CC BY
18
УДК 629.113.004
В.И. Васильев, Г.В. Осипов, Е.А. Войтеховская Курганский государственный университет
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА ТОРМОЗНЫХ НАКЛАДОК АВТОМОБИЛЯ
Аннотация. В статье предложено оригинальное устройство, позволяющее определить фактическую толщину фрикционной накладки тормозного механизма колеса автомобиля на стенде диагностирования тормозных качеств силового типа на основе повышения точности замеров за счет улучшения помехоустойчивости измерительных цепей.
Ключевые слова: тормоз, накладка, давление, стенд, педаль, диагностика, автомобиль.
V.l. Vasilyev, G.V. Osipov, E.A. Kurgan State University
Voitekhovskaya
THE DEVICE FOR DETERMINATION OF WEAR OF BRAKE PADS CAR
Abstract. The article suggests the original device that allows them to determine the actual thickness of friction linings brake mechanism of the wheels on the stand of diagnosing brake qualities of power type on the basis of improving the accuracy of measurements due to improved provide noise immunity measuring circuits.
Index terms: brake pad, pressure, stand, foot pedal, diagnostics stick the car.
Последствия дорожно-транспортных происшествий, связанные с гибелью и ранением людей, потерей или повреждением материальных ценностей, наносят значительный ущерб экономике Российской Федерации. Величина социально-экономического ущерба от ДТП составляет более 200 млрд рублей, а потери только от гибели и ранения людей превышают 6% валового внутреннего продукта страны [2; 4].
Большое влияние на аварийность оказывает техническое состояние тормозной системы автомобиля. Согласно статистике, элементом, в котором происходит наиболее интенсивное изменение параметров технического состояния тормозной системы, является тормозной механизм, в особенности фрикционные накладки, от износа которых в значительной степени зависит тормозная эффективность автотранспортного средства. Существующие методы и средства диагностирования тормозных систем не позволяют определить износ накладок, а оценивают тормозную эффективность автомобиля в целом. Отдельные разработки позволяют оценить износ фрикционной пары (накладка - барабан) тормозного механизма косвенно и весьма приближенно по изменению временной характеристики тормозного привода между двумя последовательными диагностированиями автомобиля, они не нашли применения на практике. В то же время отсутствие диагностических средств, позволяющих достоверно определить фактический износ фрикционных накладок в эксплуатации, приводит к тому, что на практике в автотранспортных предприятиях для поддержания тормозной эффективности производится принудительная разборка тормозного механизма с заменой
фрикционных накладок через одно-два ТО-2. При этом исследования показали, что доля недоиспользованного ресурса снятых с эксплуатации накладок достигает 1535%, что приводит к увеличению материальных и трудовых затрат на обслуживание и ремонт автомобиля, значительно снижает эффективность технической эксплуатации автомобиля в целом. Кроме того, частая принудительная замена фрикционных накладок приводит к значительному увеличению неравномерности и неодновременности срабатывания тормозных механизмов автомобиля на периоде приработки фрикционных пар, длительность которого может достигать до 20-30% пробега до очередного ТО-2, что снижает курсовую устойчивость автомобиля при торможении и создает предпосылки для дорожно-транспортных происшествий.
С учетом актуальности обозначенной выше проблемы на кафедре «Автомобильный транспорт и автосервис» Курганского государственного университета разработано устройство для определения фактического износа тормозных накладок при диагностировании автомобиля на силовом роликовом стенде.
На рисунке 1 изображена принципиальная схема устройства; на рисунке 2 - график, иллюстрирующий работу устройства [1; 3].
Устройство содержит датчик 1 тормозной силы, установленный на силовом роликовом стенде 2 для диагностирования тормозов, выход которого подключен ко входу интегрирующей цепочки, состоящей из первого резистора 3 и конденсатора 4, и через резистор 5 и под-строечный резистор 6 - к минусовой клемме источника питания устройства. Точка соединения резистора 3 и конденсатора 4 связана с прямым входом операционного усилителя 7, а точка соединения резисторов 5 и 6 - с инверсным входом операционного усилителя 7. Выход контактного датчика 8 начала движения тормозной педали через формирователь 9 импульса по фронту сигнала подключен к одному входу РБ-триггера 10, к другому входу которого подсоединен выход операционного усилителя 7. Выход РБ-триггера 10 подключен к управляющему входу генератора 11 миллисекундных импульсов. Вход счетчика 12 связан с выходом генератора 11, а его выход - с входом регистрирующего блока 13.
Рисунок 1 - Принципиальная схема устройства
Устройство работает следующим образом.
Диагностируемый автомобиль устанавливается на ролики стенда 2 тормозных качеств силового типа.
При вращении незаторможенных колес автомобиля роликами стенда 2 датчик 1 тормозной силы вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию на прокручивание незаторможенных колес. Этот сигнал зависит от конструкции и технического состояния автомобиля. Его среднее значение может быть различным и периодически изменяется с небольшой амплитудой. Кроме того,
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 9
77
сигнал и2 датчика 1 модулируется наводками силовых цепей питания электродвигателей стенда частотой 50 Гц (и1, рисунок 2) .
Сигнал и1 поступает на прямой вход операционного усилителя 7 через интегрирующую цепочку, состоящую из резистора 3 и конденсатора 4, которая сглаживает сигнал и1, изменяющийся с частотой, равной или большей 50 Гц (и2, рисунок 2). При этом резисторы 5 и 3 равны между собой. На инверсный вход операционного усилителя 7 через резистор 5 поступает сигнал и2 с датчика 1, который уменьшен за счет обратного сигнала и2 напряжения на резисторе 6 на величину возможной амплитуды модуляции наводкой с частотой 50 Гц (из, рисунок 2).
Перед началом диагностирования на тормозную педаль автомобиля устанавливается контактный датчик 8, который при начале торможения замыкается и через формирователь 9 устанавливает триггер 10 в состояние логической единицы. По этому сигналу с генератора 11 миллисекундных импульсов измерительные импульсы поступают на вход счетчика 12.
Рисунок 2 - Гоафик, иллюстрирующий работу устройства
В момент соприкосновения фрикционных накладок и тормозного барабана на колесе появляется тормозная сила, сигнал с выхода датчика 1 резко увеличивается.
Интегрирующая цепочка (резистор 3 и конденсатор 4) на прямом входе операционного усилителя 7 увеличивает сигнал с некоторой задержкой по отношению к сигналу на инверсном входе. Это приводит к тому, что в момент соприкосновения фрикционных накладок с барабаном сигнал на инверсном входе U3 станет больше сигнала U2 на прямом входе операционного усилителя 7. В этот момент операционный усилитель 7 срабатывает как компаратор, на его выходе появляется сигнал U4 (рисунок 2) низкого уровня, который переключает RS-триггер в нулевое состояние. Поступление импульсов с генератора 11 на счетчик 12 прекращается. Количество зафиксированных счетчиком 12 импульсов индицируется регистрирующим блоком 13.
Таким образом, регистрирующий блок 13 фиксирует время от начала торможения до момента соприкосновения фрикционных накладок и тормозного барабана колеса, пропорциональное износу накладок.
Список литератураы
1 А.с. № 1452300 А1 от 22/06/87 G 01M 17/00. Устройство для определения износа фрикционных накладок тормозов автомобиля / В.И. Васильев, С.П. Жаров, А.В. Глазырин.
2 Васильев В.И., Дик Д.И. Устройство предотвращения попутных
столкновений // Транспортные проблемы Сибири: материалы III науно-техн. конф. с межд. участием. Красноярск, 2005. С. 88-93.
3 Осипов Г.В. Метод определения износа тормозных накладок
автомобиля КамАЗ. Совершенствование эксплуатации и обслуживания автомобилей: сб. науч. тр. Курган: КГУ, 1996. С. 25-27.
4 Осипов Г.В. Метод диагностирования тормозных механизмов
автомобиля: автореферат дис.... канд. техн. наук. Тюмень, 2004. 145 с.
УДК 629.113
А.П. Черепанов, А.В. Шарыпов, В.И. Васильев Курганский государственный университет
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ НА СИЛОВОМ РОЛИКОВОМ СТЕНДЕ С УЧЕТОМ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПРИВОДЕ СТЕНДА
Аннотация. В статье приводится описание математической модели торможения автомобиля на силовом роликовом стенде, которая позволяет исследовать изменение параметров нагрузочного устройства стенда и определить влияние переходных процессов асинхронного электродвигателя на погрешность измерения силовых параметров.
Ключевые слова: математическая модель, торможение автомобиля, диагностические показатели, переходный процесс, асинхронный электродвигатель.
A.P. Cherepanov, A.V. Sharypov, V.I. Vasiliev Kurgan State University
MATHEMATICAL MODEL OF CAR BRAKING ON THE POWER ROLLER TESTER CONSIDERING TRANSIENT IN THE BRAKING GEAR OF THE TESTER
Abstract. The paper describes the mathematical model of braking on the force roller tester, which allows studying of the changing parameters of the tester load device and determining the influence of the asynchronous motor transient on the measurement errors of the force parameters.
Index terms: mathematical model, car braking, diagnostic indicators, asynchronous motor.
ВВЕДЕНИЕ
Автомобильный транспорт является неотъемлемой частью современной жизни, обеспечивая наибольший объем перевозок пассажиров во всём мире. Однако автомобильный транспорт является и самым опасным. По данным Всемирной организации здравоохранения, в результате дорожно-ранспортных происшествий (ДТП) во всем мире ежегодно погибают 1171 тыс. и получают ранения около 10 млн чел. По числу жертв ДТП Россия занимает одно из первых мест в мире.
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. Своевременное выявление неисправностей тормозных систем должно обеспечиваться диагностиро-
78
ВЕСТНИК КГУ. 2014. № 2
