CC BY
44
Борщенко Ярослав Анатольевич, канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой, pro-rit@,kgsu.ru, Россия, Курган, Курганский государственный университет
SOLUTION OF PROBLEMS OF ORGANIZATIONAL AND STANDARD SAFETY OF
TRAFFIC
Yu.A. Guselnikov, Ya.A. V. Borshchenko
Influence of target programs of increase of traffic safety, standard, organizational and personnel subsystems of a control system of traffic safety in its different levels on a condition of accident rate is considered. Are provided an assessment of again adopted legal acts regarding compliance to requirements of system approach to the organization of work on safety of traffic in subjects of transport activity, efficiency of the target program of increase of traffic safety of Kurgan.
Key words: traffic safety, program and target approach, standard legal support.
Guselnikov Yury Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, yri-gus@yandex. ru, Russia, Kurgan, Kurgan State University,
Borshchenko Yroslav Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, manager of department, prorit@,kgsu. ru, Russia, Kurgan, Kurgan State University
УДК 629.113
РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ТОРМОЗНЫХ
СИСТЕМ
А.Л. Бородин, А.П. Черепанов, А.В. Шарыпов
Рассматривается разработка экспериментально комплекса для определения степени влияния режимов испытания гидравлической тормозной системы на тормозную силу, создаваемую на колесах автомобиля, а также на измеряемые стендом показатели эффективности тормозной системы.
Ключевые слова: режимы испытания тормозной системы, гидравлическая тормозная система, устройство для нажатия на педаль тормоза.
Аварийность на дорогах России является острейшей социально-экономической проблемой. Уменьшение смертности на дорогах - одна из первоочередных задач, которую необходимо решить современной России.
Безопасность транспортных средств в немаловажной степени зависит от состояния их тормозных систем. Большинство неисправностей тормозных систем автомобилей проявляется в увеличении тормозного пути или в неравномерности торможения, вызывающего занос автомобиля. По данным Госавтоинспекции МВД России, в период с января по октябрь 2014 года количество ДТП по причине эксплуатации технически неисправных транспортных средств возросло по отношению к соответствующему периоду 2013 года на 26,5 %. Наибольшее количество (около 40 ... 60 %) от ДТП по причинам неисправностей автомобилей приходится на тормозные системы автомобиля [2]. Выявление неисправностей тормозной системы обеспечивается своевременным диагностированием и испытанием тормозной системы при прохождении ежегодного технического осмотра согласно техническому регламенту [4].
При прохождении ежегодного государственного осмотра основным для проверки тормозной системы является режим экстренного торможения, так как в аварийной ситуации водитель в большинстве случаев использует экстренный способ торможения. Однако, как показывают исследования, в эксплуатации 95 % от общего числа торможений - служебные [3]. На рис. 1 приведены результаты экспериментальных исследований по снятию характеристик работы тормозной системы на роликовом тормозном стенде СЛЯТЕС БЭЕ-2304 при различных режимах торможения [1].
Из рис. 1 видно, что при экстренном торможении оба колеса задней оси тормозят одновременно, и, следовательно, - тормозная система автомобиля исправна. Но при проведении следующего опыта во время служебного торможения видно, что тормозные силы на правом и левом колесах существенно отличаются - более чем на 50 %.
Рис. 1. Зависимость тормозной силы колес от силы нажатия на педаль: а - при экстренном торможении; б - при служебном
торможении
Таким образом, анализируя полученные результаты, видно, что резкое повышение давления в тормозном приводе приводит к одновременному срабатыванию всех механизмов тормозного привода, а при плавном повышении давления все иначе. Это можно объяснить повышенным трением срыва поршней в рабочих тормозных цилиндрах, различными усилиями сжатия стяжных пружин и т.д. Диагностирование тормозной системы должно давать заключение о неисправных элементах или механизмах, а также прогнозировать их дальнейшую работу. Испытание тормозной системы на режиме экстренного торможения не дает этой информации.
Для разработки и проведения мероприятий по диагностированию гидравлических тормозных систем на различных режимах торможения необходимо подготовить экспериментальный комплекс, который будет задавать усилие и темп нажатия на педаль тормоза, снимать характеристики с тормозного привода и непосредственно с колес автомобиля.
При диагностировании тормозных систем автомобилей в условиях эксплуатации большое распространение получили силовые роликовые тормозные стенды. Однако, как показывают проведенные исследования, при всех очевидных достоинствах стендового метода контроля он не совершенен и не обеспечивает достоверности результатов контроля тормозных систем автомобилей в условиях эксплуатации. Наибольшее количество погрешностей возникает при измерении силовых параметров тормозной системы. Одной из причин недостоверности измерения силовых параметров тормозной системы на силовых роликовых стендах является использование в задачах управления привода стенда упрощенных линеаризованных вариантов динамических моделей, что приводит на практике к ухудшению качества процессов регулирования координат асинхронного электропривода, применяемого в качестве привода стенда. Однако двигатель как объект автоматического управления представляет собой сложную динамическую структуру, описываемую системой нелинейных дифференциальных уравнений высокого порядка. Главным недостатком использования упрощенных моделей управления является проявление нестабильности угловой скорости ротора двигателя при изменении нагрузки на валу двигателя [5]. Однако предполагается постоянство угловой скорости роликов (ю^^ш^) при диагностировании тормозных систем на силовых роликовых стендах, в приводе которых используются асинхронные электродвигатели.
С целью подтверждения гипотезы о непостоянстве угловой скорости беговых барабанов были проведены измерения угловой скорости беговых барабанов силового роликового стенда CARTEC BDE-2304 в процессе диагностирования тормозной системы автомобиля ВАЗ 2105 [6]. Графики изменения угловой скорости беговых барабанов представлены на рис. 2.
Время, с
Рис. 2. Изменение угловой скорости беговых барабанов стенда при диагностировании тормозной системы автомобиля ВАЗ 2105
Как видно из рис. 2, при резком нарастании тормозной силы на беговых барабанах происходят кратковременные колебательные процессы скачкообразного изменения угловой скорости, причём при меньшей тормозной силе (замасленные колодки правого тормозного механизма) уровень колебания угловой скорости меньше.
Для проверки вышеуказанных гипотез был разработан экспериментальный комплекс, позволяющий исследовать:
- динамику изменения режимов работы асинхронных электродвигателей и определить их влияние на погрешность измерения силовых параметров в процессе диагностирования тормозной системы;
- исследовать процессы, происходящие в гидравлической тормозной системе на различных режимах эксплуатации.
В состав измерительного комплекса входит роликовый тормозной стенд CARTEC BDE-2304, позволяющий в ходе испытания тормозной системы определять следующие показатели:
- сопротивление качению незаторможенных колес;
- овальность тормозного барабана и тормозного диска;
- тормозная сила на левом и правом колесах;
- разность тормозных сил левого и правого колес.
Измерение угловой скорости колес автомобиля и роликов тормозного стенда в процессе диагностирования тормозной системы осуществляется с помощью четырёх оптических инкрементальных энкодеров AUTONICS серий E40H.
При изменении углового положения вала относительно его исходного состояния энкодер вырабатывает выходной сигнал, представляющий собой последовательность импульсов прямоугольной формы. Коли-
чество импульсов на оборот (разрешающая способность) пропорционально изменению углового положения вала и составляет 2500 импульсов на оборот. Путем обработки сигналов от энкодеров получаем информацию об угловой скорости колёс и барабанов тормозного ролика.
В качестве датчика усилия нажатия на педаль используется датчик PD-7 тензометрического типа, входящий в стандартный комплект стенда CARTEC BDE-2304.
С целью определения процессов, происходящих в тормозной системе, и степени их влияния на результирующие диагностические показатели на автомобиль ВАЗ-2105 были установлены следующие датчики:
- преобразователи давления СДВ-И для измерения давления жидкости в тормозной системе;
- датчик положения дроссельной заслонки ДПДЗ 2112-1148200, в качестве датчика углового положения педали тормоза.
В качестве устройства регистрации сигналов использовался ноутбук ASUS K50IJ. К ноутбуку по интерфейсу USB версии 1. 1 были подключены 2 внешних универсальных модуля АЦП/ЦАП L-CARD E14-440. Схема регистрации данных представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема регистрации данных
15
Для проведения экспериментов на тормозном стенде разработано устройство для нажатия на педаль тормоза, при помощи которого можно будет регулировать усилие и задавать различный темп нажатия на педаль тормоза АТС (рис. 4), рассчитана и разработана схема подключения пнев-моцилиндра к пневмосети, подобрано все необходимое оборудование.
Рис. 4. Устройство для нажатия на педаль тормоза
Разработанное экспериментальное оборудование позволяет исследовать процессы, происходящие гидравлическом приводе тормозной системы, определить степень влияния происходящих процессов на регистрируемые стендом диагностические показатели. А также оценить влияние переходных процессов в приводе стенда на погрешность измерения силовых параметров и влияние этих процессов на диагностические параметры тормозной системы.
Результаты работы позволят повысить достоверность стендовых методов контроля тормозных систем автомобилей за счёт совершенствования методики проведения испытаний и измерения силовых параметров при диагностировании на силовых роликовых стендах.
Список литературы
1. Бородин А. Л. Шарыпов А.В. Анализ методов и средств диагностирования тормозных систем автомобилей с гидравлическим приводом // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета. Серия «Природа. Общество. Техника. Культура». Вып.14. Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2012. С. 7 - 8.
16
2. Васильев В.И., Шарыпов А.В., Осипов Г.В. Обеспечение безопасности автотранспортных средств на режимах торможения при попутном следовании: монография. Курган: Изд-во Курганского государственного университета, 2006. 220 с.
3. Гуревич Л.В., Меламуд В.А. Тормозное управление автомобиля М.: Транспорт, 1978. 152 с.
4. Технический регламент о безопасности колесных транспортных средств, утвержденный постановлением Правительства Российской Федерации от 10 сентября 2009 г. №720.
5. Трещев И. И. Электромеханические процессы в машинах переменного тока. Л.: Энергия, 1980. 344 с.
6. Черепанов А.П., Шарыпов А.В. Разработка измерительного комплекса для исследования процессов диагностирования тормозов автомобиля // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. 2011. Т. 16. № 3. С. 106-110.
Бородин Алексей Леонидович, асп., atas@kgsu.ru, Россия, Курган, Курганский государственный университет,
Черепанов Алексей Павлович, старший преподаватель, atas@kgsu.ru, Россия, Курган, Курганский государственный университет,
Шарыпов Александр Владимирович, канд. техн. наук, доц., atas@kgsu.ru, Россия, Курган, Курганский государственный университет
DEVELOPMENT OF AN EXPERIMENTAL COMPLEX FOR STUDYING PATTERNS OF FUNCTIONING HYDRA ULIC BRAKE SYSTEMS
A.L. Borodin, A.P. Cherepanov, A. V. Sharipov
The article discusses the development of experimentally complex to determine the impact test modes hydraulic brake system for braking force generated at the wheels of the car, as well as measured stand, performance brake system.
Key words: test routines brake system, hydraulic brake system, a device for pressing the brake pedal.
Borodin Aleksey Leonidovich, postgraduete, atas@kgsu.ru, Russia, Kurgan, Kurgan State University,
Cherepanov Aleksey Pavlovich, teaching assistant, docent, atas@kgsu.ru, Russia, Kurgan, Kurgan State University,
Sharypov Aleksandr Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, atas@kgsu.ru, Russia, Kurgan, Kurgan State University
