CC BY
0Д. А. Тихов-Тинников, канд. техн. наук, доц., e-mail: dm_tt@mail.ru В.С. Барадиев, ассистент, e-mail: vsgutu-ka@mail.ru А.В. Алексеев, канд. техн. наук, доц., kafautoalexey@gmail.com Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 629.3.018.2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
САЙЛЕНТБЛОКА ПОДВЕСКИ АТС
Поддержание автомобиля в технически исправном состоянии в течение всего периода эксплуатации является важнейшим условием снижения аварийности и повышения активной безопасности транспортного средства. Методы диагностики подвесок непрерывно совершенствуются. Однако существующие методы диагностики и стенды не позволяют выявить все неисправности подвесок вследствие ограниченных функциональных возможностей используемых стендов. Для оценки влияния технического состояния сайлентблоков на характеристику подвески автомобиля, на кафедре «Автомобили» ВСГУТУ были выполнены испытания. Использовался стенд, реализующий режим статического и динамического нагружения. Диапазон частоты колебаний рычага с испытуемыми сайлент-блоками был задан в диапазоне от 0 до 1,67 Гц. В процессе испытаний проверялись сайлентблоки в исправном техническом состоянии. Разрабатываемый метод диагностирования на основании полученных экспериментальных данных позволит разработать математическую модель функционирования сайлентблоков в целях его диагностирования.
Ключевые слова: подвеска, сайлентблок, резинометаллический шарнир, экспериментальное оборудование, модернизация, диагностика, транспортное средство.
D.A. Tikhov-Tinnikov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
V.S. Baradiev, P.G A.V. Alekseev, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
EXPERIMENTAL STUDY OF THE BUSHING FUNCTIONING PROCESS OF THE MOTOR CAR'S SUSPENSION
Maintenance of the vehicle in a technically sound condition during the entire period of operation is an important requirement for reducing accidents and increasing the active safety of the vehicle. Methods of diagnostics of suspensions are continuously improved. However, the existing diagnostic methods and stands do not allow to detect all failures of suspensions due to limited functionality of the stands used. To assess the impact of the technical condition of bushings on the characteristics of the car's suspension, at the Department of Automobiles of the ESSUTM tests were carried out. We used a stand that implements static and dynamic loading. The frequency range of the lever with the tested bushings was set in the range from 0 to 1.67 Hz. During the tests, the bushings with good technical conditions were checked. The developed diagnostic method based on the experimental data obtained will allow us to develop a mathematical model for the functioning of the bushings in order to diagnose it.
Key words: suspension, bushing, rubber-metal hinge, experimental equipment, modernization, diagnostics, transport vehicle.
Введение
Эксплуатация и безопасность транспортного средства во многом определяется надежностью элементов подвески. Поэтому тема диагностики технического состояния подвески является актуальной. Любая подвеска транспортного средства включает множество деталей, что усложняет проведение диагностики подвески, и в данное время это решается при разборке и проведении дефектации деталей, требующих высокой квалификации персонала и специального оборудования. В процессе эксплуатации автомобиля обнаружить подобные дефекты
практически невозможно и чаще всего происходит внезапный выход из строя дефектного элемента. Выход из строя любого элемента подвески может снизить эффективность эксплуатации и напрямую сказаться на активной безопасности автомобиля [1, 2].
В настоящее время подвески с поперечными рычагами применяются практически на всех транспортных средствах. Характерной особенностью рычажных подвесок такого типа является установка рычагов на резиновых сайлентблоках (рис. 1).
Рисунок 1 - Сайлентблоки в поперечных рычагах подвески
В отличие от остальных элементов подвески, допускающих проведение в основном визуального контроля, сайленблоки требуют более тщательной диагностики. Они отличаются большой чувствительностью к нарушениям и отклонениям от номинальных условий как при монтаже, так и в эксплуатации.
Первое назначение сайлентблоков в подвеске автомобиля - соединять детали, которые требуют относительной подвижности. Второе назначение - дополнительно увеличивать демпфирующие способности подвески и снижать вибрации, передаваемые на кузов автомобиля.
Сайлентблок, применяемый в поперечных рычагах, представляет собой правильный цилиндр (обойма), обжатый или заполненный (при помощи процесса вулканизации) резиной (упругий элемент) (рис. 2).
Рисунок 2 - Структурная схема сайлентблока
На начальном этапе эксплуатации автомобиля сайлентблоки имеют заданные характеристики. Сайлентблоки обладают силовыми характеристиками, ось обоймы и резины находятся на одном уровне (рис. 2, 3). Работа основывается на преобразовании энергии удара при наезде
на неровность в перемещение упругого элемента, вследствие чего сила удара, которая передается на кузов, уменьшается и плавность хода возрастает. Сайлентблок обеспечивает упругую связь неподрессоренной массы с рамой или кузовом автомобиля.
Рисунок 3 - Рабочее положение сайлентблока в рычагах подвески
Колебания автомобиля, возникающие при движении по дорогам с макро- и микропрофилем, существенно влияют на их основные эксплуатационные характеристики.
Сайлентблок сдерживает достаточно значительные деформации одновременно в разных плоскостях и направлениях. Именно на сайлентблок приходится огромная доля ударных нагрузок, получаемых автомобильной подвеской. Помимо этого, он обеспечивает радиальную, угловую и осевую податливость (рис. 2). Сайлентблок теряет эластичность, и происходит осевое смещение обоймы относительно резинового материала (рис. 4). Указанное явление приводит к изменению кинематики подвески (рис. 5), что сказывается на устойчивости и управляемости транспортного средства и, следовательно, на безопасности его движения.
Д4£.
Рисунок 4 - Осевое смещение обоймы сайлентблока
Рисунок 5 - Нарушение кинематики подвески при изменении технического состояния сайлентблоков
Чтобы определить техническое состояние сайлентблоков и выявить на ранней стадии будущий отказ, необходимо применить объективный метод диагностирования с использова-
нием технологического оборудования [3, 4]. В зависимости от оборудования во многом зависит постановка правильного диагноза о состоянии сайлентблока. Поэтому возникает необходимость в эффективном стенде.
Результаты и обсуждение исследования
Экспериментальные оценки характеристик сайлентблоков проводились на специально созданном стенде и позволили получать опытные характеристики испытуемых сайлентблоков
[5].
Для получения типовой характеристики экспериментальные исследования проводились с сайлентблоками легкового автомобиля ВАЗ. Для получения качественной характеристики исправного сайлентблока испытано 40 новых сайлентблоков, экспериментальные данные обработаны и получено среднее значение. Также были получены характеристики сайлентблоков с измененными техническими состояниями, выбранные из потока отказов и с автомобилей, находящихся в эксплуатации (рис. 6). Регистрировались процессы изменения усилия на рычаге (F, Н) при его перемещении (Я м).
Г,Н
Рисунок 6 - Область, характеризующая исправное состояние сайлентблоков, полученная при испытаниях на стенде
Из графика, построенного по значениям среднеквадратического отклонения, можно определить границы сайлентблока с исправными техническими состояниями. Выполнив аппроксимацию верхних (1) и нижних (2) границ, получаем следующие выражения:
у = -9792,5 * х3 + 424,07 * х2 - 419,31 * х - 11,574; (1)
R2 = 0,9995.
у = -14345 * х3 + 562,08 * х2 - 401,93 * х - 70,696; (2)
R2 = 0,9993.
Выводы
Представленные характеристики подтверждают возможность осуществлять с использованием разработанного оборудования исследования силовых характеристик сайлентблоков. Выполненные экспериментальные исследования и обработка экспериментальных данных являются эмпирической основой для разработки математической модели функционирования сайлентблоков, в целях его диагностирования, а также будет использована для выполнения теоретических исследований по определению влияния технического состояния сайлентблоков подвески АТС на устойчивость и управляемость его движения [6].
Библиография
1. Федотов А.И. Технология и организация диагностики при сервисном сопровождении: учебник для студ. учреждений высш. образования. - М.: Академия, 2015. - 352 с. - (Сер. Бакалавриат).
2. Федотов А.И., Лысенко А.В., Тихов-ТинниковД.А. Контроль технического состояния подвески автомобилей в условиях эксплуатации методом движения по окружности // Автомобиль для Сибири и Крайнего Севера: конструкция, эксплуатация, экономика: материалы XC Междунар. науч.-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров в ИРНИТУ. - 2015. - С. 232-238.
3. Тихов-Тинников Д.А., Барадиев В.С. К вопросу об определении технического состояния сай-лентблоков в процессе эксплуатации автотранспортных средств // Автомобиль для Сибири и Крайнего Севера: конструкция, эксплуатация, экономика: материалы XC Междунар. науч.-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров в ИРНИТУ. - 2015. - С. 352-355.
4. Тихов-Тинников Д.А., Барадиев В.С., Алексеев А.В. Стенд для определения характеристик сайлентблоков подвески автомобилей // Вестник ВСГУТУ. - 2016. - № 5 (62). - С. 74-77.
5. Федотов А.И., Тихов-Тинников Д.А., Барадиев В.С. Оборудование для экспериментального определения силовых характеристик автомобильных сайлентблоков // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2016. - № 8 (115). - С. 176-181.
6. Simulation of car movement along circular path to cite this article: A I Fedotov, D А Tikhov-Tinni-kov, N I Ovchinnikova, А V Lysenko, et al 2017 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 87 082018, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 87 (2017) 082018 doi:10.1088/1755-1315/87/8/082018, (Scopus)
Bibliography
1. Fedotov A.I. Technology and organization of diagnostics at service support: textbook for students of institutions of higher education. - M.: Publishing house "Academy", 2015. - P. 352.
2. FedotovA.I., LisenkoA.V., Tikhov-TinnikovD.A. Control of the technical condition of the suspension of vehicles under operation by the method of circular movement // Motorcar for Siberia and the far North: the design, operation, economy, 90th international scientific and technical conference of the Association of automotive engineers, IrNRTU. - 2015. - P. 232-238.
3. Tikhov-Tinnikov D.A., Baradiev V.S. On the problem of determining the bushing technical state in the process of operation of motor vehicles // Motorcar for Siberia and the far North: the Design, operation, economy, 90th international scientific and technical conference of the Association of automotive engineers IrNRTU. -2015. - P. 352-355.
4. Tikhov-TinnikovD.A., Baradiev V.S., AlexeevA.V. Stand for determining the characteristics of bushings of vehicles' suspension // Bulletin of the East Siberia state University of technology and management. -2016. - N 5 (62). - P. 74-77.
5. Fedotov A.I., Tikhov-TinnikovD.A., Baradiev V.S. The equipment for experimental determination of the power characteristics of the motor bushings // Bulletin of Irkutsk state technical University. -2016. -N 8 (115). - P. 176-181.
6. Simulation of car movement along circular path to cite this article: A I Fedotov, D А Tikhov-Tinnikov, N I Ovchinnikova, А V Lysenko, et al 2017 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 87 082018, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 87 (2017) 082018 doi:10.1088/1755-1315/87/8/082018, (Scopus).
