Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 7
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 14
-
Общие положения 14
-
Методы и средства технической диагностики тормозной системы АТС 18
1.2Л. Классификация стендовых средств технической диагностики
тормозной системы АТС 20
1.2.1Л. Силовые тормозные стенды с беговыми барабанами 23
-
Инерционные тормозные стенды с беговыми барабанами 27
-
Комбинированные тормозные стенды с беговыми барабанами 30
-
Метрологические показания стендовых методов диагностирования тормозной системы АТС 32
1.3. Методы и средства технической диагностики ABS АТС 34
1.3.1. Общее диагностирование ABS 35
-
Общее диагностирование ABS в дорожных условиях 35
-
Общее диагностирование ABS в стендовых условиях 38
1.3.2. Поэлементное диагностирование ABS 39
1.4. Диагностические параметры контроля процесса торможения
АТС с функционирующей ABS в стендовых условиях 41
-
Выводы 43
-
Задачи исследования 44
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
АНТИБЛОКИРОВОЧНОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ АТС
НА СТЕНДЕ С БЕГОВЫМИ БАРАБАНАМИ 46
2.1. Выявление взаимосвязей в системе «АТС с ABS — тормозной
стенд» 47
Математическая модель системы «АТС с ABS — тормозной
стенд» 52
Математическое описание процесса торможения колеса с
эластичной шиной 54
Математическое описание тормозного механизма 60
Математическое описание работы ЭБУ ABS 62
Математическое описание модулятора давления
рабочего тела в приводе тормозного механизма 63
Математическое описание динамики перемещения
подрессоренных и неподрессоренных масс АТС в процессе
его торможения на беговых барабанах диагностического
стенда 65
Алгоритм расчета процесса торможения АТС с
функционирующей ABS на стенде с беговыми барабанами 73
Обоснование параметров, характеризующих процесс
торможения АТС с функционирующей ABS на стенде с
беговыми барабанами 76
Выводы 80
МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 82 Экспериментальное оборудование для последовательного диагностирования тормозной системы АТС с
функционирующей ABS 82
Оборудование для задания тестового воздействия на объект
диагностирования 84
Стендовые системы измерения, преобразования и
регистрации диагностических параметров тормозных систем 87
Система измерения тормозных сил 88
Система измерения угловой скорости беговых барабанов
стенда 90
3.1.2.3. Система измерения угловой скорости колес диагностируемой
оси АТС 92
-
Система измерения усилия на педали тормоза 94
-
Система измерения веса, приходящегося на колеса диагностируемой оси АТС 95
-
Система аналого-цифрового преобразования и регистрации диагностических параметров 96
3.2. Методика тарировки систем измерения 97
-
Методика тарировки системы измерения тормозных сил 100
-
Методика тарировки системы измерения угловой скорости беговых барабанов тормозного стенда 104
-
Методика тарировки системы измерения угловой скорости
колес диагностируемой оси АТС, оборудованного ABS 106
-
Методика оценки погрешностей измеряемых величин 108
-
Методика планирования экспериментальных исследований 112
-
Методика оценки адекватности разработанной математической модели 113
3.6. Выводы 116
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 117
4.1. Оценка адекватности математической модели системы
«АТС с ABS - тормозной стенд» 117
-
Расчет на модели параметров торможения АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами 118
-
Экспериментальные исследования процесса торможения автомобиля Honda CR-V с функционирующей ABS на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами 122
-
Оценка адекватности математической модели системы «АТС
с ABS - тормозной стенд» 124
4.2. Разработка метода последовательного диагностирования
тормозной системы АТС с функционирующей ABS на
одноплатформенном стенде с беговыми барабанами 128
4.2.1. Обоснование режимов тестового воздействия на АТС с
функционирующей ABS при последовательном
диагностировании его тормозной системы на
одноплатформенном стенде с беговыми барабанами 129
-
Обоснование начальной скорости торможения колес диагностируемой оси АТС с функционирующей ABS 129
-
Обоснование нагрузки на колеса диагностируемой оси АТС с функционирующей ABS 133
-
Результаты экспериментальных исследований взаимозаменяемости сигналов, формируемых датчиками
угловой скорости колес ABS АТС 136
4.2.1.4. Разработка конструкции и результаты экспериментальных
исследований имитатора процесса торможения колес не
диагностируемых осей АТС 140
4.2.2. Выявление информативных диагностических параметров для
оценки технического состояния тормозной системы и
качества регулирования ABS АТС 145
4.2.3. Обоснование способа обработки диагностических параметров
и постановки диагноза о техническом состоянии тормозной
системы и качестве регулирования ABS 152
4.2.4. Разработка и обоснование конструкции одноплатформенного
стенда с беговыми барабанами для диагностирования
тормозной системы АТС с функционирующей ABS 155
4.2.5. Методика последовательного диагностирования тормозной
системы АТС с функционирующей ABS на
одноплатформенном стенде с беговыми барабанами 162
Выводы 165
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДА
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АТС С
ФУНКЦИОНИРУЮЩЕЙ ABS НА
ОДНОПЛАТФОРМЕННОМ СТЕНДЕ С БЕГОВЫМИ
БАРАБАНАМИ 169
Определение стоимости одноплатформенного тормозного
стенда с беговыми барабанами 170
Определение экономической эффективности метода
последовательного диагностирования тормозной системы
АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном
стенде 172
Выводы 180
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 182
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 185
ПРИЛОЖЕНИЯ 199
Введение к работе
Для подавляющего большинства развитых стран мира автотранспорт является основным видом внутреннего транспорта. В 2009 году автомобильным транспортом России было выполнено более 75% внутренних пассажирских перевозок и более 60% грузовых перевозок [1].
В то же время автомобильный транспорт является самым опасным видом транспорта [75]. При этом статистика [75] указывает на то, что количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП) и число погибших в них убывает. Так по данным [75] в России за 2009 год общее число ДТП с причинением вреда здоровью равнялось 203 603, что на 6;7% меньше, чем в 2008- году, а число погибших в ДТП составило 26 084 чел., что на 12,9% меньше, чем в 2008 году. В Германии за 2009 год общее число ДТП с причинением вреда здоровью было 310 940, а число погибших в ДТП - 4 160 чел. Таким образом, за 2009 год число ДТП происшествий, произошедших с причинением вреда здоровью в Германии в 1,5 раза больше, чем в России. При этом число погибших в ДТП на территории Германии в 6,3 раза меньше, чем в России.
Более 90% всех ДТП сопровождается торможением. При этом количество ДТП, произошедших из-за неисправности тормозной системы, 40-50% [38, 73]. В связи с этим необходимо повышать уровень систем активной и пассивной безопасности автотранспортных средств (АТС), совершенствовать методы и средства определения их технического состояния на основе качественной и информативной диагностики [124].
Контроль технического состояния тормозной системы АТС, находящихся в условиях эксплуатации, осуществляется согласно ГОСТ Р51709-2001 [19] как в дорожных, так и в стендовых условиях. Для исключения влияния погодных условий все автомобили проходят контроль тормозных систем на стендах с беговыми барабанами. В то же время отсутствуют методы и средства объективного диагностирования антиблокировочной тормозной системы (ABS) АТС. Так, согласно ГОСТ Р 51709-2001 [19] техническое состояние тормозной системы АТС, оборудованных ABS, контролируется только в дорожных условиях. При этом оценка качества регулирования ABS выполняется субъективно, то есть по отсутствию на дороге следов юза, отсутствию свечения индикатора неисправности ASB на приборной панели автомобиля, а также сохранению прямолинейности движения автомобиля в коридоре безопасности 3 м.
Проверку ABS выполняют только диагностическими сканерами, подключаемыми через специальные разъемы АТС к электронному блоку управления (ЭБУ) ABS, без учета ее влияния на показатели тормозной эффективности и устойчивости АТС при торможении.
До недавнего времени отсутствовала возможность диагностирования тормозной и ABS при их совместном функционировании в стендовых условиях. В работе [67] Е.М. Портнягин разработал метод контроля технического состояния тормозной системы АТС с функционирующей ABS на полноопорном инерционном роликовом стенде. На изготовленном стенде [67] на основе качественных и количественных параметров выполняется контроль технического состояния тормозной системы АТС, имеющих не более двух осей с функционирующей ABS. При этом огромный парк многоосных АТС не возможно продиагностировать на этом стенде, поэтому необходимо выполнить новые исследования.
В связи с этим особую актуальность приобретает вопрос проведения научного исследования по разработке метода последовательного (поосного) диагностирования тормозной системы АТС с функционирующей ABS, имеющих две и более оси на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами.
РАБОЧЕЙ ГИПОТЕЗОЙ являлось предположение о том, что последовательное диагностирование тормозной системы АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном инерционном стенде с беговыми барабанами возможно при условии обеспечения синхронного вращения всех беговых барабанов стенда, непрерывного измерения тормозных сил, угловых скоростей колес диагностируемой оси АТС и имитации процесса торможения неподвижно стоящих колес не диагностируемых осей АТС, посредством подачи в электронный блок управления ABS сигналов от внешнего имитатора.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является повышение безопасности АТС с ABS в условиях эксплуатации на основе нового метода последовательного диагностирования тормозной системы АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - процесс торможения АТС с функционирующей ABS при его диагностировании на одноплатформенном инерционном стенде с беговыми барабанами.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - показатели тормозной эффективности и устойчивости при торможении, а также качества регулирования ABS в процессе диагностирования тормозной системы АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном инерционном стенде с беговыми барабанами.
НАУЧНУЮ НОВИЗНУ РАБОТЫ ОПРЕДЕЛЯЮТ: обоснование метода последовательного диагностирования тормозной системы АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами, основанного на анализе информации, поступающей от электронных систем стенда, измеряющих тормозные силы, угловые скорости колес диагностируемой оси АТС, угловую скорость беговых барабанов стенда, усилие на органе управления, нагрузки на диагностируемую ось АТС, в процессе торможения. разработанная математическая модель системы «АТС с ABS — одноплатформенный стенд», позволяющая с достаточной точностью определять параметры процесса торможения колес диагностируемой оси АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами, с учетом: логики работы ЭБУ ABS; характеристик модулятора давления рабочего тела в приводе тормозного механизма; характеристик тормозного механизма, имеющих инерционность, зону нечувствительности и гистерезис; характеристик эластичных шин с опорными поверхностями беговых барабанов стенда, рассчитанных с учетом изменения максимального коэффициента сцепления и коэффициента снижения фрикционных свойств; процесса перекатывания и положения колес АТС на беговых барабанах стенда; процесса перераспределения массы АТС по его осям; крутильных колебаний колесных узлов и неподрессоренных масс на жесткостях подвески; динамики перемещения подрессоренных и неподрессоренных масс АТС. - выявленные закономерности изменения показателя эффективности торможения от начальной скорости торможения К и от нагрузки R: на колеса диагностируемой оси АТС, позволяющие устанавливать режимы тестового воздействия на объект диагностирования. -диагностический параметр - диапазон изменения проскальзывания AS, позволяющий выполнять количественную оценку качества регулирования ABS процесса торможения колес диагностируемой оси АТС.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Внедрение метода последовательного диагностирования тормозной системы АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами в технологический процесс авторемонтных предприятий и сервисных центров технического обслуживания АТС позволит повысить качество ремонтных работ и технического обслуживания. На автотранспортных предприятиях и пунктах государственного технического контроля АТС внедрение метода позволит повысить качество технического контроля АТС. Что значительно повысит активную безопасность АТС, оснащенных ABS в условиях их эксплуатации.
Заводам-изготовителям диагностического оборудования результаты работы дадут возможность усовершенствовать конструкции производимых ими стендов для последовательного диагностирования современных тормозных систем.
Преподавателям технических ВУЗов автомобильных специальностей разработанный метод обеспечит повышение качества подготовки специалистов в области технической диагностики АТС.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ: - для эффективного последовательного диагностирования тормозной системы АТС с функционирующей ABS на инерционном одноплатформенном стенде с беговыми барабанами, необходимо имитировать процесс торможения неподвижно стоящих колес не диагностируемых осей АТС и использовать интегральные показатели удельной тормозной силы и относительной разности тормозных сил колес оси; - качество проведения аналитических исследований процесса торможения колес диагностируемой оси АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами можно повысить на основе разработанной математической модели системы «АТС с ABS - одноплатформенный стенд», учитывающей влияние наиболее значимых факторов, характеризующих динамику взаимодействия АТС и стенда. для установления скоростного и нагрузочного режимов диагностирования АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами необходимо использовать выявленные закономерности изменения интегрального показателя эффективности торможения у от начальной скорости торможения и от нагрузки на колеса диагностируемой оси АТС. - количественную оценку качества регулирования антиблокировочной системой процесса торможения колес диагностируемой оси АТС на стенде с беговыми барабанами необходимо выполнять на основании нового диагностического параметра - диапазона изменения проскальзывания AS.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы исследований доложены и получили одобрение: на МНПК «Совместная деятельность сельскохозяйственных товаропроизводителей и научных организаций в развитии АПК Центральной Азии» ИрГСХА, г. Иркутск, 2008 г.; на НПКМУ Сибири и Дальнего Востока «Научные достижения производству», ИрГСХА, г.
Иркутск, 2009 г.; на II МНПК «Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта», ИрГТУ, г. Иркутск, 2009 г.; на 2-ом региональном НПС чтения И.П. Терских «Техника и технологии инженерного обеспечения АПК», ИрГСХА - СХОАО «Белореченское», Иркутская область, 2009 г.; на областном конкурсе «Кадровый резерв села», г. Иркутск, 2009 г.; на НТК факультета транспортных систем ИрГТУ, г. Иркутск , 2010 г.; РНПКМУ Сибирского федерального округа с международным участием, посвященной 65-летию Победы в Великой Отечественной войне «Инновационные технологии в АПК» ИрГСХА, г. Иркутск, 2010 г; на IX Всероссийской НТК студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники и связи» ИрГТУ, г. Иркутск, 2010 г.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Разработанный метод последовательного диагностирования тормозной системы АТС с функционирующей ABS при их диагностировании на одно платформенном стенде с беговыми барабанами прошёл производственную проверку и внедрён в производственный процесс ОАО «Грузовое автотранспортное предприятие №2», г. Улан-Удэ, а реализующий его одноплатформенный стенд с беговыми барабанами используется в учебном процессе Иркутского ГТУ и технологического колледжа при Иркутском ГТУ (г. Иркутск).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, общим объемом 3,98 усл. п. л., в том числе 2 работы в изданиях, рецензируемых ВАК, 1 работа опубликована без соавторов.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав и основных выводов, содержит 184 страницы текста (в т.ч. 8 таблиц и 68 иллюстрации), список литературы из 135 наименований и 3 приложений на 14 страницах.
Работа выполнена в 2007-2010 г.г. на кафедре «Автомобильный транспорт» Иркутского государственного технологического университета и кафедре «ЭМТП и БЖД» Иркутской государственной сельскохозяйственной академии, в соответствии с тематикой научно-исследовательских работ, связанной с разработкой методов и средств функциональной диагностики АТС, с учетом региональное их использования.
В разные периоды времени в экспериментальных и аналитических исследованиях принимали участие к.т.н. С.Н. Кривцов, к.т.н. А.В. Бойко, к.т.н. Е.М. Портнягин, к.т.н. Н.В. Степанов, к.т.н. А.Н. Доморозов, инженеры А.В. Соколов, А.С. Потапов, B.C. Сергеев, которым автор выражает свою искреннюю благодарность.
Свою глубокую признательность за непосредственную помощь в разные периоды работы и ценные советы автор выражает научному руководителю д.т.н., профессору А.И. Федотову.
Похожие диссертации на Метод последовательного диагностирования тормозной системы АТС с функционирующей ABS на одноплатформенном стенде с беговыми барабанами
