Автомобиль на роликах тормозного стенда

Автомобиль на роликах тормозного стенда

в) Проверка тормозов легковых автомобилей на силовых роликовых стендах

Проверку тормозов производят после проверки и доведения до нормы давления в шинах колес, проверки их состояния и степени износа. Автомобиль устанавливают передними колесами на ролики стенда таким образом, чтобы его продольная ось располагалась перпендикулярно к оси вращения роликов. Рычаг переключения передач устанавливают в нейтральное положение, двигатель останавливают и включают стояночный тормоз, если он действует на задние колеса. Датчик измерителя усилия устанавливают на тормозной педали. Далее проверку тормозов осуществляют в такой последовательности:

1. Включить электродвигатели стенда и произвести измерение тормозных сил (без нажатия на тормозную педаль), вызванных сопротивлением качению колес. Эта величина пропорциональна вертикальной нагрузке на колесо и обычно для легковых автомобилей составляет 49-196 H.

Если сила сопротивления качению колеса оказывается повышенной и составляет примерно 294-392 H и более, это означает, что колесо заторможено. Причина заторможенности может заключаться в неправильной регулировке зазора между тормозными колодками и барабанами, в заедании поршней в рабочих цилиндрах, в ненормальном затягивании подшипников ступиц колес и т. п.

2. Нажать на тормозную педаль так, чтобы создать на каждом колесе тормозную силу около 490-784 H и поддерживать ее постоянной в течение 30-40 с.

Если обнаружена большая разница тормозных сил или если при проверке стрелки приборов не двигаются, то вероятнее всего в тормозные механизмы колес попала влага. Чаще это явление можно наблюдать при проверке автомобилей, поступивших на стенд после мойки. Если различие между двумя показателями будет оставаться и после прогрева тормозов, то это может быть связано со следующими причинами: поверхности накладок тормозных колодок кристаллизовались или замаслились, что привело к понижению коэффициента трения; поршни рабочих цилиндров «заело» в начальном положении, при этом увеличение усилия на педали тормоза не вызывает повышение тормозной силы на колесе. Для уточнения возможной неисправности необходимо осмотреть тормозной механизм колеса.

Если в процессе испытания стрелки одного или двух приборов, показывающих тормозные силы, ритмично колеблются при поддержании оператором постоянного усилия на педали (при этом амплитуда их колебаний не превосходит 98 H), то это явление допустимо и может вызываться: наличием эллипсности или несоосности барабанов и колеса, деформацией дисков в зависимости от конструкции тормозных механизмов, неправильным профилем шины, неточной посадкой колеса на барабан или диск (расцентровкой). В этом случае оператор ощущает колебание всего автомобиля на роликах, а не только колебания тормозной педали. Это же явление наблюдается даже без торможения автомобиля.

3. Отпустить тормозную педаль, при этом измерительные стрелки возвратятся к минимальным величинам, создаваемым сопротивлением качению. По скорости возвращения стрелок определить одновременность и качество растормаживания колес.

4. Нажать на тормозную педаль через динамометрический элемент и, увеличивая усилие на педали по 49 H, наблюдать и записывать величину тормозных сил на колесах до достижения их блокировки.

По результатам этих испытаний оценивается равномерность работы тормозов. Увеличение тормозных сил на колесах при правильной работе тормозной системы должно составлять примерно 392-490 H на каждые 49 H увеличения усилия на педали.

Когда равномерность нарастания тормозной силы отсутствует только у одного колеса, значит неидентична работа тормозов и автомобиль на дороге будет склонен к заносу. Разница промежуточных величин тормозных сил у правого и у левого колес при одинаковых усилиях на педали тормоза должна быть порядка 392 H, что соответствует технически исправной системе автомобиля. Малое увеличение тормозных сил колес при увеличении усилия на педали означает, что тип примененных на автомобиле фрикционных накладок или непригоден из-за чрезмерно высокой твердости, или же их поверхность кристаллизовалась или замаслилась в процессе эксплуатации. Слишком быстрое увеличение тормозных сил, например при увеличении усилия на педали, означает, что тормоза имеют склонность к самоблокировке. Это явление может быть вызвано слишком мягким материалом фрикционных накладок или если колодки неправильно отрегулированы (в случае барабанных тормозов). А у автомобилей, имеющих усилитель тормозов, склонность к блокировке колес может быть вызвана неправильной работой усилителя.

Тормозные силы, которые создаются на колесах в момент их блокировки, имеют решающее значение для оценки эффективности действия тормозов. Однако величина тормозной силы, при которой происходит блокировка колес, определяется факторами, многие из которых не зависят от технического состояния автомобиля. К числу последних относятся: усилие, приходящее на колесо во время испытания, давление в шинах и др. Результаты измерения максимальных тормозных сил недействительны, если блокировка колес наступает раньше, чем достигаются предельные значения тормозных сил.

При проверке тормозов задних колес выполняются те же самые операции, что при проверке тормозов передних колес. При оценке технического состояния автомобилей, тормозные системы которых имеют регулятор тормозной силы на колесах задней оси, необходимо иметь в виду, что неправильная работа задних тормозов может быть вызвана неисправностью регулятора.

Перемещая рычаг стояночного тормоза, подсчитать количество щелчков храпового механизма для того, чтобы проверить правильность регулировки привода. Одновременно проверить эффективность торможения и равномерность действия привода. Технически исправный стояночный тормоз должен обеспечивать тормозные силы на обоих колесах, сумма которых не должна быть меньше 25% от полной массы автомобиля.

Источник

Тормоза: адекватен ли роликовый стенд?

При изготовлении и эксплуатации автомобилей их тормозные свойства оцениваются по-разному.

При изготовлении автотранспортных средств (АТС) нормативы эффективности и процесс оценки отлажены более четко, имеются международные правила, к которым присоединилась и Россия. А вот для автомобилей, находящихся в эксплуатации, нет единых международных требований, поэтому оценка тормозных свойств осуществляется по российскому стандарту. В данной статье еще раз сделана попытка оценить заложенные в стандарте нормативы и методы оценки тормозных свойств АТС при контроле их технического состояния.

В 2000 году, рассматривая действующий тогда ГОСТ 25478-91 по требованиям к безопасности движения, мы писали, что при контроле тормозов определяются не тормозные силы, а силы сцепления колеса с роликами. Эти силы никак не характеризуют тормозных свойств и зависят от состояния шин, роликов и температуры (см. статью «Тормоза и техосмотр», «АБС-авто» № 4/2000).

Сегодня ГОСТ 25478-91 заменен на российский стандарт ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства, требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки», но мало что изменилось в требованиях и методах испытаний.

Сотрудники пунктов техосмотра, контролирующие тормозные свойства АТС на роликовом стенде, руководствуются официальными документами. Для контроля им дали ГОСТ, нормативы, методику испытаний, – по ним и работают. Соответствует тормозная система нормам стандарта, дают добро; не соответствует – от ворот поворот.

Проверяющих не интересует суть происходящего на стенде процесса торможении, для них главное – результаты полученных испытаний. Однако, что может быть (и часто бывает) в действительности? Автомобиль с равными тормозными силами на колесах одной оси может быть забракован, если коэффициенты сцепления между колесами и роликами отличаются друг от друга более чем на 20% для дисковых и на 25% – для барабанных тормозов (такое часто бывает в сырую погоду). И наоборот, успешно пройти техосмотр с разными тормозными силами по колесам одной оси, если коэффициенты сцепления между шинами и роликами с каждой стороны равны между собой (рис. 1 и 2).

Теперь обратимся к нормативам ГОСТ Р 51709-2001 и вспомним вузовский курс.

Из теории тормозных систем известно, что стабильность фрикционных свойств зависит от конструкции тормозных узлов. Наибольшую стабильность обеспечивают дисковые тормоза, в которых колебания коэффициента трения колодок ведут к пропорциональному изменению тормозных сил.

В барабанных тормозах, в отличие от дисковых, действует эффект самоусиления. Поэтому изменение коэффициента трения накладки ведет к непропорциональному изменению тормозной силы. И чем больше эффект само-усиления, тем нестабильнее эффективность торможения.

Из применяемых на практике конструкций наименьший эффект самоусиления дают тормозные механизмы с одним тормозным цилиндром и двумя «плавающими» колодками; средний эффект – с двумя разнесенными цилиндрами и двумя «плавающими» колодками; и наибольший эффект самоусиления – сервотормоз с односторонним цилиндром и двумя «плавающими» и действующими друг на друга колодками.

В технических условиях на поставку ВАЗу колодок дисковых тормозов переднеприводных автомобилей требования заказчика выражены величиной коэффициента трения, нестабильность которого допускается в пределах ± 10%. Следовательно, колебания тормозных сил на колесах одной оси могут быть максимум 20%, что, собственно, и соответствует нормативу ГОСТ Р 51709-2001.

Требования к накладкам колодок барабанных тормозов выражены не через коэффициент трения, а через тормозной момент (что в данном случае равнозначно тормозной силе). Это связано с тем, что при эффекте самоусиления определить колебания тормозных сил через коэффициент трения весьма трудно.

Норматив колебания тормозного момента (тормозных сил) для различных этапов испытаний в натурном узле установлен заказйиком от ±15 до ±20%. Как видим из приведенных данных, колебания тормозный сил на одной оси могут достигать 40%, к разработчик стай-дарта волевым порядком снизил этот показателй до 25%>.

А какая же разница тормозных сил по бортам будет у автомобилей, оборудованных сервотормозом, – например, на «Бычке»? Но эту разницу невозможно определить при существующем методе, так как в процесс вмешивается сила сцепления Рсц колеса с роликом (рис. 2!).

Читайте также:  Автомобильный журнал определяет рейтинг автомобилей на основе показателей

В России законодатели в области безопасности движения стаият невыполнимые задачи не в первый раз. Вспомним ГОСТ 222895-77, где еще в 1977 году установили для советских автомобилей категории М1 эффективность торможения при холодных тормозах 7 м/c2 и при нагреве – 5,6 м/с2. А европейские нормы даже спустя десятилетия не требуют таких показателей), несмотря на то что за рубежом и автомобили более скоростные, и дороги значительно лучше.

По-видимому, история повторяется. Неоднократный перенос сроков внедрения антиблокировочных систем на отечественных автомобилях заставил разработчиков стандарта вспомнить старые времена и перенести проблему нестабильных тормозных сил на поставщиков тормозных накладок. И все довольны. Разработчиков и изготовителей АТС это не касается, так как стандарт распространяется на автомобили, находящиеся в эксплуатации. Эксплуатационники, в свою очередь, установили необходимый норматив, обеспечивающий, по их мнению, безопасность движения, и тоже успокоились. Контролирующий орган, получив нормативы и методику испытаний, строго выполняет свои обязанности.

И что же мы имеем в действительности? Ездят по дорогам автомобили, прошедшие техосмотр, попадают в аварию, связанную с заносом автомобиля, их водители искренне удивляются: как эти могло случиться? Другие, не прошедшие техосмотр, едут в расстройстве в свой гараж или на станцию техобслуживания ремонтировать исправные тормоза и думают, сколько же надо дать на «лапу» автослесарю, чтобы он гарантированно подготовил его автомобиль к повторному техосмотру?

Вот так: в век инноваций и высоких технологий мы не можем определить действительные тормозные силы на колесах автомобиля.

Источник

Роликовые стенды для диагностирования тормозных систем

Основными компонентами роликового стенда для диагностирования тормозных систем обычно являются:

Автотранспортное средство устанавливается на стенд так, чтобы колеса проверяемой оси располагались на роликах.

Опорно-воспринимающее устройство предназначено для размещения опорных роликов и принудительного вращения колес диагностируемой оси автомобиля, а также для формирования (с помощью датчиков тормозной силы и веса) электрических сигналов, пропорциональных соответственно тормозной силе и части веса автомобиля, приходящейся на каждое колесо диагностируемой оси.

Рис. Компоновка стенда для проверки тормозных систем: 1 — пульт управления; 2 — розетка для подключения пульта; 3 — силовой шкаф; 4 — комплекты роликов

Опорно-воспринимающее устройство состоит из рамы коробчатого сечения, в которой на сферических самоустанавливающихся подшипниках расположены две пары опорных роликов. Эти пары связаны между собой приводными цепями. Каждая пара имеет автономный привод от соединенного с ним жестким валом мотор-редуктора мощностью 4.13 кВт. Электрический двигатель мотор-редуктора приводит ролики в движение и затем поддерживает постоянную скорость вращения. Электродвигатели могут приводиться в действие с помощью дистанционного управления, благодаря которому команды на измерения можно подавать из кабины автомобиля.

Рис. Опорно-воспринимающее устройство: 1, 5, 7, 10 — ролики; 2, 9 — мотор-редукторы; 3, 8 — тензометрические датчики; 4, 11 — следящие ролики; 6 — рама; 12 — датчики веса

Как правило, в тормозных стендах используются планетарные редукторы, имеющие высокие передаточные отношения (32…34), что позволяет получать небольшую скорость вращения роликов. Электродвигатель переменного тока приводит в движение ведущий ролик посредством зубчатой передачи. Задние концы мотор-редукторов установлены в сферических подшипниках, при этом сами агрегаты оказываются балансирно подвешенными. Корпуса мотор-редукторов связаны с тензометрическими датчиками 3 и 8.

Между опорными роликами установлены свободно вращающиеся подпружиненные следящие ролики 4 и 11, имеющие по два датчика: датчик наличия автомобиля на опорных роликах, который при опускании следящего ролика выдает соответствующий сигнал, и датчик слежения вращения колеса, выдающий сигнал при вращении колеса диагностируемого транспортного средства.

На раме снизу, под опорными роликами, размещены четыре датчика веса 12, имеющие на концах упоры для установки и фиксации опорного устройства в фундаментном приямке (или на раме).

Раму опорно-воспринимающего устройства укладывают на резиновые подкладки, чтобы погасить вибрацию. Поверхности роликов силовых стендов делают рифлеными со стальной наваркой, обеспечивающей постоянный коэффициент сцепления по мере износа роликов, или же покрывают базальтом, бетоном и другими материалами, обеспечивающими хорошее сцепление шин. Для лучшего сцепления роликов с шинами колес оба ролика делают ведущими, а расстояние между ними — таким, чтобы исключить возможность съезда автомобиля со стенда при торможении. Выезд автомобиля со стенда после проверки тормозов ведущей оси обеспечивается реактивным моментом мотор-редукторов или подъемниками, расположенными между роликами. Иногда для этой цели один из роликов (со стороны выезда) снабжают устройством, допускающим вращение только в одну сторону.

Тормозные стенды оборудованы специальными устройствами, предотвращающими пуск роликовых агрегатов в случае, когда одно или оба колеса блокированы. Таким образом автомобиль и шины защищены от повреждения роликами. Запуск блокируется также в случае нажатия педали тормоза раньше времени, слишком высокого сопротивления вращению роликов одного или обоих колес, зажатия тормозных колодок и т.п.

Для контроля усилия нажатия на тормозную педаль применяется специальное силоизмерительное устройство (педаметр). Данное устройство состоит из датчика давления на тормозную педаль (1) и указателя усилия нажатия (2). Датчик давления фиксируют на педали тормоза, а указатель усилия устанавливают в любом удобном месте или удерживают в руке. При нажатии на педаль тормоза через датчик давления в полости корпуса датчика пропорционально приложенной силе создается давление, контроль которого осуществляется по указателю.

Рис. Силоизмерительное устройство

Кроме рассмотренного силоизмерительного устройства могут применяться устройства, предназначенные для измерения силы на органах управления не только рабочей тормозной системы, но и стояночной. Датчик силоизмерительного устройства состоит из тензометрического датчика 6, на балку которого установлена стойка 2, контактирующая с шариком 4, металлического диска 3, резиновой мембраны 5, предохраняющей датчик от пыли и влаги.

Рис. Датчик силоизмерительного устройства: а — общий вид; б — датчик в разрезе

Регулируемый по длине ремень 1 предназначен для надевания датчика на педаль тормоза или на ступню водителя.

Перед проведением измерения при проверке рабочей тормозной системы датчик закрепляется на ступне водителя автотранспортного средства с помощью ремня. При этом подошва опирается на основание датчика, а мембрана остается свободной. При нажатии на мембрану усилие через диск, шарик, стойку передается на балку тензометрического датчика, а электрический сигнал, пропорциональный этому усилию, поступает на усилитель этого сигнала, расположенный в пульте управления.

Для измерения силы на органе управления стояночной тормозной системы служит дополнительная рукоятка, состоящая из кронштейна 1, ручки 2 и диска 3. При этом датчик мембраной устанавливается на диск, а ремень поворачивается на 180° и обхватывает рычаг стояночной тормозной системы.

Источник

Тормозные стенды. Принцип действия. Проверка тормозных систем

При въезде автомобиля на тормозной стенд производится измерение веса оси, если имеется взвешивающее устройство. При отсутствии взвешивающего устройства вес оси может вводиться с другого стенда, например для проверки амортизаторов. Когда автомобиль устанавливается на стенд, то следящие ролики нажимаются вниз и передают сигнал о готовности стенда к измерению. Для включения тормозного стенда должны быть нажаты оба ролика. В дальнейшем следящие ролики служат для определения проскальзывания шины относительно роликов и дают сигнал на отключение приводных мотор-редукторов при проскальзывании.

Принцип действия стендов основан на преобразовании тензорезисторными датчиками реактивных моментов тормозных сил, возникающих при торможении колес автомобиля, а также силы тяжести оси автомобиля, действующей на роликовые агрегаты, в аналоговые электрические сигналы. Во время торможения в зависимости от величины тормозной силы на балансирно подвешенном мотор-редукторе возникает реактивный момент. Корпус мотор-редуктора при этом поворачивается на угол, пропорциональный тормозной силе. Реактивный момент, возникающий при вращении мотор-редуктора, воспринимается тензометрическими датчиками 3 и 8, один конец которых закреплен на лапах мотор-редукторов, а второй — на раме 6.

Рис. Опорно воспринимающее устройство: 1, 5, 7, 10 — ролики; 2, 9 — мотор редукторы; 3, 8 — тензометрические датчики; 4, 11 — следящие ролики; 6 — рама; 12 — датчики веса

При проскальзывании шины относительно ролика стенды автоматически отключают привод роликов тормозного стенда, что предохраняет шины от повреждений. При проверке обычно тормозят до тех пор, пока по меньшей мере один следящий ролик не отметит превышение нормативной величины проскальзывания и, таким образом, не отключит приводные двигатели. При достижении одним колесом установленной границы проскальзывания оба ролика отключаются. Максимальное измеренное значение записывается как максимальная тормозная сила.

Проскальзывание колеса зависит от состояния роликов и их влажности. Коэффициент трения стальных роликов составляет:

Однако максимальное значение тормозной силы может фиксироваться как при проскальзывании колеса, так и без проскальзывания. Если проскальзывание не будет достигнуто, то тормозная сила, полученная при нормативном усилии нажатия на педаль, принимается за максимальную тормозную силу.

Для получения в каждый момент времени значений соотношения давлений в тормозном приводе (пневматическом или гидравлическом) к автомобилю могут быть присоединены дистанционные датчики давления.

Стенд измеряет также усилие на прокручивание незаторможенного колеса. Этот параметр характеризует состояние подшипников ступиц колес, зазоров между колодками и барабаном (диском), сопротивление в трансмиссии.

Проверка усилия на тормозной педали позволяет определять не только нормируемые значения, но и работоспособность вакуумного усилителя тормозной системы и сравнивать режимы работы колесных тормозных механизмов.

Сигналы от тензорезисторных датчиков поступают в компьютер, где они автоматически обрабатываются по специальной программе. По результатам измерений тормозных сил и массы автомобиля вычисляют осевую и общую удельные тормозные силы и неравномерность тормозных сил. Результаты измерений и вычисленные значения представляются в виде графических и цифровых результатов на мониторе и распечатываются в виде протокола измерений печатающим устройством.

Читайте также:  Автомобиль съехал с эвакуатора

В процессе диагностирования может измеряться овальность тормозных барабанов (неравномерность толщины тормозных дисков). Этот параметр определяется как разность между максимальным и минимальным тормозными усилиями за один оборот колеса при постоянном положении педали тормоза. Этот параметр не является контролируемым при гостехосмотре, однако он может использоваться в качестве диагностического при поиске неисправностей. С помощью этого измерения можно, например, определить отклонение формы тормозного барабана или биение тормозного диска.

Некоторые тормозные стенды, например СТС (ГАРО), имеют режим работы, позволяющий проверять тормозную систему автомобиля при вращении колес оси в разные стороны. Он необходим при проверке транспортных средств, оборудованных постоянным неотключаемым (или автоматически отключаемым) приводом двух или нескольких осей. Такой режим, называемый «псевдополно-приводным», позволяет проводить проверку упомянутых автомобилей, но с большей погрешностью, чем специальный полноприводной тормозной стенд, работа которого будет описана далее.

При проверке в «псевдополноприводном» режиме измерения выполняются последовательно, сначала на одной, а затем на другой стороне транспортного средства. Такая проверка возможна только при наличии пульта дистанционного управления и датчика измерения усилия на педали тормоза, так как оно должно быть одинаковым при измерении тормозных сил как на левом колесе, так и на правом.

С помощью дистанционного управления можно осуществлять также дополнительные функции, например вывод данных на принтер, включение и выключение привода роликов, измерение овальности и т.п. Дистанционное управление может иметь кабельную, инфракрасную или радиосвязь с пультом управления.

Когда автотранспортное средство покидает измерительный стенд, следящие ролики высвобождаются и стенд отключается автоматически.

Источник

Теоретическое обоснование метода контроля тормозной эффективности и устойчивости автомобилей с функционирующей abs на роликовых стендах

На основе структурной схемы «Автомобиль (подрессоренная масса, подвеска – тормозная система – ABS – колеса) – стенд» («АПТКС») [1] и выявленных причинно-следственных связей в системе в виде функциональных зависимостей [1] была разработана схема научного обоснования метода контроля тормозной эффективности и устойчивости автомобилей с функционирующей ABS на роликовых стендах, которая представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема научного обоснования метода контроля тормозной эффективности и устойчивости автомобилей с функционирующей ABS на роликовых стендах

В правой части схемы изображен процесс контроля технического состояния тормозной системы автомобиля, включающий объект диагностирования, тестовое воздействие на объект диагностирования, процесс измерения диагностических параметров и процесс постановки диагноза.

В левой части схемы изображены вопросы, которые необходимо решить в рамках научного исследования, с целью разработки метода контроля тормозной эффективности и устойчивости автомобилей с функционирующей ABS на роликовых стендах.

На первом этапе были проведены исследования с целью обоснований требований к конструкции стенда, способного обеспечивать тестовые режимы для контроля тормозной системы автомобиля с функционирующей ABS.

Для проведения стендовых испытаний тормозных систем автомобилей с функционирующей ABS необходим стенд, позволяющий обеспечивать как тестовые режимы, так и измерение контролируемых параметров.

Современные ABS не работают в тех случаях, когда колеса одной их оси вращаются на стенде, а колеса других осей неподвижно стоят. В этом случае электронная диагностическая систем автомобиля отключает ABS и включает на панели приборов сигнализатор о её неисправности. Поэтому одним из первых требований к тестовому оборудованию (к стенду) является обеспечение возможности одновременного диагностирования всех тормозящих колес диагностируемого автомобиля.

Важнейшим вопросом при обосновании метода диагностирования является выбор типа нагружающих устройств стенда.

На сегодняшний день наибольшее распространение при диагностировании тормозных систем автомобиля получили силовые роликовые стенды (рис. 2). Отличительной особенностью таких стендов является наличие в их конструкции в качестве нагружающего устройства приводного балансирного

мотор-редуктора 5, имеющего жесткую кинематическую связь с опорными роликами 2 посредством

цепных передач 4, и ролика 3 следящей системы обеспечивающей контроль угловой скорости колес 1

Одним из основных недостатков, присущих стендам такого типа, является низкая скорость вращения опорных роликов, как правило, в диапазоне от 2 км/ч до 4 км/ч. Это влечет за собой невозможность диагностирования тормозной системы с работающей ABS, так как при столь низких

скоростях, ABS не функционирует.

Рис. 2. Схема силового тормозного роликового стенда

Для того, чтобы ответить на вопрос, как изменится мощность приводных электродвигателей силового стенда при увеличении скорости прокручивания опорных роликов, была определена мощность его привода для диагностирования автомобилей различной массы ma и с различной скоростью Va [2].

Как показали расчёты [2] при диагностировании тормозной системы автомобиля массой 1000 кг, на

силовом стенде даже при начальной скорости торможения Va = 30 км/ч мощность привода стенда превышает 50 кВт.

При той же скорости диагностирования автомобиля массой 7000 кг мощность привода стенда

приближается к 500 кВт. Очевидно, что использование для контроля тормозных систем автомобиля с функционирующей ABS стендов с такими большими значениями мощности привода представляется малоперспективным.

Конструктивно силовые роликовые стенды выполнены таким образом, что от точки приложения тормозной силы до точки ее измерения силоизмерительным датчиком имеет место достаточно сложная кинематическая цепь (рис. 2). В звеньях кинематической цепи – цепных передачах, подшипниковых опорах, шестернях мотор-редуктора часть тормозной силы теряется на трение. На график тарировочной характеристики есть значительная петля гистерезиса. Проведенные А.В. Бойко исследования [3] показали, что погрешность, связанная с неточностью системы измерения тормозной силы в результате наличия на графике тарировочной характеристики силового стенда петли гистерезиса (вызванной силовыми потерями в кинематической цепи силового стенда от точки приложения тормозной силы до точки ее измерения силоизмерительным датчиком) превышают требования действующего ГОСТ Р 51709-2001 [4].

Кроме силовых роликовых стендов ранее также широко были распространены роликовые стенды инерционного типа (рис. 3).

Рис. 3. Схема инерционного тормозного роликового стенда

У инерционных стендов (в отличие силовых от стендов) в качестве нагружающих устройств установлены маховичные энергоаккумуляторы 4, которые кинематически жестко связаны с опорными роликами 2 при помощи цепных передач 3. Раскрученный до заданной угловой скорости маховик, обладая большой кинетической энергией, обеспечивает вращение опорных роликов стенда, а также вращение колеса 1 при его торможении (рис. 3).

Для вывода стенда и колес автомобиля в тестовый режим (в режим начальной скорости торможения) привод стенда должен преодолеть силы сопротивления качению, инерцию разгона маховика, а также вращающихся масс автомобиля и стенда, силы трения в трансмиссии автомобиля и приводе стенда. Расчеты, выполненные на модели процесса торможения автомобиля на роликовом стенде [5] показывают, что мощность, необходимая для обеспечения тестового режима торможения колес автомобиля на инерционных стендах примерно в 20 раз меньше, чем на силовых.

Очевидным достоинством инерционных стендов является тот факт, что процесс торможения колес автомобиля на них сопровождается равномерным снижением скорости опорных роликов, что в частности, соответствует режимам торможения автомобилей в дорожных условиях.

Отличительной особенностью классических инерционных тормозных стендов является отсутствие в их конструкции роликов следящей системы (рис. 3), а также других систем контроля угловой скорости колеса.

Еще одним очевидным недостатком конструкции классических инерционных стендов (препятствующим его применению для контроля тормозных систем автомобилей с ABS) является кинематическое разобщение тормозящих колес друг от друга в процессе диагностирования. То есть каждый тормозной механизм автомобиля при торможении останавливает свое колесо со своей парой опорных роликов и маховиком. При этом маховик и пара опорных роликов кинематически не связаны с другими опорными роликами и маховиками. При таком тестовом режиме ABS не может работать корректно, поскольку большие разбросы угловых скоростей тормозящих колес не позволят электронному блоку корректно определить опорную скорость для расчета проскальзывания.

Традиционная конструкция инерционных стендов не предусматривает возможность измерения тормозных сил на колесах автомобиля. Эффективность торможения автомобиля при диагностировании на них обычно оценивается по величине времени остановки маховика с опорными роликами стенда или по величине пройденного колесом тормозного пути.

Оценка метода оценки тормозной эффективности по величине времени остановки маховика с опорными роликами стенда или по величине пройденного колесом тормозного пути [6] показала, что он

связан с большими погрешностями.

Проведённый анализ позволил отметить следующее:

1. Для диагностирования тормозных систем автомобиля с функционирующей ABS целесообразно использовать роликовый стенд инерционного типа;

2. Для обеспечения нормальной работы ABS стенд должен обеспечивать возможность одновременного диагностирования всех тормозящих колес диагностируемого автомобиля;

3. Для контроля качества функционирования тормозных систем автомобилей с ABS на

инерционных роликовых стендах необходимо измерять тормозные силы и нормальные реакции на колесах автомобиля;

4. Для контроля качества функционирования тормозных систем автомобилей с ABS на инерционных роликовых стендах не целесообразно использовать традиционно используемые показатели, такие как тормозной путь и время торможения, измеряемые от момента нажатия на орган

управления рабочей тормозной системы до полной остановки опорных роликов стенда, в виду их малой

5. Контроль быстродействия тормозной системы автомобилей с ABS целесообразно осуществлять на основе измерения времени торможения их колес – как периода времени от момента нажатия на орган управления рабочей тормозной системой до момента достижения удельной тормозной силой своего нормативного значения, регламентированного ГОСТ Р 51709-2001 [4].

Для контроля за частотой вращения тормозящего колеса на силовых стендах обычно используют ролики следящей системы (рис. 4).

Рис. 4. Принципиальна схема системы измерения угловой скорости колеса на силовом роликовом стенде

1 – колесо диагностируемого автомобиля; 2 – ролик следящей системы; 3 – отверстия в ролике;

4 – датчик угловой скорости; 5 – блок усилителей-преобразователей сигнала (БУП); 6 – АЦП; 7 –

Читайте также:  Автомобиль принцессы дианы после аварии

Ролик под действием усилия Fпр прижимается к беговой дорожке тормозящего колеса автомобиля, обеспечивая непрерывное контактирование и отслеживает изменения его угловой скорости. Угловая скорость следящего ролика регистрируется датчиком 4, расположенным напротив отверстий 3 в ролике. Сигналы от датчика угловой скорости поступают в блок усилителей-преобразователей (БУП) 5, затем

через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 в ЭВМ 7, где обрабатываются и пересчитываются в значения угловой скорости колеса (рис. 4).

Проведенный анализ [6] показывает, что экспериментальные измерения угловой скорости

колеса при помощи ролика следящей системы дают завышенные значения времени торможения колеса. Погрешность измерения времени торможения колеса, обусловленная крутильными колебаниями колесного узла, очень велика и может достигать 100% [6].

Очевидным недостатком такой системы измерения угловой скорости колеса является инерционность следящего ролика и малая сила трения между ним и колесом диагностируемого автомобиля. Как следствие, на высоких скоростях следящий ролик не может точно отслеживать быстрые изменения угловой скорости колеса.

С использованием математической модели [5] были проведены расчеты, в процессе которых варьировались значения силы прижатия ролика следящей системы к тормозящему колесу, в диапазоне от 50 Н до 500 Н. Коэффициент сцепления ролика следящей системы с беговой дорожкой тормозящего колеса варьировался в диапазоне от 0,4 до 0,8. Окружная скорость начала торможения колеса варьировалась в диапазоне от 5 км/ч до 100 км/ч.

Проведенный анализ выполненных расчетов показывает, что при окружной скорости вращения опорных роликов Va = 100 км/ч и силе прижатия следящего ролика к беговой дорожке колеса в Fпр = 100

Н, погрешность Δ измерения угловой скорости составляет более 71%.

Даже при начальной скорости торможения Va = 20 км/ч и силе прижатия следящего ролика к беговой дорожке колеса Fпр = 100 Н, погрешность Δ измерения угловой скорости колеса составляет около 39%.

Снижение погрешности измерения угловой скорости колеса Δ можно обеспечить двумя путями.

В первом случае можно уменьшить момент инерции следящего ролика, и одновременно увеличить силу его прижатия. Но уменьшение момента инерции ролика следящей системы приводит к снижению его прочности. Увеличение же силы прижатия ролика следящей системы к колесу с одной стороны

приводит к изгибу ролика, а с другой стороны, разгружает тормозящее колесо, то есть снижает

нормальную реакцию Rz. Это нарушает механику взаимодействия эластичной шины с поверхностью опорных роликов стенда и приводит к большим погрешностям измерения тормозной силы.

Во втором случае, можно вообще отказаться от ролика следящей системы и использовать для

измерения угловой скорости тормозящих колес автомобиля штатные датчики антиблокировочной системы. Это представляется наиболее перспективным, поскольку у заблокированного колеса штатный датчик угловой скорости ABS тоже заблокирован и не реагирует на крутильные колебания колеса.

Анализируя результаты вышеприведенных исследований, следует отметить следующее:

1. Современные силовые тормозные роликовые стенды обеспечивают поосное диагностирование автомобиля, определяя при этом тормозную эффективность и устойчивость отдельно для каждой оси. Данный метод неприменим для диагностирования автомобиля с функционирующей ABS, одним из обязательных условий работы которой, является обеспечение синхронности вращения всех опорных роликов стенда.

2. Применение силового метода для контроля тормозных систем автомобиля с функционирующей ABS не представляется перспективным, ввиду существенного возрастания мощности приводных моторредукторов при увеличении скорости прокручивания опорных роликов. Даже при начальной скорости

торможения 30 км/ч автомобиля массой 6000 кг необходимы приводные мотор-редукторы суммарной

мощностью более 400 кВт.

3. Используемый способ измерения тормозных сил на современных силовых роликовых стендах не обеспечивает требуемой ГОСТ Р 51709-2001 [4] точности измерений. Наличие узлов трения кинематической цепи от точки приложения тормозной силы до измерительного датчика вносит существенные погрешности в ее измерения [3];

4. Ролик следящей системы обладает высокой инерционностью, низким коэффициентом сцепления с беговой дорожкой тормозящего колеса, регистрирует его крутильные колебания при блокировании. Поэтому он вносит существенные погрешности в определение угловой скорости колеса. Проведенный

анализ показывает, что при скорости Va = 100 км/ч и силе прижатия следящего ролика к беговой дорожке колеса в Fпр = 100 Н, погрешность Δ измерения угловой скорости составляет более 71%.

5. Кинематическое разобщение диагностируемых колес автомобиля применяемое при испытаниях

на инерционных стендах не позволит адекватно оценивать работоспособность тормозной системы автомобиля с функционирующей ABS. При таком тестовом режиме ABS не может работать корректно, поскольку большие разбросы угловых скоростей тормозящих колес не позволят электронному блоку корректно определить опорную скорость для расчета проскальзывания.

Основываясь на результатах проведенных аналитических исследований были сформулированы основные требования, предъявляемые к роликовым стендам для контроля процесса торможения автомобиля с функционирующей ABS:

 одновременное диагностирование всех тормозящих колес автомобиля;

 синхронное вращение всех опорных роликов стенда в течение всего процесса торможения;

 обеспечение начальной скорости вращения опорных роликов, необходимой для работы ABS;

 возможность перераспределения нагрузок между осями автомобиля;

 равномерное снижение частоты вращения опорных роликов стенда в процессе контроля тормозной системы автомобиля на стенде;

 отсутствие узлов трения в силовой цепи на участке от точки приложения тормозной силы до измерительного датчика;

 исключение погрешностей измерения временных и кинематических параметров процесса

торможения, связанных с крутильными колебаниями колес при их блокировании;

 возможность эффективного контроля тормозных сил, удельных тормозных сил, угловой скорости, проскальзывания индивидуально для каждого тормозящего колеса.

Для определения величины начальной скорости торможения автомобиля с ABS на инерционном стенде выполнены расчеты на математической модели [5], результаты которых представлены на рис. 5.

На графике (рис. 5) представлены функциональные зависимости наиболее важных параметров, влияющих на эффективность диагностики тормозных систем с ABS на инерционном стенде от начальной скорости торможения. Функции зависимостей мощности Nразг, необходимой для разгона маховых масс стенда и колес автомобиля, а также Δшин – износа шин, с увеличением начальной скорости торможения прогрессивно растут. Функция зависимости ширины диапазона ΔS проскальзывания (характеризующая качество регулирования ABS процесса торможения колес) с увеличением начальной скорости нелинейно снижается. Это подтверждает тезис [7] профессора А.К.Фрумкина (МАДИ) о том, что с увеличением скорости автомобиля, ABS работает лучше, и наоборот. Снижается и функция Рповт вероятности повторной диагностики автомобиля на стенде. Уменьшение скорости до порогового значения, при котором ABS не работает, приводит к необходимости повторного испытания.

Рис. 5. Обоснование начальной скорости торможения автомобиля с ABS на инерционном роликовом стенде

Таким образом, нахождение оптимальной с позиции эффективность диагностики величины начальной скорости торможения автомобиля с ABS на стенде, сводится к минимизации функций Nразг=f(V), Δшин=f(V), Рповт =f(V) и ΔS=f(V).

Решение оптимизационной задачи позволило установить начальную скорость торможения V = 40

1. Теоретически обоснован метод контроля тормозной эффективности и устойчивости автомобилей с функционирующей ABS при их диагностировании на роликовых стендах. Устройство, задающее тестовый режим, – роликовый стенд должен содержать нагружающие устройства инерционного типа для каждого тормозящего колеса с возможностью непрерывного измерения тормозных сил в течение всего процесса диагностирования.

2. Теоретически обоснованы тестовые режимы диагностирования тормозных систем автомобилей с функционирующей ABS на роликовых стендах: начальная скорость торможения, необходимая для срабатывания ABS – не ниже 40 км/ч; равномерное синхронное снижение частоты вращения опорных роликов стенда в процессе торможения; приведение в действие тормозной системы однократным нажатием на орган управления в режиме экстренного торможения; ограничение продольных и поперечных перемещений автомобиля во время диагностирования; остальные требования к условиям контроля технического состояния тормозного управления – в соответствие с требованиями ГОСТ Р

1. Портнягин Е.М. Теоретическое обоснование контроля тормозной системы АТС с функционирующей ABS на полноопорном тормозном диагностическом стенде / Е.М. Портнягин, А.И. Федотов // Проблемы повышения качества производства и услуг: материалы региональной научнопрактической конференции / Читинский гос. ун-т. – Чита, 2009. – С. 88-95.

2. Федотов, А.И. Обоснование конструкции стенда для контроля эффективности торможения автомобилей с АБС/ Федотов А.И., Портнягин Е.М. // Технические науки, технологии и экономика: материалы межрегиональной научно-практической конференции. – Чита: ЧитГТУ, 2002. – Ч. IV. – С.

3. Бойко, А.В. Совершенствование методов диагностики тормозных систем автомобилей в условиях эксплуатации на силовых стендах с беговыми барабанами: дис. … канд. техн. наук: 05.22.10: защищена

25.06.08/ Бойко Александр Владимирович. – Иркутск, 2008. – 217 с.

4. ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки. Введ. 01.01.2002. – М.: Изд-во стандартов, 2002. – 28 с.

5. Портнягин Е.М. Моделирование процесса торможения автомобиля с ABS на полноопорном диагностическом стенде с беговыми барабанами / Портнягин Е.М., Федотов А.И., Бойко А.В. // Вестник

ИрГТУ. – Иркутск, 2008. – Вып.4. – С. 95-100.

6. Портнягин Е.М. Погрешности измерения кинематических параметров тормозящего колеса на стендах с беговыми барабанами /О.В. Веретенин, Е.М. Портнягин// Дорожно-транспортный комплекс, как основа рационального природопользования: материалы научно-технической конференции, посвящённой 100-летию со дня рождения д.т.н., профессора К.А. Артемьева (23-25 ноября 2004г.). – Омск: изд-во СибАДИ, 2004. – Книга 2. – С. 22-26.

7. Фрумкин, А.К. Аналитическое исследование торможения автомобильного колеса с АБС / А.К. Фрумкин, В.В. Легай // Исследование торможения автомобиля и работы пневматических шин: сб. научн. тр. – Омск: СибАДИ, 1979. – С. 41-60.

Федотов А. И., докт.техн.наук., профессор

А.С. Потапов аспирант

Иркутский государственный технический университет

Материал взят из книги Безопасность движения в городах (И.М. Головных)

Источник

Ответы на популярные вопросы