Исследование динамики процесса изменения тормозных сил и нагрузки на ось автомобиля в процессе его диагностирования на стендах с беговыми барабанами Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 629.113.001

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА ИЗМЕНЕНИЯ ТОРМОЗНЫХ СИЛ И НАГРУЗКИ НА ОСЬ АВТОМОБИЛЯ В ПРОЦЕССЕ ЕГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ НА СТЕНДАХ С БЕГОВЫМИ БАРАБАНАМИ

А.И.Федотов1, А.Н.Доморозов2

Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Рассмотрены погрешности измерения тормозных сил и нагрузки на оси, возникающие в процессе диагностирования на тормозных стендах с беговыми барабанами. Торможение на стенде вызывает перемещение автомобиля относительно стенда, изменение нагрузки на осях, как следствие возникают погрешности измерения тормозных сил, что приводит к неверной постановке диагноза. Ил. 3. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: диагностика; погрешность; эксплуатация; тормозная система; техническое состояние.

THE STUDY OF DYNAMICS OF THE PROCESS OF ALTERATION OF BRAKING FORCES AND THE LOAD ON THE AXES OF THE AUTOMOBILE UNDER ITS DIAGNOSING ON CHASSIS DYNAMOMETER BRAKING TEST BEDS A.I. Fedotov, A.N. Domorozov Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The authors consider inaccuracies when measuring braking forces and loads on the axes arising under diagnosing of an automobile on chassis dynamometer braking test beds. Braking on the stand causes automobile movement relative to the stand. Load change on axis takes place. Therefore inaccuracies of braking forces measuring arise. The last is resulted in wrong diagnosing. 3 figures. 3 sources.

Key words: diagnostics, inaccuracy, exploitation, braking system, technical condition.

При диагностировании тормозных систем автомобилей в процессе их эксплуатации применяют стенды с беговыми барабанами (СББ) разных модификаций. Основным параметром, характеризующим эффективность торможения автомобиля на стенде в условиях эксплуатации согласно ГОСТ Р 51709-2001 [1], явля-

ДР,лО м

0.3 ]

0.003 н

0.25

0.002-

0.001

0.2 -0.15 0.1 0.05 -

о

FTjii= 2539 Н

б2= 17385,23 Н 2 О = 131,85Н Л =-24,8% Л =+10%

ется удельная тормозная сила, рассчитываемая по формуле:

Ути ~ (^тьк + ^ткк ) /(то ■ £), (1)

где Гтьк - тормозная сила на левом колесе, Н; Гткк

11910 2000 20i>0 2180 22т0 2360 2450 2540 2Й30 2Т20 281oFTJll*H

Рис. 1. Гистограмма распределения измеренных значений тормозных сил на левом колесе передней оси автомобиля TOYOTA-COROLLA на тормозном стенде СТМ-3500: N - количество измерений; ni - количество наблюдений в классе [2]

1Федотов Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, проректор по инновационной деятельности, тел.: (3952)405080, e-mail: fai@istu.edu

Fedotov Alexander Ivanovich, a doctor of technical sciences, a professor, a pro-rector on Innovation Activity, tel.: (3952)405080, email: fai@istu.edu

2Доморозов Алексей Николаевич, аспирант, тел.: (3952)405136, e-mail: 430_alexei@inbox.ru Domorozov Alexey Nikolaevich, a postgraduate, tel.: (3952)405136, e-mail: 430_alexei@inbox.ru

- тормозная сила на правом колесе, Н; т0 - масса оси диагностируемого автомобиля, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2.

Согласно требованиям ГОСТ Р 51709-2001 погрешность измерения тормозной силы и нагрузки автомобиля, приходящейся на тормозящую ось диагностируемого автомобиля, не должна превышать 3%.

Как показывают результаты экспериментальных исследований (рис. 1, 2), полученные на кафедре автомобильного транспорта ИрГТУ, разброс измеренных значений тормозных сил на передней оси левого колеса составляет от 1910 до 2810 Н, а правого колеса

- от 1930 до 2830 Н. Таким образом, измерения тормозных сил отличаются от среднего значения на левом колесе от -24,8 до + 10%, а на правом колесе - от -24,5 до + 11,5% [2].

Как показывают результаты исследований, приведенных на рис. 1, 2, погрешность измерения тормозной силы на колесах превышает 3%, что недопустимо в условиях эксплуатации автомобильного транспорта.

С целью выяснения причин столь большого разброса измеренных значений тормозной силы на коле-

колес, под колеса задней оси установили противооткатные упоры и приступили к диагностированию тормозной системы, при этом снимали показания с датчиков веса и тормозной силы.

В ходе экспериментальных исследований были получены зависимости динамической погрешности измерения веса оси автомобиля относительно тормозной силы от времени в процессе диагностирования (рис. 3).

На данном и аналогичном диагностическом оборудовании различных производителей вес осей диагностируемого автомобиля измеряется до начала диагностирования тормозной системы и никак не учитывается его изменение в процессе торможения на стенде. Автомобиль устанавливается на беговые барабаны, по истечении 4-5 секунд компьютер стенда фиксирует вес оси автомобиля и далее при расчетах считает его неизменным. А реализованная касательная реакция Ях определяется из выражения

Ях = Ягр, (2)

где Яг - нагрузка на колесо, [Н]; р - коэффициент

Рис. 2. Гистограмма распределения измеренных значений тормозных сил на правом колесе передней оси автомобиля TOYOTA-COROLLA на тормозном стенде СТМ-3500: N - количество измерений; ni - количество наблюдений в классе [2]

сах автомобиля были проведены экспериментальные исследования на силовом ТСББ модели СТМ-3500 в лаборатории кафедры автомобильного транспорта ИрГТУ.

Экспериментальные исследования проводили в следующей последовательности. Подготовили автомобиль согласно ГОСТ-51709-2001 [1], стенд СТМ-3500 согласно руководству по эксплуатации [3]. Сигналы блока усилителей-преобразователей стенда вывели на АЦП 1_-ОЛРй Е14-140 с целью их сбора и дальнейшей обработки на электронной вычислительной машине (ЭВМ). После этого включили стенд, завели двигатель автомобиля. Затем согласно руководству по эксплуатации стенда [3] установили автомобиль передней осью на беговые барабаны стенда, затянули рычаг управления ручным тормозом задних

сцепления с опорной поверхностью.

Из зависимостей, показанных на рис. 3, видно, что отклонение веса от действительного значения достигает 5,8% в момент времени, когда значение тормозной силы максимально. Происходит разгрузка колес диагностируемой оси автомобиля, соответственно происходит преждевременное блокирование колес, приводные электродвигатели отключаются, исходя из выражения (2) реализованная касательная реакция не достигает своего максимума пропорционально нагрузке на диагностируемой оси. Соответственно, если уменьшить нагрузку на ось на 5%, реализованная касательная реакция тоже уменьшится на 5%. Корректное измерение тормозных сил и расчет удельной тормозной силы носят вероятностный характер, что не-

Рис. 3. Зависимость динамической погрешности измерения нагрузки на оси автомобиля относительно тормозной силы от времени, полученные на тормозном стенде СТМ-3500

Транспорт

допустимо в условиях эксплуатации автомобильного транспорта.

Решить эту проблему можно несколькими путями: постоянной регистрацией нагрузки на диагностируемую ось или путем жесткой фиксации автомобиля в продольном и вертикальном направлениях, тем самым ограничив его перемещение. Соответственно исключается перераспределение нагрузки автомобиля по его осям, и как следствие результаты измерений тормозных сил на колесах автомобиля становятся достоверными.

Библиографический список

1. ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки. Введ. 01.01.2002. М.: Изд-во стандартов. 2002. 28 с.

2. Бойко А.В. Совершенствование методов диагностики тормозных систем автомобилей в условиях эксплуатации на силовых стендах с беговыми барабанами: дис. ... канд.техн. наук: 05.22.10: защищена 25.06.08/ Бойко Александр Владимирович. Иркутск, 2008. 217 с.

3. Стенды тормозные малогабаритные «СТМ-3500 М», М 220.000.00.00. РЭ.