Проведение испытаний основных узлов автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

1

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ИСПЫТАНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ

1.1 Лабораторные испытания

1.2 Дорожные испытания

2 ИСПЫТАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ

3. ИСПЫТАНИЯ КАРДАННОЙ ПЕРЕДАЧИ

3.1 Лабораторные испытания

3.2 Дорожные испытания

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

испытание сцепление передача карданная автомобиль

ВВЕДЕНИЕ

Автомобиль представляет собой комплекс различных узлов, агрегатов и систем, предназначенных для выполнения определенных функций и отличающихся как по конструкции, так и по условиям работы.

С точки зрения выполняемой работы, специфики нагружения, а следовательно, некоторой конструктивной общности все агрегаты и системы шасси автомобиля могут быть представлены как три различных комплекса: трансмиссия, или силовая передача, предназначенная для передачи и изменения крутящего момента и тормозного момента, особенно для автомобилей, снабженных замедлителем; системы управления, служащие для изменения направления движения, скорости и остановки автомобиля; ходовая часть, являющаяся основой, несущей на себе все агрегаты, кузов, а для грузового автомобиля и кабину. Трансмиссия автомобиля включает в себя сцепление, карданную передачу, коробку передач (а для полноприводных автомобилей еще и раздаточную коробку) и ведущий мост.

Наиболее достоверной и всесторонней проверкой любого агрегата являются испытания его в условиях эксплуатации автомобиля. Однако такие испытания связаны с большими затратами времени, поэтому организуют пробеговые испытания агрегатов на автомобилях с полной постоянной нагрузкой по специальному маршруту движения. В этом случае значительно сокращается время, так как устраняются его потери на погрузочно-разгрузочные операции, исключаются холостые пробеги и пробеги с неполной нагрузкой, замедляющие проявление той или иной неисправности. Пробеговые испытания по сравнению с эксплуатационными отличаются значительно большей воспроизводимостью условий и сравнимостью получаемых результатов.

Указанные преимущества удается реализовать в еще большей степени при испытании агрегатов на стендах по специальной программе. Стендовые испытания позволяют значительно сокращать время испытаний, строго обеспечивать требуемые условия испытаний и получать наиболее точные результаты при минимальных затратах времени и средств. Достоверность стендовых испытаний зависит от того, насколько глубоко изучены и учтены условия эксплуатации при составлении программы испытаний. В некоторых случаях, например при проведении научных исследований, необходимо изучить работу агрегата или узла в каких-то определенных экстремальных, специфических или наиболее типичных условиях эксплуатации. Здесь стендовые испытания незаменимы.

Одни испытания агрегатов целесообразно проводить на стендах в лабораторных условиях, другие - на автомобиле в дорожных условиях, а некоторые - как на стенде, так и на работающем автомобиле. В связи с этим описываются испытания агрегатов в лабораторных (стендовых) и дорожных условиях, проводимые непосредственно на автомобиле. Необходимо отметить, что при испытаниях агрегатов на автомобиле в целях экономии времени и средств в некоторых случаях целесообразно совместить испытания нескольких агрегатов, а в отдельных случаях по этим же соображениям рационально испытывать только один какой-либо опытный агрегат или узел, так как в настоящее время самыми большими издержками являются те, которые связаны с потерей времени.

1. ИСПЫТАНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ

При дорожных и стендовых испытаниях исследуют как все сцепление, так и отдельные его детали: измеряют момент трения сцепления, коэффициент надежности при повышенных частотах вращения, балансировку сцепления, термостойкость фрикционных накладок, а также определяют характеристики демпфера крутильных колебаний, механизма выключения сцепления, нажимных пружин и фрикционных материалов. Кроме того, в тех случаях, когда сцепление работает при напряженном тепловом режиме, проводят исследование вентиляции картера сцепления.

При определении долговечности сцепления устанавливают износостойкость фрикционных накладок и долговечности нажимных пружин, деталей механизма выключения сцепления, демпфера крутильных колебаний и ведомого диска сцепления и картера сцепления.

Перед испытаниями проверяют соответствие испытываемого сцепления техническим условиям. При новом ведомом диске сцепления проводят его приработку следующим образом. На стенде, включая 50-100 раз сцепление, обеспечивают при каждом включении работу буксования, соответствующую троганию автомобиля с места в тяжелых дорожных условиях. При дорожных испытаниях осуществляют пробег определенной длины (100-200 км) при регламентированном режиме движения (2-3 включения сцепления на километр пробега, включая трогание с места). После приработки поверхность прилегания ведомого диска сцепления должна составлять не менее 80%. Контролируют фрикционные свойства материала накладок ведомого диска двумя способами: определением момента трения сцепления в сборе и коэффициента трения материала накладки.

1.1 Лабораторные испытания

В лабораторных условиях механизм сцепления в сборе, его привод, а также их отдельные элементы, например ведомый диск, проходят все необходимые контрольные обмеры и взвешивание, а вращающиеся детали подвергают балансировке. Определяют упругие деформации элементов нажимного механизма при полном включении сцепления, которые могут повлиять на перемещение нажимного диска. Для этого замеры производят индикаторами при установке сцепления на специальной плите. Указанные деформации не должны вызывать изменение хода нажимного диска более чем на 10% по отношению к теоретическому. Определяют толщину ведомого диска под нагрузкой и без нее, а также проверяют параллельность торцов ведомого и нажимного дисков для обеспечения свободного их вращения при выключенном сцеплении.

Основными характеристиками, которые снимают в лабораторных условиях, являются: а) коэффициент запаса сцепления; б) характеристика нажимного механизма сцепления; в) характеристика демпфера ведомого диска сцепления. Все эти характеристики можно определять на любом стенде, снабженном механизмами для нагружения крутящим моментом и осевым усилием, а также измерительными устройствами крутящего момента и угла закручивания, осевого усилия и перемещения. Коэффициент запаса сцепления определяют путем измерения крутящего момента, при котором начинается проскальзывание ведомого диска относительно ведущих частей сцепления, закрепленных неподвижно. Перед снятием этой характеристики поверхность фрикционных накладок ведомого диска подвергается приработке к рабочим поверхностям маховика и нажимного диска на режимах, указанных ниже. Крутящий момент измеряют при полном включении сцепления и вращении ведомого диска в двух направлениях с частотой вращения 1…3 об/мин.

В некоторых случаях, особенно при испытаниях центробежных сцеплений, вследствие влияния центробежных сил на передаваемый крутящий момент коэффициент запаса сцепления определяют при вращении сцепления с различной частотой вплоть до максимальной. При этом о начале проскальзывания судят, сравнивая показания двух тахометров, установленных на ведущей и ведомой частях сцепления.

Для снятия характеристики нажимного механизма(рис.1, 1 - нагружение; 2 - разгрузка) устанавливают зависимость усилия на рычагах от их перемещения. Усилие может создаваться механическим или пневматическим устройством. Усилие на рычагах определяют по динамометру, а их перемещение - индикаторами часового типа. По окончании эксперимента строят зависимости усилия Р на рычагах нажимного диска от их перемещения f. Петля характеризует потери на трение в шарнирах нажимного диска.

Рисунок 1

Характеристика демпфера ведомого диска представляет собой зависимость угла перемещения б диска от крутящего момента М. При снятии этой характеристики ступицу диска укрепляют на шлицах неподвижно закрепленного вала, а к диску прикладывают крутящий момент. Угол перемещения определяют с помощью индикатора часового типа. Эксперимент проводят при постепенном вначале увеличении, а затем при уменьшении крутящего момента через каждые ¹/₂ град, поворота диска, далее строят график, в координатах крутящий момент М и угол поворота б диска. Площадь петли гистерезиса характеризует способность демпфера гасить колебания (рис.2)

Рисунок 2

Основными характеристиками привода, которые снимают в лабораторных условиях, являются к. п. д. привода, а также зависимость перемещения нажимного диска от хода педали сцепления. К. п. д. привода оценивается по отношению работы, потребной на перемещение нажимного диска ко всей затраченной работе. После снятия перечисленных выше характеристик механизм сцепления в сборе, а также наиболее уязвимую его часть - ведомый диск с фрикционной обшивкой - подвергают испытаниям на центрифуге, в процессе которых определяется прочность деталей к воздействию центробежных сил. При этом ведомые диски и сцепление в сборе легковых автомобилей проверяют при частоте вращения в 2 раза, а грузовых автомобилей в 1,3…1,5 раза превышающей максимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя. Испытания длятся обычно 15 мин. Перед началом испытаний сцепление или отдельно ведомый диск с накладками нагревают до температуры 200…300° С. По окончании испытаний детали тщательно осматривают с целью обнаружения возможных повреждений.

Испытания на надежность, включая испытания на долговечность и износостойкость механизма сцепления в сборе и отдельных его элементов, проводят, как правило, на стендах, снабженных инерционными массами, момент инерции которых соответствует моменту инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля. При этом величина ведущей инерционной массы, соединенной с электродвигателем стенда, обычно значительно превышает величину ведомой массы. Ведомую (нагрузочную) массу подбирают по суммарному значению вращающихся частей трансмиссии с колесами и поступательно движущейся массы автомобиля, приведенной к массе ведомого диска сцепления с учетом передаточного числа силовой передачи. Ведомая масса состоит из набора дисков с целью возможности регулирования режимов нагружения сцепления.

Испытания заключаются в периодическом включении сцепления и разгона ведомой инерционной массы до частоты вращения, равной частоте вращения ведущей, после чего сцепление выключают и осуществляют торможение ведомой массы. Затем цикл повторяется. Надежность сцепления лимитируется стойкостью фрикционных накладок и других деталей, подверженных износу и усталостным поломкам. Поэтому в практике заводов большой объем составляют испытания отдельно фрикционных колец, шарниров рычагов нажимного диска, пружин и выжимных подшипников, в процессе которых определяется усталостная прочность, термостойкость, износостойкость, а для накладок еще и стабильность коэффициента трения и другие параметры. Фрикционные накладки испытывают на стенде, схема которого дана на рис. 3.

Рисунок 3

Стенд имеет электродвигатель 1, который через муфту 2 приводит в движение вал 3. На валу установлены инерционные массы и маховик 4, к которому прикрепляют испытуемую фрикционную накладку 5. С другой стороны накладка прижимается нажимным диском 6, соединенным с оптическим или тензометрическим торсиометром 7 для замера крутящего момента. Накладку прижимает прижимное устройство 9 с пневматическим цилиндром 10 выключения. Усилие, создаваемое пружиной, контролируется динамометром 8. На этом стенде нагрузочной массой является ведущая инерционная масса, а ведомая масса отсутствует. Испытания проводят путем периодического включения электродвигателя, разгона инерционной массы с последующим торможением ее при срабатывании пружинного устройства. При этом испытуемая накладка при каждом включении поглощает заданное количество энергии в определенном диапазоне температур, контролируемом с помощью термопар, которые установлены в нажимном диске, вблизи его рабочей поверхности. Стенд снабжен устройством 11, которое автоматически управляет включением и выключением стенда, поддерживает заданную температуру нагрева испытуемых образцов. Перед испытаниями' выполняется серия включений, примерно 50, при температуре 50 ± 10° С для приработки поверхностей испытуемого кольца и нажимного диска не менее чем на 80% площади их взаимного касания. После приработки замеряют толщину кольца микрометром с точностью до 0,01 мм в нескольких, обычно шести равнорасположенных одна от другой точках, которые специально отмечают и оставляют неизменными на весь период испытаний. Испытания на надежность состоят из серии включений стенда с периодическими остановками через 200…250 включений, во время которых осматривают испытуемые объекты и определяют износ трущихся поверхностей.

Испытаниям подвергают также нажимной механизм и привод сцепления или отдельные их элементы. Испытания проводят на стендах, имеющих кулисный или какой-либо другой механизм для периодического включения и выключения испытуемых объектов.

Испытания на надежность ведутся до предельного состояния объекта, определяемого усталостной поломкой, или до допустимой величины износа, либо до момента, когда темп, т. е. интенсивность износа становится постоянной величиной. В этом случае, если необходимо, например при испытании нового материала, на стенде может быть определен коэффициент трения кольца при различной температуре, обычно в диапазоне 50…250° С. Коэффициент f трения вычисляют по формуле

,

где М - момент, фиксируемый торсиометром;

Р - сила прижатия нажимного диска к фрикционному кольцу;

R_cp - средний радиус кольца.

Износостойкость µ, например, фрикционных накладок определяют удельным износом или темпом износа, представляющим собой отношение толщины h износа накладки к числу включений стенда т, либо более общим показателем, который представляет собой отношение объема изношенного материала (определяемого как произведение рабочей поверхности кольца S (см²) на толщину изношенной части накладки в процессе испытаний) к энергии Е, поглощенной испытуемым объектом (Н • м) за т включений:

.

1.2 Дорожные испытания

Их проводят с целью определения непосредственно на автомобиле легкости управления сцеплением, плавности включения и чистоты выключения, наличия пробуксовывания, рывков и вибраций по субъективному ощущению испытателя, а также надежности работы сцепления в целом и его элементов, имея в виду прочность и износостойкость отдельных деталей. Перед испытаниями детали, подверженные износу, подвергают контрольному обмеру, проверяют балансировку вращающихся частей сцепления, определяют осевую нагрузку, которую необходимо приложить к нажимному диску для полного выключения сцепления, а также ход нажимного диска, после чего сцепление устанавливают на автомобиль. Сцепление обкатывают в течение 200 км пробега автомобиля по определенному маршруту, изобилующему поворотами, требующими частого переключения передач, а следовательно, и работы сцепления. Однако частоту этих поворотов выбирают такой, чтобы происходила нормальная приработка и исключался перегрев сцепления.

В зависимости от категории автомобиля, для которого предназначено сцепление, установившейся практики на автомобильных заводах и других обстоятельств программа дорожных испытаний сцепления может включать различные режимы, отражающие специфику эксплуатации. Тем не менее все программы, как правило, предусматривают определенное количество троганий с места на низшей передаче, в том числе на режиме максимальной мощности двигателя, движение на подъемах различной крутизны, включая подъемы, близкие к тем, которые способен преодолеть автомобиль, а также движение автомобиля с максимальной скоростью. В промежутке между указанными маневрами или их сериями предусматривается пробег автомобиля для охлаждения сцепления.

В качестве примера можно привести одну из программ ускоренных дорожных испытаний легкового автомобиля, в соответствии с которой испытания состоят в 33-кратном повторении следующего цикла: три трогания с места на первой передаче при режиме максимальной мощности двигателя на подъеме, близком к ²/₃ максимального подъема, преодолеваемого автомобилем. Интервал между двумя последовательными троганиями с места равен 10 с. Далее производят пробег для охлаждения сцепления. После 16 циклов, равных 48 троганиям с места, выполняется пробег автомобиля на 1000 км с максимальной скоростью. После завершения 33 циклов производят аналогичный пробег на 2000 км. По окончании испытаний сцепление снимают и отправляют для анализа его состояния, снятия характеристик и т. д.

Испытания сцепления на надежность по параметрам усталостной прочности и износостойкости проводят путем длительного пробега (10 000 км и более), по специальному маршруту.

В процессе испытаний в протоколе, имеющем специальную форму, указывают операции по регулировке, а также все отмеченные неисправности.

После испытаний сцепление снимают с автомобиля, осматривают, снимают необходимые характеристики, разбирают, обмеривают и анализируют состояние отдельных деталей.

2. ИСПЫТАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ

При испытании коробки передач в лабораторных и дорожных условиях определяют ее основные характеристики, статическую прочность и долговечность, а также изучают различные процессы ее работы. Методы стендовых контрольных и приемочных испытаний коробок передач регламентированы отраслевым стандартом. Применяют стенды как замкнутого, так и разомкнутого типов.

Во время испытаний устанавливают величину и положение пятна контакта зубьев шестерен всех передач под нагрузкой, температурную характеристику, общий уровень вибраций и шума, жесткость конструкции, качество работы сихронизаторов и механизма управления коробкой передач и КПД коробки передач.

Вязкость масла, заливаемого в картер коробки передач, а следовательно, и его смазывающие свойства зависят от температурного состояния коробки передач. Во время дорожных испытаний, особенно при движении по горным или грунтовым дорогам летом, температуру масла измеряют регулярно. Оценивают температурное состояние коробки передач по максимальной и средней температуре масла за пробег.

На стенде температурное состояние коробки передач устанавливают или по времени ее непрерывной работы в постоянном режиме, при котором температура масла повышается от 40 до 120° С, или по величине и интенсивности повышения температуры масла в течение заданного срока от 40° С (при температуре окружающего воздуха 15…20° С и отсутствии искусственного охлаждения). Постоянный режим работы коробки передач в обоих случаях соответствует режиму максимальной мощности двигателя.

Температурную характеристику коробки передач определяют на стенде разомкнутого типа (рис 4, а).

Рисунок 4

Стенд имеет балансирный электродвигатель 1, вращающий первичный вал коробки передач 2, вторичный вал которой через редуктор 5 соединен с балансирным электротормозом 4. Крутящие моменты измеряют динамометрами 5. Этот стенд используют и для определения КПД коробки передач. Измеряя крутящие моменты на первичном М₁ и на вторичном М₂ валу коробки передач, величину КПД определяют по формуле

,

Где i_к - передаточное отношение коробки передач.

В испытаниях на стенде можно получить зависимость КПД коробки передач от нагрузки, частоты вращения ее валов и температурного состояния. Однако при контрольных и приемочных испытаниях ограничиваются определением КПД на всех передачах при двух постоянных режимах с максимальным крутящим моментом и с максимальной мощностью двигателя. По отраслевому стандарту КПД коробки передач определяют на стенде замкнутого типа (рис 4, б). Замкнутый контур, состоящий из двух коробок передач 2, двух редукторов 8, карданного вала 9, вращается балансирно установленным электродвигателем 1. Нагрузка в замкнутом контуре создается вращающимся гидроцилиндром 6. Крутящий момент М_х измеряется преобразователем 7, а М₁ необходимый для вращения замкнутого контура - динамометром S. При определении КПД коробки передач необходимо учесть трение в редукторах 8. Для этого, установив вместо коробок передач карданный вал, определяют крутящий момент М₂, необходимый для прокручивания замкнутого контура. Предполагая, что трение в обеих коробках передач одинаковое, КПД можно определить по следующей формуле:

.

Испытания коробок передач на вибрацию и шумность производят на всех передачах на стенде разомкнутого типа с малошумным тормозом при максимальной частоте вращения без нагрузки и с полной нагрузкой. Стенд помещают в специальную изолированную от шума камеру. Уровень помех должен быть не менее чем на 7 дБ ниже уровня измеряемого шума. Вибропреобразователь крепят непосредственно к картеру коробки передач, а микрофон устанавливают на расстоянии 250 мм от стенки картера. Общий уровень шума измеряют в нескольких октавных полосах. Для выявления источников колебаний, наиболее вероятными из которых являются зубчатые колеса и подшипники, определяют спектральный состав шума и вибраций. Частоты колебаний и вибраций (в Гц) можно рассчитать по формуле

f_Кi = 0,5k_гщ_вZ_i/р,

где k_г - номер гармоники;

Z_i - число зубьев шестерни или число шариков (роликов) в подшипнике;

щ_в - угловая скорость вращения вала (рад/с), на котором находится шестерня или подшипник.

Герметичность уплотнений валов и разъемов картера при заглушённых отверстиях проверяют визуально после заливки в картер коробки передач маловязкого масла до уровня наливной пробки и подачи сжатого воздуха под давлением порядка 0,03 МПа.

Статическую прочность коробки передач определяют по нагрузкам, разрушающим наиболее слабое ее звено. При испытании на крутильных машинах на всех передачах (включая задний ход) определяют запас прочности коробки передач, который подсчитывают как отношение разрушающего крутящего момента, приложенного к первичному валу коробки передач, к максимальному крутящему моменту двигателя автомобиля, на котором установлена коробка передач.

При испытании коробки передач определяют долговечность шестерен (на изгибную и контактную усталость, а также на абразивный износ), подшипников качения (на контактную усталость и на абразивный износ), подшипников скольжения, муфт переключения передач (синхронизаторов, торцовых поверхностей зубьев шестерен и т. д.), сальников, деталей механизма переключения передач и картера коробки передач. Для автоматической коробки передач число испытаний, естественно, больше. Некоторые виды испытаний объединяют, применяя комбинированные стенды.

Долговечность уплотнений (сальников) определяют на прямой передаче при угловой скорости вращения первичного вала коробки передач от 105 рад/с до угловой скорости щ_{е mах}, соответствующей режиму максимальной мощности двигателя. Длительность испытаний составляет не менее 600 ч.

Во время стендовых испытаний устанавливают влияние различных конструктивных и технологических факторов на работу синхронизаторов коробок передач. Конструкция стенда обеспечивает требуемый режим включения. При испытаниях измеряют следующие параметры: усилие, действующее на рычаге, переключения передач, время синхронизации, синхронизирующий крутящий момент, частоту вращения валов. Силу, необходимую для включения синхронизаторов, измеряют с помощью тензорезисторов, наклеиваемых на вилки переключения передач.

Работоспособность синхронизатора оценивают по усилиям, прикладываемым к рычагу для осуществления всех процессов синхронизации; по числу случаев самовыключения муфты синхронизатора и пробивания синхронизатора, т. е. его включения до полного выравнивания скоростей вращения соединяемых валов.

Форсированные ресурсные стендовые испытания дают возможность в кратчайшие сроки определить долговечность синхронизаторов. Стенд работает автоматически по программе, которую вводят с помощью перфоленты. Форсируют испытания как повышением частоты включения, так и увеличением работы буксования при каждом включении. Для составления программы и определения коэффициентов перехода проводят предварительно исследование работы синхронизаторов в типичных эксплуатационных условиях.

Принципиальная схема стенда для ресурсных испытаний синхронизаторов (рис 5, а). Первичный вал испытываемой коробки передач 4 соединен с маховиком 3 и электродвигателем 2; вторичный вал - с маховиком 6 и электродвигателем 7.

Включение передач осуществляют при помощи гидроцилиндра 8, на который воздействуют через блок управления 9. Цикл испытаний состоит в разгоне первичного вала до угловой скорости вращения щ₁ (при нейтральном положении рычага коробки передач), включений передачи (цилиндром 8 при полном выравнивании скоростей двух соединяемых валов) и ее выключении. Работа буксования синхронизатора зависит от моментов инерции маховика 3 и ротора электродвигателя 2, а также от соотношения частот вращения первичного и вторичного валов коробки передач. Стенд контролируется первичными преобразователями частот вращения 1, а также крутящего момента 5.

Рисунок 5

Для экспериментальной оценки качества работы автоматических коробок передач необходим ряд дополнительных (по сравнению с обычными механическими коробками передач) испытаний, в которых прежде всего определяют:

зависимость моментов переключения передач от скорости движения автомобиля и нагрузки на ведомом валу коробки передач;

характеристики всех клапанов гидросистемы управления коробкой передач;

моменты трения в тормозах и фрикционах системы переключения передач. При ресурсных испытаниях устанавливают долговечность механической части коробки передач и автоматической системы управления.

Для получения характеристик автоматической коробки используют, например, инерционный стенд (см. рис 5, б). Испытываемая автоматическая коробка передач 11 приводится во вращение двигателем внутреннего сгорания 10. Для имитации различных эксплуатационных режимов работы используются тормоза - электромагнитный 15 и механический дисковый 14. Для воспроизведения на стенде режима разгона имеются вращающиеся барабаны 13, соединенные клиноременными передачами с ведомым валом автоматической коробки передач.

Нагрузка при испытаниях контролируется преобразователем крутящего момента 12. Управление коробкой передач осуществляется устройством для выбора передач 17 и электромагнитом включения режима 16. Управление электромагнитным тормозом 15 и дроссельной заслонкой карбюратора автоматизировано и осуществляется по определенной программе. При этом возможно и ручное управление стендом. Контрольные и регистрирующие приборы позволяют определить частоту вращения двигателя и ведомого вала коробки передач 11, крутящий момент на ведомом валу и положение дроссельной заслонки, температуру в картере, коробки передач. Записав показатели работы автоматической коробки передач, можно исследовать процесс переключения передач.

Для испытания коробок передач на долговечность в большинстве случаев используют стенды с замкнутым контуром, на которых можно легко осуществить ступенчатое нагружение и нагружение по схеме случайного процесса. Схема стенда замкнутого типа приведена на рисунке. 5, в. Электродвигатель 18 через упругую муфту 19 вращает редуктор 20, распределяющий вращение на две параллельные ветви, которые замыкаются редуктором 24. Испытываемая коробка передач 22 динамометрической муфтой 21 и карданным валом 23, а технологическая коробка передач 27 карданными валами 26 и 28 соединены с редукторами 20 и 24. Нагружающее устройство 25 состоит из гидроусилителя и редуктора, шестерни которого находятся в зацеплении с зубчатыми секторами, укрепленными на картерах коробок передач.

Таким образом, нагружатель, поворачивая картеры коробок передач, закручивает валы замкнутого контура, создавая в них требуемые нагрузки. Величина крутящего момента контролируется динамометром 21, частота вращения - преобразователем 29, который соединен с валом редуктора 20. Стенд имеет автоматизированную систему управления. Программу задают на перфоленте.

Блок автоматизированной системы управления стендом включает узел считывания и преобразования программы I, состоящий из лентопротяжного механизма, электронного коммутатора, электронной памяти и цифро-аналоговых преобразователей; узел управления крутящим моментом II, состоящий из устройства сравнения и элементов управления гидроусилителем нагружающего устройства (сигнал обратной связи поступает от динамометрической муфты 21) и узел управления скоростью вращения первичного вала коробки передач III, состоящий из устройства сравнения, тиристорного регулятора, усилителя обратной связи, получающего сигнал от преобразователя частоты вращения 29.

На этом стенде долговечности механизма передач и синхронизаторов на каждой передаче определяют отдельно, так как в процессе испытания передачи не переключают. Более перспективными, но в то же время более сложными и дорогостоящими, являются стенды, на которых во время испытаний возможно переключение передач.

На современных испытательных стендах с автоматизированной системой управления можно воспроизводить любой вид нагружения. Создавать реальные нагрузки, которые коробка передач (или другой узел трансмиссии) испытывает в действительных условиях, а также ступенчатые нагрузки можно с помощью гидравлических вращающихся цилиндров. Эти цилиндры весьма точно воспроизводят любой тип нагрузки и создают крутильные колебания, соответствующие программе. Усилия, необходимые для нагружения испытываемых узлов, возникают за счет гидростатического действия жидкости. Регулировать величину усилия можно с помощью специальных клапанов.

Оценивают крутильные колебания по величине крутящего момента или по величине угла закручивания. В первом случае применяют динамометрический вал (преобразователь момента), во втором - преобразователь угла закручивания. Однако принципиальной разницы в конструкции обоих преобразователей нет. Вращающиеся цилиндры для более точного воспроизведения низкочастотной и высокочастотной нагрузок могут быть установлены одновременно и на ведущем, и на ведомом валах.

Принципиальная схема управления автоматизированным стендом для испытания коробок передач на долговечность (рис 6).

Рисунок 6

Эта схема может быть использована также при испытании любого другого узла автомобиля. Силовой возбудитель 2, которым может быть вращающийся гидроцилиндр, гидровибратор, гидропульсатор и т. д., создает нагрузку на детали испытываемого узла 1. Нагрузка контролируется измерителем нагрузки 3. Гидронасос 4 создает необходимое рабочее давление в гидросистеме, обеспечивая работу силовых узлов.

Работа силового возбудителя регулируется сервоклапаном 5, исполнительным механизмом 6, с помощью которого выполняют программу испытаний, и усилительно-преобразовательным элементом 7, получающим команду от измерителя рассогласования 13 включающего задающее устройство 10, элемент, контролирующий нагрузку 11 и сравнивающее устройство 9. Система управления также имеет счетчик циклов и программных блоков 8 и элемент аварийной защиты 12.

Управление исполнительным механизмом силового возбуждения осуществляется по командам измерителя рассогласования. Задающее устройство, считывающее программу нагружения с перфоленты (или магнитной ленты), вырабатывает командный сигнал х₀, который, поступая в сравнивающее устройство, сравнивается с сигналом обратной связи х, поступающим от испытываемой конструкции через контролирующий нагрузку элемент. Окончательный командный сигнал у = f (х₀ - х) поступает из сравнивающего устройства в усилительно-преобразовательный элемент, где он преобразуется в сигнал, формирующий программу нагружения.

3. ИСПЫТАНИЯ КАРДАННОЙ ПЕРЕДАЧИ

3.1 Лабораторные испытания

Вследствие высокой частоты вращения карданных валов, особенно при движении автомобиля со скоростями, близкими к максимальным, большое значение имеют вопросы их балансировки, которая производится на специальных балансировочных стендах. При испытаниях карданных передач применяют стенды как с открытым, так и с замкнутым контуром мощности. Стенд с открытым потоком мощности состоит из балансирных электродвигателя и генератора, между которыми устанавливают испытуемый карданный вал. Для изменения угла наклона карданного вала двигатель и генератор можно перемещать в осевом направлении, что также позволяет испытывать валы различной длины. КПД карданной передачи определяют при различной частоте вращения по величине отношения моментов на генераторе и двигателе.

Испытания карданных передач на статическую прочность и жесткость проводят на крутильной машине аналогично тому, как это делалось применительно к коробкам передач и ведущим мостам.

Карданная передача в условиях эксплуатации работает как при постоянных режимах нагружения, например, во время движения автомобиля по шоссе с постоянной скоростью, так и при переменных нагрузках, которые наблюдаются при трогании автомобиля с места и его движении по пересеченной местности. Поэтому при испытании карданных валов на надежность применяют стенды с замкнутым мощностным контуром и стенды с инерционной массой. На стендах с замкнутым контуром проводят длительные испытания карданных передач при действии какого-то одного, обычно близкого к максимальному, крутящего момента либо при нескольких значениях в соответствии с программой испытаний. На инерционных стендах проверяют работоспособность карданных передач в условиях действия крутящих моментов, изменяемых во времени.

На рисунке 7 приведена схема стенда с замкнутым мощностным контуром. От электродвигателя 1 вращение передается на редуктор 14, который вместе с валами 2 и 12, вращающимися в опорах 3 и 11, испытуемыми карданными передачами 5 и 9 и редуктором 7 образует замкнутый контур. Нагружение контура производится посредством поворота одного фланца муфты 13 относительно другого.

Рисунок 7

Перемещая редуктор 7 в продольном и поперечном направлениях, изменяют углы наклона карданных валов, что вызывает перемещение в шлицевых соединениях и шарнирах 4, 10, 6 и 8.

На рис. 2 показана схема стенда, снабженного маховиком 3, момент инерции которого соответствует моменту инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля. Испытания состоят в периодическом разгоне с помощью электродвигателя 1 маховика 3, после чего срабатывает тормоз 2, и цикл повторяется снова. При разгоне маховика на испытуемый карданный вал воздействует переменный во времени крутящий момент (рис.8). Число циклов определяется программой испытаний.

Рисунок 8

Работоспособность карданных передач в специфических условиях проверяют на специальных стендах, например стенде, имеющем грязевую ванну. В ней при испытаниях работает карданная передача, что позволяет оценить эффективность уплотнений и долговечность подшипников.

Важным звеном карданной передачи является подвижное шлицевое соединение вилки и трубы. Указанные элементы испытывают на специально предназначенных для этого стендах. Кинематика стенда обеспечивает возвратно-поступательное движение соединения при одновременном его нагружении крутящим моментом. Охлаждают шлицевое соединение сжатым воздухом. Испытания позволяют определить износостойкость шлицевой пары, влияние чистоты поверхности шейки вилки на работоспособность сальника, качество смазки и решить другие вопросы.

3.2 Дорожные испытания

Эти испытания карданных передач чаще проводят в совокупности с испытаниями других агрегатов, однако не исключены испытания, объектом которых являются только карданные передачи, особенно при доводочных работах.

Испытания карданных передач, являющихся одним из элементов трансмиссии, в методическом отношении имеют много общего с испытаниями сцеплений, коробок передач и ведущих мостов.

Подготовленные к испытаниям карданные передачи устанавливают на автомобиле, который проходит обкатку на режимах, указанных в предыдущем разделе. Испытания проводятся по маршруту, также аналогичному тому, который применяется для испытаний остальных агрегатов трансмиссии с тем различием, что в маршрут включают участки неровной дороги, вызывающие интенсивное изменение угла наклона карданного вала, а также мокрой и загрязненной дороги, а для автомобилей высокой проходимости, кроме того, и броды.

При испытаниях определяют число троганий с места на уклоне с крутизной, близкой к его максимальной величине, с включением низшей передачи в коробке передач, в том числе передачи заднего хода, при работе двигателя на режиме максимальной мощности. Значительный объем испытаний составляют испытания автомобиля при движении с максимальной скоростью, допускаемой различными передачами в коробке, которые переключаются последовательно от низшей до высшей и наоборот через каждые 10…20 км. При переключении передач от высшей до низшей каждая последующая передача включается при максимальной скорости автомобиля, допускаемой той передачей, которая должна быть включена.

В процессе испытаний наблюдают за появлением резонансных колебаний валов карданной передачи при разных скоростях движения автомобиля, шумов в соединениях, вибраций промежуточной опоры и т. д. Результаты наблюдений заносят в путевой протокол или журнал.

После испытаний карданную передачу осматривают и выполняют соответствующие измерения, с помощью которых определяют износы трущихся частей, в частности крестовин, подшипников и шлицевых соединений. На основании полученных результатов дают заключение о том, соответствует ли карданная передача предъявляемым к ней требованиям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время научно-исследовательскими и учебными институтами, автомобильными и автоагрегатными заводами широко применяются все указанные виды испытаний, так как только их сочетание может дать максимальный эффект при создании новых автомобилей, модернизации существующих и проверке качества серийно выпускаемых.

Существенные преимущества стендовых испытаний проявляются при исследовании вопросов надежности агрегатов, когда требуется многократно нагружать детали, что в условиях пробеговых испытаний невозможно без больших потерь времени.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гришкевич А.И. «Автомобили: Испытания» - М.Н.: Высшая школа 1991г., 432 с.

2. http://avto-barmashova.ru/

Размещено на Allbest