Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования 13
1.1 Анализ отечественных и международных нормативных документов,
регламентирующих тормозные свойства автотранспортных средств, находящихся в эксплуатации .13
1.2 Анализ дорожно-транспортных происшествий, связанных с техническим состоянием тормозных систем .22
1.3 Анализ методов оценки технического состояния устройств, регулирующих тормозные силы автомобилей в эксплуатации 27
1.3.1 Анализ методов оценки технического состояния регуляторов тормозных сил 28
1.3.2 Анализ методов оценки технического состояния антиблокировочных тормозных систем 33
1.4 Цель и задачи исследования .36
Выводы по главе I .38
Глава II. Теоретические исследования тормозных свойств автотранспортных средств с устройствами, регулирующими тормозные силы .39
2.1 Общая методика исследования 39
2.2 Теория торможения автомобиля.. 40
2.3 Классификация устройств, регулирующих тормозные силы автомобилей .46
2.3.1 Клапаны привода тормозной системы .49
2.3.2 Клапаны антиблокировочной тормозной системы .59
2.4 Анализ устройств, регулирующих тормозные силы автомобилей .66
Выводы по главе II 67
Глава III. Методика оценки работоспособности регулятора тормозных сил автомобилей, находящихся в эксплуатации .69
3.1 Статистические данные по техническому состоянию тормозных систем автотранспортных средств, находящихся в эксплуатации 70
3.2 Исследование конструкции и рабочих процессов регулятора тормозных сил ВАЗ-2108-351205211 71
3.3 Исследование износа элементов конструкции
3.3.1 Исследование износа элементов конструкции регулятора тормозных сил 82
3.3.2 Исследование износа конструкции привода регулятора тормозных сил
3.4 Исследование выходных характеристик регулятора тормозных сил на стенде .92
3.5 Методика проверки работоспособности регулятора тормозных сил .96
3.6 Кинематика рабочих процессов привода регулятора тормозных сил 102
Выводы по главе III 104
Глава IV. Результаты исследований оценки работоспособности регулятора тормозных сил .106
4.1 Динамика торможения автомобиля, оснащённого регулятором тормозных сил 106
4.2 Коэффициенты преобразования регулятора тормозных сил.
4.3 Оценка влияния износа элементов конструкции регулятора тормозных сил и его привода на эффективность работы 114
4.4 Определение максимально допустимой величины наработки регулятора тормозных сил и его привода 117
4.5 Подтверждение результатов исследования стендовыми и дорожными испытаниями автомобилей .128
4.6 Апробация результатов исследования .132
Выводы по главе IV .134
Заключение 136 Список сокращений и условных обозначений .138
Список литературы
- Анализ дорожно-транспортных происшествий, связанных с техническим состоянием тормозных систем
- Классификация устройств, регулирующих тормозные силы автомобилей
- Исследование износа элементов конструкции регулятора тормозных сил
- Оценка влияния износа элементов конструкции регулятора тормозных сил и его привода на эффективность работы
Введение к работе
Актуальность темы. Современные транспортные средства категории M1 отечественного производства и сборки, такие как LADA Kalina, LADA Priora, LADA Granta, LADA 4x4, LADA Largus, Renault Logan, Chevrolet Niva и т.д. в исполнении «норма» комплектуются регуляторами тормозных сил (РТС) в приводе к задним тормозным механизмам. При проведении статистического анализа было установлено, что доля транспортных средств категории М1, в тормозном приводе которых установлен РТС, составляет 40 % (16,36 млн) от парка легковых автомобилей страны (40,9 млн автомобилей, по данным аналитического агентства «АВТОСТАТ» на 01 января 2015 г.). Это означает, что в ближайшие десятилетия в эксплуатации будут находиться транспортные средства (ТС), в тормозных системах которых установлен РТС.
Повышение активной безопасности ТС привело к применению антиблокировочных тормозных систем (АБС) на автомобилях. Повышение эффективности торможения ТС сделало АБС наиболее распространённой. Общеизвестно, что наличие положительных факторов определяет существование и отрицательных. В результате применения АБС на автомобилях сокращается ресурс основных элементов тормозной системы за счёт модуляции давления тормозной жидкости с разными частотой и амплитудой. Оснащение тормозной системы АБС значительно повышает стоимость самого автомобиля. Кроме того, по статистике автомобили с АБС гораздо чаще становятся участниками дорожно-транспортных происшествий (ДТП), так как водители таких ТС получают некую иллюзию полной безопасности и теряют концентрацию внимания.
Применение РТС на автомобиле является наиболее выгодным по причинам его малой стоимости и отсутствия влияния на ресурс элементов тормозной системы. В динамике движения техническое состояние РТС может проявиться с негативной стороны в виде заноса задней оси при торможении, что недопустимо. Поэтому необходимо разработать методику оценки работоспособности тормозной системы с гидроприводом, оборудованной РТС, в эксплуатации.
Степень разработанности темы исследования. Теоретическому и экспериментальному исследованию вопросов, связанных с повышением активной безопасности при торможении автомобилей, оснащённых РТС, посвящены работы В. И. Васильева, И. М. Григорьева, В. И. Клименко, Д. Н. Леонтьева, С. М. Мороз, А. А. Ревина, А. Ю. Рыбкина, С. Ю. Рыбкина, Л. А. Рыжих, Д. А. Соц-кова, А. Н. Туренко, А. И. Федотова, А. К. Фрумкина и других отечественных и зарубежных учёных.
Цель и задачи исследования. Цель исследования – разработать рекомендации по техническому обслуживанию автомобилей, находящихся в эксплуатации, в тормозном приводе которых установлен регулятор тормозных сил.
Задачи исследования:
-
провести обзор конструкций устройств, регулирующих тормозные силы автомобилей;
-
исследовать кинематические схемы РТС и его привода;
-
определить и исследовать параметры технического состояния РТС, влияющие на эффективность его работы;
-
на основании результатов исследования параметров технического состояния РТС разработать рекомендации по совершенствованию режимов технического обслуживания (ТО) автомобиля;
-
апробировать результаты исследования с целью внедрения их в производство ТО и ремонта в эксплуатации.
Научная новизна работы:
– разработан расчётно-экспериментальный метод по оценке ресурса РТС и его привода;
– предложен аппаратно-аналитический подход к определению технического состояния устройств, регулирующих тормозные силы автомобилей в эксплуатации;
– разработан графоаналитический метод определения предельно-допустимого смещения точки крепления привода РТС;
– предложены числовые значения контрольно-диагностических параметров: динамического коэффициента преобразования РТС Wд и величины смещения точки крепления привода РТС S.
Теоретическая значимость заключается в разработке научно-
обоснованного ресурса РТС и его привода с использованием предложенных расчётно-аналитических методов определения предельных значений его функциональных параметров.
Практическая значимость. Разработаны рекомендации по совершенствованию режимов технического воздействия при проведении ТО автомобиля, способствующие повышению активной безопасности автомобилей в целом и снижению количества ДТП по техническим причинам, связанным с неисправностью тормозных систем.
Методология и методы исследования. Диссертационное исследование выполнено на основе изучения научных трудов отечественных и зарубежных учёных и специалистов в области эксплуатации и ремонта автомобилей, занимающихся решением проблем повышения активной безопасности при тормо-
жении автомобиля. Теоретическое исследование базировалось на использовании системного анализа, теории эффективности функционирования сложных технических систем, теории кинематического анализа механизмов и методиках стендовых и дорожных испытаний автомобилей.
Достоверность научных положений обеспечена применением теории торможения автомобиля, экспериментальными исследованиями на стендовом оборудовании с подтверждением результатов в условиях дорожных испытаний, теории статистических исследований и теоретических основ технической эксплуатации автомобилей.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на II Межвузовской студенческой научно-технической конференции «Актуальные проблемы автомобильного транспорта» (Владимир, 2009), XIV Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, 2011), Международной научно-технической конференции «Транспортные и транспортно-технологические системы» (Тюмень, 2011), XV Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, 2013), II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Состояние и перспективы развития социально-культурного и технического сервиса» (Бийск, 2014).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 научных статей, в том числе 6 в рецензируемых научных изданиях. Получено два патента на полезную модель № 110348 «Стенд для определения статической характеристики регулятора тормозных сил» и № 130936 «Стенд для определения статической характеристики регулятора тормозных сил».
Реализация работы. Результаты работы используются в учебном процессе кафедры «Автомобильный транспорт» ВлГУ при изучении профильных дисциплин. Предложенные рекомендации внедрены в технологический процесс ТО и ремонта на предприятии ООО «АвтоТракт Лада» г. Владимира.
Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка сокращений и условных обозначения, списка литературы, включающего 118 наименований, и приложений. Общий объём работы – 173 страницы машинописного текста, в том числе 155 страниц основного текста, 41 иллюстрация, 15 таблиц, 7 приложений.
Анализ дорожно-транспортных происшествий, связанных с техническим состоянием тормозных систем
«Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения» (введён в действие – 30.06.2000, дата последнего изменения – 23.06.2014) [23]; o ГОСТ Р 52432-2005 «Автомобильные транспортные средства. Система сигнализации и контроля состояния тормозных систем. Технические требования» (введён в действие – 01.01.2007, дата последнего изменения – 23.06.2014) [26]. Так же, наряду с вышеперечисленными нормативными документами, в РФ с 01 января 2015 г. стали действовать требования Технического регламента Таможенного Союза 018/2011 «О безопасности колёсных транспортных средств» [97] (введён в действие 01.01.2015).
ГОСТ Р 51709-2001 [24] для проверки эффективности торможения и устойчивости АТС при торможении предписывает проведение дорожных или стендовых испытаний. В процессе данных испытаний оценивается величина тормозного пути, значение установившегося замедления, усилия на педали и отклонение автомобиля от прямолинейной траектории движения.
Следует отметить, что требования к тормозным системам АТС, находящихся в эксплуатации, отсутствуют в некоторых стандартах. Многие национальные и федеральные органы по автомобильному транспорту отмечают необходимость и актуальность разработки таких стандартов. Одним из первых такой стандарт был разработан в США: D-7-63 «Американский стандарт на правила применения автомобилей, прицепов и полуприцепов, эксплуатируемых на дорогах общественного пользования» [76].
В данном стандарте содержатся требования безопасности, предъявляемые ко всем узлам и системам АТС, находящихся в эксплуатации. Документ предназначен для использования при проверке тормозных свойств на пунктах технического контроля и других предприятиях, связанных с обеспечением безопасности. По сравнению с другими стандартами США данный документ устанавливает простые методы проверки и контроля тормозных свойств, приемлемые для условий эксплуатации. Стандарт предусматривает как дорожные, так и стендовые испытания тормозных систем. При испытаниях допускается торможение с начальной скоростью, определяемой реальными условиями (в диапазоне 24 – 40 км/ч). Классификация АТС, принятая в стандарте, содержит категории, которые учитывают назначение и массу автомобиля. Эффективность тормозной системы оценивается при проведении дорожных испытаний – по величинам установившегося замедления и тормозного пути, при проведении стендовых – по величинам удельной тормозной силы [111].
Стандарт ФРГ StVZO-1969 [73] содержит методы проверки тормозных систем АТС, допускаемых к движению по дорогам общественного пользования этой страны. Стандарт предписывает проверку тормозных систем методом дорожных или стендовых испытаний. Начальная скорость торможения при дорожных испытаниях рекомендуется 45 – 50 км/ч. Показатель эффективности торможения – остановочный путь, проходимый с учётом времени реакции водителя. Стандарт допускает бортовую неравномерность – не более 30 % от тормозной силы на одну ось. Стояночную тормозную систему стандарт предписывает проверять способом буксировки.
Подобным образом формулируются требования к тормозным системам в эксплуатации в приложении к Правилам ЕЭК ООН № 13 [74]. В документе также допускается снижение эффективности торможения АТС, находящегося в эксплуатации, до 10 % от соответствующих нормативов Правил № 13, в отличие от стандарта D-7-63 – в среднем по категориям, указанным в классификации АТС, до 30 %.
Совокупность свойств тормозной системы, обеспечивающих необходимые параметры в процессе торможения автомобиля, называется эффективностью действия тормозной системы. Это понятие включает в себя два важнейших свойства, а именно: эффективность торможения и устойчивость АТС при торможении. Изложенный выше анализ относится к оценке и нормированию эффективности торможения АТС. Устойчивость АТС при торможении по ГОСТ Р 51709-2001 – это способность АТС двигаться при торможениях в пределах коридора движения [24]. Устойчивость АТС при торможении в большинстве стандартов либо вообще не регламентируется, либо указывается только коридор безопасности, за который принимается полоса дороги определённой ширины, например, в РФ – 3,0 м, в США – 3,5 м для любого типа АТС.
Эффективность торможения и устойчивость АТС при торможении взаимозависимы друг от друга. Так чрезмерное повышение первого свойства может неблагоприятно отразиться на втором. Чтобы этого не происходило, в конструкциях тормозных систем предусматриваются РТС, использование которых может в некоторых условиях эксплуатации несколько снижать эффективность торможения, зато способствовать сохранению устойчивости при торможении в различных условиях.
Требование к РТС в РФ определяются ГОСТ Р 51709-2001 [24]: установочные параметры РТС (давление на контрольном выводе, усилие натяжения или удлинение пружины при приложении усилия, зазор и т.п.) для АТС с технически допустимой максимальной массой и массой в снаряженном состоянии должны соответствовать значениям, указанным в установленной на АТС табличке изготовителя, или в эксплуатационной документации, или в руководстве по ремонту АТС.
В стандарте D-7-63 [76] содержатся допустимые значения показателей распределения общей тормозной силы по осям и неравномерности действия тормозных механизмов колёс одной оси, единые для всех АТС. Допускается распределение общей тормозной силы не более 70 % на одну ось, а неравномерность действия характеризуется тем, что не более 35 % тормозной силы должно приходиться на борта автомобиля.
Классификация устройств, регулирующих тормозные силы автомобилей
Статическое регулирование обеспечивает только распределение тормозных сил между осями для данного состояния загруженности автомобиля (прицепа) и может изменять соотношение тормозных сил лишь в зависимости от изменения статической нагрузки [14].
Статическое регулирование тормозных сил позволяет [14]: 1) изменять максимальные тормозные силы одновременно на всех осях или на какой-либо одной оси автомобиля в соответствии с изменение нагрузки (когда меняется соотношение тормозных сил между осями); 2) улучшать приспособляемость тормозной системы при динамическом перераспределении нагрузки на оси; 3) обеспечивать соразмерное торможение автопоезда при различных нагрузках на отдельных элементах автопоезда; 4) сохранять чувствительность управления тормозной системой при изме нении нагрузки; 5) обеспечивать равномерный износ элементов тормозной системы, как на отдельных осях автомобиля, так и у звеньев автопоезда за счёт распределения тормозных сил в соответствии со сцепным весом.
Постоянные клапаны распределения давления могут быть трёх видов: постоянный клапан ограничения давления, постоянный отсечной клапан и постоянный пропорциональный клапан.
Постоянный клапан ограничения давления устанавливается в тормозном приводе передних колёс некоторых автомобилей (например, КамАЗ), с целью сохранить управляемость на дорогах с малым коэффициентом сцепления. Задача постоянного клапана ограничения давления заключается в предотвращении блокировки передних колёс при служебном торможении.
Постоянный отсечной клапан обеспечивает опережающее блокирование передних колёс при полной нагрузке автомобиля и недотормаживание задних колёс во всём диапазоне значений командного давления. В свою очередь, у не гружённого автомобиля почти во всём диапазоне будет наблюдаться перетормажива-ние задних колёс.
Постоянный пропорциональный клапан поддерживает одинаковое давление в тормозном приводе передних и задних колёс. При возрастании командного давления дифференциальный поршень под действием разности усилий, действующих сверху и снизу, опускается, а шариковый клапан закрывается. Давление в тормозном приводе задних колёс остаётся постоянным до тех пор, пока командное давление не увеличится. При дальнейшем увеличении командного давления дифференциальный поршень вновь поднимается, и давление повышается до тех пор, пока усилие сверху на дифференциальном поршне не превысит усилия снизу. При этом давление в тормозном приводе задних колёс будет меньше командного давления.
Данный регулятор хорошо выполняет своё предназначение при гружёном автомобиле. Однако при порожнем автомобиле использование этого регулятора приведёт к перетормаживанию задних колёс. Установка таких клапанов допусти 54
ма только на автомобилях, где нагрузка в процессе эксплуатации меняется незначительно [67].
Переменный клапан распределения давления (динамический регулятор тормозных сил) - это клапан, представляющий собой автоматический регулятор без обратной связи, устанавливаемый в контуре привода тормозных механизмов задних колёс, и способный ограничивать давление в зависимости как от командного давления (т.е. от давления, создаваемого нажатием на тормозную педаль), так и от изменения нагрузки на задние колёса автомобиля [67, 96, 114].
Для построения оптимальной характеристики регулятора необходимо определить моменты тормозных механизмов передних и задних колёс по сцеплению с опорной поверхностью Мт.м1 и Мт.м2 и вычислить соответствующие им значения давлений в контурах приводов тормозных механизмов pi и р2. Моменты Мт.м1 и Мтм2 вычисляются по формулам: Mag((px-f)(b+hc(px)rK Мтм1 = L , (2 9) Мт.м2 = , варьируя коэффициент сцепления х в пределах 0,1 - 0,8. Коэффициентом сопротивления качению/при этом можно пренебречь. Вычисление Мт.м1 и Мтм2 производится при различных уровнях нагрузки, характеризуемых коэффициентом нагрузки К. Для автомобиля в снаряжённом состоянии кн = 0, а при полной нагрузке кн = 1. При изменении нагрузки изменяются координаты центра масс а, b, hc, что учитывается при вычислениях по формулам [96]. моменты тормозных механизмов передних и задних колёс, соответственно, определяются по формулам; Rzi, RZ2 - нормальные реакции опорной поверхности дороги; L - база автомобиля, м; Ъ - расстояния от центра масс автомобиля до его задней оси; hc - расстояние от плоскости движения автомобиля до его центра масс (см. рис. 2.2); х - коэффициент сцепления шин автомобиля с поверхностью дороги.
Максимальное расчётное значение суммарного момента тормозных механизмов передних колёс автомобиля Mт.м1max определяют по формуле Мтмітах = MagcPmaX(b+hc(Pmax)rK (2.13) Принимают тах = 0,75 - 0,85 без усилителя и тах = 0,85 - 1 при наличии усилителя. Переменные клапаны распределения давления могут быть трёх видов: переменный отсечной клапан, переменный пропорциональный клапан и лучевые клапаны. Переменный отсечной клапан. Динамические регуляторы с отсечным клапаном не получили распространения, т.к. их применение приводит к значительному недоиспользованию сцепных свойств задних колёс, что снижает тормозную эффективность [67, 114].
Переменный пропорциональный клапан. Динамический регулятор с пропорциональным клапаном широко применяется на легковых автомобилях с тормозным гидроприводом.
Данный регулятор отличается от статического регулятора с пропорциональным клапаном наличием упругой связи между дифференциальным поршнем и задним мостом (балкой) автомобиля. На рис. 2.9 эта связь представлена в виде пружины, воздействующей на дифференциальный поршень с усилием Рр. Корпус регулятора закреплён на кузове так же, как при любом другом типе регулятора. До командных давлений р/ ир/ , соответствующих ф0" для гружённого автомобиля и фо для порожнего, давление в выходном канале равно командному, т.к. поршень находится в верхнем положении. При дальнейшем росте командного давления давление в тормозном приводе задних колёс будет зависеть не только от командного давления, но и от изменения нагрузки на задние колёса. Нагрузка на задние колёса зависит как от массы груза в кузове, так и от замедления автомобиля при торможении. При изменении нагрузки изменяется деформация рессор и деформация пружин (Рр), усилие которой передаётся на дифференциальный поршень [67].
Исследование износа элементов конструкции регулятора тормозных сил
А вот на причины, возникающие при дорожных и стендовых испытаниях, редко оказывает влияние работоспособность РТС. Эти причины могут возникнуть в ходе попадания воздуха в контур(а) гидравлической тормозной системы, или, по причине неисправности рабочего тормозного механизма одного из задних колёс автомобиля. В этой связи необходимо проводить оценку технического состояния РТС путём его демонтажа с автомобиля и установки на проверочный стенд. Технология проверки регулятора тормозных сил на стенде Описание технологии проверки РТС на стенде составлено на основании алгоритма (Приложение Е).
Проверочные работы производятся на стенде для определения статической характеристики динамического РТС с пропорциональным клапаном переднеприводных автомобилей ВАЗ, внешний вид которого представлен на рис. 3.11, 3.12, а чертёж на рис. 3.16. Необходимое количество рабочих человек – 2. Время, затраченное на выполнение проверочных работ – 1 ч 50 мин. (если показания снимаются с манометров), 1 ч (если показания снимаются с датчиков давления). Перед началом проверки РТС, необходимо провести проверочно-наладочные работы, целью которых является минимизировать возможность возникновения погрешностей.
1. Установить РТС на стенд. Необходимо зафиксировать РТС 3 (рис. 3.16) на кронштейне крепления регулятора при помощи двух болтов. При этом один болт, который одновременно крепит вильчатый кронштейн рычага привода РТС, является регулировочным. С помощью данной регулировки необходимо выставить начальное усилие, получаемое от привода на дифференциальный поршень регулятора. При этом с помощью винтового устройства 9 положение торсиона 7 должно быть выставлено по режиму нагрузки 1, соответствующему снаряжённому весу автомобиля (самая нижняя риска на винтовом устройстве 9). Предварительную оценку настройки привода РТС можно определить по зазору между нижней частью рычага привода регулятора и пластинчатой пружиной (зазор должен быть в пределах 2,0 – 2,1 мм). Проверить затяжку пробки регулятора (момент затяжки должен находиться в интервале 39,2 – 49,0 Нм). Затем подсоединить к РТС четыре тормозные трубки при помощи штуцера и гаечного ключа на 10 мм: две образующие магистраль от ГТЦ 11 к внешним отверстиям РТС, и две – от манометров (датчиков давления) к внутренним отверстиям регулятора. 2. Наполнить ресивер 19 сжатым воздухом с помощью компрессора до давления 1,5 – 2,2 атм. (0,15 – 0,22 МПа). 3. Прокачать гидравлический привод системы, с целью удаления воздуха из магистралей. 4. Включить электронно-вычислительную машину (ЭВМ). Включить компьютер 18 до полной загрузки операционной системы. Включить тен-зометрическую станцию 1. Включение производится с помощью кнопки включения. Запустить программное обеспечение.
Операции следует выполнять только при проверке РТС с помощью датчиков давления. 5. Провести проверочные работы. Необходимо подать на входы в РТС пульсирующее давление 0 – 80 кгс/см2 (0 – 7,8 МПа) с частотой около 1 Гц. Выполнить 15 – 20 циклов для приработки деталей РТС. Затем подать на входы в РТС давление 80 кгс/см2 (7,8 МПа). Показания манометров, находящихся на выходах из РТС должны находится в диапазоне 30 – 45 кгс/см2 (2,9 – 4,4 МПа). Если показания не соответствуют норме, то повторить пункт 1. Если после повтора пункта 1 показания всё равно не соответствуют норме, то РТС является неисправным. Так же РТС является неисправным, если будет присутствовать течь тормозной жидкости из резьбового соединения пробки и корпуса, из отверстия корпуса, где находится дифференциальный поршень и из отверстия, закрытого заглушкой, при её выдавливании. При выполнении проверочных работ (подача давления на входы в РТС 80 кгс/см2 (7,8 МПа)) показания ЭВМ должны находится для первого датчика в интервале 400 – 500 мВ, для второго и третьего – 1 800 – 1 900 мВ.
6. Проверить работу РТС в диапазоне давления 0 – 100 кгс/см2 (0 – 9,8 МПа) на входах. При снятии показаний с манометров выполняется пошаговая подача давления (0, 10, 20, …, 90, 100 кгс/см2) с помощью пневматического крана. При снятии показаний с датчиков сразу подаётся максимальное давление (9,8 МПа) на входы в РТС. После того, как пневматический кран будет закрыт, необходимо на ЭВМ сохранить данные. Для чистоты эксперимента необходимо выполнить по три цикла для каждого способа проверки (манометры и датчики). При выполнении проверочных работ показания ЭВМ должны находиться для датчика, фиксирующего изменение давления на входе, в интервале 1 000 – 1 100 мВ, для датчиков, фиксирующих изменение давления на выходах, – 3 000 – 3 100 мВ. Если будут наблюдаться отличия от заданных величин, то необходимо произвести калибровку выходных показателей датчиков.
7. Провести замеры на других режимах нагрузки поршня РТС. Необходимо с помощью винтового устройства поднять торсион привода РТС на риску 2 (+ 13 мм от первого положения) (рис. 3.16) и повторить пункт 8. Выставить торсион привода РТС на риску 3 (+ 26 мм от первого положения) и повторить пункт 8. Выставить торсион привода РТС на риску 4 (+ 39 мм от первого положения) (положение, изображённое на рис. 3.16) и по вторить пункт 8. Последнее четвёртое положение соответствует полностью нагруженному автомобилю.
Оценка влияния износа элементов конструкции регулятора тормозных сил и его привода на эффективность работы
При регулировке привода в крайнем левом положении рабочие характеристики РТС имеют тот же вид (линии 3, 4, рис. 4.6, Б), что и рабочие характеристики при рекомендуемой регулировке привода. Ограничение давления тормозной жидкости на выходах РТС не происходит. В результате при входных величинах давления тормозной жидкости p0 = 100 кгс/см2 (9,8 МПа), на выходах РТС будет p1 = 100 кгс/см2 (9,8 МПа), p2 = 98 кгс/см2 (9,6 МПа). Разница выходных давлений p = 2 кгс/см2 (0,2 МПа) в допустимых пределах.
При регулировке привода в крайнем правом положении (линии 5, 6, рис. 4.6, Б) рабочие характеристики имеют вид рабочих характеристик полученных при имитации снаряжённого состояния автомобиля и рекомендуемой регулировке привода (линии 1, 2, рис. 4.6, А). Но есть одно существенное отличие: ограничение давления тормозной жидкости происходит очень рано и точка срабатывания может лежать в интервале p0x = 0 – 4 кгс/см2 (0 – 0,4 МПа). Это приведёт к значительному сокращению ресурса колодок и шин передних колёс, т.к. при полной нагрузке автомобиля передние тормозные механизмы постоянно будут перегружены при возрастающей тормозной силе.
Для сбора статистических данных, связанных с изменением регулировки привода РТС, были исследованы автомобили, находящиеся в эксплуатации в центральном федеральном округе РФ на автомобильных дорогах обычного типа категории II, III, IV и V. Автомобили имели разный срок эксплуатации, варьирующийся от 3 до 70 тыс. км. Исследованию подвергалось 55 автомобилей, имеющих в тормозном приводе РТС маркировки ВАЗ-2108-351205211.
Анализируя собранные статистические данные о надёжности механического привода и вероятности его отказа по причине изменения кинематики, был получен график зависимости изменения положения регулировки S крепления привода от наработки привода РТС (рис. 4.7). График зависимости смещения крепления механического привода от величины наработки: X – точка начала смещения; Y – точка критической величины смещения; 1 – линия, характеризующая максимально допустимую величину смещения крепления привода РТС
В интервале 1 (рис. 4.7) наработки (29,1 % исследованных автомобилей) причиной отказов является нарушение технологии изготовления и сборки. Изменение положения регулировки S крепления привода на интервале 1 отсутствует.
На интервале 2 (рис. 4.7) наработки от 29,400 до 51,120 тыс. км (41,8 % выборки) начинает проявляться изменение положения регулировки S крепления привода в сторону крайнего правого положения. На пробеге 51,120 тыс. км наблюдается величина изменение положения регулировки S = 2,25 мм крепления привода, при этом зазор между нижней частью рычага 8 (рис. 3.10) привода регулятора и пружиной 1 рычага = 3,5 – 3,6 мм. При таком зазоре клапан пробки РТС, отвечающий за ограничение давления тормозной жидкости в приводе к зад 126 нему правому рабочему цилиндру и имеющий ход 1,5 мм, будет закрыт при снаряжённой массе автомобиля. В результате на колёсах задней оси возникнет разность тормозных сил, что приведёт к потере устойчивости автомобиля при торможении.
При аппроксимации и сглаживании экспериментальная характеристика получит вид полиномиальной кривой 2 степени, которая описывается квадратным уравнением AS = 0,002XL2 - 0,0675Lp + 0,2128 (рис. 4.7), при достоверности аппроксимации R2 = 0,7532. При известном значении максимально допустимой величины смещения крепления привода РТС S определяется максимальная наработка механического привода РТС - 51,120 ± 3,578 тыс. км.
Коэффициент детерминации в данном случае составляет R2 = 0,7532, что по Шкале Чеддока означает высокую качественную характеристику силы связи (0,7 -0,9).
График зависимости динамического коэффициента преобразования РТС от изменения положения крепления привода РТС: 1, 2, 3 – нижняя граница, номинальное значение и верхняя граница динамического коэффициента преобразования РТС, соответственно; 4 – изменение динамического коэффициента преобразования от крайней левой фиксации привода к крайней правой; А, Б – максимально допустимые значения сдвига привода РТС в левую и правую сторону, соответственно
В ходе исследований наблюдались случаи, не соответствующие естественному эксплуатационному изменению положения крепления привода РТС (5,5 % исследуемых автомобилей): 1) на автомобиле, имеющем 27,775 тыс. км наработки, изменение положения крепления привода составило 6 мм в сторону крайнего левого положения; 2) на автомобиле, имеющем пробег 58,318 тыс. км с начала эксплуатации, изменение положения крепления привода был в сторону крайнего правого положения на 6 мм; 3) на автомобиле, имеющем 60,762 тыс. км наработки, изменение положения крепления привода составил 1 мм в сторону крайнего правого положения фиксации привода РТС.
Для проверки гипотезы, о том, что исследуемый РТС перестаёт выполнять свои функции при наработке в 45,0 тыс. км были проведены стендовые и дорожные испытания, в ходе которых, исследовались ТС категории М1, в тормозном приводе которых установлен РТС маркировки ВАЗ-2108-351205211. Данные автомобили находятся в эксплуатации в центральном федеральном округе РФ при разных условиях движения и рельефе местности на автомобильных дорогах обычного типа категории II, III, IV и V. Технические характеристики исследуемых автомобилей сведены в табл. 4.5.
По результатам стендовых испытаний (испытания описаны в источнике [89]) и требованиям, предъявляемым [24, 75] были рассчитаны по выражению (1.2) реализуемые сцепления, на основании которых, были построены кривые реализуемого сцепления для каждого колеса ТС исследуемых автомобилей (рис. 4.10).
Исследования по определению технического состояния РТС случайных автомобилей показали, что данный элемент конструкции является работоспособным до Lp = 45,0 тыс. км. Испытания показали, что на автомобиле ВАЗ-21093 в тормозном приводе установлен не рабочий РТС, утративший свои свойства и являющийся соединительным элементом. При этом задние тормозные механизмы срабатывают позже передних при значениях удельного замедления в диапазоне z = 0,15 – 0,69, и разность тормозных сил Rx2 задней оси автомобиля находится в до 129
пустимых пределах. Автомобиль ВАЗ-2113 имеет в тормозном приводе работоспособный РТС, но не настроен его механический привод, что является причиной недопустимой разности тормозных сил Rx2 задней оси автомобиля. РТС автомобиля Chevrolet является работоспособным, но не настроен механический привод. В данном случае по этой причине у автомобиля имеется некорректная работа тормозной системы: блокирование задних колёс происходит раньше передних. Автомобили ВАЗ-2190, ВАЗ-2192 (с Lp = 42 тыс. км) и ИЖ-2126 имеют полностью работоспособные тормозные системы и удовлетворяют всем требованиям. Тормозные системы автомобилей ВАЗ-2172 и ВАЗ-2192 (с Lp = 48 тыс. км) не удовлетворяют требования Правил №13-Н ЕЭК ООН (ГОСТ Р 41.13-Н-99), по причине первоочередной блокировки колёс задней оси при значениях удельного замедления до z = 0,80.