Введение к работе
Актуальность темы. Для подавляющего большинства развитых стран мира автотранспорт является основным видом внутреннего транспорта.
В настоящее время существует ярко выраженная тенденция мирового автомобилестроения к увеличению мощности и крутящего момента двигателей АТС (автотранспортных средств). Двигатели, как правило, способны вызвать буксование ведущих колёс АТС даже на дорогах е высоким коэффициентом сцепления, это ведёт к ухудшению динамики разгона, к повышенному износу шин, повышению расхода топлива и, как следствие, выбросов вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами, а также нарушению управляемости, траекторпои устойчивости и ухудшению проходимости АТС. Для предотвращения пробуксовки колес применяют разнообразные способы и устройства, в том числе ПБС (противобуксовочные системы).
При проверке ПБС в условиях эксплуатации используют современные диагностические сканеры. Такой вид диагностики получил наиболее широкое распространение. Сканеры обеспечивают высокоэффективную диагностику электрических и электронных элементов ПБС: датчиков, блоков управления, исполнительных устройств и др. Очевидным недостатком диагностики с использованием сканера является то, что они не способны контролировать техническое состояние механических, гидравлических, пневматических и других элементов ПБС. Поэтому отсутствие ошибок по итогам диагностирования ПБС сісанером вовсе не означает, что эта система исправна и работоспособна. В итоге процесс диагностирования ПБС и её элементов имеет высокую трудоёмкость, низкую информативность и вызывает долгий простой АТС при выявлении неисправности.
В последнее время стали активно развиваться высокоэффективные динамические методы диагностики АТС и их систем, в том числе на стендах с беговыми барабанами. Эти методы высокоинформативны и оперативны. На стендах реализуется принцип обратимости движения. К сожалению, эти методы не разработаны для диагностирования противобуксовочных систем.
Попытки применить динамический метод для диагностирования ПБС наталкиваются на противоречие, связанное с отсутствием знаний о процессе функционирования АТС с ПБС на стендах с беговыми барабанами.
В связи с этим особую актуальность приобретает необходимость проведения научного исследования с целью разработки динамического метода диагностирования ПБС на стендах с беговыми барабанами.
Рабочей гипотезой являлось предположение о том, что оперативность и информативность диагностирования ПБС можно значительно повысить, если оценивать сё техническое состояние в процессе функционирования на инерционном стенде с беговыми барабанами в режиме разгона ведущих колёс АТС при обеспечении возможности буксования одного из них.
Целью работы является снижение трудоёмкости, а также повышение оперативности и информативности определения технического состояния ПБС в условиях эксплуатации на основе нового динамического метода её диагностирования на инерционных стендах с беговыми барабанами.
Объект исследования - процесс функционирования ПБС при её диагностировании на инерционном стенде с беговыми барабанами.
Предмет исследования - параметры, характеризующие процесс функционирования ПБС при её диагностировании на инерционном стенде с беговыми барабанами.
Научной новизной обладают:
Динамический метод диагностирования ПБС на инерционных стендах с беговыми барабанами, основанный на анализе информации, поступающей от электронных систем стенда и АТС, измеряющих момент на отстающем колесе, частоту вращения коленчатого вала двигателя, угловые скорости беговых барабанов стенда, угловые скорости ведущих колес в процессе их разгона. Метод защищен патентом РФ № 2008124862.
Диагностические параметры, позволяющие оценивать техническое состояние ПБС и её элементов: показатель технического состояния ПБС - (рреш1; показатель качества работы тормозных механизмов - AMf, показатель качества регулирования ПБС - Лео; показатель качества регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателя - %пе; показатель качества работы датчиков угловой скорости колёс АТС -М.
Тестовое воздействие на диагностируемую ПБС в виде разгона колёс АТС на инерционном стенде и имитации разных по величине коэффициентов сцепления левого и правого ведущих колёс с беговыми барабанами.
Разработанная математическая модель системы «АТС с ПБС - стенд с беговыми барабанами», как объекта диагностирования, позволяющая с необходимой точностью определять параметры процесса функционирования ПБС при разгоне ведущих колес АТС на стенде с беговыми барабанами, учитывающая: логику работы ЭБУ (электронного блока управления) ДВС и ПБС; характеристики: автомобильного двигателя; автоматической коробки передач; симметричного дифференциала; модулятора давления рабочего тела в тормозном приводе; тормозного механизма, имеющего инерционность, зону нечувствительности и гистерезис; характеристики взаимодействия эластичных шин с опорными поверхностями беговых барабанов стенда, учитывающие изменения максимального коэффициента сцепления и снижения фрикционных свойств в блоке, а также кинематику элементов стенда и динамику их разгона.
Практическая значимость. Внедрение динамического метода диагностирования ПБС на стендах с беговыми барабанами в технологический процесс авторемонтных предприятий и сервисных центров технического обслуживания позволит повысить качество ремонтных работ и технического обслуживания АТС. На автотранспортных предприятиях и пунктах государственного технического контроля внедрение метода позволит повысить качество контроля технического состояния АТС, оснащенных ПБС, что значительно повысит их активную безопасность в условиях эксплуатации.
Заводам-изготовителям диагностического оборудования результаты работы дадут возможность усовершенствовать конструкции производимых ими стендов и систем для диагностики ПБС.
Фирмам-производителям ПБС результаты работы дадут возможность совершенствования существующих конструкций ПБС, сократят трудоёмкость их испытаний и доводки.
Преподавателям технических ВУЗов автомобильных специальностей разработанные теоретические предпосылки метода позволят повысить качество подготовки специалистов в области технической диагностики АТС.
На защиту выносятся следующие научные положения:
- Эффективность, информативность и оперативность диагностирования противо-
буксовочиых систем можно значительно повысить, если выполнять его на инерцион
ных стендах с беговыми барабанами в процессе разгона ведущих колёс АТС с имита-
цией разных по величине коэффициентов сцепления и определять диагностические параметры, характеризующие техническое состояние ПБС.
Имитацию разных по величине коэффициентов сцепления в процессе диагностирования ПБС на инерционных стендах необходимо выполнять посредством подключения к их беговым барабанам маховиков, приведенные моменты инерции которых рассчитываются с учетом снаряжённой массы диагностируемого АТС, а также отношения коэффициентов сцепления под отстающим и забегающим ведущими колесами, что гарантированно обеспечит возможность буксования одного из них.
В качестве диагностических параметров, позволяющих определять техническое состояние ПБС и его элементов на инерционных стендах с беговыми барабанами, необходимо использовать: показатель технического состояния ПБС - <рре,ы, показатель качества работы тормозных механизмов - A\ff, показатель качества регулирования ПБС - Ао; показатель качества регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателя - %tie; показатель качества работы датчиков угловой скорости колес АТС -
М.
- Аналитические исследования процесса функционирования ПБС на стенде с бе
говыми барабанами необходимо выполнять с помощью разработанной математиче
ской модели системы «АТС с ПБС - стенд с беговыми барабанами», учитывающей:
логику работы ЭБУ ДВС и ПБС; характеристики: двигателя; автоматической коробки
передач; симметричного дифференциала; модулятора давления рабочего тела в тор
мозном приводе; тормозного механизма, имеющего инерционность, зону нечувстви
тельности и гистерезис; характеристики взаимодействия эластичных шин с опорными
поверхностями беговых барабанов стенда, рассчитанные с учетом изменения макси
мального коэффициента сцепления и коэффициента снижения фрикционных свойств в
блоке, а также кинематику элементов стенда и динамику их разгона.
Апробация работы. Материалы исследований доложены и получили одобрение: на XI Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и студентов «Проблемы безопасности современного мира: средства защиты и спасения «Безопасность - Об», Иркутск, 2006 г.; на XII Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и студентов с международным участием «Проблемы безопасности современного мира и управления рисками «Безопасность - 07», Иркутск, 2007 г.; на МНПК «Повышение эффективности эксплуатации автотранспортных средств на основе современных методов диагностирования», Иркутск, 2007 г.; на II МНПК «Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта», г. Иркутск, 2009 г.; на III МНПК «Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта», Иркутск, 2011г.; на VI Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса», Екатеринбург, 2008 г.; на V Российско - германской конференции по безопасности дорожного движения «Безопасность движения в городах», Иркутск, 2010 г.; на научно-технических конференциях факультета транспортных систем ИрГТУ, г Иркутск, 2008 г., 2009 г., 2010 г., 2011 г.; на региональном НПС чтения И.П. Терских «Техника и технологии инженерного обеспечения АПК», ИрГСХА, 2008 г.; на 2-ом региональном НПС чтения И.П. Терских «Техника и технологии инженерного обеспечения АПК», ИрГСХА - СХОАО «Белореченское», Иркутск, Иркутская область, 2009 г.
Реализация результатов работы. Разработанный динамический метод диагностирования ПБС АТС на стендах с беговыми барабанами прошёл производственную проверку и внедрён в производственный процесс ОАО «Грузовое автотранспортное
предприятие №2» г. Улан-Удэ, а реализующий его стенд с беговыми барабанами используется в учебном процессе ИрГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, общим объемом 4,2 усл. п. л., в том числе 2 работы в изданиях из перечня ВАК, 2 патента РФ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и основных выводов, содержит 215 страниц (в том числе 11 таблиц и 89 иллюстраций), список литературы из 360 наименований и 2 приложения на 10 страницах.
