияние на параметры данного источника характера рабочего процесса, так и особенностей конструкции поршня и сопряженных с ним элементов цилиндро-поршневой группы.

В настоящее время ведутся работы по применению данного принципа для анализа акустических характеристик механизма газораспределения.

В состав группы входят:

• И.В. Алексеев д.т.н.
• М.Г. Шатров к.т.н.
• П.И. Назаров к.т.н.
• В.Е. Ерещенко к.т.н.
• П.В. Сафронов к.т.н.
• А.Л. Яковенко к.т.н.