CC BY
0Д.А. Тихов-Тинников, канд. техн. наук, доц., e-mail: dm_tt@mail.ru А.В. Алексеев, канд. техн. наук, ст. преподаватель, e-mail: kafautoalexey@gmail. com В.С. Барадиев, аспирант, e-mail: vsgutu-ka@mail.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 629.3.018
СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК САЙЛЕНТБЛОКОВ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЕЙ
Изменение технического состояния сайлентблоков в процессе эксплуатации приводит к изменению динамических (амплитудно-частотных) характеристик подвески, что сказывается на стабильности пятна контакта, устойчивости и управляемости транспортного средства, а также на безопасности его движения.
В статье рассматриваются возможные методы определения технического состояния сайлентблоков подвески автотранспортных средств, которые можно выполнять на основе зависимостей, представляющих изменения усилия, развиваемого сайлентблоком, от величины его деформации. Для повышения эффективности функционального диагностирования сайлентблоков подвески автотранспортных средств в условиях эксплуатации на основе метода контроля усилия, возникающего при знакопеременной деформации сайлентблока, состав экспериментального комплекса для получения силовых характеристик сайлентблоков. Представлены характеристики вертикального сайлентблока легкового автомобиля, полученные в статическом и динамическом режимах.
Ключевые слова: подвеска, сайлентблок, резинометаллический шарнир, экспериментальное оборудование, диагностика, автомобиль.
D.A. Tikhov-Tinnikov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof A.V. Alexeev, Cand. Sc. Engineering, Senior Lecturer V.S. Baradiev, P.G.
THE STAND FOR DEFINITION OF BUSHINGS CHARACTERISTICS
OF CARS'SUSPENDERS
Change ofsuspension brackets' technical conditionresults in change of dynamic (amplitude-frequency) characteristics of the suspension, which affects the stability of the contact patch, the stability and controllability of the vehicle, and the security of its movement.
The article discusses the possible methods of determining the technical condition of bushingsthat can be performed ondependency basis, representing the change effortfrom the magnitude of its deformation, developed by a bushing. For increase in efficiency offunctional diagnosing of bushings of vehicles 'suspension bracketsunder operating conditions, on the basis of a control method of the effort arising in case of signvariable deformation of a bushing, structure of an experimental complex for receipt ofpower characteristics of bushings. The paper provides the characteristics of a vertical bushing received in the static and dynamic modes.
Key words: suspension bracket, bushing, rubber-metal hinge, experimental equipment, diagnostics, car.
Безопасность эксплуатации транспортного средства во многом зависит от технического состояния элементов подвески, поэтому вопрос их диагностирования остается весьма актуальным. Резинометаллические шарниры (или сайлентблоки) в условиях эксплуатации диагностируются в основном методами визуального контроля с использованием люфт-детекторов и тестеров подвесок. Недостатком такого диагностирования является определение только ярко выраженных неисправностей, проявляющихся в виде разрывов и растрескивания материала детали. При этом неисправности, вызванные изменением силовых характеристик сайлентбло-ков, никак не диагностируются. Силовые характеристики, определяющие податливость сай-лентблоков в окружном, радиальном и осевом направлениях и представляющие зависимости момента от угла закручивания или усилия от радиального и осевого смещений, могут значительно изменяться в процессе эксплуатации вследствие старения материала сайлентблока.
74
Указанное явление приводит к изменению кинематики подвески, что сказывается на устойчивости и управляемости транспортного средства и, следовательно, на безопасности его движения.
Выполнение исследований для разработки метода диагностирования сайлентблоков по силовым характеристикам требует задания различных режимов их функционирования. В частности, режимы должны обеспечивать изменение скорости закручивания сайлентблоков в широком диапазоне, минимальное значение которого определяется необходимостью получения статических характеристик, а максимальное - динамических [1]. В первом случае характеристики сайлентблока могут быть получены при дискретном приложении закручивающего момента, во втором случае прилагаемый момент должен обеспечить скорость закручивания, превышающую скорость перестройки элементов структуры материала сайлентблока [2]. По предположению авторов, данные характеристики несут информацию о техническом состоянии сайлентблоков и могут быть использованы для их функционального диагностирования.
Для экспериментальной проверки гипотезы необходимо оборудование, отвечающее вышеописанным требованиям. Наиболее простой конструкцией в данном случае является схема, имеющая в своем составе кривошипно-шатунный механизм с регулируемым кривошипом, приводимым во вращение частотным приводом. Наличие регулируемого кривошипа обеспечивает изменение в широком диапазоне угла закручивания сайлентблока, а использование частотного привода дает возможность варьировать скорость его закручивания.
На основании изложенного разработано оборудование, реализованное в виде стенда, для определения силовых характеристик сайлентблоков (рис. 1, 2). Стенд состоит из электропривода (1, 2), измерительной и регистрирующей аппаратуры (11 - 15) и задающего механизма (3 - 7, 10). Электропривод передает крутящий момент на задающий механизм, который обеспечивает угловое перемещение конца рычага подвески относительно сайлентблоков по гармоническому закону с заданной частотой и амплитудой. Измерительная аппаратура служит для регистрации и записи значений параметров силовых характеристик сайлентблоков, при различных режимах. Стенд предусматривает проведение испытаний снятых с автомобиля рычагов подвески с одним или двумя резинометаллическими шарнирами. Диапазон частоты колебаний рычага с испытуемыми сайлентблоками может быть задан от 0 до 1,16 Гц. Амплитуда колебаний, задаваемая регулируемым кривошипом 5 и длиной рычага подвески 8, обеспечивает закручивание сайлентблока от -30 до +30 град. Тарировка стенда в статическом режиме показала наличие линейной связи между измеряемыми параметрами и сигналами датчиков.
Рисунок 1 - Структурная схема стенда для исследования силовых характеристик сайлентблоков: 1 - частотный преобразователь; 2 - электродвигатель; 3 - вариатор; 4 - редуктор; 5 - кривошип; 6 - шатун; 7 - направляющее устройство; 8 - рычаг подвески; 9 - испытуемый сайлентблок; 10 - датчик силы; 11 - усилитель; 12 - аналого-цифровой преобразователь; 13 - компьютер;
14 - датчик перемещения 75
Г —1
Рисунок 2 - Внешний вид механической части стенда для исследования силовых характеристик сайлентблоков
На первом этапе исследований была проведена серия экспериментов, направленных на определение силовых характеристик исправного вертикального сайлентблока передней подвески легкового автомобиля. В результате были получены статические (рис. 3) и динамические характеристики (рис. 4) сайлентблока, представляющие собой зависимости напряжения датчика силы и от напряжения датчика перемещения Щ. Позициями 1 и 2 на рисунках 3 и 4 обозначены значения сигналов датчиков, полученные в верхней и нижней мертвых точках кривошипно-шатунного механизма стенда соответственно.
Рисунок 3 - Статическая характеристика сайлентблока
Рисунок 4 - Динамическая характеристика, полученная при испытании сайлентблока подвески
на стенде с частотой 0,33 Гц
Выводы
Представленные характеристики подтверждают возможность осуществлять с использованием разработанного оборудования исследования силовых характеристик сайлентблоков. В ходе дальнейших исследований планируется выполнить эксперименты, направленные на определение силовых характеристик сайлентблоков, имеющих различные значения параметров технического состояния. Результаты экспериментов послужат основой для разработки метода диагностирования сайлентблоков в условиях эксплуатации, а также будут использованы для уточнения математической модели процесса торможения автомобиля [3].
Библиография
1. Федотов А.И. Технология и организация диагностики при сервисном сопровождении: учебник для студ. учреждений высш. образования (Сер. Бакалавриат).- М.: Изд. центр «Академия», 2015. -352 с.
2. Кулезнев В.Н. Основы физики и химии полимеров: учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа,
1977.
3. Тихов-Тинников Д.А. Аналитическое исследование влияния технического состояния подвески на тормозные свойства автомобиля // Журнал автомобильных инженеров. - 2014. - Вып. 5. - C. 46-49.
Bibliography
1. Fedotov A.I. Technology and organization of diagnosis in service support: textbook for students of higher educationalinstitutions. - M.: Publishing center "Akademiya", 2015. - P. 352.
2. Kuleznev V.N. Fundamentals of physics and chemistry of polymers. Textbook for higher educationalinstitutions. - M.: "Vyshaya shkola", 1977.
3. Tikhov-Tinnikov D.A. The analytical study of the influence of the suspension'technical condition on a vehicle braking characteristics // Journal of automotive engineers. - 2014. - Issue 5. - P. 46-49.
