Содержание к диссертации
Введение
1 Современные подходы к оценке состояния тормозных агрегатов автопоездов 9
1.1 Конструктивные особенности и модели сложных технических систем автомобильных поездов с полуприцепами 9
1.2 Существующие методы контроля тормозных свойств большегрузной прицепной техники 15
1.3 Постановка цели и задач исследования 35
1.4 Выводы 37
2. Моделирование процесса торможения автопоездов с учётом условий эксплуатации
2.1 Физические предпосылки для построения модели торможения 38
2.2 Динамическая модель процесса торможения автопоезда 39
2.3 Влияние конструктивных особенностей тормозных агрегатов и условий эксплуатации на процесс торможения (модельная оценка)...
2.3.1. Оценка влияния жесткости подвески и коэффициента сопротивления амортизаторов на тормозной путь 45
2.3.2. Оценка влияния бокового ветра, движения на затяжных спусках и характеристик тормозного привода на параметры торможения 73
2.4. Выводы 85
3 Экспериментальные исследования тормозных агрегатов и систем
3.1 Особенности тормозной системы трехосного полуприцепа, оборудованного АБС 86
3.2 Стендовые испытания тормозной системы с ПТП и ЭПТ автопоезда 92
3.3 Натурные испытания автопоезда с трехосным полуприцепом на рессорной подвеске, оборудованного АБС 101
3.4. Закономерности влияния параметров подвески (упругих и демпфирующих элементов) на рабочий процесс торможения 104
3.5. Повышение плавности хода, устойчивости и управляемости большегрузной прицепной техники за счет рационального выбора параметров подвески 107
3.6. Статистическая обработка результатов физических экспериментов и оценка адекватности предложенных теоретических моделей 110
3.7. Выводы 1
4 4. Описание предлагаемых методов диагностики тормозных агрегатов прицепов и полуприцепов при технической эксплуатации, капитальном ремонте и техническом осмотре 116
4.1 Контрольно-измерительный комплекс для испытаний тормозных систем с ПТП АТС категорий О2, О3, О4 116
4.2 Усовершенствованный метод определения эксплуатационных параметров тормозных систем прицепов и полуприцепов 122
4.3 Выводы 130
Заключение 132
Список использованных источников 134
- Существующие методы контроля тормозных свойств большегрузной прицепной техники
- Динамическая модель процесса торможения автопоезда
- Натурные испытания автопоезда с трехосным полуприцепом на рессорной подвеске, оборудованного АБС
- Усовершенствованный метод определения эксплуатационных параметров тормозных систем прицепов и полуприцепов
Введение к работе
Актуальность темы. Тормозные системы автопоездов являются сложными системами, техническое состояние которых оказывает большое влияние на безопасность транспортного процесса. Важное значение отводится определению технического состояния тормозной системы в целом и отдельных её частей с использованием процедур диагностирования. В научной и технической литературе содержатся методики диагностирования тормозных систем и их частей с использованием стендов. Однако эти методики направлены на автотранспортные средства (АТС), имеющие не более двух осей с функционирующей антиблокировочной системой (АБС). При этом парк современных многоосных АТС невозможно продиагностировать на этих стендах. Требования Технического регламента Таможенного союза «О безопасности колёсных транспортных средств» не содержат нормативов по оценке распределения тормозных сил по осям АТС и совместимости тормозного привода тягача и полуприцепа. Кроме того, тормозные свойства АТС значительно изменяются в эксплуатации вследствие изменения технического состояния частей этих систем, а также других частей, например подвески. К настоящему времени влияние тормозных свойств автопоездов с антиблокировочной системой в эксплуатации остаются неизученными.
Приведённые доводы убеждают в необходимости разработки методики диагностирования тормозных систем автопоездов с АБС в эксплуатации. В этой связи тема диссертационного исследования является актуальной.
Объект исследования – процесс торможения автопоездов с антиблокировочной системой и электропневматическим приводом тормозов (ЭПТ).
Предмет исследования – закономерности взаимодействия антиблокировочной системы, электропневматического привода тормозов и подвески в режиме торможения автопоездов с учётом изменения технического состояния и условий эксплуатации.
Цель работы – повышение безопасности эксплуатации автопоездов за счёт совершенствования диагностирования тормозных систем.
Задачи исследования:
-
разработать математическую модель торможения автопоезда с антиблокировочной системой и электропневматическим приводом тормозов с учётом технического состояния и условий эксплуатации;
-
установить закономерности влияния параметров эксплуатации узлов и агрегатов тормозной системы и подвески на показатели торможения автопоездов;
-
разработать аппаратное и методическое обеспечение диагностирования тормозных систем автопоездов;
4) дать технико-экономическую оценку разработанной методике.
Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.
Исследования выполнены с использованием технической эксплуатации автомобилей, теории автомобилей, теории надёжности, математической статистики.
Экспериментальные исследования выполнены с использованием принятых при диагностировании методик и поверенного оборудования. Достоверность научных положений работы обуславливается логичностью теоретических исследований и принятых допущений, корректной интерпретацией полученных результатов, сходимостью экспериментальных данных с результатами теоретических исследований и данными других авторов.
Положения, выносимые на защиту, обладающие научной новизной:
-
математическая модель торможения автопоезда с антиблокировочной системой и электропневматическим приводом тормозов, отличающаяся тем, что учитывается влияние на тормозные свойства упругих и демпфирующих элементов подвески, технического состояния тормозного привода и условий эксплуатации;
-
закономерности влияния параметров эксплуатации и изменение технического состояния на тормозные свойства автопоездов;
3) комплекс аппаратных и методических средств диагностирования
тормозных систем автопоездов с антиблокировочной системой и
электропневматическим приводом тормозов.
Практическая значимость работы: результаты диссертационной работы направлены на повышение эффективности тормозных свойств автопоездов с антиблокировочной системой и электропневматическим приводом тормозов в эксплуатации с учётом технического состояния узлов и агрегатов тормозной системы, определяемого при техническом диагностировании.
Реализация результатов работы: результаты исследований внедрены в ООО «Истен Моторс, а также в учебный процесс ГОУ СПО (ССУЗ) «Челябинский дорожно-строительный техникум» и ГБПОУ «Южно-Уральский государственный технический колледж».
Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались, обсуждались и получили одобрение на 21-ой конференции российского и международного уровня, в том числе: в Южно-Уральском государственном университете (Челябинск: ЮУрГУ, 2004–2005, 2007–2008 гг.), «Достижения науки – агропромышленному производству» в Челябинском государственном агроинженерном университете – Челябинской государственной агроинженерной академии (Челябинск: ЧГАУ – ЧГАА, 2005, 2014 гг.), «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров» Ассоциации автомобильных инженеров в Московском государственном техническом университете «Московский автомоторный институт» (Москва: МГТУ «МАМИ», 2009 г.), «Транспорт XXI века: исследования, инновации, инфраструктура», посвященной 55-летию Уральского государственного университета путей сообщения (Екатеринбург: УрГУПС, 2011 г.); в Челябинском институте путей сообщения – филиале Уральского государственного университета путей сообщения (Челябинск: ЧИПС, 2012–2014 гг.); «Инновации и исследования в транспортном комплексе»: Российской академии транспорта, ЗАО «Курганстальмост», Правительства Курганской области, Уральского государственного
университета путей сообщения, Курганского института железнодорожного транспорта (Курган: КИЖТ, 2014 г.); «Прогрессивные технологии в транспортных системах» в Оренбургском государственном университете (Оренбург: ОГУ, 2015 г.); XXXV Уральском семинаре по механике и процессам управления Уральского Отделения Российской Академии Наук (Екатеринбург: УрО РАН, 2006 г.); научно-техническом совете ОАО «Научно-исследовательский институт автотракторной техники» (Челябинск: ОАО «НИИ АТТ», 2005 г.); научно-методическом семинаре кафедры «Технологии транспортного производства» Челябинского института путей сообщения (Челябинск, ЧИПС, 2010 г.); расширенном научном семинаре кафедры «Проектирование и эксплуатация автомобилей» Уральского государственного университета путей сообщения (Екатеринбург: УрГУПС, 2015 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 19 печатных работ, в числе которых 1 монография и 3 статьи в рецензируемых научных журналах из Перечня изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Содержание работы изложено на 175 страницах машинописного текста, включая основного текста 133 страницы, 15 таблиц, 41 иллюстрацию и список использованных источников из 196 наименований.
Существующие методы контроля тормозных свойств большегрузной прицепной техники
Перспективным методом повышения эффективности торможения, как следствие, обеспечение устойчивости АТС при торможении [32, 30], является получение постоянной информации о тормозных свойствах звеньев. Современное развитие тормозных систем связано с внедрением новых средств автоматического регулирования процессов торможения отдельных колёс и машины (автопоезда) в целом. Подобные системы основаны, в первую, очередь на встроенных механизмах контроля за процессом торможения, а также устройствами контроля за работой указанных механизмов (бортовой компьютер).
Положительный опыт при создании стенда для испытания тормозных систем был получен в 1968 г. фирмой Perrot (ФРГ). Основное назначение стенда, созданного представленной фирмой, заключается в повышении производительности испытаний тормозных систем с гидравлическими, пневматическими, или механическим приводом. В схему рассматриваемого стенда был включен двигатель постоянного тока мощностью 160 кВт и четырьмя маховиками различных размеров. Наибольшее число оборотов маховой массы 720 об/мин, при наибольшем тормозном моменте 5000 кгм и 600 кгм при длительном торможении. Стенд позволял испытывать тормоза с диаметром барабана до 600 мм и шириной до 250 мм. Управление двигателем осуществлялось через полупроводниковый выпрямитель, что обеспечивало выполнение программы длительного торможения с максимальным тормозным моментом 600 кгм при частоте вращения от 80 до 250 об/мин. Предусмотрен подвод воздуха к тормозам для охлаждения. Тормозной момент измеряется с помощью балансирного устройства. В наличие имелась электронная система управления, позволяющая управлять программой испытания. Стенд может использоваться и для испытания дисковых тормозов.
Следующей не менее интересной разработкой стал стенд, созданный в 1979 г. фирмой «HH Brake Testers». Данная конструкция получила широкое применение в скандинавских странах и в местности, расположенной к северу от полярного круга. Их особенность и преимущество заключается в особой точности, необходимой для исчерпывающей диагностики тормозной системы. Рассматриваемый стенд отвечает стандартным требованиям, которые предъявляются к подобному оборудованию во многих странах. Стенды типа «НН» позволяют оператору осуществлять индивидуальный контроль, что обеспечивает быструю и точную проверку, которая обычна, необходима при испытаниях или проверках тормозных систем. Общим во всех стендах рассматриваемого типа являются металлические рифленые барабаны, предназначенные для восприятия тормозной нагрузки. Каждый стенд оборудован набором тарировки и дистанционным управлением для выполнения ряда операций.
Стенды серии А500 с одинаковой точностью проверяют тормоза грузовых автомобилей и легковых автомобилей для коммерческих перевозок, у которых нагрузка на ось составляет менее 2000 кг. Для установки стенда требуется минимальное пространство. Стенды могут устанавливаться поодиночке или группами. Возможно применение различных источников питания. Все стенды пригодны для стандартных испытаний. В соответствии с конкретными запросами и пожеланиями, высказываемыми водителями автобусов стенды серии НН 3000 оборудованы двигателями закрытого типа. Прочие универсальные стенды НН 4000 служат для тормозных испытаний как коммерческих, так и пассажирских автомобилей с нагрузкой на ось до 13 тонн. Стенды этой серии оснащены двумя моторами мощностью 14,7 кВт и рифлеными барабанами большого диаметра, которые пригодны для шин любого типа, включая шины с металлическими шипами. Первоначальным назначением испытательного стенда НН являлась проверка тормозных систем в сложных климатических условиях Скандинавии, что обеспечивало долговечность и надежность этих изделий. Данные стенды соответствуют высоким требованиям стандартов и, по сей день, находят применение там, где требуется простота в управлении и надежность, точность и чувствительность независимо от климатических условий.
В 1979 г. в немецких технических журналах сообщалось о создании стенда для испытания тормозов грузовых автомашин и железнодорожного транспорта. Этот стенд имел две станции для испытания тормозов и системой испытания моментов инерции. В заметках описывался метод имитации моментов инерции на стендах для испытания тормозов, предложенный фирмой «BBC». Вместо набора дисковых маховиков использовалась вполне определенная не меняющаяся маховая масса. В этом случае у небольшого автомобиля эквивалентный момент инерции меньше, чем у испытательного стенда, и избыточную кинематическую энергию не нужно подводить к испытуемому объекту всю целиком, она подводится к электрическому приводу испытательного стенда в момент торможения и он, работая, как генератор, вырабатывает ток, отдавая его в сеть. Наоборот, у большого грузовика эквивалентный момент инерции больше, чем у испытательного стенда. В этом случае недостаточная кинематическая энергия в момент торможения подводится к испытуемому объекту в соответствии с определенной временной функцией E = f(t) со стороны стенда, работающего теперь в режиме электродвигателя.
Развитие техники потребовало разработки и создания сложного стенда для исследования работы тормозной системы в лабораторных условиях. Рассматриваемый стенд [58] состоит из: движущей ленты (материал нержавеющая сталь), с нанесенной сверху текстурой. Лента установлена на консольные шкивы и приводится в движение при помощи электродвигателя с плавно регулируемым числом оборотов. Стенд снабжен всей необходимой контрольно-измерительной аппаратурой. На испытуемое колесо крепятся тензоэлементы, отдельный барабанный тормоз и другое оборудование. Созданная схема позволяла вести измерение независимых переменных величин. Стенд может быть использован для воспроизведения режима работы в условиях аквапланирования, для испытания различных рисунков протектора, а также для оценки эффективности тормозной системы, с заторможенными колесами, постоянным торможением или тормозной системы с антискользящей вибрацией. При необходимости вся опорная поверхность может быть снята и заменена другой, с целью определения коэффициента сцепления, возникающего на высокой скорости. Стенд позволяет воспроизводить условия движения по мокрой дороге, для этого вода или другая жидкость нагнетаются с помощью центробежного насоса к распылителю в виде щели, находящемуся перед эластомерным образцом. Конструкция стенда делает возможной в процессе любого испытания на трение предварительно установку 10-ти переменных величин, причем независимо друг от друга. Особенностью конструкции стенда данного типа является саморегулирующийся механизм изменения зазора по мере износа, встроенный в ограничивающий рычаг. Узел ротор-лента приводится в движение посредством шкиво-шестереночного механизма от электродвигателя постоянного тока, с плавно регулируемым числом оборотов и мощностью 3,5 кВт. Пульт управления частотой вращения позволяет предварительный выбор необходимой скорости движения ленты в диапазоне от 0 до 45 км/ч, что соответствует линейной скорости движения транспортного средства от 0 до 100 км/ч. В указанном диапазоне регулировка проводится плавно.
Динамическая модель процесса торможения автопоезда
В математической модели конфигурация АБС описывается двумя прямоугольными матрицами [ку] и [sy], имеющими размерность «2, где п - число колёсных осей АТС. Коэффициент ktj равен номеру модулятора давления, который управляет тормозным механизмом, расположенном на /-й колесной оси со стороны у-го борта. Матрица [Sy] содержит индексы, указывающие на наличие датчика угловой скорости у колеса на /-й оси со стороны го борта. Датчик установлен, если Sy = 1.
Использование вышеописанных матриц позволяет установить логические связи между сигналами с датчиков угловых скоростей, выходными сигналами ЭБУ и режимом работы тормозных камер моделируемого АТС. Для определения характера изменения давления в управляющей полости каждого модулятора, формируется матрица [щ], содержащая результаты обработки показаний датчиков угловых скоростей. Коэффициенты данной матрицы принимают значения: а) щ = +1, если величина подводимого тормозного момента к колесу, расположенному на /-той оси со стороны у-того борта, должна быть увеличена; б) щ = 0, фаза выдержки давления; в) щ = -1, если величина тормозного момента должна быть уменьшена. При условии отсутствия датчиков на каком-либо из колес (Sy = 0) соответствующий ему коэффициент щ приравнивается единице. В итоге для модулятора с номером т величина входного управляющего сигнала Um вычисляется следующим образом: Um = тт{{щ+2\т-ку\); 1= 1,…,n; j = 1, 2). Такая процедура позволяет автоматически отфильтровать команды; поступающие с колес, которые не регулируются m-м модулятором (kij m). Зависимость давления в пневмоаппаратах ПТП от времени задавалась экспоненциальными характеристиками на основании полученных экспериментальных характеристик ПТП. Однако в данной работе отсутствуют методы расчета процесса торможения, учитывающие особенности ЭПТ, влияние низких температур на ПТП, статистические характеристики тормозных систем, взаимное перемещение звеньев длиннобазных АТС, торможение на затяжных спусках.
Таким образом, анализ результатов исследований отечественных и зарубежных ученых, литературы показал, что наблюдается существенное влияние особенностей ЭПТ, влияния низких температур на ПТП, взаимное перемещение звеньев длиннобазных АТС, торможения на затяжных спусках на динамику торможения автопоездов.
Не смотря на существующий прогресс в области автомобильного транспорта, вопросы технического диагностирования будут решаться специалистами, занимающимися его эффективной эксплуатацией. Количество базовых моделей, модификаций и комплектаций автопоездов постоянно увеличивается, следовательно, увеличиваются расходы, связанные с их диагностированием на этапах технической эксплуатации, капитального ремонта и технического осмотра. В то же время большая масса и высокая скорость движения автопоездов определяют высокие требования к эффективности тормозных систем и методам их оценки при техническом диагностировании.
Анализ состояния вопроса повышения точности определения оценочных параметров тормозных систем с ПТП и ЭПТ, а также с интегрированной электропневматической системой при диагностировании автопоездов с АБС и ЭПТ за счет применения расчетных методов и стендовых имитаторов показывает, что он решен не в достаточной степени.
В настоящее время отсутствуют методы расчета процесса торможения, учитывающие особенности ЭПТ, влияние АБС на оценочные параметры тормозных систем, торможение на затяжных спусках. В связи с этим рекомендации области применения существующих методов оценки параметров тормозных систем автопоездов в настоящее время отсутствуют.
В ГОСТ Р 51709–2001 [21] отсутствует важный параметр – измерение времени срабатывания ПТП. Такая распространенная в России неисправность ПТП, как конденсат в трубопроводах, переходниках, пневмоаппаратах приводит к дросселированию воздуха, замедленному срабатыванию аппаратов и, как следствие, увеличению времени срабатывания. ГОСТ допускает стендовый контроль или дорожные испытания грузовых АТС и автопоездов в снаряженном состоянии. Достоверность таких испытаний очень низкая, так как в данном состоянии на колесах прицепов и задних колесах грузовых АТС и седельных тягачей до «юза» реализуется только 15–20 % максимальных тормозных сил.
Для тормозных систем автопоездов одним из актуальных вопросов остается индивидуальный контроль над ведущими и управляемыми колесами, позволяющий повысить устойчивость и уменьшить возможность складывания автопоезда в момент торможения. Улучшение тормозных свойств автомобиля требует сложных и очень надежных систем управления, работу, которых можно проконтролировать только с помощью комплексного диагностирования всех ее элементов (механических, пневматических и электрических узлов). Поэтому заблаговременное выявление дефектов тормозной системы позволит обеспечить надежную работу в течение длительного времени эксплуатации транспортного средства.
Необходимо создание математической модели рабочего процесса торможения, которая учитывает все параметры автопоезда и условия эксплуатации в соответствии с руководящим документом Техническим регламентом Таможенного союза "О безопасности колесных транспортных средств" (ТР ЕАЭС 018/2011).
Целью настоящей работы является повышение безопасности эксплуатации автопоездов за счёт совершенствования диагностирования тормозных систем.
Для достижения цели исследования решаются следующие задачи: 1. Разработать математическую модель торможения автопоезда с АБС и ЭПТ с учётом технического состояния и условий эксплуатации. 2. Установить закономерности влияния параметров эксплуатации узлов и агрегатов тормозной системы и подвески на показатели торможения автопоездов. 3. Разработать аппаратное и методическое обеспечение диагностирования тормозных систем автопоездов. 4. Дать технико-экономическую оценку разработанной методике.
Натурные испытания автопоезда с трехосным полуприцепом на рессорной подвеске, оборудованного АБС
Второе уравнение математической модели: md2q2 I dt1 - K(dq31 dt -dq2 I dt) - C{q3 - q2) + KJdq2 I dt - dqx I dt) + Cш{q2 - qx) = 0, также выраженное через операторы х программы MathCAD2001: mcFx21 dt1 - K(dx01 dt - dx21 dt) - C(x0 - x2) + (2.73) + KJdx2 / dt - dq1 / dt) + CJx2 - qi) = 0 , представляется в виде двух уравнений первого порядка: mdx31 dt - K(dx01 dt - dx21 dt) - C(x0 - x2) + Kш(dx21 dt - dqx I dt) + CJx2 - qx) = 0 ; dx2 / dt = x3 , {2.1 A) и аналогично, выраженные относительно dx2 I dt и dx3 I dt, заносятся в оператор D(t, x) - третья и четвертая строки.
В оператор начальных условий х заносятся значения х0, хх (перемещение и скорость подрессоренной массы передней подвески), х2, х3 (перемещение и скорость неподрессоренной массы передней подвески) в начальный момент времени. Считаем, что в начальный момент времени перемещения масс равны статическим прогибам, а скорости равны нулю: Г м-g (2-75) (M + m)-g L о J После оператора Z : = Яща х, 0, 10, 10000, D), можно вывести значения искомых функций xt (выводятся в виде ZnJ) в соответствии с таблицей 2.2. Таблица 2.2 – Значения функций xi Xo Xi 2 ХЗ Z„,i Z„,2 Z„,3 Z„,4 То есть Zn,1 – перемещение массы М, м, Zn,2 – скорость массы М, м/c и т. д. Перемещения подрессоренной q3 и неподрессоренной q2 масс в зависимости от времени представлены на рисунке 2.11. Z„l, 3 , м 0,20 -0Д8 -0Д6 - - і 1 0Д2 -ОДО -0,08 -0,06 - - 2 0,02 -0 і 1 0 0,0042 0,0084 0,0126 0,0168 0,0210 0,0252 0,0294 0,0336 0,0378 t, с На рисунке 2.12 представлены скорости подрессоренной dq3 / dt и неподрессоренной dq2 / dt масс в зависимости от времени.
Наибольшее усилие со стороны упругого элемента и амортизатора на нижний рычаг подвески возникает через 0,034 с после наезда на препятствие. Максимальное значение силы составляет Fприв = 5800 Н. Данное усилие, согласно динамической модели, является приведенным к пятну контакта шины с дорожной поверхностью. Реальная сила F2, действующая со стороны подвески на рычаг, связана с силой Fприв соотношением:
Наибольший изгибающий момент в нижнем рычаге подвески возникает в месте приложения силы F2 (наиболее опасное сечение). В данном месте рычаг имеет корытный профиль с полкой 120 мм и двумя полками по 50 мм. Толщина металла 3 мм. Изгиб происходит вокруг полки 120 мм. Изгибающий момент в наиболее опасном сечении рассчитан по формуле: М = F3(L1 – L2) = 5800 Н(0,27 м – 0,18 м) = 520 Нм.; (2.79) Момент сопротивления сечения составит W = 0,000004 м3. Напряжения при изгибе рассчитано по формуле: = М / W = 520 / 0,000004 = 130106 Па = 130 МПа. (2.80) Для низкоуглеродистых сталей, из которых штампуют рычаги, предел текучести при растяжении составляет 280 МПа. Тем самым коэффициент запаса составит 2,2. Приемлемо. Пружину передней подвески необходимо считать с учетом угла наклона (см. рисунок 2.7).
Представляет интерес для расчетов значение горизонтальной силы, действующей на элементы подвески при проезде неровностей. Значение силы Fг, действующей в горизонтальном направлении, определяется коэффициентом касательной к поверхности, которую в данный момент проезжает колесо АТС, в нашем случае касательной к функции. Сила Fг связана с вертикальным усилием и рассчитана по формуле: F = Сш(q2 – q1) , (2.81) в точке контакта шины с неровностью соотношением: Fг = (Fdq1 / dt) / v, (2.82) где v – скорость АТС, м/с. Сила Fг обращается в нуль там, где коэффициент касательной к графику функции (см. рисунок 2.10) равен нулю. Данное усилие необходимо учитывать при расчете шаровых шарниров С и B, а также шарниров A и D (см. рисунок 2.7). В момент времени t = 0,15 с имеет место пик силы Fг величиной 4000 Н. В данный момент времени сила Fприв имеет значение 3750 Н, соответственно сила F2 = 5625 Н. Тем самым F3 = 5625 Н0,18 м / 0,27 м = 3750 Н, F1 = 5625 – 3750 = 1875 Н. Вертикальная реакция в одном шарнире составит F1 / 2 = 937,5 Н. Силу Fг в шарнирах уравновешивают реакции Fр: Fрb = FгL1 ; (2.83) Fр = 4000 0,27 / 0,24 = 4500 Н. Складывая реакции в шарнирах F1 / 2 и Fр, получаем результирующую силу F = 4600 Н. Данную силу в шарнире воспринимает резинометаллическая втулка длиной l = 0,04 м, работающая по пальцу диаметром d = 0,014 м. Напряжения смятия составят: см = F / ld = 4600 / 0,040,014 = 8 МПа . (2.84) Допускаемое напряжения смятия для упругих резиновых муфт составляет 8…10 МПа. Приемлемо. Подпятник (упорный элемент нижнего рычага должен рассчитываться на усилие: Fп = Fг = 4000 Н. Реакции в шарнирах нижнего рычага передней подвески показаны на рисунке 2.13.
Тем самым разработанная математическая модель позволяет производить расчет динамического процесса в подвеске, производить оптимизацию и др. Расчет передаточной функции подвески полуприцепа Статистические характеристики микропрофиля дорог бывают двух видов. При одном из них микропрофиль задается в виде набора высот неровностей, при другом он описывается непрерывной случайной функцией.
Усовершенствованный метод определения эксплуатационных параметров тормозных систем прицепов и полуприцепов
Для замера временных характеристик тормозных систем прицепов предназначен имитатор. Имитатор состоит из: воздушного ресивера емкостью 30 литров; патрубков; образцового манометра (диапазон измерений 0…1,0 МПа); сцепных головок (2 шт.) (для подключения к воздушной магистрали тягача); электромагнитных клапанов (2 шт) (П-РЭ 3/2,5 1112 ТУ2 053 1612 82); датчиков давления (2 шт., диапазон 0… 1,0 МПа).
Для прогрева тормозов прицепов предназначен «модулятор давления», с помощью которого производится подтормаживание прицепа (усилие на сцепке должно быть равно 7 % от максимальной статической нагрузки на ось).
Модулятор давления состоит из двух электромагнитных пневматических клапанов и датчика давления.
Оборудование для поверки всего комплекса: 1. Динамометры растяжения ДПУ 50 2 на пределы измерения 0…50 кН и 0…100 кН. 2. Измеритель параметров реле цифровой Ф291 (или секундомер). 3. Вспомогательное оборудование: компрессор с максимальным рабочим давлением 1,0 МПа; стенд для силового нагружения измерительной тензопетли. С помощью стенда можно проводить испытания тормозной системы следующими методами:
1. Современные автопоезда имеют различную грузоподъёмность и габариты, следовательно разную общую длину соединительных трубопроводов тормозной системы. В измерительном стенде используются гибкие пластиковые трубки из полиамида, что определяет лёгкость монтажа по сравнению со стальными трубками. Изменяя общую длину трубопроводов можно регистрировать время срабатывания пневматической тормозной системы. Исходя из этих данных, есть возможность делать выводы о соответствии тормозной системы требованиям безопасности.
2. На современных автомобильных поездах устанавливаются тормозные системы с ПТП и ЭПТ различной комплектации. Измерительный стенд включает в себя весь комплекс механизмов и пневмоагрегатов современной тормозной системы. Для получения конкретной испытуемой тормозной системы необходимо отсоединить часть пневмоагрегатов и на освободившиеся крепления поставить заглушки.
При движении, а также при торможении автопоезда ЭБУ принимает сигналы от датчиков угловых скоростей колес, обрабатывает их и выдает управляющий сигнал на исполнительные органы тормозной системы, а также проверяет датчики, электропневматические клапаны, соединения и выдаёт информацию оператору о возможной неисправности с помощью контрольной лампочки. Видно, что на электронном блоке имеются разъёмы для подключения новых дополнительных элементов ЭПТ.
В случае развития и совершенствования в будущем ЭПТ есть возможность дополнить измерительный стенд новыми механизмами и пневмоагрегатами и внести в него соответствующие изменения.
Таким образом, данный стенд позволяет испытывать на эффективность работы любую современную тормозную систему с ПТП или ЭПТ.
В измерительном стенде есть возможность отключить кабель питания и управления и кабель диагностики и управления ЭБУ и подъёмной осью. Таким способом можно имитировать выход из строя электропневматического контура. На рисунке 3.8 представлен модулятор ЭПТ. Модулятор имеет дополнительный вход для резервного тормозного контура. Через двухмагистральный клапан осуществляется подача преобладающего по величине давления на тормозные цилиндры при работе резервного контура. В этом случае будет работать двухконтурная пневматическая часть интегрированной системы. Данный метод позволяет исследовать работу интегрированной электропневматической тормозной системы автопоезда в аварийном режиме.
Для испытания на эффективность пневматических тормозных систем оборудованных АБС, необходимо проводить испытания с разными коэффициентами сцепления на колёсах одной оси. Требуется измерять коэффициент использования силы сцепления на разных дорожных покрытиях. Изменение коэффициента сцепления должно быть в пределах от 0,3 (укатанный снег) до 0,8 (сухая дорога). Необходима имитация гружёного и порожнего АТС. Описываемый стенд включает в себя шарнирно смонтированные на корпусе опорные беговые барабаны, на которых есть возможность менять коэффициент сцепления в необходимых интервалах. Имитаторы тягача и прицепа позволяют изменять нагрузку на ходовую часть и подвеску автопоезда. Это определяет возможность проводить испытания пневматических тормозных систем с АБС. Проведение технического диагностирования ЭПТ рабочей тормозной системы и подвески – важная часть комплексного диагностирования тормозного управления и пневмоподвески автопоезда. Данный стенд позволяет производить диагностику в двух вариантах: общем и углублённом (поэлементным). Общее диагностирование, проводимое при ТО–1 и ТО–2, включает обязательный контроль: исправности и эффективности рабочего ЭПТ автопоезда; герметичности ПТП; исправности сигнальной и управляющей аппаратуры. Данные о неполадках, обнаруженных в системе, сохраняются в памяти компьютера. Запись о неисправности содержит следующую информацию: местоположение неисправности; тип неисправности; степень достоверности; степень важности неисправности.
Рекомендуется проводить углублённое диагностирование не реже одного раза в год. Разработанный стенд способен быстро найти и устранить неисправности в имеющих много механизмов, разнообразных, включающих сложную электронную аппаратуру ПТП современных автомобильных поездов.
Шарнирно смонтированные на корпусе опорные беговые барабаны используются для определения тормозных сил. Для углублённого технического диагностирования рабочей ЭПТ автопоезда применяются: три манометра, соединительные головки одно- и двухпроводного привода с манометрами, набор соединительной арматуры штуцеров, трубопроводов и клапанов для подключения дополнительных контрольных клапанов, набор гаечных ключей.
Есть возможность применять испытательный стенд при диагностировании ЭПТ после капитального ремонта. Отремонтированная тормозная система может быть смоделирована на стенде для проверки эффективности работы тормозного привода и соответствия его государственным и международным стандартам. Моделирование на испытательном стенде различных вариантов компоновки и сборки ЭПТ позволит найти оптимальное техническое решение. Данный стенд может помочь упростить и, следовательно, удешевить тормозную систему.
Предложенный метод и устройство стенда для испытаний эффективности работы ЭПТ автопоезда повышает безопасность проведения испытаний, уменьшает затраты времени и средств на проведение контрольных проверок, повышает точность измерений. Использование данного способа контроля работы тормозной системы позволяет испытателю иметь полную информацию о тормозных свойствах автопоезда. Применение данного стенда увеличит безопасность движения и производительность автопоездов и значительно повысит их конкурентоспособность. Методика проведения испытаний приведена в приложении 1.