CC BY
0ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Д.А. Тихов-Тинников, канд. техн. наук, e-mail: dm tt@mail.ru А.В. Алексеев, канд. техн. наук, ст. преподаватель, e-mail: kafautoal exey@ gmail. com В.С. Барадиев, аспирант, e-mail: vsgutu-ka@mail.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 6293.3.027
МОДЕРНИЗАЦИЯ СТЕНДА ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ВХОДНОГО ПАРАМЕТРА И ТЕСТИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА РАБОТЫ САЙЛЕНТБЛОКОВ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЕЙ
Система диагностирования и испытаний агрегатов систем автомобиля состоит из объединенных в одну сеть интерфейсных и персональных компьютеров, что позволяет облегчить процедуру диагностирования и сократить время на ее проведение. Но большинство автомобилей имеют такие элементы (детали), техническое состояние которых невозможно определить с использованием диагностических тестеров (канал OBDII) и диагностических стендов, из-за своего расположения на автомобиле и специфики своего использования и назначения. Поддержание таких элементов 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 и стенды не позволяют выявить все неисправности подвесок вследствие ограниченных функциональных возможностей используемых стендов. В данной статье рассматривается модернизация диагностического стенда сайлентблоков подвески автомобилей. Определен новый состав экспериментального стенда. Научно-испытательный комплекс будет использован для диагностики сайлентблоков автомобиля с целью обнаружения неисправностей на ранней стадии их возникновения, что позволит отследить техническое состояние в течение всего периода эксплуатации автомобиля. Проведены новые испытания сайлент-блоков по разработанной программе и их анализ.
Ключевые слова: подвеска, сайлентблок, резино-металлический шарнир, экспериментальное оборудование, модернизация, диагностика, автомобиль.
D.A. Tihov-Tinnikov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
V.S. Baradiev, P.G. A.V. Alexeev, Cand. Sc. Engineering, Senior Lecturer
THE STAND MODERNIZATION FOR STABILIZING THE INPUT PARAMETER AND TESTING OF BUSHINGS' WORK QUALITY OF CARS' SUSPENDERS
The system of diagnosing and tests of car units consists of the interface and personal computers, united in one network that facilitates the procedure of diagnosing and reduces time spent for diagnosing. However, most cars have such elements (details) that it is impossible to determine their technical condition with the use of diagnostic testers (OBD II) and diagnostic stands, due to its location on the vehicle and the specifics of its use and purpose. Nevertheless, maintaining such items in good technical condition during the operation period is essential to reduce accidents and increase vehicle active safety. The diagnostics' methods of suspenders are continuously being improved. However, the existing methods and stands do not allow revealing all the faults of suspenders due to the limited functionality of the existing stands. The article considers the modernization of the diagnostic stand of cars' suspenders. The new structure of the experimental stand is defined in the work. Scientific - test complex will be used ^ for the diagnosis of cars' suspenders ^ for the detection of faults at an early stage of their occurrence. This will allow monitoring the technical condition during the entire period ofvehicle operation. New tests of bushings and their analysis have been held according to the program.
Key words: suspender, bushing, rubber-metal hinge, experimental equipment, modernization, diagnosis, car.
Автомобиль является одним из наиболее распространенных видов транспорта, эксплуатируемых во всем мире. Его эксплуатация всегда связана с повышенным риском. Статистические данные показывают, что в 2016 г. в Российской Федерации произошло 4902 ДТП [1] по причине неисправности или неудовлетворительного технического состояния автомобиля, повлекших ранения и гибель людей. Еще одним существенным фактором, приводящим к ДТП, являются условия эксплуатации автомобилей, как правило, достаточно сложные. Это и качество дорожного покрытия, и климатические условия, сложный рельеф местности, особые условия движения в горной местности и т.д.
Анализ ряда ДТП свидетельствует о том, что зачастую их причиной является отсутствие достаточно эффективных способов диагностирования систем и диагностического воздействия для выявления зарождающихся и развивающихся неисправностей [1].
В условиях эксплуатации актуальной задачей является обеспечение требуемого уровня исправности и безопасности движения автомобиля. Одним из наиболее эффективных методов является проведение технического обслуживания (ТО) с применением современного диагностического оборудования, которое позволяет учитывать специфику узлов и деталей автомобиля [2, 3].
Одной из ответственных систем автомобиля является система подрессоривания. Подвески большинства современных автотранспортных средств включают в свою конструкцию сайлентблоки (резинометаллические шарниры), призванные функционировать на кручение и соединять рычаги подвески [4]. Однако даже высококачественные сайлентблоки ведущих производителей в процессе эксплуатации изнашиваются, а их характеристики ухудшаются. Диагностика этих сайлентблоков в основном проводится в комплексе мероприятий по определению технического состояния подвески в целом. Эти методы диагностирования в основном оценивают работу демпфирующих свойств амортизаторов автомобиля и не позволяют с достаточной достоверностью контролировать качество работы резино-металлических шарниров, а следовательно, влияние на управляемость, устойчивость и активную безопасность транспортного средства. Поэтому возникла необходимость в новом более эффективном стенде.
Экспериментальные оценки силовых характеристик сайлентблоков требуют создания специальных стендов, которые позволят получать опытные характеристики испытуемых сай-лентблоков.
Для испытаний и оценки сайлентблоков легковых автомобилей на кафедре «Автомобили» ВСГУТУ разработан стенд (рис. 1), реализующий режим статического и динамического нагружения [5].
Стенд включает электропривод, кривошипно-шатунный механизм, измерительные устройства, линейную шкалу. Диапазон частоты колебаний рычага с испытуемыми сайлент-блоками может быть задан в диапазоне от 0 до 1,16 Гц.
Испытания сайлентблоков, проведенные с использованием стенда, выявили существенный недостаток в его конструкции - в некоторых режимах при увеличении диапазона частот создаваемый сайлентблоком момент при закручивании больше крутящего момента на выходном валу редуктора. Синусоидальное кинематическое перемещение, получаемое с датчика перемещения, имеет искаженную характеристику (рис. 2), что дает значительную погрешность измерений для дальнейшей обработки экспериментов. Кроме того, проблематично установить на стенд сайлентблоки другого типоразмера. Поэтому стенд в основном используется в учебном процессе при выполнении лабораторных работ.
Рисунок 1 - Стенд для исследования силовых характеристик сайлентблоков: 1 - направляющее устройство: 2 - кривошипно-шатунный механизм; 3 - электродвигатель; 4 - гидромотор;
5 - редуктор; 6 - согласующее устройство
X 4 0,2 0.6 0.1 0.05 О
-005 •О Г -0.15 -0.2
\ X \ \ Г*
д гт
\
г \ 02 С ^ ¿6 \ 08 / ^
\ /
V/
ЧУ
V /! С
—Сигнал перемеиения Рисунок 2 - Искаженный сигнал перемещения
Таким требованиям соответствует стенд, который имеет возможность накапливать кинетическую энергию для увеличения крутящего момента на выходном валу, в случае, когда испытуемый сайлентблок создает больший момент при его закручивании, а также иметь минимальную силу трения в согласующем устройстве.
В состав измерительной системы такого стенда входят датчики силы, перемещения и синхронизации.
Целью данной работы является модернизация диагностического стенда сайлентблоков подвески автомобилей. В состав модернизированного стенда будут входить аккумулятор кинетической энергии (маховик), мультипликатор и демультипликатор (за основу взяты КПП ВАЗ-2109), редуктор (за основу взят задний редуктор Toyota Mark II), линейные модули, профильные рельсовые направляющие для согласования криволинейного движения рычага подвески, электродвигатель, частотный преобразователь. Мультипликатор в свою очередь предназначен для раскручивания маховика, накапливания кинетической энергии. Демультипликатор, наоборот, понижает количество оборотов на выходном валу, передавая его на криво-шипно-шатунный механизм с необходимым крутящим моментом. У всех редукторов для передачи крутящего момента заблокированы дифференциалы. Использование регулируемого частотного преобразователя позволяет плавно, бесступенчато регулировать частоту оборотов двигателя. Структурная схема модернизированного стенда представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Структурная схема модернизированного стенда:
1 - частотный преобразователь; 2 - электродвигатель; 3 - редуктор; 4 - мультипликатор;
5 - демультипликатор; 6 - аккумулятор кинетической энергии; 7 - кривошип; 8 - шатун; 9 - направляющее устройство; 10 - рычаг подвески; 11 - испытуемый сайлентблок; 12 - датчик силы;
13 - датчик перемещения; 14 - усилитель; 15 - аналого-цифровой преобразователь; 16 - компьютер
Сравнить два графика - искаженного и правильного сигнала перемещения (рис. 4), можно сделать вывод, что стенд удовлетворяет требованиям проведения эксперимента. Тарировка датчика показывает линейную зависимость (рис. 5).
При сравнении двух графиков (см. рис. 2, 4) видно, что качественная характеристика улучшилась.
£ Нас
«л
\
\ \
Л \
\
1 / \ р/
—V
и
X Н&2
Рисунок 4 - Правильный сигнал перемещения
аг асе аоь ал
7999
^ /
.¿У
аоо
(В!
' тия/гение. 2 Рюгругеые Рисунок 5 - График тарировки
Механизмы стенда и его контрольно-измерительная система позволяют получать силовые характеристики испытуемых сайлентблоков (рис. 6) с достаточно высокой точностью при помощи регистрирующих устройств и персонального компьютера.
-
Л > —я
а> ч да -006 -от , КГ} сил а » а я? й
юо
-S.fi
Рисунок 6 - Силовая характеристика сайлентблока
Выводы
Благодаря многофункциональной системе приспособлений, креплений конструкция модернизированного стенда является универсальной, поскольку механическую часть стенда можно достаточно быстро адаптировать под различные конфигурации рычагов подвески испытуемых сайлентблоков.
Представленная на рисунке 6 силовая характеристика подтверждает возможность использования модернизированного стенда для получения силовых динамических характеристик сайлентблоков. В ходе дальнейших исследований были проведены эксперименты, направленные на определение силовых динамических характеристик сайлентблоков, имеющих измененные параметры технического состояния, проведена оптимизация режимов нагру-жения сайлентблоков.
Библиография
1. https: //www .gibdd.ru/stat/
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).
3. ФедотовА.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 90 Междунар. науч.-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров в ИРНИТУ. - Иркутск, 2015. - С. 232-238.
4. Тихов-Тинников Д.А., Барадиев В.С. К вопросу об определении технического состояния сайлентблоков в процессе эксплуатации автотранспортных средств // Автомобиль для Сибири и Крайнего Севера: конструкция, эксплуатация, экономика: материалы 90 Междунар. науч.-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров в ИРНИТУ. - Иркутск, 2015. - С. 352-355.
5. Федотов А.И., Тихов-Тинников Д.А., Барадиев В.С. Оборудование для экспериментального определения силовых характеристик автомобильных сайлентблоков // Вестник Иркутского гос-го техн. ун-та. - 2016. - № 8 (115). - С. 176-181.
Bibliography
1. https : //www. gibdd.ru/stat/
6. Fedotov A.I. Technology and organization of diagnosis in service support: textbook for higher educational institutions. - M.: Publishing center "Academy", 2015. - P. 352.
2. Fedotov A.I., Lisenko A.V., Tikhov-Tinnikov D.A. The technical condition control of the vehicles' suspenders in operating conditions by the method of circular movement // Car for Siberia and the Far North: the Design, Operation, Economy: 90th International Scientific and Technical Conference of the Automotive Engineers Association. - Irkutsk, 2015. - P. 232-238.
3. Tikhov-Tinnikov D.A., Baradiev V.S. The issue of determining the bushing's technical state in the process of motor vehicles' operation // Car for Siberia and the Far North: the Design, Operation, Economy: 90th International Scientific and Technical Conference of the Automotive Engineers Association. - Irkutsk, 2015. - P. 352-355.
4. Fedotov A.I., Tikhov-TinnikovD.A., Baradiev V.S. The equipment for experimental determination of the motor bushings' power characteristics // Bulletin of Irkutsk State Technical University. - 2016. -N 8 (115). - P.176-181.
