CC BY
0
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК АМОРТИЗАТОРОВ
B.В. Константинов, магистрант
C.Э. Цыжипов, магистрант
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления (Россия, г. Улан-Удэ)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-6-1-229-235
Аннотация. В статье проводится исследование рабочих характеристик демпфирующих элементов на амортизаторах задней подвески моделей CNXGM 48530300 и Ti-Guar 95033223-GT, учитывая их популярность и широкое применение на автомобилях Toyota Premio, Corolla 120 и Prius. Целью исследования является анализ и сравнение характеристик данных амортизаторов для определения их эффективности и надежности в различных эксплуатационных условиях.
Для начала исследования был выбран амортизатор CNXGM 48530300. Эксперимент начался с исследования характеристик амортизатора с газовым подпором. Этот этап позволил определить основные параметры работы амортизатора в его стандартном состоянии. Затем газовый подпор был стравлен, и был проведен повторный эксперимент, чтобы изучить изменения характеристик амортизатора в условиях отсутствия газового подпора.
Полученные данные включают в себя информацию о жесткости подвески, амплитуде колебаний и демпфировании в разных состояниях амортизатора. Результаты экспериментов позволяют сделать выводы о влиянии газового подпора на рабочие характеристики амортизатора и его общую эффективность. Эти выводы могут быть полезны для дальнейшей оптимизации конструкции амортизаторов и улучшения их эксплуатационных качеств.
Ключевые слова: амортизатор, эксперимент, анализ, разработка, автомобиль.
Исследование рабочих характеристик демпфирующих элементов на выбранных амортизаторах задней подвески CNXGM 48530300 и Ti-Guar 95033223-GT представляет интерес, учитывая их популярность и широкое применение на автомобилях Toyota Premio, Corolla 120 и Prius. В работе представлено описание стенда, который позволяет проводить системные и гипотензивные испытания амортизаторов.
Для проведения исследования было решено начать с амортизатора CNXGM 48530300. Сначала был проведен эксперимент на амортизаторе с газовым подпором, чтобы определить его характеристики в этом состоянии. Затем газ был стравлен и проведен эксперимент на амортизаторе без газового подпора. Такой подход позволил сравнить работу амортизатора в обоих состояниях и оценить влияние газового подпора на его характеристики.
В случае с амортизатором ^-Оиаг 95033223-GT была выбрана иная последовательность эксперимента. Сначала был проведен эксперимент на амортизаторе после стравливания газа, чтобы определить его характеристики без газового подпора. Затем газ был прокачан обратно, и был проведен эксперимент для определения его характеристик с газовым подпором.
Такой подход к проведению экспериментов позволяет сравнить работу амортизаторов как с газовым подпором, так и без него, и изучить влияние на их рабочие характеристики. Полученные данные будут полезными для анализа и сравнения производительности данных амортизаторов в разных условиях и определения их соответствия требованиям и ожиданиям пользователей [3].
Проведение таких экспериментов на выбранных амортизаторах позволит более
полно и всесторонне изучить их характеристики, что поможет принять обоснованные решения относительно их применения и дальнейшего использования в автомобилях Toyota Premio, Corolla 120 и Prius.
Исходя из описания, в ходе исследований были получены три графика, отражающие характеристики амортизатора CNXGM:
1) Исходный сигнал амортизатора: этот график отображает данные, снятые с амортизатора во время испытаний. Он показывает изменения силы, даваемой амортизатором, в зависимости от времени. Данный график может быть использован для анализа и оценки работы амортизатора в различных условиях.
2) Обработанный сигнал амортизатора: этот график представляет данные, полученные после обработки и фильтрации исходного сигнала амортизатора. Обработка может включать удаление шумов, сглаживание данных и другие методы обработки сигнала. Обработанный сигнал может
предоставить более чистую и точную информацию о работе амортизатора.
3) Скоростная характеристика: данный график показывает зависимость скорости изменения силы, даваемой амортизатором, от времени. Скоростная характеристика позволяет оценить, как быстро амортизатор реагирует на изменения нагрузки или колебаний. Она может быть полезна для анализа эффективности работы амортизатора при различных скоростях и условиях движения [4].
Анализ этих графиков позволяет более детально изучить поведение амортизатора CNXGM и его характеристики во время испытаний. Также, учитывая линейную скоростную характеристику, можно заключить, что данный амортизатор предлагает оптимальный баланс между комфортом и спортивностью, что делает его привлекательным выбором для водителей [1].
Первый график (рис. 1) отображает данные измерительных датчиков U и времени записи эксперимента.
I л Л is
1 A \
1 ^ 1 /
/ T
\ J i "l 5 J ■> 1 ¿ 'if А Л ) 1 \
or
-1
Рис. 1. Исходный сигнал амортизатора CNXGM 48530300 с газовым подпором
Ось ординат (вертикальная ось) представляет значения ^ выраженные в вольтах. Эти значения являются результатом измерений с помощью датчиков и отражают сигналы, полученные от амортизатора.
Ось абсцисс (горизонтальная ось) представляет время записи эксперимента. Это позволяет отслеживать изменение значений U в течение определенного периода времени.
Сигнал № является сигналом с датчика линейного перемещения и имеет амплитуду 4,5 В (вольт) с частотой 6,8 Гц. Этот сигнал отражает перемещение амортизатора во времени.
Сигнал № представляет собой сигнал с тензометрического датчика и имеет амплитуду 1,25 В и частоту 5 Гц. Этот сигнал отражает силу, действующую на амортизатор.
Анализ данных с датчиков U на графике позволяет изучить поведение амортизатора во время эксперимента и получить информацию о его характеристиках, таких как перемещение и сила, в зависимости от времени.
График позволяет наблюдать изменение сигналов № и № в течение определенного временного интервала. Измерения с датчика линейного перемещения (№) отображают амплитуду и частоту сигнала, что может указывать на характер движения амортизатора. Измерения с тензометриче-ского датчика (ЦТ) отображают силу, действующую на амортизатор.
Анализ формы и изменений этих сигналов во времени позволяет сделать выводы о работе амортизатора. Например, можно определить длительность и интенсивность сжатия и отбоя амортизатора, а также оценить его реакцию на воздействия силы [2].
На втором графике (рис. 2) представлены отфильтрованные сигналы с датчика
перемещения и тензометрического датчика. Фильтрация сигналов была проведена с целью устранения шумов и улучшения качества данных. Для фильтрации сигнала с датчика перемещения был использован метод подгонки чистого синуса под исходный сигнал с помощью программы Microsoft Excel. Это позволило сгладить и приблизить сигнал к его исходному виду, удалив возможные артефакты и шумы.
В случае фильтрации сигнала с датчика силы, был применен другой подход. Значения нагрузки и разгрузки амортизатора были выведены в отдельные столбцы, а затем произведено усреднение всех значений. Это позволило устранить значительную часть шумов и получить среднюю характеристику силы, действующей на амортизатор. Кроме того, сигнал был переведен из вольт в килоньютоны и сантиметры с использованием уравнений линии тренда, рассчитанных в процессе калибровки датчика перемещения и датчика силы.
FШ Sß
7
-I
-J
at
аг
аз
а<
as
аб
07
as
а9
Рис. 2. Отфильтрованный сигнал амортизатора CNXGM 8530300 с газовым подпором
Таким образом, на втором графике представлены отфильтрованные и обработанные сигналы, которые более точно отражают изменения перемещения и силы в амортизаторе. Это позволяет более надежно анализировать его характеристики и реакцию на воздействия.
На третьем графике (рис. 3) представлена скоростная характеристика амортизатора CNXGN. Данная характеристика является линейной и представляет собой за-
висимость усилия, развиваемого амортизатором, от скорости движения штока. Из графика видно, что при скорости штока 0,3 м/с, амортизатор развивает примерно 2 кН усилия. Для описания скоростной характеристики было принято решение использовать кусочно-линейную аппроксимацию. Это означает, что характеристика разбивается на несколько участков, и каждый участок описывается полиномной линией тренда шестого порядка [5].
з 2 1
Благодаря кусочно-линейной аппроксимации получены коэффициенты сжатия и отбоя, которые представляют собой углы наклона линий аппроксимации на соответствующих участках.
Также режимные точки сжатия и отбоя позволяют определить точку перелома линии аппроксимации, где происходит изменение характеристики амортизатора [2].
Эти данные позволяют более точно описать и понять работу амортизатора в различных условиях и режимах движения. Линейная скоростная характеристика
амортизатора СКХОМ является компромиссным решением, которое обеспечивает баланс между комфортом и спортивными характеристиками подвески.
Далее представлены результаты испытаний амортизатора CNXGM без газового подпора (рис. 4-6). На первых двух графиках ситуация аналогична предыдущим результатам, что говорит о схожих характеристиках амортизатора без газа. Однако на третьем графике есть некоторые незначительные отличия.
Jk us Л
Л
\ /
L
\ /ik.
? f I 7\ 1 f \ V 5\ у j Л I i
V / 4*
Рис. 4. Исходный сигнал амортизатора СКХОМ 8530300 без газового подпора
Эти незначительные отличия могут быть обусловлены малым количеством проведенных экспериментов для данного амортизатора без газового подпора. Чтобы получить более точные и надежные результаты, рекомендуется провести больше испытаний и усреднить данные для получения более стабильной характеристики.
В целом, результаты показывают, что характеристики амортизатора CNXGM без газового подпора в значительной мере соответствуют предыдущим результатам, что подтверждает его работоспособность в различных условиях.
Амортизатор ^^шг, имеющий прогрессивную характеристику, обладает определенными особенностями. Прогрессивная характеристика позволяет амортизатору хорошо гасить колебания и уменьшать крен кузова при резких маневрах. Однако, она может быть менее эффектив-
ной в поглощении вибраций от неровностей дороги, таких как выбоины, швы, гребенки или булыжники на трамвайных путях высотой около 30 мм.
Также, если амортизатор был рассчитан для использования на магистральных автомобилях, то при переезде через отдельные выступы, такие как ступеньки асфальта, которые образуются в результате ремонта дороги, на высокой скорости, могут возникать ощутимые удары [1].
Эти особенности прогрессивной характеристики амортизатора ^^шг связаны с его конструкцией и настройками. При выборе амортизатора необходимо учитывать условия эксплуатации, тип дорог, на которых он будет использоваться, а также предпочтения водителя относительно комфорта и спортивности подвески.
Важно отметить, что каждый тип характеристики амортизатора (регрессирующая,
линейная, прогрессивная) имеет свои преимущества и недостатки, и выбор оптимального типа зависит от требований и предпочтений конкретного водителя.
Проектирование и разработка систем подвески для автомобилей являются важнейшими факторами, определяющими безопасность, эксплуатационные характеристики и качество езды транспортных средств. Среди различных компонентов системы подвески амортизаторы играют решающую роль в обеспечении плавной и стабильной езды, гася колебания, создаваемые дорожным покрытием.
Эксперименты на стенде для снятия характеристик амортизатора играют ключевую роль в разработке и улучшении систем подвески автомобилей. Анализ данных с испытательного стенда позволяет точно определить коэффициенты демпфирования амортизаторов, что помогает настроить их таким образом, чтобы обеспечить оптимальный баланс между комфортом езды и управляемостью автомобиля. Испытания на стенде выявляют поведение амортизаторов при различных условиях эксплуатации, что позволяет инженерам предусмотреть и устранить потенциальные проблемы в экстремальных ситуациях, повышая уровень безопасности транспортного средства.
Библиографический список
1. ГОСТ 34339-2017 Автомобильные транспортные средства, амортизаторы гидравлические телескопические, технические требования и методы испытаний.
2. Кушалиев Д.К. Повышение эксплуатационной долговечности подвески автомобиля с применением инновационных ремонтных комплектов: дис. канд. техн. наук: 05.22.10. -Волгоград, 2016.
3. Дербаремдикер А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей. - М.: Машиностроение.
4. Скиндер И.Б. Конструкции современных телескопических амортизаторов, 1961. -21 с.
5. Добромиров В.Н., Острецов А.В. Конструкция амортизаторов: Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Автомобиле - и тракторостроение». -М.: МГТУ «МАМИ», 2007. - 47 с.
С помощью стенда можно моделировать различные дорожные условия и нагрузки, что позволяет адаптировать амортизаторы для использования в различных климатических и эксплуатационных условиях. Это особенно важно для глобальных рынков, где автомобили эксплуатируются в широком диапазоне температур и дорожных условий. Результаты испытаний служат основой для научных исследований и разработок в области автомобильных подвесок. Инженеры могут использовать эти данные для внедрения новых технологий и материалов, что способствует общему прогрессу в автомобильной промышленности.
Таким образом, эксперименты на стенде для снятия характеристик амортизаторов предоставляют ценные данные, которые позволяют значительно улучшить эксплуатационные характеристики, безопасность и комфорт автомобилей. Эти данные являются основой для оптимизации существующих решений и разработки новых, инновационных технологий в области систем подвески, делая использование испытательных стендов неотъемлемой частью процесса создания высококачественных и надежных автомобильных амортизаторов.
ANALYSIS OF THE RESULTS OF THE TESTS CARRIED OUT ON THE STAND TO REMOVE THE CHARACTERISTICS OF SHOCK ABSORBERS
V.V. Konstantinov, Graduate Student S.E. Tsyzhipov, Graduate Student
East Siberian State University of Technology and Management (Russia, Ulan-Ude)
Abstract. The article examines the performance characteristics of damping elements on the rear suspension shock absorbers of the CNXGM 48530300 and Ti-Guar 95033223-GT models, taking into account their popularity and widespread use on Toyota Premio, Corolla 120 and Prius cars. The purpose of the study is to analyze and compare the characteristics of these shock absorbers to determine their effectiveness and reliability in various operating conditions.
To begin the study, the CNXGM 48530300 shock absorber was selected. The experiment began with a study of the characteristics of a gas-backed shock absorber. This stage allowed us to determine the main parameters of the shock absorber in its standard condition. Then the gas backstop was vented, and a repeat experiment was conducted to study the changes in the characteristics of the shock absorber in the absence of a gas backstop.
The data obtained includes information on suspension stiffness, vibration amplitude and damping in different shock absorber states. The results of the experiments allow sd. Keywords: shock absorber, experiment, analysis, development, car.
