CC BY
12
1 2 3
Калинин А.А. , Сидоров В.Н. , Алакин В.М.
1 2 3
Студент; д.т.н., профессор; к.т.н., кафедра автомобиле - и тракторостроения, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана
ВЫБОР ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ РУЛЕВОГО
УПРАВЛЕНИЯ
Аннотация
В данной работе показано, что рулевое управление с электрическим усилителем руля, является одним из важных узлом автомобиля. И для ремонта и промежуточного технического осмотра был создан испытательный стенд по диагностике рулевого управления.
Ключевые слова: рулевое управление, усилитель, электроусилитель руля, ЭУР, стенд. Keywords: steering, amplifier, electric power steering, EPS, stand
Усилители рулевого управления автомобилей создаются и развиваются несколько десятилетий. Это вызвано увеличением выпуска автомобилей, ростом конкуренции, повышением скорости и необходимостью повышения маневренности. Первоначально были разработаны и созданы гидроусилители. Это обуславливалось отсутствием требуемых электронных компонентов и недостаточной мощностью автономного источника питания. Появление высокомоментных двигателей и силовых ключей дало толчок к разработке и развитию электроусилителя руля (ЭУР). За время использования ЭУРа были выявлены недостатки и поломки узла. Для проверки работоспособности и устранения ошибок и неполадок ЭУРа были проведены экспериментальные исследования и были выбраны приборы для устранения ошибок. Так же был создан стенд для испытания электроусилителя руля.
Рулевой механизм, в составе которого работает электроусилитель руля, является важным узлом автомобиля. От его технической исправности зависит безопасность эксплуатации и нагрузка на водителя. Все это требует оперативной диагностики ЭУР.
Наибольшее распространение получили два метода диагностики: Тестовый (ТМГ) и функциональный (ФМГ). Первый метод подразумевает подачу тестовых сигналов на объект диагностирования с внешнего устройства и анализ этим же устройством ответных сигналов с объекта. Метод функциональной диагностики базируется на анализе сигналов объекта, находящегося в рабочем режиме. Для рассматриваемого случая тестовый метод можно применять на станциях обслуживания и ремонта, а функциональный метод должен использоваться в процессе эксплуатации ЭУР.
Для обеспечения наладки и контроля работоспособности ЭУР был разработан испытательный стенд. Он необходим для проведения комплексных измерений, как в статике, так и в динамике и настройки узлов ЭУР для различных применений. Режимы работы ЭУР зависят от многих факторов. В связи с этим стендовое оборудование должно обеспечивать исследование ЭУР во всех возможных режимах работы. Испытательный стенд состоит из следующих узлов:
- задающий электропривод (ЗЭП) - имитатор работы водителя;
- ЭУР в комплекте с управляющим устройством и кинематической цепью;
- нагружающий электропривод (НЭП) - имитатор моментов нагрузки, сопротивления и реакции дороги;
- измерительная и регистрирующая аппаратура.
Предъявляемые моментные и частотные требования к ЭУР позволяют определить необходимые параметры задающего и нагружающего электропривода: развиваемые моменты - не менее 25 Нм, полоса пропускания - не менее 5 Гц.
Анализ показывает, что задающий электропривод представляет собой реверсивный регулируемый ЭП, удовлетворяющий указанным выше требованиям. На него подаются управляющие (имитирующие) сигналы, при этом работа задающий электропривод приводит к скручиванию торсиона. Сигнал с датчика момента включает в работу ЭУР. Для контроля работоспособности необходимо сравнивать токи в цепи якоря задающий электропривод при работающем и выключенном ЭУР в различных режимах эксплуатации.
Приведена функциональная схема испытательного стенда. Он работает следующим образом. С задающего генератора (ЗГ) сигнал, регулируемый по частоте и амплитуде, поступает на вход задающего электропривода. Момент, развиваемый задающий электропривод оценивается по величине тока, протекающего в якорной цепи.
ЭУР находится на одной оси с задающим электроприводом и развивает момент, пропорциональный углу скручивания торсиона. Нагружающий электропривод работает в тормозном режиме, имитируя моменты нагрузки и автоматического вращения рулевого колеса (АВРК). Момент нагружающего электропривода должен быть равен:
-1 dan
мнэп = у (К1 + ), (1)
где К] и К2 - коэффициенты пропорциональности по углу поворота и скорости вращения рулевого колеса
Для стенда уравнение баланса моментов принимает вид:
МЗЭП + МЭУР - МНЭП . (2)
Сравнивая выражения (1) и (2), можно сделать вывод, что момент оператора (водителя) Моп заменяется моментом Мзэп, а момент нагрузки МН заменяется на Мнэп. Замещающие моменты должны в полном объеме имитировать реальные.
В процессе проведения исследований был создан испытательный стенд (рис. 1.), который позволяет имитировать моменты нагрузки без режима АВРК.
На рисунке видны основные элементы стенда: торсион (Т), датчик момента (ДМ), вентильный двигатель (ВД), нагружающее устройство (НУ). В качестве нагружающего устройства используется электромагнитная муфта. Момент нагрузки в такой схеме пропорционален току, протекающему в цепи питания муфты. На стенде видны измерительные приборы, позволяющие контролировать режимы работы ЭУР. При создании датчика момента была реализована схема с использованием двух вращающихся трансформаторов. В стенде используется безредукторный вариант электромеханизма на базе электродвигателя ДБМ-185.
В данной работе был доработан испытательный стенд (рис. 2.) для проверки и снятия данных по электроусилителю рулевому управлению. Данный стенд имеет преимущество в габаритах, в возможности проверки сразу целого узла и электроусилителя с его деталями. К испытательному стенду, а именно, к ЭУР был вмонтирован электронный блок управления, с которого при помощи программы Лабвью можно снимать такие показатели, как входной и выходной момент на ЭУР; усилие на рулевом колесе; угол скручивания торсиона при различных нагрузках; проверка электрической цепи на обрыв и неисправность.
Рисунок 2 - Испытательный стенд
Литература:
1.Доманов А.В. Разработка и исследование электроусилителя рулевого управления легковых автомобилей на основе бесконтактных двигателей. Дис. ... канд. Тех. Наук. Ульяновск, 2002, 135 с.
2.Крюков А.И., Палагута К.А., Широков Л.А. Моделирование работы усилительной электромеханической системы рулевого управления. Сер. Машиностроение и инженерное образование, 2013, № 4, с. 45.
З.Мозгалевский А.В., Калявин В.П., Костанди Г.Г. Диагностирование электронных схем. Судостроение, 1984, с. 224.
