Испытание автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Испытания автомобилей связаны с большим количеством разнообразных измерений. Преобладающими над механическими измерительными системами являются электрические, при которых обеспечивается высокая точность, чувствительность, широкий диапазон измеряемых величин и возможность автоматической обработки полученной информации.

Типовая схема измерений неэлектрических величин электрическими методами включает первичный и промежуточный преобразователи и устройство для регистрации. Первичный преобразователь в зависимости от измеряемой величины создает электрический сигнал. Характерным примером такого преобразователя является тензорезистор, применяемый для измерения механических напряжений.

Самописцы, осциллографы, магнитографы и другие устройства предназначены для записи и хранения полученной информации в той или иной форме. Промежуточные преобразователи обеспечивают совместность работы первичных преобразователей и регистрирующих устройств. Примерами промежуточных преобразователей являются усилители, фильтры, переключающие устройства и т.д.

В некоторых случаях для использования электрических методов измерения применяют чувствительный элемент, который превращает одну измеряемую величину в другую, удобную для фиксирования ее первичным преобразователем. Например, для измерения давления используют трубчатый чувствительный элемент, изменения напряжения в котором регистрируются тензорезисторами.

1. Автомобильные полигоны

Программу проведения испытаний составляют в соответствии с их задачами. Несмотря на различие испытаний, программы их проведения должны отражать содержание и объем всех этапов и последовательность их выполнения, общие условия и особенности условий на каждом этапе, методику испытаний на каждом этапе, содержащую способы решения поставленных задач с учетом технических возможностей. В каждой программе должны быть указаны перечень аппаратуры и оборудования, необходимых для проведения работ, данные о техническом персонале для проведения испытаний с распределением обязанностей и график проведения работ.

Многие виды испытаний стандартизованы и программы их выполнения определены государственными и отраслевыми стандартами и нормалями.

При разработке программы следует использовать методы планирования эксперимента, которые позволяют с наименьшими затратами времени и средств получать необходимые результаты.

Основу любой программы испытаний составляют следующие виды работ: подготовка и проверка качества изготовления и сборки автомобиля; определение масс и размеров, эксплуатационно-технических свойств автомобиля, тепловых режимов двигателя и агрегатов шасси, нагрузочных режимов агрегатов и напряжений в деталях; исследование вибрации и шумности.

Объем и, следовательно, трудоемкость испытаний определяются количественными показателями: числом исследуемых параметров с учетом их сложности, числом опытов, массой автомобиля, скоростными режимами, длительностью пробега и т.д. Кроме того, при отдельных видах испытаний автомобиль может работать на различных сортах топлива и смазки и в разных эксплуатационных состояниях (привод передних ведущих колес включен или выключен и др.).

Число исследуемых параметров зависит от вида испытаний. Наибольшее число соответствует доводочным и предварительным испытаниям. При контрольных, периодически повторяющихся испытаниях серийных образцов число определяемых параметров должно быть минимальным. В процессе их проведения определяют показатели тягово-скоростных и тормозных свойств, топливной экономичности, а при длительных испытаниях - также износа деталей. В программу эксплуатационных испытаний входит определение тормозных свойств, расхода топлива, надежности, удобства обслуживания и ремонта и нагрузочных режимов работы агрегатов и деталей.

При контрольных испытаниях могут быть проведены два опыта, если не наблюдается значительного рассеивания результатов. При приемочных испытаниях число опытов должно быть не менее четырех.

В зависимости от вида испытаний выбирают массу автомобиля. Например, контрольные испытания проводят при полной массе, приемочные - без груза и с полной номинальной нагрузкой, доводочные и предварительные - при различных массах, включая (для грузовых автомобилей) прицеп.

Аналогично выбирают числа скоростных режимов и эксплуатационных состояний. Наименьшее число режимов и состояний назначают при контрольных испытаниях.

Подготовка к испытаниям. В процессе подготовки к испытаниям проводят отбор и приемку автомобиля и оборудования, а также обкатку нового автомобиля. Способ отбора автомобиля зависит от вида испытаний. Для контрольных испытаний нельзя отбирать лучшие образцы, устранять производственные дефекты, проводить дополнительные регулировки и другие мероприятия, влияющие на оценку качества изготовленного автомобиля.

При выборе образцов для приемочных или ресурсных испытаний можно устранять случайные дефекты и неполадки и выполнять дополнительные регулировки с целью приведения автомобиля в соответствие с техническими условиями и конструкторской документацией.

При приемке предприятие-изготовитель представляет организации, проводящей испытания, техническую документацию на испытываемый автомобиль. Техническое состояние автомобиля определяют при осмотре, устанавливая исправность автомобиля в целом и его отдельных агрегатов с помощью средств технической диагностики. При осмотре автомобиля определяют его комплектность, выявляют повреждения и недоброкачественность изготовления деталей, а также дефекты поверхностных покрытий и сварных швов. У автомобилей текущего производства проверяют наличие знаков приемки ОТК и пломб. Наряду с внешним осмотром агрегаты проверяют в действии - прослушивают двигатель, проверяют работу органов управления и т.д. Результаты технического осмотра заносят в журнал испытаний.

Перед испытаниями устраняют дефекты, которые препятствуют нормальной безопасной работе автомобиля и его агрегатов, устанавливают аппаратуру, необходимую для проведения испытаний, или производят подготовительные работы, обеспечивающие ее быструю установку и включение.

Некоторые виды испытаний проводят с эталонными агрегатами, характеристики которых полностью соответствуют техническим условиям и не изменяются в процессе испытаний. Эталонные агрегаты применяют в тех случаях, когда изменение характеристики в процессе работы может отразиться на показателях эксплуатационно-технических свойств автомобиля. К числу эталонных агрегатов относят карбюратор, топливоподающую аппаратуру дизелей, распределитель и свечи зажигания, агрегаты и узлы тормозных систем и рулевого управления, амортизаторы, шины и др. Эталонные агрегаты перед установкой на автомобиль отбирают и обкатывают.

К подготовительным операциям при ресурсных испытаниях относятся первоначальная проверка размеров и маркировка деталей, износ которых предстоит определить, нанесение на поверхности деталей лунок или отпечатков для определения износа методом искусственных баз, активация деталей нанесением радиоактивных веществ при определении темпа износа и т.д. Таким образом, подготовку автомобиля к испытаниям проводят с учетом вида и задач испытаний.

Обкатывают новый автомобиль в соответствии с указаниями заводской инструкции по эксплуатации с целью предотвращения повреждений агрегатов и деталей при больших нагрузках и скоростях движения, которые имеют место в отдельных видах испытаний. Испытания с высокими скоростями движения (при определении показателей тягово-скоростных свойств) и большими нагрузками (при испытании на проходимость) рекомендуется проводить после пробега 3-5 тыс. км.

Общие условия проведения испытаний. Топливо и смазочные материалы, используемые при испытаниях, должны соответствовать маркам, указанным в инструкции по эксплуатации автомобиля. Их качество проверяют контрольными анализами.

Техническое обслуживание автомобиля в течение всего периода испытаний проводится согласно заводской инструкции по эксплуатации и действующему положению о техническом обслуживании и ремонте. При хранении автомобиля в период испытаний должны быть исключены изменение технического состояния, нарушение комплектности и регулировок, неучитываемый ремонт, бесконтрольная заправка топливом, слив топлива и масла и т.д. Условия хранения автомобиля определяют программой испытаний. Метеорологические условия оказывают существенное влияние на стабильность результатов дорожных испытаний. Определять большинство эксплуатационно-технических свойств рекомендуется в сухую погоду при температуре воздуха 5-25^? С. Скорость ветра не должна превышать 3 м/с. Измеренную анемометром скорость ветра и его направление фиксируют в протоколе испытаний. Тепловые режимы агрегатов автомобиля в процессе испытаний контролируют дистанционными термометрами. Тепловой режим двигателя при испытаниях так же, как и других агрегатов, должен быть в пределах, предусмотренных инструкцией по эксплуатации автомобиля, за исключением специальных экспериментов, проводимых с целью определения влияния теплового режима работы двигателя на КПД, расход топлива и другие показатели. Перед испытаниями по определению показателей эксплуатационно-технических свойств агрегаты, тепловое состояние которых оказывает влияние на эти свойства, должны быть прогреты при пробеге. Время и условия пробега указывают в методике испытаний.

При проведении испытаний строго обязательно соблюдение мер по обеспечению безопасности испытателей и сохранности автомобиля, а также установленных на нем измерительных приборов и устройств. Перед испытаниями автомобиль тщательно осматривают, проверяют агрегаты, оказывающие влияние на безопасность Движения (тормоза, рулевое управление, шины, колеса). Во время выездов на автомобиле может находиться только водитель и испытатель, работающий с измерительной аппаратурой. Вместо пассажиров следует применять балласт, а в некоторых случаях манекены, надежно закрепленные в кузове автомобиля. Водитель и испытатель должны быть в шлемах и пристегнуты ремнями безопасности.

Скоростные испытания автомобилей проводят в дневное время с включенными фарами. При проведении испытаний, связанных с повышенной опасностью, вблизи места испытаний должны находиться пожарный автомобиль с командой, медицинский автомобиль с персоналом и представитель службы безопасности движения.

Условия проведения дорожных испытаний. Выбирают дорожные участки для проведения испытаний в соответствии с их задачами. Дорожные условия указывают в программе испытаний. Лучшие условия проведения испытаний (стабильность дорожных условий, необходимую безопасность и высокое качество испытаний) обеспечивают на полигоне. В нашей стране работает полигон Центрального научно-исследовательского ордена Трудового Красного Знамени автомобильного и автомоторного института (НАМИ), расположенный недалеко от г. Дмитрова Московской области.

На автополигоне НАМИ имеются следующие дороги:

Скоростная дорога, выполненная в виде кольца и имеющая асфальтобетонное покрытие, уклоны, характерные для автомагистрали среднепересеченной местности, предназначена для длительных скоростных пробеговых испытаний автомобилей.

Булыжная дорога, представляющая собой кольцевую трассу, предназначена для испытаний автомобилей всех типов на долговечность.

Одна грунтовая дорога имеет продольный профиль, соответствующий рельефу местности, на ней проводят длительные пробеговые испытания. Другая - предназначена для испытаний полноприводных автомобилей в более тяжелых условиях.

Динамометрическая горизонтальная дорога (прямолинейная в плане) имеет цементобетонное покрытие. Здесь проверяют тягово-скоростные и тормозные свойства и топливную экономичность автомобилей. Дорога имеет на одном конце разворотную петлю, а на другом - круглую горизонтальную площадку, на которой определяют маневренность, управляемость и устойчивость автомобилей.

Комплекс специальных испытательных дорог включает участки с короткими волнами типа «стиральная доска», «бельгийская мостовая», шумосоздающий участок, булыжную мостовую с покрытием специального профиля, булыжную мостовую с ровным замощением и два участка с асфальтобетонным покрытием.

На дороге типа «стиральная доска» определяют влияния резонансных колебаний и вибраций на работу и надежность различных узлов автомобиля, особенно амортизаторов и упругих элементов подвески, а также рулевого управления. На «бельгийской мостовой», воспроизводящей старинные мощеные дороги Европы, проводят испытания на усталостную прочность и надежность в условиях сильной тряски и вибраций. При движении по шумосоздающей дороге, полученной специальной укладкой камней в цементобетонное основание, создаются вибрации и шумы подрессоренных и неподрессоренных частей и шин автомобиля.

Булыжная дорога с ровным замощением предназначена для испытаний на плавность хода автомобилей всех типов, а специального профиля - грузовых автомобилей всех типов и автомобилей повышенной проходимости с максимальной осевой нагрузкой (до 180 кН). На двух дорогах с асфальтобетонным покрытием проверяют тягово-скоростные и тормозные свойства, управляемость, по ним могут двигаться вспомогательные автомобили с наблюдателями, аппаратурой или с устройствами для дистанционного управления при испытании автомобилей.

В комплекс специальных дорог входит трек со сменными препятствиями, на котором испытывают рамы и несущие системы автомобилей на прочность и долговечность при действующих знакопеременных скручивающих моментах.

6. Комплекс подъемов малой крутизны предназначен для определения тягово-скоростных свойств автомобилей всех типов, а также для испытаний на долговечность, надежность тормозных систем, трансмиссий и других агрегатов в условиях, имитирующих условия сильно пересеченной местности. В этот комплекс входят подъемы крутизной 4, 6, 8 и 10%. На комплексе подъемов большой крутизны (30, 40, 50 и 60%) определяют максимальные подъемы, преодолеваемые автомобилями, эффективность тормозных систем, работоспособность систем питания и смазки двигателей на уклонах, испытывают лебедки и проводят ряд других экспериментов. Два подъема крутизной 12 и 16% предназначены для проверки эффективности стояночных тормозов автомобилей и автопоездов.

С подъемами объединена в общий испытательный маршрут так называемая «горная дорога» замкнутого контура, состоящая из ряда криволинейных участков с различными радиусами закруглений (20-80 м).

В комплекс для испытаний автомобиля на пассивную безопасность включены разгонная полоса, разворотная и служебная площадки с асфальтобетонным покрытием и железобетонный параллелепипед для испытаний автомобилей на столкновение.

Для разгона автомобиля перед столкновением используют буксирное тросовое устройство.

Дорожно-бункерный комплекс предназначен для испытаний автомобилей-самосвалов путем многократно повторяющихся циклов «погрузка-движение на коротком участке-разгрузка - движение-погрузка».

Глубоководный бассейн максимальной глубиной 1,8 м служит для испытаний автомобилей на преодоление брода; мелководный бассейн максимальной глубиной 20 см предназначен для проверки эффективности работы тормозов автомобиля в увлажненном состоянии, герметичности основания кузова и работы электрооборудования в случае забрызгивания его водой. Грязевая ванна переменной глубины до 50 см со слоем грязи различной консистенции предназначена для имитации тяжелых дорожных условий. Пылевую камеру используют для оценки герметичности кабин, кузовов автомобилей и их агрегатов.

2. Измерение ускорений и вибраций

Измерение вибраций, ускорений и шумности. В приборах измерения параметров колебаний и вибраций широко применяют колебательные системы. Из теории колебаний известно, что перемещения у массы т (рис. 13, а) связаны с ускорением j выражением

,

где: щ₀ = - частота собственных колебаний массы m на упругом элементе жесткостью С;

А - коэффициент пропорциональности, зависящий от отношения частот d и степени демпфирования е.

а - силовом; б - кинематическом

Схема колебательной системы с одной степенью свободы при различном возбуждении колебаний

Величина

d = Щ_B/ щ₀,

где: Щ_B - частота вынужденных колебаний, возбуждаемых силой Р = Р_а sin Щ_Вt.

Степень демпфирования (коэффициент апериодичности)

,

где: k_д - коэффициент сопротивления демпфера.

Из рис. 14 видно, что при отношении Щ_в/щ₀ = 0ч0,5 определяющая амплитудно-частотную характеристику системы величина А ? 1, а при Щ_B/щ₀ = 2ч3 значения А > 0.

Амплитудно-частотная характеристика колебаний системы

Длина участков, а значит и частотный диапазон, на котором величину А можно считать постоянной, задаваясь допустимым отклонением, зависит от степени демпфирования е. При оптимальном демпфировании можно получить наибольший диапазон рабочих частот, в пределах которого упругую систему можно использовать как преобразователь ускорения.

В первичных преобразователях вибрации измеряется смещение корпуса упругой системы относительно неподвижной инерционной массы, сохраняющей свое положение в пространстве при увеличении частоты колебаний, начиная с величины (2-3) щ₀. Отношение относительного перемещения инерционной массы и корпуса прибора у_отн к перемещению корпуса q_K вместе с исследуемой точкой

.

Когда коэффициент А > 0, отношение перемещений у_отн/q_K > -1. Знак минус свидетельствует о смене фазы между перемещениями. Таким образом, для измерения вибраций и ускорений можно использовать одно и то же устройство, но частотный диапазон измерителя вибрации должен быть больше (2-3) щ₀. Нижний предел диапазона частот зависит от величины демпфирования, а верхний - ограничен частотными характеристиками усилительной или регистрирующей аппаратуры.

Конструкция преобразователей ускорения и вибрации зависит от способа преобразования перемещений инерционной массы в электрический сигнал. Например, в тензометрических преобразователях тензорезисторы реагируют на деформацию упругих элементов, поддерживающих инерционную массу. В этом случае можно применять типовую тензоаппаратуру.

В индуктивных преобразователях перемещение инерционной массы вызывает изменение индуктивности обмоток, что регистрируется специальной аппаратурой, например, ВИ6-5МА. В некоторых видах виброаппаратуры применяют пьезоэлектрические преобразователи, в которых ЭДС возникает под действием инерционной нагрузки. Пьезоэлектрические преобразователи могут иметь массу всего в несколько граммов, а использовать их можно в широком диапазоне частот. Однако для измерения постоянных составляющих процессов они не пригодны. В этом случае применяют индуктивные или тензорезисторные преобразователи.

Рассмотрим преобразователи виброаппаратуры ВИ6-5МА. Пластины 1 (инерционная масса) преобразователя ускорений ДУ-5 замыкают магнитный поток сердечника через воздушный зазор.



а - ускорений ДУ-5; б - вибрации ДВ-1

Схемы и характеристики преобразователей

Они закреплены на пластинчатых пружинах 2. На сердечнике 3 размещены измерительные 4, а также питающая обмотки. При смещении пластин под действием сил инерции изменяется индуктивность обмоток. Это изменение фиксируется аппаратурой. Преобразователь не имеет жидкостного демпфирования, его характеристику корректируют с помощью фильтра.

Преобразователь вибрации ДВ-1 имеет жидкостное демпфирование. Инерционная масса 5 цилиндрической формы является сердечником концентрических катушек 4. Упругие элементы 3 так же, как в преобразователях ускорения, выполнены пластинчатыми. Устройства для измерения вертикальных и горизонтальных вибраций различаются установкой пружин. Корпус 1 закрыт крышками 2.

В генераторно-усилительном блоке аппаратуры ВИ6-5МА генератор G1 несущей частоты 6 кГц подает напряжение на усилитель мощности УМ1 всех каналов.



Блок-схема виброаппаратуры ВИ6-5МЛ

Напряжение 16 В с каскадов подается на питающие обмотки W1 преобразователя Д. В двух измерительных обмотках W2 и W3 наводится ЭДС, величина которой зависит от положения подвижного сердечника. Если сердечник находится в среднем положении, то величина наводимых ЭДС в обеих обмотках одинакова. При смещении сердечника в одной обмотке напряжение уменьшается, а в другой - увеличивается. Напряжения, снимаемые с этих обмоток, поступают на выпрямительные мосты Ml и МІ, которые соединены между собой так, что при суммировании напряжения вычитаются. В цепь между мостами включен переменный резистор R, с помощью которого можно получить нулевой ток в любом положении сердечника. Ток, поступающий с выпрямительных мостов, несет частоту генератора, модулированную входным сигналом. На выпрямительных мостах выделяется полярность сигнала, а несущая частота задерживается фильтром низкой частоты ФНЧ. Особенность ФНЧ заключается в том, что он не только задерживает несущую частоту, но и исправляет характеристику преобразователя ускорения. Поскольку преобразователь ускорения не имеет своего демпфирования, то остро настроенный фильтр срезает резонансный пик этого устройства. В результате расширяется рабочий диапазон частот Щ_раб, а общая характеристика системы «преобразователь-усилитель-фильтр» становится близкой к характеристике, получаемой при оптимальном демпфировании. Нарушение настройки и характеристики фильтра или изменение частоты собственных колебаний преобразователя приводит к резкому ухудшению рабочей характеристики.

В блоке питания БПП-1 низкое напряжение постоянного тока (24-27 В) преобразуется в напряжение, необходимое для работы ламп усилительного блока с помощью транзисторного генератора G2, который вырабатывает ток с частотой 800 Гц. Напряжение от этого генератора подается на усилитель мощности УМІ, собранный на двух полупроводниковых триодах, и затем на повышающий трансформатор Т, выпрямитель МЗ и сглаживающий фильтр Ф. Таким образом получают высокое напряжение постоянного тока. Для защиты от нарушения полярности питания применен диод V, а от перегрузки - плавкий предохранитель F. Питание включают тумблером S.

В комплект виброизмерительной аппаратуры ВИ6-5МА помимо преобразователей ускорения входят преобразователи давления и перемещения, основанные на индуктивном способе.

В некоторых типах виброаппаратуры использованы пьезоэлектрические преобразователи для измерения ускорений и вибраций. Так, например, аппаратурой «Кристалл-ЗП» можно измерять ускорение (0,02-3000) g в диапазоне частот 0,2-16 кГц. В аппаратуре девять каналов, в нее помимо преобразователей, предварительного усилителя, фильтра низких частот, измерительного усилителя включен блок измерения среднеквадратичного отклонения.

В виброаппаратуре может быть использован набор пьезоэлектрических преобразователей. С их помощью измеряют ускорения в широком диапазоне частот. При необходимости измерения амплитуды вибраций применяют специальные блоки, которые дважды интегрируют сигнал, поступающий с преобразователей ускорения.

Для калибровки вибропреобразователей применяют специальные механические и электродинамические вибростенды, на которых с высокой точностью можно задавать величины ускорений и вибраций. Часто преобразователи ускорений калибруют по ускорению свободного падения, поворачивая их так, чтобы измерительная ось совпадала с вертикалью. Такая тарировка является статической и позволяет проверить лишь начальный участок амплитудно-частотной характеристики при частоте вынужденных колебаний Щ_B = 0.

Для измерения отрицательных ускорений постоянной величины применяют деселерометры жидкостного и маятникового типов. При замедлении в жидкостном приборе происходит перемещение жидкости в U-образной трубке относительно неподвижнoй шкалы, а в маятниковом - отклонение маятника.

3. Испытания автомобильных сцеплений

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 трога-нию 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.

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 1-2 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 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.

1 - нагружение; 2 - разгрузка

Характеристика нажимного механизма сцепления

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.

Характеристика демпфера ведомого диска сцепления

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.



Схема стенда для испытаний фрикционных накладок сцепления

автомобиль испытание фрикционный вибрация

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 (смІ) на толщину изношенной части накладки в процессе испытаний) к энергии Е, поглощенной испытуемым объектом (Н • м) за т включений:

.

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.

4. Испытания автомобилей на пассивную безопасность

Анализ столкновений, наездов, переворачиваний автомобилей показал, что тяжесть последствий значительно зависит от конструкции автомобиля. Комплекс мероприятий, способствующих уменьшению тяжести последствий аварии для водителя и пассажиров, относят к так называемой пассивной безопасности автомобиля.

Испытания автомобилей на пассивную безопасность проводят на полигонах или на специальных стендах. При испытаниях на полигонах используют комплектный автомобиль, а при стендовых - кузов (кабину) или отдельные узлы (рулевое управление, сиденья и др.).

Целью испытаний является проверка соответствия автомобилей и их отдельных узлов нормативным требованиям по пассивной безопасности. Одновременно решаются задачи поиска технически и экономически обоснованных путей дальнейшего повышения безопасности движения.

Методы полигонных испытаний автомобилей на пассивную безопасность

При испытаниях автомобилей на полигонах воспроизводят наиболее типичные аварийные ситуации: лобовое столкновение; опрокидывание автомобиля; наезды сзади и сбоку. Одним наиболее распространенным лобовым столкновением в полигонных условиях является столкновение с неподвижным препятствием. На автополигоне НАМИ такие испытания проводят на специальной площадке размером 10X300 м. Железобетонное препятствие представляет собой параллелепипед соответственно с высотой, шириной и длиной, равными 1,5x3,5x5 м. Масса препятствия составляет около 90 тыс. кг. Лицевая поверхность препятствия перпендикулярна концевому участку полосы разгона и облицована фанерными щитами толщиной 20 мм. Испытываемый автомобиль разгоняют буксирующим тягачом или лебедкой до скорости 48-53 км/ч прямо по направляющему рельсу. Столкновение с бетонным препятствием при скорости автомобиля около 50 км/ч идентично встречному столкновению двух автомобилей, движущихся со скоростями 70-75 км/ч. Процесс столкновения с препятствием фиксируется скоростными кинокамерами с частотой съемки, примерно равной 1000 кадров в секунду. По результатам экспериментов оценивают надежность крепления ремней безопасности, сидений, дверных замков и перегородки между багажным отсеком и пассажирским салоном, а также возможность эвакуации пассажиров из салона автомобиля после аварии. Аппаратура, предназначенная для измерения скорости автомобиля в момент столкновения, должна обеспечивать измерения с погрешностью < 1%. Так, например, на автополигоне НАМИ используют систему фотостворов, которые расположены на расстоянии 5 и 10 м от препятствия. Время движения автомобиля на участке между фотостворами фиксируется с точностью до тысячных долей секунды.

К числу очень опасных дорожно-транспортных происшествий относится опрокидывание автомобиля. Воспроизвести эту аварийную ситуацию на полигоне можно наездом колес какой-либо одной стороны автомобиля, движущегося с определенной скоростью, на препятствие-трамплин. Получаемые результаты зависят от большого числа факторов: точности наезда на трамплин, массы автомобиля и характера распределения масс по его длине, жесткости подвесок и шин, аэродинамических характеристик автомобиля и др. Более стабильные результаты получают при использовании методики, по которой авария опрокидывания имитируется путем сбрасывания автомобиля со специальной подвижной платформы. Испытываемый автомобиль устанавливают на опорную площадку платформы, которая наклонена на 23° относительно оси автомобиля в поперечной плоскости. Нижний конец опорной площадки имеет прочный бортик высотой около 100 мм, в который упираются боковины шин. Платформа движется горизонтально в направлении, перпендикулярном продольной оси установленного на опорной площадке автомобиля, с постоянной скоростью 48 км/ч. По нормативным данным, платформа затормаживается со скорости 48 км/ч до полной остановки на расстоянии не более 0,914 м, сохраняя свое строго горизонтально-поступательное движение того же направления. Замедление платформы в процессе торможения должно быть не менее 20g в течение 0,04 с. Разгоняют платформу до требуемой скорости тягачом. Требуемое движение платформы обеспечивается направляющим устройством, а торможение - буферным устройством. В результате интенсивного замедления платформы установленный на ней автомобиль, продолжая движение по инерции, падает на поверхность испытательной площадки и переворачивается несколько раз. В процессе испытаний скорость платформы измеряют с помощью фотостворов. Для оценки пассивной безопасности конструкции определяют деформации кузова, размеры остаточного пространства салона; изучают состояние дверей, ремней безопасности и мест их крепления, стекол кузова, манекенов и т.д.

Для проведения испытаний на опрокидывание грузовых автомобилей и автобусов их сбрасывают с откоса с уклоном около 60%. В кабине автомобиля (салоне автобуса) на сиденьях размещают манекены, часть которых прикрепляют ремнями безопасности. В салоне устанавливают кинокамеры (обычные и скоростные) для съемки перемещений манекенов в процессе опрокидывания автомобиля. Стоящий на краю откоса автомобиль (автобус) приподнимают за одну сторону подъемником до тех пор, пока он не начнет падать вниз по уклону, многократно переворачиваясь. С помощью установленных на испытательной площадке кинокамер ведется непрерывная фиксация всех этапов эксперимента.

Аварию опрокидывания можно имитировать также при сбрасывании автомобиля, расположенного вверх колесами под углом к горизонту, на плоскую горизонтальную площадку. Площадка должна иметь твердую основу и быть покрыта листом фанеры толщиной 15 мм. Высота подъема автомобиля составляет 0,35 м и определяется расстоянием от нижней точки крыши до поверхности площадки. В момент касания крыши угол наклона продольной оси автомобиля относительно поверхности площадки должен составлять 5°, а поперечной 25°. При таком искусственном опрокидывании получают стабильные результаты, соответствующие реальным, поскольку во многих дорожно-транспортных происшествиях наблюдается переворачивание автомобиля в воздухе с последующим ударом о дорожное полотно.

Обязательной является оценка легкового автомобиля с позиций пассивной безопасности при наезде сзади. Цель таких испытаний - определение зоны деформации кузова при ударе сзади, проверка надежности и пожаробезопасности. Проверяются также перегрузки шеи пассажиров-манекенов, эффективность действия и прочность подголовников. Испытания проводят при скорости столкновения 35 ± 3 км/ч, топливный бак должен быть заполнен топливом на 90%. Манекены, размещенные в салоне автомобиля, прикреплены ремнями безопасности. На автополигоне НАМИ для испытаний, имитирующих наезд сзади, применяют двухосную тележку с жесткой рамой и ударной плитой размером 800X2500 мм. Тележка имеет дистанционно управляемые гидравлические тормоза с электроприводом. Разгонять тележку до заданной скорости можно следующими способами: движением по направляющим под уклон достаточной длины и крутизны, буксировкой, реактивным ускорителем и др. Для создания ударного импульса можно также использовать маятниковое устройство с радиусом качания не менее 5 м (ГОСТ 21959-76). Масса ударного устройства (тележки или маятника) должна составлять 1100 ± 20 кг.

Аналогично проводят испытания на боковой удар. В качестве ударного устройства применяют также тележку или маятник (ГОСТ 21961-76). В испытываемом автомобиле, как правило, на переднем и заднем сиденьях со стороны удара размещают два манекена, прикрепленных ремнями безопасности. В процессе эксперимента измеряют перегрузки туловища и головы манекенов, деформации боковых частей кузова, остаточное пространство салона и ряд других параметров, фиксируют случаи самооткрывания дверей в момент приложения ударного импульса, состояние стекол кузова, двигателя и агрегатов шасси, проверяют работоспособность дверей и дверных замков противоположной удару стороны автомобиля (двери должны открываться без применения инструмента).

По результатам описанных испытаний автомобиля на лобовое столкновение, опрокидывание, наезд сзади и сбоку можно дать комплексную оценку соответствия конструкции требованиям пассивной безопасности и в случае необходимости разработать рекомендации о необходимых изменениях и конструктивных усовершенствованиях.

Список использованной литературы

1. Испытания автомобилей. В.Б. Цимбалин, В.Н. Кравец, С.М. Кудрявцев, И.Н. Успенский, В.И. Песков М.: Машиностроение, 1978

2. Автомобили: Испытания: Учеб. Пособие для вузов / В.М. Беляев, М.С. Высоцкий, Л.Х. Гилелес. Под ред. А.И. Гришкевича, М.С. Высоцкого - Минск: Выс.шк. 1991

3. Куров Б.А., Лаптев С.А., Балабин И.В. Испытания автомобилей. М.: 1976

4. Сайт http://avto-barmashova.ru/

Размещено на Allbest.ru