Розробка науково-методичних основ проектування універсальних пересувних станцій діагностики легкових автомобілів
Встановлення підвищення безпеки дорожнього руху автотранспортних засобів шляхом поліпшення якості контролю технічного стану автомобілів (особливо гальмових систем) відповідно до вимог діючих стандартів. Використання пересувних діагностичних станцій.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 07.03.2014 |
| Размер файла | 88,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http:www.allbest.ru/
Размещено на http:www.allbest.ru/
ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ
ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Мармут Ігор Арнольдович
УДК 629.113.004
РОЗРОБКА НАУКОВо-методичних ОСНОВ
ПРОЕКТУВАННЯ УНІВЕРСАЛЬНИХ ПЕРЕСУВНИХ
СТАНЦІЙ ДІАГНОСТИКИ ЛЕГКОВИХ АВТОМОБІЛІВ
Спеціальність 05.22.20 - Експлуатація та ремонт засобів транспорту
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового
ступеня кандидата технічних наук
Харків - 2001
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі системотехніки та діагностики транспортних машин Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету (ХДАДТУ) Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Варфоломєєв Володимир Миколайович, професор кафедри системотехніки та діагностики транспортних машин ХДАДТУ
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Торлін Вадим Миколайович, завідуючий кафедрою машинобудування і транспорту Севастопольського державного технічного університету,
кандидат технічних наук Гецович Євген Моісеєвич, головний науковий співробітник ЗАТ НДІ ``Гідропривод''
Провідна установа: Східноукраїнський національний університет, кафедра “Автомобілі”, Міністерство освіти і науки України, м. Луганськ
Захист відбудеться “30” травня 2001 р. о 12.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.059.02 при Харківському державному автомобільно-дорожньому технічному університеті за адресою: 61002, Україна, м. Харків, вул. Петровського, 25.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету (м. Харків, вул. Петровського, 25).
Автореферат розісланий “28” квітня 2001 р.
Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради,
д-р техн. наук, проф. ________________Юрченко А.М.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Вступ. Постійне збільшення автомобільного парку країни і ріст при цьому кількості ДТП висувають підвищені вимоги до технічного стану автотранспортних засобів (АТЗ) і, в першу чергу, систем і механізмів, що забезпечують безпеку руху.
У зв'язку з цим вони повинні періодично контролюватися для оцінки експлуатаційних властивостей, що впливають на активну безпеку. Однак існуюча система визначення технічного стану автомобілів має багато недоліків. Це стосується як проведення даної роботи в умовах підприємств автотранспорту, так і оцінки автомобілів працівниками Державної автомобільної інспекції (ДАІ) при щорічних технічних оглядах.
Актуальність теми. Стаціонарні станції діагностики ДАІ не охоплюють інструментальним контролем рухомий склад, розсереджений по районних центрах, у сільській місцевості. Рішенням цієї проблеми є впровадження в систему контролю технічного стану рухомого складу, насамперед легкових автомобілів індивідуальних власників і дрібних транспортних організацій, пересувних діагностичних станцій (ПДС).
Разом з тим, станції діагностики, що діють у містах, оснащені переважно дорогим імпортним устаткуванням (наприклад, у м. Харкові й області - німецької фірми “МАНА”). Найбільш часто це устаткування не забезпечує якісної перевірки систем автомобіля, що впливають на безпеку руху (особливо гальмових систем). Це зв'язано з невідповідністю режимів випробувань реальним умовам роботи автомобіля (перевірки проводяться при низьких швидкостях обертання коліс, без навантаження і т.д.). Крім того, сучасні автомобілі оснащуються антиблокувальними системами, регуляторами гальмівних сил та іншими пристроями. Для їх перевірки існуючі діагностичні стенди, розраховані на малі швидкості випробувань, не придатні.
Постанови урядових органів визначають роботи, присвячені підвищенню дорожньої й екологічної безпеки на транспорті, як найбільш актуальний напрямок досліджень.
Усе відзначене вказує на те, що значно зростають вимоги як до стаціонарних, так і до пересувних діагностичних станцій (до конструкції діагностичного устаткування і методів перевірки). Це дозволяє розглядати виконану дисертаційну роботу як актуальну, спрямовану на рішення ряду питань, що є складовими елементами комплексної науково-технічної проблеми забезпечення безпеки руху та екології рухомого складу автотранспорту.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертації відповідає науковому напрямку роботи кафедри системотехніки і діагностики транспортних машин ХДАДТУ, бюджетній тематиці науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт Проблемної НДЛ при кафедрі, бюджетним темам №03-53-91 “Розробка ефективних методів і засобів діагностування рухомого складу автомобільного транспорту”, №30-53-92 “Розробка і виготовлення дослідного зразку пересувної станції діагностики автомобілів”, №05-53-98 “Теоретичні основи нової концепції системи профілактичного обслуговування і ремонту транспортних колісних машин”.
Мета і задачі дослідження.
Мета роботи - підвищення безпеки дорожнього руху АТЗ шляхом поліпшення якості контролю технічного стану легкових автомобілів (особливо гальмових систем) відповідно до вимог діючих стандартів за допомогою пересувних діагностичних станцій.
Об'єкт дослідження - процес взаємодії елементів пересувної діагностичної станції з автомобілем. автомобіль діагностичний станція
Предмет дослідження - питання створення раціональної конструкції універсальної пересувної станції діагностики легкових автомобілів.
Методи дослідження - у роботі використані аналітичні та експериментальні методи досліджень, що базуються на принципах інженерних знань. Результати аналітичних досліджень порівнюються з результатами експериментів, що отримані в процесі виготовлення дослідного зразку ПДС-Л.
Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні задачі:
-- обґрунтування вибору оптимального складу ПДС і раціонального варіанту її використання;
-- розробка оптимальної компоновочной схеми і основних конструктивних параметрів стенда з біговими барабанами;
-- розробка вимірювальної системи по контролю діагностичних параметрів на ПДС;
-- проведення комплексу експериментальних досліджень для визначення впливу конструктивних параметрів стенда з біговими барабанами на вихідні значення діагностичних параметрів;
-- розробка методики контролю технічного стану автомобіля на ПДС.
Наукова новизна одержаних результатів: розроблені нові методики обґрунтування інерційної маси стенда з біговими барабанами з урахуванням мінімізації похибок діагностування гальмових систем і діаметра бігових барабанів з урахуванням коефіцієнта зчеплення їх з шиною і втрат на прослизання.
Практичне значення одержаних результатів:
-- на основі теоретичних досліджень був виготовлений дослідний зразок пересувної діагностичної станції легкових автомобілів (ПДС-Л), що акредитований органами Держстандарту для практичного використання;
-- результати досліджень можуть бути використані для розробки Державного стандарту на пересувні станції діагностики.
Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні теорії розрахунку і проектування інерційних стендів з біговими барабанами для контролю параметрів систем автомобілів. Розроблено методику контролю технічного стану автомобіля на ПДС.
Апробація результатів дисертації.
Результати досліджень, що включені в дисертацію, були висвітлені в 2-х доповідях на науково-практичній конференції по проблемі захисту повітряного басейну від шкідливих викидів автотранспортних засобів (ХДАДТУ, 1997 р.), тезах доповіді на 4-й міжнародній науково-технічній конференції ''Рішення екологічних проблем в автотранспортному комплексі'' (м. Москва, 2000 р.), тезах доповіді на IV міжнародній науково-технічній конференції ''Автомобільний транспорт: проблеми і перспективи'' (м. Севастополь, 2000 р.), доповіді на міжнародній науковій конференції ''Автомобільний транспорт і дорожнє господарство на рубежі 3-го тисячоліття'' (ХДАДТУ, 2000 р.), щорічних науково-технічних конференціях ХДАДТУ(1999-2001р.).
Публікації.
Матеріали дисертації опубліковані в 7 статтях і доповідях, у тому числі 4 - у наукових (фахових) виданнях.
Структура та обсяг роботи.
Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списка використаних джерел і додатків. Повний обсяг роботи складає 208 сторінок, із них 129 сторінок основного тексту, 24 таблиці на 16 сторінках, 53 ілюстрації на 27 сторінках і 3 додатки на 24 сторінках. Список використаних літературних джерел включає 133 найменування на 12 сторінках.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
У вступі обґрунтована актуальність і новизна теми, дана загальна характеристика роботи, сформульовані мета і задачі досліджень, наведені основні напрямки вирішення задач.
У першому розділі показана актуальність оцінки технічного стану автомобілів, особливо їх гальмових систем (ГС). При цьому повинні бути дотримані вимоги міжнародних документів (по гальмовим системам - Правила №13 ЄЕК ООН). Періодична перевірка технічного стану здійснюється на підприємствах, а також при проходженні державного технічного огляду. Якість її виконання залежить від стану матеріальної бази і політики держави в сфері забезпечення безпеки дорожнього руху.
Закордонний і вітчизняний досвід свідчить про ефективність інструментальних методів при проведенні періодичного контролю технічного стану автомобілів. Однак в Україні практично відсутня нормативно-правова база для використання інструментальних засобів контролю (залучення до проведення технічних оглядів лабораторій діагностики носить рекомендаційний характер). Тому фактично техогляди проводяться працівниками ДАІ “на око” і зводяться, в основному, до перевірки ідентифікаційних номерів автомобіля і документів власника. Крім того, контролюючі органи недостатньо забезпечені діагностичним устаткуванням. Всі ці фактори негативно впливають на загальний рівень безпеки руху. Тому єдиним способом підвищення якості контролю технічного стану автомобілів є використання недорогих і ефективних діагностичних засобів.
Великий внесок у розвиток діагностики автомобілів внесли М.Я. Говорущенко, І.М. Арінін, А.П. Болдін, А.Т. Лєбєдєв, Л.В. Мірошников, О.Г. Сєргєєв, О.В. Сєров та ін. Питанням підвищення експлуатаційної надійності транспортних засобів присвячені роботи таких вчених, як Ф.М. Авдонькін, М.Н. Бедняк, Є.С. Кузнецов, І.А. Луйк, В.М. Міхлін, Л.Г. Резнік та ін. Основи конструювання гальмових систем автомобілів та засобів для їх перевірки і питання методичного забезпечення викладені в працях вчених України та інших країн: В.М. Торліна, А.М. Туренко, В.М. Варфоломєєва, В.С. Гернера, Я.Х. Закина, О.І. Зелика, М.К. Корольова, А.О. Малюкова, С.С. Селіванова, В.Г. Шаталова, О.О. Філімонова та ін.
Проведений аналіз контрольно-діагностичного устаткування, придатного для проведення технічних оглядів автомобілів, дозволяє розділити його на дві великі групи - стаціонарні та пересувні засоби.
Використання стаціонарних станцій економічно виправдано лише в містах з високою концентрацією рухомого складу на обмеженій території. Перевірка на них автомобілів, дислокованих поза великими містами (райцентри, села і т.д.), сполучена з великими холостими пробігами. Це збільшує витрату палива, знос шин і автомобілів у цілому, відриває від виробничої діяльності автомобілі і водіїв, збільшує викиди в атмосферу шкідливих речовин. Будівництво стаціонарних станцій у невеликих населених пунктах економічно невигідно, тому що вартість устаткування досить велика (у зв'язку з тим, що в даний час станції оснащуються, як правило, устаткуванням закордонних фірм). Якість перевірок на цьому устаткуванні деяких систем автомобіля (зокрема, гальмових систем) недостатня і не відповідає характеру реальних режимів роботи автомобіля.
Доцільним рішенням проблеми є використання пересувних діагностичних станцій, які доставляються до місць дислокації автомобілів і виконують там перевірки. ПДС не одержали поки що належного застосування в системі інструментального контролю, однак вони відносяться до числа перспективного устаткування.
У другому розділі наведені теоретичні передумови розробки інструментального і методичного забезпечення технічних оглядів автомобілів за допомогою ПДС. Аналіз виконаних досліджень показав, що розвиток конструкцій ПДС йде по двом основним напрямкам: пересувні діагностичні станції на колісному шасі переобладнаних автотранспортних засобів (самохідні діагностичні пункти - СДП); пересувні діагностичні станції, що не мають колісного шасі (діагностичні пункти, що перевозяться - ВДП).
При рівних повноті і якості перевірок різні варіанти ПДС варто порівнювати за економічними критеріями. Вони можуть відрізнятися при оцінці їхнього використання для перевірки державних автомобілів і автомобілів, що належать індивідуальним власникам.
У першому випадку критерій очевидний - це величина сумарних господарських витрат на перевірку автомобілів органами ДАІ, включаючи витрати на подачу автомобілів до ПДС і повернення їх до місця базування.
В другому випадку можливі різні підходи. Якщо вважати, що всі витрати на подачу автомобілів до ПДС несе індивідуальний власник, то як критерій варто вибрати витрати ДАІ на перевірку автомобілів (критерій 1).
Якщо для суспільного виробництва важливо заощаджувати не стільки гроші, скільки натуральні ресурси - паливо, мастильні матеріали, шини, запасні частини, то як критерій 2 при оцінці варіантів ПДС можна приймати суму витрат ДАІ та індивідуального власника:
, (1)
де Ргаи - витрати ДАІ на організацію перевірок з використанням ПДС; Ртсм, Рш, Рзч - витрати при подачі автомобілів на ПДС відповідно на паливо і мастильні матеріали, на шини і на запасні частини; Рп - експлуатаційні витрати.
Можна як критерій приймати суму матеріальних і трудових витрат (критерій 3):
, (2)
де Ртор - витрати власника на обслуговування і ремонт автомобіля (включаючи запасні частини), викликані додатковим пробігом при подачі на ПДС, і на перевірку, грн; Рам - витрати на амортизацію, грн; З - середня заробітна плата власника за час подачі автомобіля на ПДС і назад, чекання і перевірки, грн; Вр - час перевірок на ПДС, проведених у загальний робочий час, год.; Во - загальний час перевірок на ПДС, год.; Кз - середнє відношення вартості продукції, виробленої працівником (власником автомобіля), до його зарплати.
Витрати на перевірку автомобілів за допомогою ПДС (в обох варіантах) можуть бути описані вираженням з двома аргументами: А1 - кількість автомобілів, що перевіряються в одному пункті роботи, і Д - відстань між двома сусідніми пунктами роботи. Двомірний простір з координатами А1 і Д можна розділити на два підпростори, в одному з яких , а в іншому - навпаки. Границя між двома підпросторами визначиться умовою: .
Для трьох розглянутих критеріїв вираження по оптимізації переваги СДП і ВДП для автомобілів індивідуальних власників будуть наступними.
Аналіз показав, що СДП в багатьох випадках економічніші ніж ВДП (краща мобільність, ВДП доводиться використовувати як централізований діагностичний пункт, через що в деяких регіонах зростають витрати на подачу автомобілів, що перевіряються). ВДП економічніші ніж СДП при концентрації значного числа автомобілів на невеликому просторі (умови великого міста).
На підставі огляду типів ПДС і узагальнення досвіду ХДАДТУ (ХАДІ) по проектуванню подібних станцій, обґрунтований оптимальний склад ПДС: автомобіль-тягач з закритим кузовом, стенд з біговими барабанами, комплект необхідного діагностичного устаткування. Базовим елементом ПДС є барабанний стенд. Він повинний бути інерційним і комбінованим (перевірка гальм - з обов'язкового переліку перевірок, а також перевірка тягових властивостей автомобіля і токсичності (насамперед NOx) за додаткову плату).
Тихохідні силові стенди мають меншу масу, вони більш прості по будові і надійні в експлуатації, але інерційні стенди дають більш достовірну інформацію про технічний стан ГС, тому що дозволяють відтворити реальні швидкісні і теплові режими роботи гальм. Крім того, силові стенди дають завищені значення гальмівних сил у порівнянні з дорожніми випробуваннями (на 18...35%, на інерційних стендах - до 5...7%).
ПДС повинна мати причеп для перевезення стенда з біговими барабанами та естакаду для в'їзду автомобіля на стенд і з'їзду з нього, пристрій для енергозабезпечення з приводом від двигуна, бути компактною, легкою, швидко розгортатися і згортатися. Для зниження ваги стенда необхідно зменшувати приведену інерційну масу і діаметр барабанів, здійснювати вибір оптимального навантажувально-приводного пристрою.
Існуючий критерій вибору інерційної маси стенда по еквівалентності масі автомобіля важко застосувати до стендів для ПДС. Зменшення інерційної маси також обмежують два критерії. Перший - повний час гальмування на стенді повинний завжди перевищувати час спрацьовування приводу, другий - забезпечення реального температурного режиму гальм при стендовій перевірці. При виконанні другого критерію автоматично виконується і перший. Однак при цьому можна прийняти практично будь-яку масу.
Тому для обґрунтування вибору оптимальної приведеної інерційної маси запропонований критерій, який можна сформулювати так: приведена інерційна маса стенда повинна бути настільки великою, щоб сумарна помилка визначення гальмівної сили, яка викликана похибкою вимірювальної системи і неточним знанням стендової приведеної маси, не перевищувала величини, припустимої стандартами.
Похибку приведеної маси стенда можна обчислити по формулі
, (3)
де , - припустимі похибки визначення на стенді відповідно гальмівної сили та сповільнення.
Згідно з існуючими вимогами %. Похибка виміру сповільнення визначається конструкцією вимірювальної системи. На стендах ХАДІ, відповідно до результатів метрологічної атестації, %. З огляду на це, припустиме значення похибки визначення приведеної маси стенда складає - .
Тому що ця похибка є відносною, вона може бути визначена по формулі
, (4)
де , - абсолютні значення похибок виміру приведених мас відповідно стенда і коліс, кг; , - дійсні значення приведених мас відповідно стенда і коліс, кг.
Похибка є систематичною, тому що визначається при проведенні періодичних перевірок з високою точністю (методом падаючого вантажу чи біфілярного підвісу). Тому з формули (4) її можна вилучити. Тоді запропонований критерій вибору приведеної інерційної маси стенда можна записати так:
. (5)
Одним з основних конструктивних параметрів стенда є діаметр робочих барабанів. Він визначає характер взаємодії стенда з автомобілем і металоємність стенда. Критерієм для вибору діаметра барабанів вважають коефіцієнт опору коченню (дослідження д.т.н. Варфоломєєва В.М., д.т.н. Сєрова О.В., к.т.н. Шаталова В.Г.).
Абсолютна величина коефіцієнта опору коченню має значення для стендів чисто інерційного типу. Опір коченню буде істотно впливати на характер взаємодії колеса з барабанами стенда при тривалих обкатних випробуваннях. При короткочасних діагностичних операціях (насамперед, при випробуваннях гальм) припустиме деяке підвищення опору кочення без збитку якості перевірки. У випадку використання стенда з приводними і навантажувальними пристроями значно більш важливим фактором є зчеплення шини з барабаном, величина якого лімітує досяжні на даному стенді значення гальмівного або обертаючого моментів на колесі. Деякі дослідження вищезгаданих авторів дозволяють припускати істотний зв'язок між коефіцієнтом зчеплення шини з барабаном і відносним діаметром барабана (відношення діаметра барабана до діаметра колеса).
Використовуючи залежності від тиску повітря в шині Рш і площі контакту шини F від Pш, одержуємо залежності між і F (для шин вантажних автомобілів розміру 8,25-20 на барабанах діаметром 380 мм):
для км/год - ; (6)
для км/год -; (7)
для км/год -. (8)
Поєднуючи результати досліджень д.т.н. Варфоломєєва В.М. та к.т.н. Шаталова В.Г., одержуємо залежність площі контакту F від відносного діаметра барабана i:
. (9)
На підставі формул (6) - (9) знаходимо шукану залежність коефіцієнта зчеплення від діаметра барабана. Для трьох значень швидкостей ця залежність буде виглядати так:
крива 1 --; (10)
крива 2 --; (11)
крива 3 --. (12)
Характер кривих на рис.1 показує, що коефіцієнт зчеплення зі зменшенням діаметра барабанів змінюється незначно. Істотне падіння його значень відбувається лише після зменшення відносного діаметра барабанів нижче 0,1. Дуже важливою обставиною роботи шини на барабанах варто вважати прослизання зон деформації шини (на ділянці входу в контакт і виходу з нього). Вираження, що зв'язує питомі втрати на прослизання з відносним діаметром барабанів, буде таким:
. (13)
Графік цієї функції представлений на рис. 1 кривою 5 (значне зростання втрат на прослизання відбувається при зменшенні відносного діаметра барабана нижче 0,2); частка інших втрат на кочення в загальному опорі коченню ( ) - кривою 4.
Таким чином, зв'язок між втратами на кочення і діаметром барабанів діагностичних стендів (насамперед гальмових) не може служити єдиним критерієм для вибору діаметра барабанів. Такими критеріями варто враховувати залежності від діаметра барабанів коефіцієнта зчеплення і втрат на прослизання. Все це дозволяє рекомендувати для діагностичних стендів (насамперед для ПДС) співвідношення діаметра барабана - 0,2...0,4 від діаметра колеса.
Аналіз нормативного документа ДСТУ 3649-97 показав його недоліки при регламентації стендових перевірок ГС автомобілів, насамперед режимів випробувань і контрольованих параметрів (час спрацьовування).
Обґрунтування номенклатури діагностичних параметрів гальмових систем здійснювалося, виходячи з фундаментальних понять системотехніки, на підставі математичних моделей з урахуванням функціональних схем (граф-моделей у просторі властивостей і параметрів).
Як показав аналіз приблизної гальмової діаграми, в якості діагностичних параметрів для оцінки технічного стану ГС при стендовій перевірці варто використовувати стале максимальне сповільнення і гальмівний шлях (повний час гальмування). Час спрацьовування привода необхідно оцінювати по величині зниження швидкості барабанів через заданий проміжок часу - .
У третьому розділі оптимізовані конструктивні параметри барабанного стенда ПДС.
Основними експлуатаційними вимогами до стендів є наступні: а) реалізація на стенді можливо більшої гальмівної сили без прослизання (при цьому автомобіль повинний випробуватися в спорядженому стані і без застосування пристроїв, що довантажують); б) забезпечення стійкого положення автомобіля при випробуванні; в) забезпечення можливості виїзду автомобіля зі стенда.
Виконання цих вимог забезпечується конструктивними параметрами стенда: схемою розташування барабанів (симетричною чи несиметричною); розташуванням ведучого барабана щодо колеса автомобіля; величиною діаметра барабана; значенням приведеної інерційної маси - . Оптимальною конструктивною схемою стенда є несиметрична (задній барабан вище переднього) зі зв'язком між барабанами.
Для кількісної оцінки запропонованого критерію вибору приведеної інерційної маси стенда (формула 5) досліджена можлива варіація приведеної маси колеса. Вона може варіювати внаслідок зносу протектора шини і металевих деталей гальмових механізмів, неякісного виготовлення шини, зміни тиску і т.д. Найбільший вплив на величину інерційної маси колеса робить знос протектора (момент інерції шару, що зношується, складає близько 30% від загального моменту інерції колеса).
При середньому відхиленні між значеннями для нового і для цілком зношеного колеса метрологічний критерій (формула 5) прийме вид:
або . (14)
З метою перевірки можливості зменшення діаметра барабанів був виконаний експеримент на реальних гальмових режимах задніх коліс автомобіля ГАЗ-24-10 на стенді ПДС із використанням комплектів змінних барабанів діаметром 320, 240, 210, 207 і 160мм. В якості критерія для оцінки був прийнятий коефіцієнт використання навантаження (відношення реалізованої на стенді без прослизання гальмівної сили до навантаження на колесо). По величинах розраховані значення коефіцієнта зчеплення (табл. 2).
На рис. 2 представлений графік залежності коефіцієнта зчеплення від відносного діаметра барабана , побудований за результатами табл. 2 (крива 2).
Таблиця 2
Результати експериментів з змінними барабанами
|
Діаметр бара- бана Dб, м |
Віднос-ний діаметр барабана i |
Момент інерції стенда Iст, кг·м2 |
Інерційна маса стенда mст, кг |
mст+2mк, кг |
Стендовесповіль-нення jic, м/с2 |
Гальмів-на сила коліс вісі ?Ртi, Н |
Коефіцієнтвикорис- тання наванта- ження q |
Коефі-цієнт зчеплен- ня |
|
|
0,320 |
0,516 |
4,57805 |
178,83 |
201,23 |
29,166 |
5689 |
0,91 |
1,057 |
|
|
0,240 |
0,387 |
2,50103 |
173,80 |
196,20 |
33,914 |
6661 |
1,08 |
1,047 |
|
|
0,210 |
0,339 |
1,47800 |
133,96 |
156,36 |
45,575 |
7126 |
1,17 |
1,010 |
|
|
0,207 |
0,334 |
1,93607 |
180,13 |
202,53 |
35,937 |
7300 |
1,27 |
1,018 |
|
|
0,160 |
0,258 |
1,24520 |
194,56 |
216,96 |
28,878 |
6265 |
1,01 |
0,985 |
Експериментальна крива 2 (рис. 2) апроксимується вираженням:
. (15)
Крива 1 на цьому рисунку являє собою криву 3 з рис. 1 ().
З цього рисунка видно, що характер експериментальної кривої 2 дуже близький до характеру кривої 1 (у діапазоні відбувається незначне плавне зниження ). Таким чином, отримані результати експериментів у цілому підтверджують припущення про можливість зменшення діаметра барабанів без погіршення функціональних властивостей стенда (спостерігається підвищення зі зменшенням ).
Навантажувально-приводний пристрій (НПП) барабанного стенда повинний забезпечувати два режими роботи: приводний (руховий) - для розкручування барабанів при перевірці гальм неприводних коліс автомобіля і навантажувальний (генераторний) - для створення тарованого навантаження при проведенні тягових випробувань, вимірах витрати палива і токсичності викидів автомобіля під навантаженням (насамперед NOx при перевірці роботи каталітичного нейтралізатора відпрацьованних газів). Найбільше поширення одержали електричні НПП.
Альтернативою електричним машинам є гідравлічні насос-мотори, найбільш придатні з них для діагностичного стенда - аксиально-поршневі насос-мотори типу МНА. Вони можуть працювати як у насосному режимі, тобто як гальмовий пристрій (генераторний у електромашин), так і в режимі гідромотора (руховий режим). Переваги гідроприводу - висока енергоємність, малі габарити і маса.
У четвертому розділі розроблені методики реєстрації діагностичних параметрів, що вимірюються, і моделі з розрахунку їх нормативних значень.
Первинним датчиком сигналів (швидкості) служить фотоелектричний датчик і диск із прорізами (обтюратор). Рекомендована кількість прорізів обтюратора . Для виміру сталого стендового сповільнення i-го колеса автомобіля вибирається стабільна ділянка гальмової діаграми з постійним сповільненням, якої відповідає визначений діапазон швидкостей (V2 - V3).
У цьому випадку сповільнення визначається по формулі
, (16)
де - час зміни швидкості барабана від до , с (назвемо цей час ``показником сповільнення'' i-го колеса ).
Аналіз великої кількості гальмових діаграм, отриманих при масових перевірках ГС легкових автомобілів, показав, що доцільно приймати км/год, а км/год.
На ПДС-Л для характеристики часу спрацьовування приводу пропонується заміряти різницю часу проходження одного прорізу обтюратора при швидкості, рівної початковій швидкості гальмування , і через нормативний період часу спрацьовування (по ДСТУ 3649-97 с). Якщо гальмова система справна, то через період часу досягається величина нормативного сповільнення . Умовимося оцінювати по величині ``показника спрацьовування'' ().
Гальмівний шлях () кожного колеса визначається як величина, пропорційна числу імпульсів фотодатчиків, що надходять на вхід вимірювальної системи (ВС) з моменту початку гальмування до повної зупинки барабанів стенда. ВС робить підрахунок імпульсів і видає сигнал на індикатори пульта керування.
характеризує стан гальмового привода, - стан гальмових механізмів, а - стан гальмової системи в цілому. Тому для оцінки технічного стану ГС необхідно заміряти фактичні значення цих показників і порівнювати їх з нормативними значеннями (розраховуються для кожної моделі автомобіля).
Норматив показника спрацьовування ( ) i-ої вісі визначається по формулі
; , (17)
де -шлях, пройдений при повороті барабана на один проріз обтюратора, м; - миттєва швидкість через 0,5с після початку гальмування, м/с; - початкова швидкість гальмування, м/с (вибирається з умови імітації теплового режиму роботи гальма).
Швидкість визначається з гальмової діаграми:
передні колеса ;
задні колеса ,
де - маса, що приходиться на вісь у спорядженому стані, кг; - сумарний коефіцієнт, що враховує тертя в стенді та опір коченню колеса; - споряджена маса автомобіля, кг, - коефіцієнт розподілу гальмівних сил; - нормативний час зростання сповільнення, с.
Норматив показника сповільнення ( ) обчислюється по формулі
; (19)
передні колеса ;
задні колеса
Гальмівний шлях ( ) в імпульсах знаходиться по формулі
;
передні колеса ;
задні колеса .
При стендовій перевірці робочої ГС необхідно розраховувати значення загальної питомої гальмівної сили і коефіцієнта нерівномірності гальмівних сил вісі (вимоги ДСТУ 3649-97).
Загальна питома гальмівна сила (для стенда ПДС-Л) обчислюється по формулі
. (21)
Коефіцієнт нерівномірності гальмівних сил вісі:
.
Для більш об'єктивної оцінки загального стану робочої ГС, використовуючи заміряні параметри, можна розрахувати фактичне значення коефіцієнта розподілу гальмівних сил ( ). По його значенню можна судити про роботу регулятора гальмівних сил і прогнозувати поводження автомобіля при екстреному гальмуванні на дорозі:
. (22)
Нормативне значення для стендових випробувань розраховується для конкретних моделей автомобілів. Наприклад, для ГАЗ-31029
, (23)
де - конструктивні параметри гальмового механизма, - коефіцієнт тертя між накладкою та гальмовим барабаном.
У п'ятому розділі розроблена оптимальна конструкція барабанного стенда ПДС (компонування (рис. 3), функціональні можливості, гідравлічна та електрична системи). НПП з'єднується через електромагнітну муфту з переднім барабаном (це дозволяє проводити навантажувальні випробування). Як зв'язок між барабанами використовується ланцюгова передача 9. Електромагнітні муфти 3 забезпечують роз'єднання правих і лівих барабанів і від'єднання вала гідромашини при проведенні гальмових випробувань.
Основні параметри барабанного стенда: діаметр барабана - мм, приведена інерційна маса - кг.
Для забезпечення необхідних режимів роботи НПП стенда при гальмових і тягових випробуваннях розроблена відкрита гідрооб'ємна система. У якості НПП прийнятий насос-мотор РМНА 63/320.
ВИСНОВКИ
1. У дисертації приведені теоретичні обґрунтування і нові рішення проблеми забезпечення безпеки руху рухомого складу автотранспорту, що полягають у розробці науково-методичних основ проектування універсальних пересувних станцій діагностики. Ці станції (у сполученні зі стаціонарними) дозволять поліпшити якість контролю технічного стану легкових автомобілів у дрібних транспортних організаціях і невеликих населених пунктах відповідно до вимог діючих стандартів і нормативних документів.
2. Визначено економічні критерії вибору варіанта ПДС для перевірки державних автомобілів і автомобілів індивідуальних власників і області їхнього використання (у залежності від серійності виготовлення ПДС і концентрації рухомого складу). Найбільш економічною є ПДС типу СДП. Обґрунтовано оптимальний склад ПДС типу СДП. Станція повинна мати інерційний стенд з біговими барабанами і комплект допоміжного устаткування.
3. Запропоновано нові критерії: для вибору приведеної інерційної маси стенда - по мінімуму сумарної похибки виміру гальмівної сили (метрологічний критерій); для вибору діаметра барабанів - по величині коефіцієнта зчеплення шини з барабанами і втрат на їхнє прослизання. Співвідношення діаметра барабанів, що рекомендується для стенда ПДС - 0,2...0,4 від діаметра колеса.
4. Показано недоліки діючого стандарту ДСТУ 3649-97 при регламентації стендової перевірки найбільш небезпечних для дорожнього руху елементів автомобілів - гальмових систем (неповнота номенклатури параметрів і режимів випробувань). Обґрунтовано застосування для діагностування технічного стану гальм інерційним методом параметрів, що забезпечують загальну і роздільну оцінку гальмового привода і гальмового механізму (відповідно гальмівний шлях, показник спрацьовування і показник сповільнення).
5. Розроблено нові методики реєстрації діагностичних параметрів гальмових систем і моделі по визначенню їхніх нормативних значень. Це забезпечує індивідуальний підхід до діагностування технічного стану автомобіля.
6. Уперше запропоновано і практично реалізоване в якості приводу барабанного стенда ПДС оборотної гідравлічної машини (насос-мотора серії МНА).
7. Результати досліджень впроваджені при виконанні науково-дослідних і госпдоговорних робіт, що проводяться на кафедрі системотехніки і діагностики транспортних машин ХДАДТУ; використовувалися при виготовленні дослідного зразку ПДС-Л (акредитована органами Держстандарту і застосується при проведенні державних технічних оглядів легкових автомобілів у Харківській області та у навчальному процесі).
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Мармут И.А. Методическое обеспечение диагностирования тормозов автомобилей на инерционных роликовых стендах // Автомобильный транспорт. Сборник научных трудов ХГАДТУ. - 2000. - №4. - с.32-34.
2. Трифонов А.А., Браильчук А.П., Мармут И.А. Результаты экспериментальных исследований токсичности двигателей с искровым зажиганием // Вестник Харьковского государственного автомобильно-дорожного технического университета. - 1999. - №9. - С. 47-50 (личный вклад 20%).
3. Браильчук А.П., Мармут И.А., Подгорный О.Д., Трифонов А.А. Некоторые результаты испытаний ультразвукового излучателя Гартмана во впускной системе ГАЗ-31029 // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - 1999. - №49. - С. 122-126 (личный вклад 30%).
4. Рабинович Э.Х., Зуев В.А., Мармут И.А. Выбор диагностических роликовых стендов // Автомобильный транспорт. Сборник научных трудов ХГАДТУ. - 2001. - № 6. - С. 59-61. (личний вклад 30%).
5. Рабинович Э.Х., Мармут И.А. Разработка семейства автоматизированных передвижных станций для выборочного диагностирования автомобилей в дорожных условиях // Материалы научно-практической конференции по проблемам защиты воздушного бассейна от вредных выбросов автотранспортных средств. - Харьков: ХГАДТУ. - 1997. - с.27-29 (личный вклад 50%).
Мармут И.А., Кривошапов С.И. Технология диагностирования технического состояния легковых автомобилей в дорожных условиях с помощью ПДС-ГАИ // Материалы научно-практической конференции по проблемам защиты воздушного бассейна от вредных выбросов автотранспортных средств. - Харьков: ХГАДТУ. - 1997. - с.31-33 (личный вклад 70%).
6. Браильчук А.П., Мармут И.А. Технология контроля токсичности отработанных газов автомобиля на роликовом стенде ПДС-Л // Материалы IV-й международной научно-технической конференции ``Автомобильный транспорт: проблемы и перспективы''. - Севастополь: СевГТУ - 2000. - с.24-26 (личный вклад 50%).
7. Браильчук А.П., Зуев В.А., Подгорный О.Д., Мармут И.А., Горбик Ю.В. Оценка эффективности применение гомогенизатора во впускной системе автомобиля ГАЗ-31029 по динамике разгона // Тезисы докладов 4-й международной научно-практической конференции ``Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе'' - М.: МАДИ - 2000. - с.138-139 (личный вклад 20%).
АНОТАЦІЯ
Мармут Ігор Арнольдович. Розробка науково-методичних основ проектування універсальних пересувних станцій діагностики легкових автомобілів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.20 - Експлуатація та ремонт засобів транспорту - Харківський державний автомобільно-дорожній технічний університет Міністерства освіти та науки України, Харків, 2001.
Дисертація присвячена питанням підвищення безпеки дорожнього руху легкових автомобілів шляхом поліпшення якості перевірки їх технічного стану (особливо гальмових систем) відповідно до вимог діючих стандартів за допомогою пересувних діагностичних станцій. В роботі обґрунтовано оптимальний склад і варіант пересувної станції діагностики. Розроблена методика вибору раціонального використання пересувної станції. Запропоновані нові критерії вибору приведеної інерційної маси стенда з біговими барабанами і діаметра барабанів. Розроблені моделі з розрахунку нормативів параметрів гальмових систем, що враховують конструкцію стенда та особливості випробувань і режимів. Відзначається, що індивідуальний підхід при застосуванні нормативних значень прийнятих держстандартами країни діагностичних параметрів для стендових випробувань, які визначаються за допомогою математичних моделей, дозволяє перейти від середньостатистичних нормативів до нормативів для конкретної моделі автомобіля.
Ключові слова: пересувна діагностична станція, діагностичний параметр, барабанний стенд, стендові нормативи, математичні моделі.
АННОТАЦИЯ
Мармут Игорь Арнольдович. Разработка научно-методических основ проектирования универсальных передвижных станций диагностики легковых автомобилей. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.20 - Эксплуатация и ремонт средств транспорта. - Харьковский государственный автомобильно-дорожный технический университет Министерства образования и науки Украины, Харьков, 2001.
Диссертация посвящена вопросам повышения безопасности дорожного движения легковых автомобилей путем улучшения качества контроля их технического состояния (в частности, тормозных систем) согласно требований действующих стандартов с помощью передвижных станций диагностики.
Проведен анализ зарубежного и отечественного опыта использования передвижных диагностических станций при контроле технического состояния автомобилей. Разработана методика выбора рационального варианта использования передвижных станций диагностики при проверках как государственных автомобилей, так и автомобилей индивидуальных владельцев. Обоснован оптимальный состав и вариант использования передвижной станции диагностики.
На основании анализа действующих нормативных документов и обзора диагностических средств для оценки технического состояния автомобилей разработаны методические подходы к обоснованию оптимальных значений конструктивных параметров и привода базового элемента передвижной станции диагностики - барабанного стенда.
В работе определена взаимосвязь между приведенной массой стенда и массой колеса диагностируемого автомобиля. Аналитически исследованы вариации моментов инерции колес легковых автомобилей в зависимости от износа протектора и металлических деталей тормозных механизмов.
В соответствии с этим предложен критерий выбора инерционной массы стенда по минимуму суммарной ошибки замера тормозной силы. Исследовано влияние относительного диаметра барабана на величину коэффициента сцепления колеса с барабаном и потерь на проскальзывание и определено оптимальное соотношение диаметра барабана к диаметру колеса, которое составляет 0,2…0,4. Это позволяет обеспечить необходимые силы сцепления (особенно при тормозных испытаниях) и снизить массу и габариты стенда.
Приведены результаты экспериментальных исследований на стенде ПДС с использованием сменных барабанов разных диаметров. Они подтверждают возможность уменьшения диаметра барабанов без значительного ухудшения функциональных возможностей стенда. С уменьшением диаметра до 210 мм наблюдается повышение коэффициента использования нагрузки при некотором снижении коэффициента сцепления.
Разработаны модели по расчету нормативов диагностических параметров для стендовых испытаний с учетом конструктивных особенностей диагностического стенда и конкретной модели автомобиля. Предлагаемые для этой цели математические модели составлены с учетом системного подхода и отражают весь комплекс входных и выходных параметров.
В соответствии с предложенными моделями и методиками разработана структурная схема измерительной системы, которая позволяет реализовать предлагаемые решения.
Индивидуальный подход при применении нормативных значений принятых Госстандартами страны диагностических параметров для стендовых испытаний, определяемых с помощью математических моделей, позволяет перейти от среднестатистических нормативов для целой категории дорожных транспортных средств к нормативам для конкретной модели автомобиля.
Разработаны технические требования и определены параметры гидравлической и электрической систем передвижной станции диагностики.
Результаты исследований использованы при изготовлении опытного образца передвижной станции диагностики, которая аккредитована органами Госстандарта. Станция используется в учебном процессе, при выполнении хоздоговорных тем, а также при проведении технических осмотров в Харьковской области.
Ключевые слова: передвижная станция диагностики, диагностический параметр, барабанный стенд, стендовые нормативы, математические модели.
ABSTRACT
Marmut Igor Arnoldovich. Development of the scientific and systematic design foundations of universal mobile diagnostics service stations of cars. - Manuscript.
The thesis for a candidate's of degree (engineering). - Speciality 05.22.20 - Maintenance service of transportation facilities - Kharkiv State Automobile and Highway Technical University. Ministry of Education and Science, Kharkiv, 2001.
The thesis is devoted to problems of improving the road cars traffic safety by means of check quality improvement of their technical state (especially brake systems) in accordance with working standards with the aid of mobile diagnostics service station. The optimal staff and the version of the mobile diagnostics service station have been substantiated in the research work. Option methods of rational application of the mobile station have been developed. New selections of the given inertial mass of the drum stand and the diameter of drums are proposed. Design models of parameter standards of brake systems taking into account a stand design and special features of tests and modes have been developed. It is noted that an individual approach in applying standard values adopted by country standards of diagnostic parameters for stand tests allows to transit from average statistic standards for the whole category of road transport facilities to standards for a concrete car model.
Key words: mobile diagnostics service station, diagnostic parameter, drum stand, stand standards, mathematical models.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характеристика технічного стану легкових автомобілів, які перебувають в експлуатації та мають відповідати правилам, нормативам і стандартам, затвердженим у встановленому порядку. Норми гальмівної системи, рульового керування, зовнішніх світлових приладів.
контрольная работа [17,6 K], добавлен 30.01.2010Підтримка автомобілів в стані високої експлуатаційної надійності з мінімальними трудовими і матеріальними витратами, створення безпеки праці для умов дорожнього руху і навколишнього середовища є метою діяльності всіх служб автотранспортних підприємств.
дипломная работа [979,8 K], добавлен 16.12.2008Загальні поняття про надійність, ефективність використання і працездатність автомобілів. Основні види руйнувань автотранспортних засобів. Дослідження впливу основних факторів на зміну технічного стану транспорту. Класифікація відмов автомобілів.
реферат [101,7 K], добавлен 05.01.2012Експлуатаційні причини підвищеного вмісту токсичних речовин у відпрацьованих газах автомобілів. Організація дорожнього руху, технічний стан автомобілів. Якість технічного обслуговування та ремонту автомобілів. Практичне використання вторинних ресурсів.
реферат [1,7 M], добавлен 26.06.2010Організація технології відновлювальних робіт на дільниці з ремонту паливної системи автомобілів: розрахунок трудомісткості робіт, підбір спеціалістів, розробка технології розбирально-складальних робіт, оцінка економічної ефективності даного проекту.
дипломная работа [335,6 K], добавлен 08.09.2011Аналіз типових систем технічного обслуговування автомобілів, визначення їх періодичності. Розробка математичної моделі та алгоритму діагностування агрегатів і систем автомобіля. Оцінка фактичного рівня технічного стану та надійності конструкцій підвісок.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 21.04.2015Вибір нормативів технічного обслуговування і ремонту автомобілів. Визначення чисельності ремонтно-обслуговуючого персоналу. Розрахунок параметрів потокових ліній для технічного обслуговування автомобілів. Вибір методу поточного ремонту автомобілів.
дипломная работа [460,9 K], добавлен 06.03.2012Раціональне поєднання і використання всіх ресурсів виробництва як основне завдання організації і планування виробництва в кожному автотранспортному підприємстві. Аналіз проблем ремонту та технічного обслуговування коробок трансмісії автомобілів ГАЗ-3308.
курсовая работа [996,7 K], добавлен 29.05.2014Переваги збільшення використання стиснутого природного газу і скрапленого нафтового газу. Основні напрямки розвитоку виробничо-технічної бази для технічного обслуговування і ремонту газобалонних автомобілів. Переобладнання автомобілів на газове паливо.
реферат [2,7 M], добавлен 22.12.2009Технологія діяльності автотранспортного підприємства. Економічні, виробничі, адміністративно-інформаційні та технологічні процеси технічного обслуговування і ремонту автомобілів. Виконання регулювальних, діагностичних, кріпильних, мастильних робіт.
отчет по практике [167,7 K], добавлен 06.12.2015
