Введение к работе
Актуальность темы. Ежегодно в мире в дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) погибают более 20 миллионов человек, при этом суммарные экономические потери превышают 500 миллиардов долларов. В России ежегодно в ДТП гибнет более 30 тысяч человек. По причине снижения технического состояния тормозных систем автомобилей случается около 40-50% ДТП, произошедших по техническим причинам.
Контроль технического состояния тормозных систем в условиях эксплуатации автотранспортных средств (АТС) осуществляется, как правило, на силовых стендах с беговыми барабанами. При очевидных преимуществах стендового метода контроля он небезупречен и не обеспечивает требуемой ГОСТ Р 51709-2001 достоверности результатов контроля тормозных систем автомобилей. Результаты стендового контроля их тормозных систем отличаются большим разбросом измеренных значений силовых параметров.
При положительных результатах испытаний автомобилей на современных силовых тормозных стендах, 50% из них не обеспечили нормативную величину замедления и превысили линейное отклонение при торможении в дорожных условиях. При этом ГОСТ Р 51709-2001 не регламентирует эффективных методик измерения силовых параметров на стендах с беговыми барабанами. Исследования повторяемости результатов контроля тормозной системы одного и того же автомобиля на современных силовых стендах показывают, что разброс измеренных значений нагрузки на его оси может достигать 8,8%; тормозных сил - 40%; относительной разности тормозных сил - 20%; удельной тормозной силы - 20,6%.
Таким образом, совершенствование методики измерения силовых параметров при диагностировании тормозных систем АТС на стендах с беговыми барабанами является актуальной задачей. Её решение позволит существенно повысить активную безопасность автомобилей в условиях эксплуатации, снизить количество ДТП и уменьшить ущерб их последствий.
Рабочей гипотезой являлось предположение о том, что учет деформации платформы стенда, ограничение продольных и вертикальных перемещений подрессоренной массы тормозящего АТС, измерение нормальной нагрузки на колесах его диагностируемой оси в момент достижения тормозной силой своего максимума, значительно повысит достоверность контроля тормозных систем на стендах с беговыми барабанами.
Целью работы является повышение активной безопасности автомобилей на основе совершенствования методики измерения силовых параметров, характеризующих техническое состояние их тормозных систем в процессе диагностирования на стендах с беговыми барабанами.
Объеш" исследования - процесс торможения автомобиля при диагностировании его тормозной системы на стендах с беговыми барабанами, а также измерения силовых параметров, характеризующих техническое состояние тормозной системы.
Предмет исследования - погрешности показателей тормозной эффективности и устойчивости автомобилей при их торможении на стендах с беговыми барабанами, а также их функциональные зависимости от наиболее значимо влияющих факторов.
Научную новизну работы определяют:
теоретическое обоснование усовершенствованной методики, позволяющей значительно снизить погрешности измерения силовых параметров, характеризующих процесс торможения АТС на стендах с беговыми барабанами, учитывающей: характер взаимодействия колес АТС с опорными поверхностями беговых барабанов при их продольных и вертикальных перемещениях; колебания и перемещения подрессоренной массы АТС, а также влияние на этот процесс упругих характеристик подвески автомобиля;
разработанная математическая модель системы «Автомобиль-Колеса-Ролики-Стенд», позволяющая выполнять аналитические исследования влияния на погрешности измерения силовых параметров следующих факторов: жесткости платформы стенда; колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс АТС на жесткостях подвески и
эластичных шин; перераспределения подрессоренной массы АТС по его осям; перемещения тормозящих колес по поверхности опорных роликов стенда, а также изменение темпа нарастания тормозной силы;
разработанная методика измерения нормальной нагрузки на оси АТС при их диагностировании на современных силовых стендах, позволяющая в два раза сократить количество датчиков веса и, как следствие, себестоимость диагностического оборудования, а также погрешность и время измерения;
установленные закономерности влияния на величины погрешностей измерения силовых параметров, характеризующих техническое состояние тормозных систем АТС при их диагностировании на стендах с беговыми барабанами: силовых потерь в механической части стенда; деформаций его платформы; колебаний и перераспределений масс АТС в процессе диагностирования; способа и времени измерения нормальной нагрузки на колесах диагностируемой оси АТС; времени воздействия на орган управления рабочей тормозной системой.
Практическая значимость работы. Для предприятий, осуществляющих техническое обслуживание, диагностирование и технический осмотр автомобилей в условиях их эксплуатации, внедрение усовершенствованной методики измерения силовых параметров позволит значительно повысить достоверность контроля тормозных систем АТС на стендах с беговыми барабанами, снизить общее время диагностирования, и, тем самым, повысить их активную безопасность в условиях эксплуатации.
Заводам-изготовителям стендов с беговыми барабанами результаты работы позволят усовершенствовать конструкции производимых ими стендов, снизить погрешности измерения силовых параметров и себестоимость диагностического оборудования за счет внедрения в технологический процесс усовершенствованной методики измерения силовых параметров на стендах с беговыми барабанами.
Усовершенствованная методика измерения силовых параметров и реализующее её оборудование могут быть использованы в учебном процессе высших и средних профессиональных учебных заведений, занимающихся подготовкой специалистов в области диагностики и активной безопасности автомобилей.
На защиту выносятся следующие научные положения:
усовершенствованная методика измерения силовых параметров, характеризующих тормозную эффективность и устойчивость АТС при торможении на стендах с беговыми барабанами позволяет снижать погрешности их измерения до требований ГОСТ Р 51709-2001 на основе: использования предложенной тарировки силоизмери-тельной системы, учитывающей силовые потери в механической части стенда и деформацию его платформы от веса АТС, приходящегося на его диагностируемую ось; измерения нормальных нагрузок на тормозящих колесах в момент достижения их тормозными силами своих максимальных значений; ограничения продольных перемещений тормозящего АТС и научно обоснованного темпа нарастания тормозных сил;
математическая модель системы «Автомобиль-Колеса-Ролики-Стенд» позволяет выполнять аналитические исследования влияния на величины погрешностей измерения силовых параметров, характеризующих техническое состояние тормозных систем АТС, следующих факторов: жесткости платформы стенда; колебаний подрессоренных и не-подрессоренных масс АТС на жесткостях подвески и эластичных шин; перераспределения подрессоренной массы АТС по его осям; перемещения тормозящих колес по поверхности опорных роликов стенда, изменение темпа нарастания тормозных сил;
установленные функциональные зависимости позволяют рассчитывать величины погрешностей измерения силовых параметров, характеризующих качество работы тормозных систем автомобилей при их диагностировании на стендах с беговыми барабанами от следующих факторов: силовых потерь в механической части стенда деформаций его платформы, колебаний и перераспределений масс АТС в процессе диагностирова-
ния, способа и времени измерения нормальной' нагрузки на колесах диагностируемой оси АТС, времени воздействия на орган управления рабочей тормозной системой.
Апробация работы. Материалы исследований доложены и получили одобрение на: международной конференции «The second Russian-Italian conference on innovation-technological and industrial cooperation, and presentation of Russian developments» (Италия, г. Падуя, 2006 г.); VII Московском международном салоне инноваций и инвестиций (г. Москва, 2007 г.); НТК ИрГТУ (г. Иркутск, 2006-2009 гг.); IV всероссийской НТК «Политранспортные системы», КГТУ (г. Красноярск, 2006 г.); международной НПК «Актуальные проблемы эксплуатации машинно-тракторного парка, технического сервиса, энергетики и экологической безопасности в АПК» (г. Иркутск, 2007 г.); международной НПК «Повышение эффективности эксплуатации автотранспортных средств на основе современных методов диагностирования» (г. Иркутск, 2007 г.); первом НПС «Чтения И.П. Терских» (г. Иркутск, 2008 г.); международной НПК «Совместная деятельность сельскохозяйственных товаропроизводителей и научных организаций в развитии АПК Центральной Азии» (г. Иркутск, 2008 г.).
Реализация результатов работы. Усрвершенствованная методика измерения силовых параметров на стендах с беговыми барабанами прошла производственную проверку в ОАО «Грузовое автотранспортное предприятие № 2» (г. Улан-Удэ), внедрена в технологический процесс изготовления тормозных стендов в ЗАО «Компания «Новгородский завод ГАРО» (г. Великий Новгород) и используется в учебном процессе Иркутского ГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ объемом 3,6 у. п. л., из них 4 - в изданиях рекомендованных ВАК РФ для кандидатских диссертаций, получены 2 патента РФ на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и основных выводов, список литературы из 119 наименований, изложенных на 180 страницах текста (в т.ч. 14 таблиц, 82 иллюстрации) и 4 приложения на 16 страницах.
