Введение к работе
Актуальность темы. Автомобильный транспорт остаётся самым опасным видом транспорта. В последние годы все больше внимания стало уделяться проблемам комфорта и активной безопасности автотранспортных средств (АТС). При этом все более высокие требования предъявляются к эффективности работы автомобильных подвесок. Подвеска, наряду с плавностью хода, влияет на активную безопасность АТС, обеспечивая контакт его колёс с дорогой.
Изменения технического состояния подвески приводят к нарушениям контакта колёс с дорогой, значительно снижая управляемость и устойчивость автомобиля.
Контроль технического состояния подвески АТС, находящихся в эксплуатации, осуществляют как в дорожных условиях, так и на вибростендах. Существует множество методов и средств контроля технического состояния подвески АТС, такие как методы EUSAMA, BOGE/MAHA, принцип Тэта и т.д. Существующие методы диагностирования в основном оценивают техническое состояние подвески с позиции обеспечения плавности хода и не позволяют оценивать его влияние на качество сцепления шин с дорогой, а следовательно, на управляемость, устойчивость и активную безопасность АТС.
Применение существующих методов контроля сцепных характеристик шин в процессе диагностирования подвески АТС наталкивается на противоречие, связанное с отсутствием знаний о закономерностях влияния технического состояния подвески на сцепные характеристики шин.
В связи с этим особую актуальность приобретает необходимость проведения научного исследования, направленного на разработку эффективного метода оценки влияния технического состояния подвески на качество взаимодействия шин с опорной поверхностью дороги. Наличие такого метода даст возможность уже на стадии контроля выявлять из общего числа АТС те, техническое состояние подвески которых не обеспечивает эффективное сцепление шин с опорной поверхностью дороги, и тем самым повысит их активную безопасность.
Рабочей гипотезой являлось предположение о том, что значительное повышение безопасности АТС возможно на основе контроля влияния технического состояния подвески на величину боковых реакций шин в процессе её диагностирования на вибростендах.
Целью работы является повышение безопасности АТС в условиях эксплуатации, на основе высокоэффективного стендового метода контроля влияния технического состояния подвески на качество сцепления шин с опорной поверхностью.
Методы и средства исследования. Поставленная цель достигается использованием методов теоретической механики, теории эксплуатационных свойств автомобиля, теории колебаний, численных методов и программирования, дифференциального и интегрального исчислений, статистических методов планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных, а также проведением экспериментальных исследований с использованием современного исследовательского оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры на базе современной компьютерной техники.
Объект исследования - Процесс изменения боковых реакций на колёсах автомобиля, диагностируемого на вибростенде, при изменении технического состояния подвески и характеристик шин.
Предмет исследования - Функциональные зависимости и параметры, характеризующие процесс взаимодействия шин АТС с опорной поверхностью при диагностировании подвески на вибростендах.
Достоверность полученных результатов обеспечена: необходимым объемом экспериментальных исследований, установленным при помощи методов теории планирования эксперимента, теории вероятностей и математической статистики; корректностью экспериментов, выполненных с применением современной контрольно-измерительной аппаратуры; корректным использованием корреляционно-регрессивного анализа; хорошей сходимостью результатов расчетных и экспериментальных исследований, а также отсутствием противоречий с результатами ранее проведенных исследований.
Научной новизной обладают:
-
Высокоэффективный метод диагностирования технического состояния подвески АТС на вибростендах, основанный на измерении и анализе выявленных функциональных зависимостей минимального коэффициента бокового сцепления (рутіп от изменений параметров технического состояния подвески и характеристик шин.
-
Разработанная математическая модель системы «Кузов - подвеска - шина -стенд», позволяющая расчетными методами исследовать изменение боковых реакций на колёсах и характеристики взаимодействия шин с опорной поверхностью при варьировании технического состояния подвески в процессе её диагностирования на вибростендах.
-
Научно обоснованный диагностический параметр (рутіа, позволяющий оценивать качество сцепления шин с опорной поверхностью, косвенно характеризующий устойчивость и управляемость АТС, зависящий от технического состояния подвески и шин.
-
Функциональные зависимости диагностического параметра (рутт от параметров технического состояния подвески и износа шин АТС.
Практическая значимость исследования:
Внедрение разработанного метода диагностирования технического состояния подвески в технологический процесс автотранспортных и авторемонтных предприятий, фирменных и сервисных центров позволит значительно сократить количество АТС, техническое состояние подвески которых не обеспечивает качественного сцепления шин;
Внедрение метода на предприятиях осуществляющих технический осмотр АТС позволит повысить качество контроля технического состояния подвески АТС, что значительно повысит их активную безопасность в условиях эксплуатации;
Заводам-изготовителям диагностического оборудования результаты работы дают возможность совершенствования конструкций производимых ими вибростендов для диагностики подвески;
Фирмам-производителям подвески результаты работы дают возможность совершенствования конструкций подвески, сокращения трудоемкости их испытаний;
Преподавателям автомобильных специальностей технических ВУЗов разработанные теоретические предпосылки метода позволят повысить качество подготовки специалистов в области технической эксплуатации и диагностики АТС.
На защиту выносятся следующие научные положения:
-
Эффективность и информативность диагностирования технического состояния подвески АТС можно значительно повысить, если выполнять его на вибростендах в режиме колебаний колес с резонансной частотой неподрессоренных масс и поперечных перемещений опорных платформ стенда, определяя при этом диагностические параметры, характеризующие техническое состояние подвески и качество сцепления шин.
-
Аналитические исследования процесса функционирования подвески на вибростенде необходимо выполнять с помощью разработанной математической модели системы «Кузов - подвеска - шина - стенд», содержащей математические описания процессов: колебаний опорных платформ вибростенда, вертикальных колебаний подрессорен-
ных и неподрессоренных масс АТС; изменения боковых реакций Ry на шинах колес диагностируемой оси АТС для трех видов их бокового нагружения: упругой деформации; упругой деформации с частичным боковым скольжением; чистого бокового скольжения.
-
В качестве диагностических параметров, характеризующих техническое состояние подвески на вибростендах, необходимо использовать минимальный коэффициент (Рутт бокового сцепления шин, как показатель качества сцепления шин с опорной поверхностью и коэффициент К, снижения нормальной нагрузки на колеса (рассчитанный по методу EUSAMA), как показатель демпфирующих свойств подвески.
-
Выявленная функциональная зависимость между диагностическим параметром (pymin и параметром технического состояния подвески Кпотб, представляет собой параболу
вида: (pytmn =а-К' потб + Ъ Knomg + с. Износ шин изменяет коэффициенты а, Ъ и с этой
функции, уменьшая величину (рут[п.
Апробация работы. Материалы исследований доложены и получили одобрение: на научно-технической конференции факультета транспортных систем ИрГТУ, г. Иркутск,
-
г.; на V Российско-германской конференции по безопасности дорожного движения «Безопасность движения в городах», г. Иркутск, 2010 г.; на 1-ой Всероссийской научно-технической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири», 26-29 апреля
-
г., ИрГТУ, г. Иркутск; на III МНПК «Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта», ИрГТУ г. Иркутск, 2011 г.; на 1-ой МНПК «Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса», Г. Новокузнецк, 25-26 ноября, 2011 г.; на 2-ой Всероссийской научно-технической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири», 12-15 апреля 2012 г., ИрГТУ, г. Иркутск; на Всероссийской 65-ой научно-технической конференции «Ориентированные фундаментальные и прикладные исследования - основа модернизации и инновационного развития архитектурно-строительного и дорожно-транспортного комплексов России», ФГБОУ ВПО «СибАДИ», ноябрь 2011 г., г. Омск; на VII межвуз. науч. конф. студ., магис. асп. «Развитие транспорта - основа прогресса экономики России» март 2012 г., СПбГИЭУ, г.Санкт-Петербург; на I МНПК «Совершенствование эксплуатационных свойств транспортно-технологических машин и комплексов», г. Сургут, 18-20 апреля 2012 г. - Омск: СибАДИ.
Реализация результатов работы. Разработанный метод диагностирования технического состояния подвески АТС на вибростендах прошёл производственную проверку и рекомендован к внедрению в ЗАО «Компания «Новгородский завод ГАРО»» (г. Великий Новгород). Там же внедрена математическая модель системы «Кузов - подвеска - шина -стенд». Разработанный диагностический комплекс и математическая модель системы «Кузов - подвеска - шина - стенд» используются в учебном процессе ИрГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, общим объемом 3,7 усл. п.л., в том числе 4 работы в изданиях, из перечня ВАК, подана заявка на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и основных выводов, содержит 172 страниц (в том числе 24 таблицы и 83 иллюстрации), список литературы из 134 наименований и 2 приложения на 22 страницах.
