CC BY
0Д. А. Тихов-Тинников, канд. техн. наук, доц., e-mail: dm_tt@mail.ru В.С. Барадиев, аспирант, e-mail: vsgutu-ka@mail.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 6293.3.027
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СУЩЕСТВУЮЩИХ СТЕНДОВ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ
ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ
Подвески большинства современных автотранспортных средств включают в свою конструкцию сайлентблоки. Сайлентблок сдерживает достаточно значительные деформации одновременно в разных плоскостях и направлениях. Именно на сайлентблок приходится огромная доля ударных нагрузок, получаемых автомобильной подвеской. Поэтому поддержание ее в технически исправном состоянии в течение всего периода эксплуатации - одно из важнейших условий снижения аварийности и повышения активной безопасности транспортного средства.
В статье проанализированы стендовые средства диагностики технического состояния элементов подвески автотранспортных средств. Определен состав аппаратно-программного комплекса для реализации диагностирования сайлентблоков подвески автомобиля. Рассматривается необходимость контроля качества работы сайлентблоков подвески при эксплуатации автотранспортного средства, и рассматриваются недостатки, присущие известным техническим решениям этой проблемы. Обоснована актуальность научного исследования, излагаются цель и задачи исследования, приведено научное и практическое значение работы.
Ключевые слова: подвеска, сайлентблок, резинометаллический шарнир, диагностика, активная безопасность, автотранспортное средство.
D.A. Tikhov-Tinnikov, Cand.Sc.Engineering, Assoc.Prof.
V.S. Baradiev, P.G
THE ANALYSIS OF STRUCTURAL AND METROLOGICAL PARAMETERS OF STANDS FOR THE DIAGNOSIS OF SUSPENSION BRACKETS OF A CAR
Suspension brackets of most modern motor vehicles include silentblocks in their design. Silentblock restrains considerable strain simultaneously in different directions. The huge share of the shock loadings received by an automobile suspension bracket is the share of a silentblock. So keeping it in good technical condition during the entire period of operation is one of the most important conditions for reducing accidents and improving active safety of vehicle.
The article analyzes bench diagnostics of the technical condition of the suspension bracket of vehicles. It defines the hardware-software complex for realization of diagnostics of silentblocks. The need of quality control of the silentblocks during operation of the vehicle is considered and the disadvantages of the known technical solutions to this problem are discussed. The relevance of research sets out the purpose and objectives of the research, scientific and practical importance of the work are given.
Key words: suspension bracket, silentblock, rubber-metal hinge, diagnostics, active safety, vehicle.
В процессе эксплуатации автомобиля его детали, системы подвергаются естественному износу, возникают повышенные люфты в сопряженных деталях, нарушаются регулировки агрегатов и систем, возникают вибрация дисбаланс и другие явления. Основное условие надежной и долговечной работы автомобиля в целом и отдельных его агрегатов - грамотная эксплуатация автомобиля, своевременное выявление и устранение эксплуатационных неисправностей.
Работоспособность и безопасность эксплуатации транспортного средства во многом определяется надежностью элементов подвески. Поэтому вопрос диагностики их технического состояния является актуальным. Сайлентблоки (или резинометаллические шарниры,
рис. 1), в отличие от других элементов подвески, допускающих проведение в основном визуального контроля, требуют более тщательной диагностики. Сайлентблоки отличаются большой чувствительностью к нарушениям и отклонениям от номинальных условий как в производстве, так и в эксплуатации.
Люфты в элементах подвески оказывают значительное влияние на эксплуатационные показатели автомобиля. При возникновении люфтов ресурс узла резко снижается вследствие возникновения в нем динамических нагрузок, что может привести к его разрушению, а это, в свою очередь, вызывает увеличение эксплуатационных затрат за счет сокращения срока службы сопрягаемых элементов.
Большие люфты в шарнирах передней подвески автомобиля обусловливают:
- ухудшение управляемости автомобиля (за счет возникновения поперечных колебаний колес), что отрицательно влияет на безопасность дорожного движения [1];
- неравномерное истирание шин (за счет нарушения углов установки колес износ шин может увеличиться в 2-5 раз);
- снижение топливной экономичности автомобиля из-за появления дополнительного сопротивления качению.
Методы проверки технического состояния сайлентблока делятся на две основные группы:
- не требующие снятия сайлентблока (в сборе с рычагом) с автомобиля;
- требующие разборки подвески и снятия сайлентблока (в сборе с рычагом).
Диагностика подвески осуществляется многими методами:
- по шумам и стукам при помощи механических и электронных стетоскопов;
- по акустическим сигналам с применением виброакустических устройств и приборов;
- метод EUSAMA, анализирующий сцепление с дорогой;
- резонансный метод измерения амплитуды колебаний MAHA/BOGE;
- Shock-test, отслеживающий вертикальные перемещения кузова; по результатам измерений колебаний вычислительное устройство стенда определяет коэффициент затухания колебаний [2].
Эти методы диагностирования в основном оценивают работу демпфирующих свойств амортизаторов автомобиля и не позволяют с достаточной достоверностью контролировать качество работы резинометаллических шарниров, следовательно, влияние на управляемость, устойчивость и активную безопасность транспортного средства.
В настоящее время применяется визуальный метод диагностики сайлентблоков с использованием люфт-детекторов. Основной недостаток такого диагностирования - это:
- субъективная оценка результатов осмотра, зависящая от квалификации оператора;
- невысокая оперативность диагностирования;
- выполнение только общей диагностики;
- высокая стоимость;
- высокая трудоемкость диагностирования.
Поиск методов контроля параметров подвески без его разборки - одна из наиболее заметных тенденций последнего времени. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что
Рисунок 1 - Сайлентблоки подвески автомобиля
все большее число современных автомобилей оснащаются либо встроенными системами контроля, либо системой датчиков, к которым подключаются стационарные контрольные устройства.
На кафедре «Автомобили» ВСГУТУ разрабатываются методики и алгоритмы для поиска возникающих в сайлентблоках неисправностей, не имеющих ярко выраженных проявлений (разрывы, отслоения и т.п.), но влияющих на его выходные характеристики (снижение жесткости), позволяющих без разборочных операций произвести диагностику объекта, исключая перечисленные недостатки. Кроме того, данный метод диагностирования позволит определять функциональные связи между параметрами технического состояния и диагностическими параметрами.
Сущность предлагаемого метода заключается в измерении силовых характеристик в сай-лентблоках, при различных режимах (в зависимости от изменения скорости угла поворота рычага подвески). Для выявления диагностического параметра необходимо математически описать процессы функционирования автомобильного сайлентблока в условиях эксплуатации.
Для достижения поставленной цели необходимо произвести выбор и обоснование диагностических параметров для оценки технического состояния сайлентблоков и использовать диагностический комплекс, позволяющий изменять угол поворота рычага подвески АТС, измерять силовые характеристики сайлентблока, в зависимости от изменения скорости угла поворота рычага, а также обрабатывать и записывать результаты полученных данных.
Экспериментальные исследования проводились на специальной установке (рис. 2), которая состоит из электропривода (1, 2), измерительной и регистрирующей аппаратуры (11-15) и задающего механизма (3-7, 10). Электропривод передает крутящий момент на задающий механизм, который обеспечивает угловое перемещение конца рычага подвески относительно сайлентблоков по гармоническому закону с заданной частотой и амплитудой. Измерительная аппаратура служит для регистрации и записи значений параметров силовых характеристик сайлентблоков, при различных режимах.
Рисунок 2 - Структурная схема стенда для исследования силовых характеристик сайлентблоков: 1 - частотный преобразователь; 2 - электродвигатель; 3 - вариатор; 4 - редуктор; 5 - кривошип; 6 - шатун; 7 - направляющее устройство; 8 - рычаг подвески; 9 - испытуемый сайлентблок; 10 - датчик силы; 11 - усилитель; 12 - аналого-цифровой преобразователь; 13 - компьютер;
14 - датчик перемещения
Стенд предусматривает проведение испытаний снятых с автомобиля рычагов подвески с одним или двумя резино-металлическими шарнирами. Диапазон частоты колебаний рычага с испытуемыми сайленблоками может быть задан от 0 до 1,16 Гц. Амплитуда колебаний, задаваемая регулируемым кривошипом 5 и длиной рычага подвески 8, обеспечивает закручивание сайлентблока от -30 до 30 град.
Тарировка стенда в статическом режиме показала наличие линейной связи между измеряемыми параметрами и сигналами датчиков.
С целью регистрации силовых характеристик за один цикл установка оборудовалась измерительной системой и комплектом регистрирующей аппаратуры. Силовые характеристики сайлентблока рычага подвески АТС определялась записью петли гистерезиса (рис. 3), в зависимости от усилия и угла поворота рычага подвески АТС.
ив ив
is ¿о so iff 7,в iff w т по кв Шв м и ь,о is iff ?.о ю.о и,о га? и$>.е
НямфаЕнне сшиишб/ши {Хфйныг лЙЯИЯЙмга
itpa 24 flJ/mw Ivrc&aia ti-v ре&язри/ /щ а si/нщ йлйщи? to pefyvnqmi
Рисунок 3 - Характер изменения площади петли гистерезиса в зависимости от угла поворота рычага и усилия в сайлентблоке
Экспериментальные исследования были выполнены при отдельном снятом рычаге, и сделаны сравнительные испытания сайлентблоков различных образцов по степени износа ре-зинометаллических шарниров.
Выводы
Таким образом, обработка данных показала, что разработанные измерительные устройства и приборы позволяют с достаточной степенью точности регистрировать исследуемый параметр (усилие в сайлентблоке).
Разрабатываемая методика позволит оценить не только техническое состояние сайлент-блоков, но и их влияние на изменение управляемости и устойчивости автотранспортных средств в эксплуатации.
Библиография
1. Тихов-Тинников Д.А. Аналитическое исследование влияния технического состояния подвески на тормозные свойства автомобиля // Журнал автомобильных инженеров. - 2014. - Вып. 5. - С. 46-49.
2. Федотов А.И. Технология и организация диагностики при сервисном сопровождении: учебник для студ. учреждений высш. образования. - М.: Изд. центр «Академия», 2015. - 352 с. - (Сер. Бакалавриат).
Bibliography
1. Tihov-Tinnikov D.A. The analytical study of the influence of the technical condition of the suspension bracket on brake properties of the car // Journal of automotive engineers. - 2014. - Issue 5. - P. 46-49.
2. Fedotov A.I. Technology and organization of diagnosis in service support: textbook for students of higher education institutions. - M.: Publishing center "Academy". - 2015. - 352 p.
