Содержание к диссертации
Введение
Состояние вопроса и задачи исследования 11
Общие положения. 11
Методы и средства диагностирования тормозной системы ав
томобилей. 15
1. Показатели качества функционирования тормозной системы автотранспортных средств на тормозных стендах . 17
2. Силовые тормозные стенды с беговыми барабанами. 18
3. Инерционные стенды с беговыми барабанами. 30
4. Комбинированные стенды с беговыми барабанами. 33 Характеристики эластичного колеса работающего в тормозном 36 режиме.
Систематизация погрешностей измерения силовых параметров,
характеризующих работу тормозной системы автомобиля на
стендах с беговыми барабанами. 38
Выводы 40
Задачи исследования 41
Теоретические предпосылки повышения точности измерения силовых параметров, характеризующих процесс торможения автомобиля на стендах с беговыми барабанами 42
Выявление взаимосвязей в системе «Объект диагностирования - стенд с беговыми барабанами - режимы испытаний тормоз ной системы - средства измерения силовых параметров - оце
ночные критерии процесса торможения и их нормативы» 42
Математическая модель процесса торможения автомобиля на стенде с беговыми барабанами . 47
1. Выбор и уточнение математической модели автомобильного колеса с эластичной шиной. 47
2. Математическая модель тормозного механизма. 54
3. Разработка математической модели динамики перемещения колеса автомобиля в процессе торможения на роликах стенда. 55
4. Разработка математической модели непараллельности осей ав
томобиля и стенда. 61
Алгоритм расчета процесса торможения автомобиля на стенде с
беговыми барабанами. 63
Выводы 66
Методики экспериментальных исследований 67
Методика планирования эксперимента 67
Методика оценки адекватности математической модели процесса торможения автомобиля на стендах с беговыми барабанами
Методика тарировки систем измерения силовых параметров тормозного стенда с беговыми барабанами 71
1. Методика тарировки системы измерения реакций тормозных сил способом завода изготовителя стендов 73
2. Методика тарировки системы измерения веса 78
3. Методика тарировки систем измерения тормозной силы с учетом механических потерь во всей кинематической цепи стенда с беговыми барабанами 80
Методика экспериментальных исследований повторяемости результатов измерений силовых параметров тормозной системы автомобиля на стенде с беговыми барабанами 85
1. Методика экспериментальных исследований повторяемости результатов измерений силовых параметров автомобиля при симметричном расположении его колес между двумя опорными роликами стенда 86
2. Методика экспериментальных исследований повторяемости результатов измерений силовых параметров при размещении тормозящих колес автомобиля на одном из двух беговых барабанов 88
Методика экспериментальных исследований эффективности и устойчивости автомобиля при торможении автомобиля в дорожных условиях 89
3.6. Методика экспериментальных исследований измерения радиуса качения колеса в ведомом режиме на беговых барабанах стенда и на дороге 91
3.7. Методика экспериментальных исследований крутильных колебаний колеса на жесткостях подвески 94
3.7.1. Методика тарировки датчика крутильных колебаний 96
3.7.2. Методика исследования крутильной жесткости подвески 102
3.7.3. Методика экспериментальных исследований крутильных колебаний колеса на жесткостях подвески динамическим методом 103
3.8. Выводы 104
4. Результаты исследования 106
4.1. Оценка адекватности математической модели процесса торможения автомобиля на стенде с беговыми барабанами 107
4.2. Влияние радиуса качения колеса в ведомом режиме на величину погрешности измерения силовых параметров в стендовых условиях 113
4.3. Оценка погрешностей систем измерения тормозных сил связанных с методом их тарировки (на примере силового стенда СТ-2) 116
4.4. Анализ влияния крутильных колебаний колесного узла на величину погрешностей измерения силовых параметров при торможении автомобиля 119
4.5. Аналитическое исследование повторяемости измерений силовых параметров, характеризующих процесс торможения автомобиля на стенде с беговыми барабанами. 126
4.6. Экспериментальное исследование повторяемости результатов измерений силовых параметров, характеризующих эффективность работы тормозной системы автомобиля на стенде с беговыми барабанами 148
4.7. Выводы 169
5. Основные выводы 172
Список использованных источников
- Показатели качества функционирования тормозной системы автотранспортных средств на тормозных стендах
- Математическая модель процесса торможения автомобиля на стенде с беговыми барабанами
- Методика тарировки систем измерения силовых параметров тормозного стенда с беговыми барабанами
- Влияние радиуса качения колеса в ведомом режиме на величину погрешности измерения силовых параметров в стендовых условиях
Введение к работе
Актуальность диссертации. Автомобильный транспорт остаётся самым опасным видом транспорта. По данным Главного управления ГИБДД в 2007 году на российских дорогах в результате дорожно-транспортных происшествий (ДТП) погибло более 33-х тысяч человек.
Безопасность автомобилей в условиях эксплуатации в значительной степени зависит от технического состояния их тормозных систем. Доля ДТП, обусловленных неисправностями тормозных систем автомобилей, составляет 40 – 50% от общего числа ДТП произошедших по техническим причинам.
Переломить ситуацию призвана федеральная целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в 2006-2012 годах», направленная на сокращение к 2012 году числа погибших от ДТП в полтора раза.
В условиях эксплуатации диагностика тормозных систем автотранспортных средств может осуществляться как в дорожных, так и в стендовых условиях. Наибольшее распространение получил стендовый метод с использованием силовых стендов с беговыми барабанами.
При всех очевидных достоинствах стендового метода он не совершенен и не обеспечивает требуемой достоверности результатов контроля тормозных систем автомобилей в условиях эксплуатации. Результаты экспериментальных исследований, проведенных кафедрой «Автомобильного транспорта» Волжского политехнического института, показывают, что при положительных результатах испытаний автомобилей на современных силовых тормозных стендах 50% из них не обеспечивают нормативную величину замедления и превышают линейное отклонение при торможении в дорожных условиях.
Совершенствование метода диагностики и контроля технического состояния тормозных систем автомобиля в условиях эксплуатации на стендах с беговыми барабанами является актуальной задачей. Её решение позволит существенно повысить безопасность автомобилей в условиях эксплуатации, снизить аварийность на автомобильных дорогах.
Рабочей гипотезой является предположение о том, что ограничение продольных перемещений автомобилей, а также устранение взаимной непараллельности оси стенда и диагностируемой оси автомобиля при контроле качества работы его тормозной системы на стендах с беговыми барабанами позволит значительно повысить достоверность контроля и, соответственно, безопасность автомобилей при их эксплуатации.
Целью работы является повышение безопасности автомобилей в условиях эксплуатации на основе совершенствования метода диагностики и контроля их тормозных систем на стендах с беговыми барабанами.
Объект исследования – процесс функционирования тормозной системы автомобиля в условиях эксплуатации при ее диагностировании на силовых стендах с беговыми барабанами.
Предмет исследования – показатели тормозной эффективности и устойчивости автомобиля при его торможении на стенде с беговыми барабанами, а также их функциональные зависимости от факторов, влияющих на погрешности измерения силовых параметров.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в теоретическом обосновании метода торможения автомобиля на стенде с беговыми барабанами, учитывающего характер взаимодействия автомобильного колеса с опорными роликами стенда при его продольном перемещении, непараллельности осей автомобиля и стенда, а также влияние на этот процесс характеристик подвески автомобиля;
1. Установлены функциональные зависимости:
статистических характеристик повторяемости значений нагрузок на ось относительной разности тормозных сил, удельной тормозной силы и продольных реакций при их многократном измерении на современных тормозных стендах с беговыми барабанами;
величины погрешностей силовых параметров, характеризующих качество работы тормозных систем автомобилей, зависящее от конструктивных параметров тормозных стендов (диаметров опорных роликов, межцентровых расстояний между ними, скорости прокручивания колес автомобиля на стендах);
удельной тормозной силы от величины продольного перемещения тормозящего колеса автомобиля по опорным роликам тормозного стенда с беговыми барабанами, а также от величины угла непараллельности оси автомобиля относительно оси стенда;
относительной разности тормозных сил и продольных реакций на колесах тормозящей оси от величины угла непараллельности оси автомобиля относительно оси стенда;
2. Разработана методика, позволяющая устранять взаимную непараллельность осей автомобиля и стенда с беговыми барабанами и, тем самым, значительно снижать погрешности измерения показателей тормозной эффективности и устойчивости автомобиля при его диагностировании.
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы предприятиями, осуществляющим техническое обслуживание и технический осмотр автомобилей в условиях эксплуатации с использованием средств диагностики. Результаты работы позволяют повысить достоверность стендовых методов контроля тормозных систем автомобилей за счет предложенной методики тарирования системы измерения тормозных сил, а также за счет выноса системы измерения нагрузки на ось за пределы стенда.
Заводам – изготовителям стендов с беговыми барабанами результаты работы позволяют повысить достоверность стендовых методов контроля тормозных систем автомобилей, находящихся в условиях эксплуатации, за счет снижения погрешностей измерения силовых параметров, путем:
использования новой методики тарировки систем измерения тормозных сил, учитывающей силовые потери во всей кинематической цепи, от точки приложения тормозной силы до измерительного датчика;
реализации в конструкции тормозных стендов метода устранения взаимной непараллельности диагностируемой оси автомобиля и оси стенда;
реализации в конструкции тормозных стендов метода взаимного позиционирования стенда и автомобиля, ограничивающего его перемещение в процессе контроля качества работы тормозной системы;
определения диаметров опорных роликов и выбора межцентрового расстояния между ними с учетом минимизации погрешности измерения силовых параметров, характеризующих качество процесса торможения автомобиля на стенде.
Реализация результатов работы. Внедрение результатов работы в ЗАО Компания «Новгородский завод ГАРО» (Великий Новгород), и в ОАО «Грузовое автотранспортное предприятие №2» (Республика Бурятия, Улан-Удэ) позволило:
снизить погрешность измерения тормозных сил от минус 40 – плюс 26,9%, до минус 2,7 – плюс 2,9%;
снизить погрешность определения относительной разности тормозных сил от минус 13,2 – плюс 19,5%, до минус 1,6 – плюс 3,12%;
снизить погрешность определения удельной тормозной силы от минус 19,5 – плюс 6,6%, до минус 3,6 – плюс 7,2%.
Апробация работы. Материалы исследований докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях и форумах: международной конференции «The second Russian-Italian conference on innovation-technological and industrial cooperation, and presentation of Russian developments» (Италия, г. Падуя, 2006 г.); международном симпозиуме МUSТ “HIGHER EDUCATION TRENDS IN XXI CENTURY” (Монголия, Улан-Батор, 2004 г.); VII московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва 2007); международном научном симпозиуме, посвященном 140-летию МГТУ (МАМИ) “Приоритеты развития отечественного автостроения и подготовки инженерных и научных кадров” (Москва, 2005 г.); III международном технологическом конгрессе “Военная техника, вооружение и технологии двойного применения” (Омск, 2005 г.); региональной научно-практической конференции ИрГТУ “Винеровские чтения” (Иркутск, 2004 г.); международной научно-практической конференции СибГАДА (СибАДИ) “Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования” (Омск, 2004 г.); научно-технической конференции (НТК) Московского ГТУ (МАДИ) “Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса” (Москва, 2005 г.); НТК ИрГТУ (Иркутск, 2005 – 2008 гг.); IX международной молодежной научно-практической конференции “Молодежь Забайкалья: дорога в будущее” (Чита, 2005 г.); международной научно-практической конференции (МНПК) «Прогрессивная технология восстановления изношенных деталей машин гальваническими покрытиями. Перспективные технологии и средства технического обслуживания машин» (Иркутск, Иркутская ГСХА, 2005 г.); МНПК «Актуальные проблемы эксплуатации машинно-тракторного парка, технического сервиса, энергетики и экологической безопасности в АПК» (Иркутск: Иркутская ГСХА 2007 г.); МНПК «Совместная деятельность сельскохозяйственных товаропроизводителей и научных организаций в развитии АПК Центральной Азии» (Иркутск, Иркутская ГСХА, 2008 г.); III МНПК «Энергосберегающие и природоохранные технологии» (Томск - Улан-Удэ, 2005 г.); МНПК, посвященной 75-летию образования СибГАДА (СибАДИ) “Качество. Инновации. Наука. Образование” (Омск, 2005 г.); МНПК «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (Тюмень, 2006 г.); XXII специализированной выставке-ярмарке «Транспорт-2006» (Владивосток, Дальэкспоцентр, 2006г.); IV всероссийской НТК «Политранспортные системы (Транспортные системы Сибири)» КГТУ (Красноярск, 2006 г.); МНПК «Повышение эффективности эксплуатации автотранспортных средств на основе современных методов диагностирования» (Иркутск, 2007г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ объемом 4,5 усл. печ. л., из них 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для кандидатских диссертаций. Получено 3 патента РФ на изобретение и одно решение о выдаче патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка из 253 наименований; изложена на 143 страницах машинописного текста; включает 15 таблиц, 101 рисунок и 4 приложения.
Показатели качества функционирования тормозной системы автотранспортных средств на тормозных стендах
Автомобильный транспорт является самым опасным видом транспорта. По данным главного управления ГИБДД количество дорожно-транспортных происшествий в России ежегодно составляет приблизительно 200 тысяч [248, 252, 253], и это количество растет, особенно за последние годы. В прошлом году в результате дорожно-транспортных происшествий у нас в стране погибли 33 тысячи 308 человек [248]. Статистика [248] свидетельствует, что дорожные аварии стали происходить чаще, и их тяжесть возрастает с каждым годом.
В Иркутской области за 2007 год произошло более 4 тысяч дорожно-транспортных происшествий (ДТП), в результате которых погибло 660 человек, и более 4,5 тысяч получили телесные повреждения [248]. Согласно статистике МВД [248], в большинстве случаев виновниками ДТП становятся водители автотранспортных средств (человеческий фактор) и неудовлетворительное техническое состояние автомобилей (технический фактор) [248]. По количеству ДТП на единицу автомобильной техники Россия опережает такие страны как Германия или Великобритания в десять раз [252, 253].
Переломить ситуацию предполагается, реализовав федеральную - целевую программу «Повышение безопасности дорожного движения в 2006-2012 годах» [252, 253]. В документе поставлена цель, сократить к 2012 году число погибших в ДТП в полтора раза [252, 253].
Безопасность движения автомобилей в значительной степени зависит от технического состояния тормозных систем и рулевого управления, вследствие неисправности которых случается около 64% ДТП (от общего числа происшествий по техническим неисправностям) [153]. По данным статистики доля ДТП, обусловленных неисправностями тормозной системы автомобилей, составляет 40 - 50% от общего числа ДТП по техническим причинам [153].
По статистике [153] доля отказов тормозных систем, в общем их объеме составляет более 18%, (рис. 1.1). Отметим, что отказы тормозных систем являются крайне опасными при эксплуатации автотранспортных средств. ДТП, вызванные отказами тормозных систем, имеют наиболее тяжелые последствия. Рис. 1.1 Распределение отказов агрегатов, систем и механизмов АТС
Проверка автомобилей на одной из дорог, проведенная сотрудниками Харьковского автомобильно-дорожного института с применением передвижных диагностических стендов [226], показала, что из-за низкого технического состояния узлов и механизмов на линии оказалось 77% автомобилей с неисправными тормозами; 51,4% - с дефектами рулевого управления; 88% - с неисправностями ходовой части. Это указывает на то, что качество контроля при техническом обслуживании автомобилей не всегда отвечает современным требованиям [226].
Приведенные статические данные о ДТП [153, 252], которые произошли по причине неудовлетворительного технического состояния тормозных систем, говорят о том, что тормозные свойства автомобилей являются важнейшим фактором, определяющим их активную безопасность.
Для снижения числа ДТП, необходимо поддержание тормозных систем автотранспортных средств в технически исправном состоянии [153]. Техническое состояние автомобиля в целом и его агрегатов позволяет определять техническая диагностика [226].
Как отмечает профессор Е.С. Кузнецов [188] «...необходимость защиты населения ... от отрицательного воздействия автомобильного транспорта будет способствовать ... более широкому применению контрольно-диагностических средств».
Одной из главных задач технической диагностики является определение технического состояния объекта диагностирования (ОД). Эта задача решается с помощью различных методов и средств диагностирования [226].
Российскими и зарубежными учеными разработаны новые, высокоинформативные методы диагностики технического состояния автомобилей. Создано новое оборудование, реализующее экспертные методы постановки диагноза с использованием современных компьютеров. Но вместе с тем и автомобили претерпели эволюционное развитие. Они стали энергонасыщеннее, динамичнее, в их конструкции широко применяются современные технологии, в том числе и на основе микропроцессорной техники.
Контроль тормозных систем автотранспортных средств в условиях эксплуатации может осуществляться как в дорожных, так и в стендовых условиях [63]. Наиболее эффективным контролем тормозных систем автотранспортных средств, для Российского климата следует считать стендовые, потому, что для их реализации не требуется больших площадей, изолированных от неблагоприятного воздействия метеорологических факторов окружающей среды (дождь, снег и т.п.). На стендах обеспечивается возможность оценки тормозных свойств каждой оси и каждого колеса автомобиля индивидуально.
Однако, как пишет журнал «Автотранспортное предприятие» [ПО]: «Предлагаемые различными фирмами стенды для оценки технического состоя 14 ния тормозной системы при проведении государственного технического осмотра, например, моделей ЛТК и стационарных стендов моделей СТС Новгородского завода ГАРО и зарубежной фирмы Cartec не могут дать объективные показатели поведения в транспортном потоке. Так как условия контроля технического состояния тормозной системы автомобиля на стенде не соответствуют дорожным: 1) коэффициент сцепления колес с барабанами стенда; 2) пятно контакта колеса автомобиля на беговом барабане стенда по сравнению с дорогой; 3) начальная скорость торможения, которая предусматривается на стендах от 2,2 до 4,4 км/ч» [110].
Измерение тормозных сил на колесах автомобилей в стендовых условиях выполняется поочередно, по осям, что не может дать объективную оценку совместного их действия на дороге, даже при соблюдении относительной разности тормозных сил и удельной тормозной силы [ПО]. Так, например, выполненные на кафедре «Автомобильный транспорт» Волжского политехнического института, дорожные тормозные испытания автобусов марки Волжа-нин-5270 показали, что при положительных результатах контроля тормозных систем на стенде, 50% автобусов не выдержали нормативную величину замедления и превысили линейное боковое отклонение при торможении в дорожных условиях [ПО].
Авторами сделан вывод о том, что рекомендуемые ГОСТ Р 51709-2001 стендовые методы испытаний автомобилей не могут быть применены для оценки технического состояния тормозных систем в процессе их контроля, и они должны быть только технологическими и применятся только, для регулировки тормозных механизмов перед дорожными испытаниями и, если необходимо, то после них [ПО].
Таким образом, необходимо проведение дополнительных научных исследований, позволяющих выявить причины снижения информативности диагностирования тормозных систем на стендах с беговыми барабанами, а также выявить и научно обосновать меры направленные на качественное повышение эффективности диагностирования.
Математическая модель процесса торможения автомобиля на стенде с беговыми барабанами
При диагностировании тормозной системы автомобиля, на стендах с беговыми барабанами, установка автомобиля до параллельности осей автомобиля и стенда не всегда достигается полностью. Это обстоятельство учитывает, структурная схема рис. 2.1. Для определения влияния на точность изменения силовых параметров, диагностируемого автомобиля, на стендах с беговыми барабанами, непараллельности оси автомобиля относительно оси стенда было разработано математическое описание. Моделирование процесса торможения колес оси автомобиля на тормозном стенде с взаимной непараллельностью их осей, осуществлялось на основе разработанного математического описания в параграфе (2.2.3), которое было доработано для этого.
Были составлены расчетные схемы рис. 2.5. и рис. 2.6., на которых тормозящий, на стенде автомобиль представлен видом сбоку и сверху.
Далее были составлены дифференциальные уравнения перемещения автомобиля и его колес во время торможения с непараллельностыо осей. Для этого уравнения (2.28, 2,29 и 2.30) были доработаны с учетом факторов непараллельности осей автомобиля и стенда.
Разработанная математическая модель позволяет моделировать процесс торможения автомобиля с непараллельностыо его диагностируемой оси относительно оси стенда, и определять зависимости точности измерения силовых параметров от величины угла их взаимной непараллельности С, . Для того чтобы в процессе расчетов смоделировать установку автомобиля на стенд с непараллельностью, необходимо в модели задать силы F rp и F"rp, в ограничителях перемещения, противоположные по направлению, т.е. различными по знаку.
Полученные дифференциальные уравнения решаются методом численного интегрирования Эйлера, с помощью ЭВМ, на языке программирования «Turbo Basic». Представленная математическая модель процесса торможения автомобиля на роликах тормозного стенда, позволяет исследовать расчетными методами, зависимость погрешностей измерения силовых параметров: от перемещения тормозящих колес автомобиля между опорными роликами; непараллельности оси автомобиля, относительно оси стенда; изменения диаметра беговых барабанов и межцентровых расстояний между ними.
С целью составления программы для расчета на ЭВМ, математического описания процесса торможения автомобиля на роликах стенда, был разработан специальный алгоритм.
Для аналитического исследования влияния, вышеперечисленных факторов, на погрешности измеряемых диагностических силовых параметров, при диагностировании автомобиля на тормозном стенде с беговыми барабанами, был разработан алгоритм, схема которого представлена на рис. 2.7. Он позволя 64 ет исследовать влияние диаметров беговых барабанов, межцентрового расстояния между беговыми барабанами, непараллельности оси автомобиля относительно оси стенда, жесткости ограничителя перемещения и других параметров на величины погрешностей измеряемых силовых параметров. Алгоритм предусматривает следующие процедуры:
1. Ввод исходных данных (констант, для расчета процесса торможения автомобиля, начальной скорости торможения, а также значения варьируемого параметра положения колес на роликах стенда, от непараллельности осей автомобиля и стенда);
2. Расчет начальных условий (усилий в подвеске, прогиб упругих элементов, угловых частот вращения колес и радиусов качения при начальной скорости торможения, положения колес на роликах стенда, угла непараллельности оси автомобиля относительно оси стенда);
3. Расчет времени процесса торможения; 4. Расчет уравнений, моделирующих динамику работы тормозных механизмов; 5. Расчет уравнений, моделирующих динамику процесса торможения колес, катящихся со скольжением и крутильными колебаниями; 6. Расчет уравнений, моделирующих динамику процесса торможения автомобиля с учетом перераспределения подрессоренных масс; 7. Расчет уравнений, моделирующих динамику процесса перемещения колес тормозящего автомобиля по роликам стенда с учетом перераспределения, нормальных реакций;
Процедуру вывода результатов расчета в виде графиков зависимостей показателей процесса торможения (но ГОСТ Р 51709-2001 [63]) или их значеїШк уже было отмечено ранее, расчет дифференциальных уравнений, входящих в математическое описание производился численными методами, поэтому выполнялся ЭВМ в циклическом режиме.
Методика тарировки систем измерения силовых параметров тормозного стенда с беговыми барабанами
Цель проведения испытаний является, получение экспериментальных характеристик повторяемости результатов измерений силовых параметров тормозной системы автомобиля, на тормозном стенде с беговыми барабанами, при установке каждого колеса диагностируемой оси автомобиля на один беговой барабан из двух. Определить, как изменятся погрешности измерения силовых параметров автомобиля в зависимости от положения колес автомобиля на роликах стенда.
Исследования проводились в следующей последовательности: 1) Выполнить операции по пунктам 1 - 6 методики изложенной в параграфе 3.4.1; 7) Колеса диагностируемой оси автомобиля переместить с двух беговых барабанов на один; 8) Войти в режим измерения тормозной эффективности, программного обеспечения стенда. После команды «плавно тормози» водитель должен давить на педаль тормоза, происходит торможение колес, и измеряются продольные тормозные реакции RXi и сила Fm нажатия на педаль тормоза. Все измеряемые силовые параметры регистрируются, компьютером стенда. После диагностирования выводятся результаты показателей эффективности торможения автомобиля: Kj, yTi RXtJ\ 8) Выполнить преобразование физических величин исследуемых параметров в форму, удобную для хранения; 9) Произвести второе измерение величины, третье и т.д. вплоть ДО /7-ОГО измерения, (количество измерений определяется согласно методике планирования эксперимента 3.1); 10) Убрать автомобиль со стенда. 3.5. Методика экспериментальных исследований эффективности и устойчивости автомобиля при торможении автомобиля в дорожных условиях
Целью проведения испытаний является, получение экспериментальных характеристик повторяемости результатов измерений параметров тормозной эффективности и устойчивости автомобиля при торможении по ГОСТ Р 51709 - 2001 в дорожных условиях [63], т.е. на сколько будут отличаться по величине результаты измерений параметров одного и того же автомобиля и на одном и том же участке дороги.
Автомобиль устанавливается в начале участка дороги, отведенного для проведения испытаний, по направлению предполагаемого движения. (Проверки в дорожных условиях проводят на прямой ровной горизонтальной сухой чистой дороге с цементно- или асфальтобетонным покрытием).
Прибор «ЭФФЕКТ» (прибор для проверки эффективности тормозных систем автомобилей) закрепляется с помощью прижима, расположенного на задней стенке, на стекле правой двери (предварительно опустив стекло) стрелки на приборе должны совпадать с направлением движения.
Вначале следует произвести настройку прибора. Для этого надо включить прибор кнопкой «ВКЛ». На индикаторе появится надпись «НАГРЕВ». В течение не более 5 минут прибор производит термостабилизацию входящих в его состав узлов. Затем на индикаторе появляется сообщение «НОМЕР ТС». После этого необходимо ввести трехзначный помер автомобиля. Набор номера начинается со старшей цифры кнопкой «ВЫБОР». Выбрать значение старшей цифры, нажать «ВВОД».
На индикаторе появляется сообщение «Характеристика ТС». В нашем случае характеристика ТС Ml. Нажатием «ВВОД» выбранная категория будет введена в память прибора.
Затем появляется сообщение «ОД» - одиночное ТС. Выбор подтверждается нажатием на кнопку «ВВОД». Следующее сообщение «СН» - в снаряженном состоянии. Выбор также подтверждается. На индикаторе добавляется сообщение « 81». Подтвердить нажатием на «ВВОД».
Автор выполнял совместно с аспирантом Е.М.! Іортняпіньїм и аспирантом А.Н. Доморозовым Вернуться к предыдущему пункту режима настройки можно нажатием на кнопку «ОТМЕНА».
После настройки на индикаторе появится надпись «РАБОТА». Этот режим включает в себя; основной режим работы по проверке транспортного средства; режим проверки работоспособности датчиков замедления, линейного отклонения и датчика усилия нажатия на педаль тормоза.
После сообщения «РАБОТА» нажать на «ВВОД». Появится одно из трех сообщений: «Наклон назад», «Наклон в норме», «Наклон вперед». Для нормальной работы прибора необходимо, изменяя его положение, добиться на индикаторе сообщения «Наклон в норме». После этого сообщения прозвучит звуковой сигнал и необходимо нажать «ВВОД».
После завершения подготовительных операций водитель разгоняет автомобиль до скорости 40 км/ч и тормозит. Торможение производится в экстренном режиме при однократном нажатии на педаль тормоза. В процессе торможения не допускается корректировка траектории движения автомобиля, если этого не требует обеспечение безопасности испытаний. Время полного приведения в действие органа управления тормозной системой не должно превышать 0,2 с.
Проверка в дорожных условиях проводят при работающем и отсоединенном от трансмиссии двигателе, а также отключенных приводах дополнительных ведущих мостов и разблокированных трансмиссионных дифференциалах (при наличии указанных агрегатов в конструкции АТС). После полной остановки педаль тормоза следует отпустить. На индикаторе появится сообщение: «Результаты проверки ТС». При нажатии на «ВВОД» - «Характеристика ТС». В нижней строке будут значения, соответствующие проверяемому ТС, введенные в режиме настройки исходных данных. Нажать «ВВОД». На индикаторе появится надпись: «Номер ТС» с номером, введенным перед началом испытаний. Появятся также значения ST- измеренное значение тормозного пути; Sn — пересчитанная норма тормозного пути. Нажать «ВВОД». На индикаторе появятся значения j3 - установившееся замедление; Vіа- начальная скорость торможения. Нажать «ВВОД». Появятся данные tnp - время срабатывания тормозной системы; F — усилие нажатия на педаль тормоза. Нажать «ВВОД». На индикаторе появится значение линейного отклонения при торможении. Все полученные данные необходимо занести в таблицу. Произвести второе измерение величины, третье и т.д. вплоть до п-ого измерения, (количество измерений определяется согласно методике планирования эксперимента 3.1).
Влияние радиуса качения колеса в ведомом режиме на величину погрешности измерения силовых параметров в стендовых условиях
В ходе многочисленных аналитических исследований было установлено, что при диагностировании тормозной системы автомобиля на стендах с беговыми барабанами наблюдается большая нестабильность измерения силовых параметров, вызванная взаимным поворотом осей автомобиля и стенда. Поэтому автором были проведены многочисленные экспериментальные исследования, направленные на оценку повторяемости измерений силовых параметров при диагностировании тормозной системы автомобиля на стендах с беговыми барабанами.
Эксперименты, проводились по методике, описанной в параграфе 3.4., в лаборатории кафедры автомобильного транспорта Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ) и в лаборатории Иркутской государственной сельскохозяйственной академии (ИрГСХА) на тормозных стендах с беговыми барабанами модели СТМ - 3500 с серийными номерами: 98 (4 кв. 2002 г.) и 69 (1 кв. 2002 г.). В качестве объекта диагностирования использовался автомобиль TOYOTA-COROLLA. Также были проведены, аналогичные эксперименты на автомобилях АЗЛК 2141 и Citroen С5 в условиях стенда марки СТС-З-СП-11 на фирме ГАРО, в г. Великом Новгороде.
Перед проведением экспериментальных исследований повторяемости результатов измерений силовых параметров, был проведен расчет необходимого количества предварительных испытаний на основе рассчитанных ошибок повторяемости экспериментальных данных, полученных в ходе поискового эксперимента, (методика З.1.). Было установлено, что достаточно провести пять предварительных испытаний.
Ошибка повторяемости в долях стандарта при определении веса, приходящегося на переднюю ось автомобиля TOYOTA - COROLLA, с погрешностью не более 3%, составляет Aoa/ = 1,033, ошибка повторяемости в долях стандарта
для определения тормозных сил правого и левого колеса с погрешностью не более 3%, составляет Аод/= 0,4728 и Аош— 0,4068 соответственно. Для определения силовых параметров с надежностью Нн= 0,95 и с заданной точностью
необходимо проведение 7 экспериментов для определения веса, а для определения величины тормозных сил не менее 27 экспериментов [30]. Соответственно, при проведении исследований повторяемости результатов измерений силовых параметров испытаний, необходимо проводить не менее 27 торможений. Для обеспечения необходимой точности определения силовых параметров принимаем 40 торможений. Аналогично производился расчет необходимого количества испытаний для других автомобилей и стендов с беговыми барабанами.
Экспериментальное исследование повторяемости результатов измерений веса, приходящегося на диагностируемую ось автомобиля в стендовых условиях
Целью проведения испытаний является, получение экспериментальных характеристик повторяемости результатов измерений параметров веса, приходящегося на диагностируемую ось автомобиля. Другими словами, необходимо экспериментально установить, на сколько будут отличаться по величине ре 150 зультаты измерений нагрузки на ось одного и того же автомобиля и на одном и том же стенде в одно и тоже время.
Исследования повторяемости результатов измерений параметров веса, приходящегося на диагностируемую ось автомобиля TOYOTA-COROLLA, проводились в количестве 40 испытаний, по методике, изложенной в параграфе 3.4., в лаборатории кафедры автомобильного транспорта ИрГТУ (г. Иркутск).
Результаты измерений силовых параметров по измерению веса автомобиля, приходящегося на диагностируемую ось автомобиля на стенде, представлены в виде гистограмм, распределения.
Вид гистограмм распределения измеренных значений нагрузки на переднюю и заднюю оси автомобиля TOYOTA - COROLLA на стенде СТМ-3500 представлен на рис. 4.37.
Как показывает анализ, отклонение измерений нагрузки, приходящейся на переднюю, ось лежит в диапазоне от 6494 Н, до 7112 Н. Погрешность измерений нагрузки, приходящейся на переднюю, ось составила от -3,78% до +5,38%, а на заднюю ось, от -2% до +5,2%.
Проведены, эксперименты по исследованию повторяемости результатов измерений силовых параметров, тормозной системы автомобиля АЗЛК 2141 на стенде СТС-З-СП-11, входящем в состав линии диагностического контроля на фирме ГАРО в г. Великом Новгороде. Особенностью данного стенда является то, что вес диагностируемой оси измерялся не на стенде, а на отдельной платформе.
Выполненный статистический анализ представлен в виде гистограмм распределения измеренных значений нагрузки на переднюю и на заднюю оси автомобиля АЗЛК 2141, на стенде СТС-З-СП-11 (приложение 2).
Как показывает анализ, отклонение измеренных значений нагрузки, приходящейся на переднюю ось автомобиля АЗЛК 2141, лежит в диапазоне от 6955 Н, до 7132 Н. Погрешность измерений нагрузки на передней оси находится в пределах от - 0,62%, до +1,89%, а на заднюю ось от - 1,8%, до +0,07%.
Причина большого отклонения измерений веса приходящегося на оси автомобиля на стенде СТМ-3500 в отличие от стенда СТС-З-СП-11 заключается в том, что когда автомобиль установлен на стенд с беговыми барабанами с непараллельностью, часть вектора нагрузки GK раскладывается, на продольную и поперечную составляющие Rz и Rz, что приводит к появлению разворачивающего момента и как следствие, к неточности измерений веса. Чем больше непараллельность, тем больше разворачивающий момент, и тем больше погрешность определения веса.
Таким образом, значительное снижение погрешностей измерения веса, на тормозных стендах с беговыми барабанами может быть достигнуто за счет того, что измерения проводятся не на стенде, а на отдельно стоящей установке.
Экспериментальные исследования повторяемости результатов измерений тормозных сил при диагностировании автомобилей на стендах с беговыми барабанами
Повторяемость результатов измерений тормозных сил, автомобиля TOYOTA-COROLLA проводились по методике изложенной в параграфе 3.4., в лаборатории кафедры автомобильного транспорта ИрГТУ (г. Иркутск).
На рис. 4.38. представлены гистограммы распределения измеренных значений тормозных сил на правом и левом колесах передней оси автомобиля TOYOTA-COROLLA, на тормозном стенде СТМ-3500.
