Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Одесский национальный политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

6_17.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.03.2025

Размер:

969.22 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 103 4 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Тема 5 Прогнозування технічного стану автомобіля

5.1. Визначення прогнозування.

5.2. Обґрунтування необхідності прогнозування.

5.3. Прогнозування з практичної точки зору.

5.4. Класифікація методів прогнозування.

5.5. Методи статистичного моделювання. Лінійне прогнозування

Тема 6 Процес діагностування автомобіля

6.1. Постановка діагнозу.

6.2. Системний підхід. Поняття та визначення, що застосовуються при системному підході.

6.3. Одно- та багатопараметричні системи.

6.4. Параметри технічного стану.

6.5. Вектор технічного стану.

6.6. Крива зношування сполучених деталей.

6.7. Діагностування за параметрами вихідних процесів.

6.8. Статистичні методи обробки експериментальних даних стосовно технічної діагностики.

Тема 7 Інформативність діагностичних сигналів

7.1. Основи теорії інформації.

7.2. Інформативність системи.

7.3. Ентропія.

Тема 8 Діагностична інформація у системі керування технічним станом автомобіля

8.1. Мета управління технічним станом автомобіля.

8.2. Роль діагностичної інформації у організації оптимального процесу відновлення втраченої якості автомобілів.

8.3. Автоматизовані системи зовнішнього та вбудованого діагностування.

8.4. Документи діагностичної інформації.

Тема 9 Методи і засоби діагностування автомобіля

9.1. Суб’єктивні методи.

9.2. Об’єктивні методи.

9.3. Класифікація засобів технічного діагностування.

9.4. Стенди з біговими барабанами.

9.5. Діагностування за структурними параметрами.

9.6. Діагностування за параметрами герметичності.

9.7. Діагностування за параметрами робочих процесів.

9.8. Діагностування за зміною віброакустичних параметрів.

9.9. Діагностування за періодично повторюючимися робочими процесами або циклами

9.10. Діагностування кута випередження запалювання. Балансування автомобільних колес.

9.11. Діагностування за складом картерного мастила.

9.12. Діагностування двигуна за складом відпрацьованих газів.

Диагностирование двигателя по общему состоянию

Двигатель – самый важный и сложный агрегат, от состояния которого зависят многие технические и экономические показатели работы автомобиля. Его неисправности вызывают падение мощности, повышение расхода топлива, появление стуков и вибраций. Падение мощности может быть следствием и симптомом разрегулировок или неисправностей систем питания и зажигания, низкой компрессии в цилиндрах, перегрева или переохлаждения двигателя. Расход топлива повышается при нарушениях в состоянии систем питания и зажигания, ГРМ, износе деталей ЦПГ, наличии смолистых отложений в системе питания и нагара на деталях двигателя и т.д. Стуки появляются при износе коренных и шатунных подшипников, поршневых пальцев и втулок, увеличении зазоров между клапанами и толкателями, поломках пружин клапанов, при детонации топлива.

Распределение дефектов и объемов работ по элементам двигателя

Системы и механизмы	Распред. дефектов, %%	Распред. трудоемк., %%
Цилиндро-поршневая группа	13	23
Кривошипно-шатунный механизм	12	17
Газораспределительный механизм	7	7
Система зажигания и электрооборудование	45	40
Система питания	18	10
Система охлаждения	4	2
Система смазки	1	1

Общее состояние двигателя оценивают по этим же выходным параметрам: мощности, расходу топлива и уровню шума. Вместо мощности обычно оценивают крутящий момент по тяговой силе на ведущих колесах (для пользователя нагляднее показатель "мощность", для диагноста удобнее крутящий момент – его измеряют при меньшей скорости, причем на результате меньше сказывается погрешность в задании скоростного режима). На СББ измеряют тяговую силу при скорости v_m, км/ч, соответствующей оборотам максимального крутящего момента n_m, об/мин:

v_m = 2R_к n_m 60/(1000 i_кп i_гп) = 0,377 R_к n_m /(i_кп i_гп),

где – R_к радиус качения колеса (по дороге или барабанам), м; i_кп, i_гп – передаточные числа коробки передач и главной передачи соответственно.

Радиус качения колеса по беговым барабанам в первом приближении равен статическому радиусу шины на плоскости. Испытания обычно проводят на высшей передаче, т.е. прямой или повышающей, чтобы снизить требуемую мощность нагрузочного устройства стенда. Часто после замера тяговой силы измеряют потери в разобщенной трансмиссии по замедлению свободного выбега ведущих колес вместе с роликами. Если СББ имеет обратимое НПУ, то такой замер проводят при той же скорости, что и измерение тяговой силы, включив НПУ в режим двигателя.

Достаточно сложен вопрос о нормировании допустимого снижения мощности или крутящего момента. Максимальная мощность двигателя примерно на 5% меньше значения, указываемого заводом-изготовителем. Часть мощности теряется в трансмиссии; ее КПД _тр обычно принимают 0,92 для легковых автомобилей, 0,9 для грузовых с одноступенчатой главной передачей, 0,88 – при двухступенчатой главной передаче или при наличии колесных редукторов. КПД трансмиссии может заметно падать при разрегулировках зацеплений и конических подшипников, недостатке масла, слишком густом масле, попадании пыли в масло, чрезмерном износе зубьев, вызывающем нарушения зацепления, износе подшипников и т.д. Поэтому приходится периодически проверять потери мощности в трансмиссии. Следует помнить также, что замер тяговой силы на стенде ведется по реактивному моменту на нагрузочном устройстве, т.е. истинная тяговая сила при этом уменьшена на сопротивление качению шин по барабанам и силы трения в опорах барабанов. Наконец, следует учитывать неизбежное снижение мощности в эксплуатации. Принято допускать такое снижение в пределах 10…20%. Здесь среди специалистов нет единого мнения. Например, долговременные износные испытания двигателей автомобилей ГАЗ показали, что даже при предельном износе ЦПГ двигатель теряет всего 2…3% мощности, если остальные системы отрегулированы правильно. В целом можно сказать, что допустимое снижение мощности следует принимать по комплексу технических и экономических соображений. В сложных условиях работы (пересеченная или горная местность, грунтовые дороги, распутица и др.) на первое место выступают технические соображения, в легких условиях – экономические. Норма допустимого снижения может быть установлена по минимуму суммарных затрат на топливо и масла, с одной стороны, и на ТО и ремонт двигателя - с другой. На многих стендах принята одинаковая для всех автомобилей скорость проверки 50 км/ч. Естественно, при такой скорости мощность будет намного меньше максимальной.

Примерные значения допустимой тяговой мощности автомобилей, кВт

Марка	Номинальная мощ-	Тяговая мощность на колесах
автомобиля	ность двигателя	макс. скорость	50 км/ч
ГАЗ-31029	75,0	48,7	32…34
ВАЗ-2109	47,0	30,5	20…21
ГАЗ-3302	73,5	47,7	31…33
ЗИЛ-431410	110,3	71,7	48…50
КамАЗ-5320	154,4	100,4	67…69

Если нет СББ, используют различные так называемые бестормозные методы проверки: отключают все цилиндры, кроме одного, и оценивают его состояние по максимальной частоте вращения (этот цилиндр нагружен сопротивлениями в отключенных цилиндрах и дополнительным оборудованием ДВС). Более точен метод проверки каждого цилиндра двигателя по разгону при отключенных остальных цилиндрах, а потерь в двигателе – по выбегу при всех отключенных цилиндрах. Ускорения разгона и выбега измеряют специальным прибором, например, ИМД-2 конструкции СибВИМ. Мощность N, кВт

N = M_крn/ 9500 = In/9500,

где - M_кркрутящий момент, Нм; n – частота вращения коленвала, об/мин; I – момент инерции движущихся частей двигателя, приведенный к коленвалу, кг.м²;  – угловое ускорение, рад/с² (9549=601000/2; 9500).

При реализации инерционного метода на стенде или без него стремятся замедлить процесс разгона, чтобы все системы двигателя работали в режимах, более близких к реальности, и успевали срабатывать, а также чтобы понизить требования к быстродействию измерительных систем.

Диагностирование по вибрациям и шумам

Шумы в двигателе возникают вследствие механического взаимодействия деталей, вспышек в начале рабочего хода, движения и колебаний газов в трубопроводах. Все эти шумы порождают так называемые макроскопические колебания. Силы трения порождают микроскопические колебания. Разные неисправности вызывают специфический шум при работе машин (“стучат пальцы, клапана”) по двум основным причинам: первая – увеличение зазоров, из-за чего возникают удары, причем чем больше зазор, тем сильнее успевает разогнаться одна из деталей, тем больше сила и энергия удара и сильнее звук. Возникновение зазоров там, где их быть не должно (появление трещин, разрывов и т.п.), порождает новые частоты. Вторая причина – возрастание сопротивлений в трущейся паре, например, из-за отсутствия смазки, увеличения шероховатости, попадания пыли и т.п. Трение всегда сопровождается высокочастотными колебаниями, и чем выше силы трения, тем громче звук.

Опытные водители и механики умеют выявлять различные дефекты на слух. Есть, однако, возможности выявления и локализации дефектов, особенно надвигающихся (предотказовые состояния), которые требуют применения более чувствительных и “разборчивых” средств, чем человеческое ухо. Такими средствами являются, в общем случае, датчики, превращающие механические колебания в электрические сигналы. Прообразом такого датчика является камертон – механический колебательный элемент, который при ударе по нему начинает колебаться с собственной частотой и издавать звук определенной высоты. И наоборот, если камертон окажется в зоне действия звука той же частоты, он начинает колебаться – резонировать. Если снабдить такой камертон электрическим датчиком перемещений, можно измерять и регистрировать амплитуду колебаний. Однако действовать такое устройство будет только при собственной частоте и ряде частот, кратных ей. Если же нужно получать виброакустическую информацию для разных частот, приходится набирать целую батарею таких датчиков. Обычно для каждого объекта можно путем исследований найти частотные диапазоны, в которых проявляются характерные дефекты, и ограничить число датчиков этими частотами. Результатом измерения является т. наз. амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), т.е. диаграмма, изображающая огибающую амплитуд сигналов на разных частотах (иногда ее еще называют “спектр вибрации”).

Оригинальный метод из этого же класса предложил к.т.н. А.В. Дитятьев: диагностирование ДВС по колебаниям в воздушно-газовой среде во впускном и выпускном трактах. Он позволяет выявить разные дефекты по возникающим низкочастотным составляющим и с помощью анализа фазы привязать их к месту возникновения дефекта, т.е. локализовать. Так выявляется, например, неработающая свеча в 6-8-цилиндровом двигателе.

В диагностике автомобилей методы виброакустической диагностики пока редки из-за дороговизны оборудования. Однако сегодня, когда рядовой ПК оснащен звуковыми платами и отработаны стандартные пакеты программ для анализа спектров звуковых колебаний, картина меняется. Современные высококачественные микрофоны, конденсаторные и электретные, обладают широким рабочим диапазоном, а стоимость их постоянно снижается.

Диагностирование по энергетическим показателям

Хорошими обобщающими параметрами при оценке технического состояния двигателя могут служить истинные значения КПД, индикаторного и эффективного. КПД индикаторный _i говорит о совершенстве рабочего цикла, т.е. правильности подачи топлива, полноте его сгорания, точности фаз газораспределения, своевременности и качестве зажигания, качестве охлаждения и т.д. Эффективный КПД меньше, так как учитывает потери на трение в механизмах двигателя. Индикаторный КПД измеряют в лабораторных условиях, применяя сложное и недостаточно точное оборудование. Приближенно

_i =3600(N_тр+N_e)/ (H_uQ_ч),

где N_тр - мощность потерь на трение, кВт; N_e - эффективная мощность, кВт; H_u - низшая удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг (бензин - 44000, дизтопливо - 43000); Q_ч - часовой расход топлива, кг/ч.

Эффективный КПД определяется аналогично:

_е =3600N_e/ (H_uQ_ч).

Эффективную мощность можно оценить по измеренному при диагностировании значению тяговой мощности (N_e  N_т/_тр), часовой расход топлива измеряют при диагностировании достаточно точно. Мощность трения на посту диагностики измерить сложно, однако можно считать, что она составляет

N_тр = V_hn (a+0,033bS_пn) / 12010³,

где V_h - рабочий объем цилиндров, л; S_п - ход поршня, м; n - обороты коленвала, об/мин; a и b - постоянные экспериментальные коэффициенты: a для карб. 45, для диз. 48 кПа, b для карб. 13, для диз. 16 кПас/м.

Конечно, для целей диагностирования такое значение N_тр использовать нельзя, поэтому приходится оценивать механические потери в двигателе косвенно, по мощности, затрачиваемой на прокручивание стендом ведущих колес при неработающем двигателе (или по замедлению выбега в том же состоянии). Поскольку в такой параметр входят и потери на компрессирование и перекачивание воздуха, при возникновении подозрений в наличии неисправностей можно повторить такой же замер, но при вывернутых свечах (форсунках). В этом случае будут измерены только потери на трение.

Снижение эффективного КПД под влиянием неисправностей, %

Увеличение пропускной способности главного жиклера карбюратора	3…5
Неисправность одной форсунки дизеля	20…25
Не работает 1 свеча в 6-цилиндровом двигателе	15…20
Не работают 2 свечи в 6-цилиндровом двигателе	30…40
Неправильная установка зажигания	5…7
Потеря компрессии в цилиндре двигателя	4…6
Неправильная регулировка зазоров в ГРМ	5…7
Несоблюдение теплового режима двигателя	8…10

Значения КПД, особенно определенные рассмотренным образом, - не самые удачные диагностические показатели, но они нужны для рационального планирования работы, ТОР, расхода топлива, материалов, как вам будут рассказывать в курсе системотехники автотранспорта.

Компьютерная диагностика по параметрам масла

Спектральный анализ состава картерного масла - хороший вспомогательный диагностический метод, который позволяет выявить чрезмерное изнашивание деталей и сопряжений двигателя по присутствию в масле различных металлов (продуктов износа) и прогнозировать остаточный ресурс этих сопряжений. Пробу масла, взятого из картера, сжигают в пламени электрической дуги. При этом молекулы разлагаются на атомы, атомы ионизируются и испускают излучение, спектр которого у каждого химического элемента специфический. Излучение пропускают через спектрограф и анализируют с помощью ЭВМ (установка МФС).

Основные элементы-индикаторы: железо (износ гильз цилиндров, шеек коленвала, зубьев шестерен), свинец, медь, олово (баббитовые вкладыши подшипников и втулки), хром, молибден (поршневые кольца), алюминий (поршни и сталеалюминиевые вкладыши), кремний (попадание пыли из-за негерметичности системы фильтрации воздуха и т.п.).

Системы управления и диагностирования двигателей нового поколения

Современные зарубежные двигатели с впрыском топлива имеют развитые электронные системы, которые, получая сигналы от органов управления и ряда датчиков, выдают команды системам питания и зажигания. Например, в системе "Renix" автомобилей "Рено" электронный блок управления (ЭБУ) взаимодействует с датчиками детонации, температуры окружающего воздуха, поворота дроссельной заслонки, давления всасываемого воздуха, кислорода, ВМТ и оборотов коленвала. Он корректирует количество впрыскиваемого топлива в зависимости от температуры воздуха и охлаждающей жидкости, а также напряжения питания, обусловленного изменением времени срабатывания электромагнитной форсунки. Соотношение воздух-топливо корректируется по сигналам датчика концентрации кислорода в ОГ (лямбда-зонд). Угол опережения зажигания учитывает давление, обороты и появление детонации (избирательно по каждому цилиндру).

Есть много разных систем с большими или меньшими возможностями. Для них всех характерно наличие функции самодиагностики. В ряде случаев она работает во взаимодействии с внешними дополнительными диагностическими устройствами, которые могут извлекать из запоминающих устройств ЭБУ нужную информацию.

Системы самодиагностики не избавляют нас от необходимости иметь диагностические стенды. Так, в системах регулирования состава смеси по содержанию кислорода в ОГ информация о неисправности выводится только после опробования автомобиля на ходу или на СББ в течение минимум 5 мин. И, наконец, самодиагностика касается преимущественно электронных систем и не гарантирует полноты проверки взаимодействия электроники с механическими, гидравлическими и др. системами автомобиля. ВЫВОД: эти системы нужно изучать, уметь ими пользоваться, но нельзя возлагать на них все надежды. Внешняя диагностика есть и будет еще долгое время необходимой частью системы ТОР автомобилей.

Силовой агрегат как объект контроля и диагностирования

Условимся понимать под термином “силовой агрегат” (СА) двигатель, трансмиссию и ведущие колеса, т. е. весь привод автомобиля. Действующие стандарты на автомобили не указывают нормативных требований к параметрам работоспособности СА. Тем не менее, мы должны четко представлять себе, чего добиваемся от СА – он должен: 1) давать необходимую тяговую силу на ведущих колесах в необходимом диапазоне скоростей; 2) затрачивать на это не более положенного количества горючего; 3) выбрасывать с отработавшими газами не более допустимого количества токсичных веществ.

Правда, существует стандарт ГОСТ 26899-86 “Стенды роликовые для определения параметров тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобилей и колесных тракторов в условиях эксплуатации”, который гласит, что тяговые стенды должны в обязательном порядке измерять следующие диагностические параметры: мощность на ведущих колесах, тяговое усилие на ведущих колесах, линейная скорость на окружности роликов, расход топлива. Это именно те параметры, которые мы перечислили.

Как всякий выходной параметр, три перечисленные показателя (тяговая сила, расход топлива, содержание токсичных веществ) складываются в результате сложного и противоречивого взаимодействия разных факторов. Так, тяговая сила определяется, с одной стороны, выходным крутящим моментом ДВС, с другой – механическими потерями в трансмиссии. В свою очередь, момент определяется совершенством процесса сгорания, полнотой использования энергии продуктов сгорания, механическими потерями в самом двигателе. На совершенство процесса сгорания влияет правильность работы систем питания, зажигания, газораспределения и охлаждения. Энергия продуктов сгорания используется хорошо, если нет потерь давления в цилиндре из-за неправильной регулировки клапанов и чрезмерного прорыва газов через компрессионные кольца.

Стандарты предписывают норматив только на выброс вредных веществ. На мощность и расход топлива стандартных требований нет. Как же определить, что такое работоспособное состояние, а что нет? Отметим вначале, что, как мы уже говорили раньше, мощность и расход топлива – показатели в первую очередь экономические. Далее отметим, что, скажем, полный износ ЦПГ вызывает падение мощности двигателя всего на 2-3%, если остальные системы отрегулированы правильно. Следовательно, мы можем требовать от двигателя, чтобы его крутящий момент составлял не менее 95% от номинального. С другой стороны, а каков номинальный крутящий момент? Двигателисты указывают в характеристиках значения без навесного оборудования (компрессора, насоса гидроусилителя и т.п.). В первом приближении будем считать, что фактический момент на 10% меньше. Тогда получается, что ориентировочно допустимое падение момента от указанного в характеристике составляет 10-15%. Но мы можем измерить, не снимая двигатель с автомобиля, тяговую силу на ведущих колесах P_т, т.е.

P_т = M_e _тр i_кп i_гп / R_к, Н,

где M_e – эффективный крутящий момент, Нм; _тр – КПД трансмиссии; i_кп – передаточное число коробки передач; i_гп – передаточное число главной передачи; R_к – радиус качения колеса, м.

КПД трансмиссии принято считать для легковых автомобилей 0,9-0,95, для грузовых и автобусов – 0,88-0,9. Если еще ввести грубо обоснованный нами коэффициент на допустимое снижение тяговых свойств в эксплуатации (0,85-0,9), получим формулу для расчетной тяговой силы. Естественно, придется учитывать, что на разных оборотах двигателя момент разный. Мы возьмем внешнюю скоростную характеристику (ВСХ) двигателя, пересчитаем обороты коленвала в скорость и по выведенной формуле построим график допустимой тяговой силы от скорости.

Принято проверку тяговой силы проводить на скорости, которая соответствует максимуму на кривой эффективного момента, – тогда ошибка в задании скорости не внесет большой погрешности в результаты замера.

Следующий выходной параметр – расход топлива. Здесь тоже нет стандартных требований. Какие же есть ориентиры? Во-первых, так называемый контрольный расход топлива, который приводится в характеристике автомобиля и вычисляется в литрах на 100 км при характерной скорости движения автомобиля или в характерном диапазоне скоростей (обычно 80...120 км/ч для легковых автомобилей, 30...50 км/ч для грузовых автомобилей и автобусов). Это – норма для нового, идеально отрегулированного автомобиля. Во-вторых, есть эксплуатационные нормы, которые учитывают и ухудшение технического состояния, и различные условия эксплуатации, и разную загрузку. Наверное, не будет ошибкой сказать, что норма для выходного параметра “расход топлива” должна лежать где-то между первым и вторым числом.

Как же поступать диагносту, который должен решать, в норме тяговая сила и расход топлива, или не в норме? Можно замерить эти параметры на нескольких хорошо отрегулированных автомобилях и вместе с главным инженером утвердить собственные нормативы. Они могут быть разными для двигателей с разным пробегом. Смысл такого подхода очевиден: нам хочется иметь мощность побольше, расход поменьше, но требования должны быть реальными, т.е. осуществимыми для нашего подвижного состава с учетом его возраста и для наших условий эксплуатации.

Выброс токсичных веществ существенно зависит от режима работы двигателя. Угарный газ, или монооксид (окись) углерода СО является продуктом неполного сгорания углерода и возникает преимущественно при недостатке кислорода, т.е. малом коэффициенте избытка воздуха. То же можно сказать о несгоревших углеводородах C_nH_m. Эти вредные вещества выбрасываются при работе двигателя на режиме холостого хода или близком к нему, когда практически нет внешней нагрузки. Соответственно, их и проверяют на таких режимах. С другой стороны, гораздо более ядовитые оксиды азота (общее обозначение – NO_x) образуются только при высоких температурах, т.е. при работе двигателя в реальных режимах со средней и высокой нагрузкой. Соответственно, и проверять их выброс нужно под нагрузкой.

Итак, для проверки работоспособности СА нужно измерить наибольшую тяговую силу, расход топлива и выброс токсичных веществ в определенных скоростных и нагрузочных режимах. Это можно сделать методами дорожных и стендовых испытаний.

Дорожные испытания тяговых свойств сейчас в эксплуатации не проводят – если не считать тех чисто качественных проверок (т.е. без количественной оценки – “хорошо тянет” или “плохо”), которые постоянно делает водитель в процессе работы. Однако представить себе такие испытания вполне возможно. Нас интересует максимальное значение тяговой силы на какой-то скорости. Как показывает анализ тягового баланса

F_т = F_ + F_w + F_i + ma,

максимальную тяговую силу автомобиль развивает либо на очень плохой дороге, либо при подъеме с полной загрузкой на крутой уклон, либо при разгоне (либо при неблагоприятном сочетании всех факторов). Проще всего выполнить дорожные испытания по разгону на горизонтальной дороге с хорошим покрытием. Мы не определим абсолютного значения тяговой силы, но будем знать, что, за вычетом не зависящих от нас и постоянно действующих сопротивлений (сопротивления качению и аэродинамического), эта сила достаточна, чтобы сообщить автомобилю с массой m ускорение а, т.е. F_т – F_ – F_w = ma. Это достаточно объективный показатель, его легко измерить в эксплуатации без специальных приборов: например, вывести автомобиль на прямую передачу, развить скорость 30-40 км/ч, а затем резко нажать на педаль акселератора и по секундомеру определить время, которое понадобится для увеличения скорости от значения V₁, скажем, 50 км/ч, до значения V₂, скажем, 70 км/ч. Значения V₁ и V₂ лучше выбирать так, чтобы они располагались симметрично относительно скорости, соответствующей оборотам максимального крутящего момента по ВСХ – тогда с меньшей ошибкой можно считать движение равноускоренным. Если есть возможность нагрузить автомобиль точно известным грузом или взвесить его вместе с грузом, результат дорожных испытаний будет точнее, т.к. автомобиль будет разгоняться медленнее и меньше скажется погрешность включения и выключения секундомера. Отметим, что перед такими испытаниями полезно поверить спидометр и довести до нормы давление воздуха в шинах: показания спидометра существенно зависят от радиуса качения, следовательно, от загрузки автомобиля, давления в шинах, износа шин. Может наложиться и собственная погрешность спидометра. Обычно спидометр показывает скорость выше истинной, и это различие при 70-80 км/ч может составить до 12 км/ч. Такой замер нужно производить минимум два раза, в прямом и обратном направлении – это поможет усреднить ошибки, вызванные ветром и неидеальной горизонтальностью дороги. С учетом последнего мерный участок дороги, т.е. тот, где мы засекаем время разгона от V₁ до V₂, в обоих замерах должен быть один и тот же.

Замер расхода топлива при дорожных испытаниях раньше выполнялся регулярно. Делают его на горизонтальном участке дороги с твердым покрытием, за два замера - в прямом и обратном направлениях. Понятно, при этом двигатель работает не на полном дросселе, расход существенно отличается от эффективного по ВСХ. Скорость контролируют по спидометру. Расход измеряют объемный, л/100 км, с помощью мерного сосуда, установленного на кабине снаружи, чтобы сосуд был виден водителю. Потом такие испытания запретили – велик риск пожара при работе с негерметичным мерным сосудом. Теперь, когда появились расходомеры, которые включают в топливопровод и герметизируют, такого риска нет.

После конца режима тяговых испытаний, т.е. достижения скорости V₂, можно выжать сцепление и замерить время выбега, т.е. свободного замедления автомобиля, от скорости V₂ до V₁либо какой-то другой скорости V₃либо до полной остановки (лучше до V₃0, например, 15-20 км/ч – при малых скоростях замедление может заметно измениться). Замедление выбега характеризует сумму внешних сопротивлений плюс силы трения в разобщенной трансмиссии. Для оценки технического состояния автомобиля наибольший интерес представляет именно последняя составляющая. Выделить ее на фоне суммы внешних сопротивлений непросто: она сравнительно невелика. Более заметна она на малых скоростях, когда сопротивление воздуха, пропорциональное квадрату скорости, сильно падает, но на малых скоростях очень велика погрешность спидометра. Повышенные потери в трансмиссии могут служить симптомом ряда неисправностей: перетянуты подшипники ступиц; нет смазки в агрегатах и трущихся парах трансмиссии и ходовой части; запредельные износы в зубчатых парах, из-за чего возникает заклинивание; нет зазоров в одном или нескольких тормозных механизмах, из-за чего накладки постоянно затирают по барабану (диску). Последняя неисправность может привести к серьезному повреждению автомобиля (история с ЗИЛ-130).

Стендовые испытания позволяют выполнить все описанные проверки и некоторые сверх того. Так, если стенд оборудован нагрузочным устройством, можно измерить максимальную тяговую силу в установившемся режиме. Проверки по выбегу можно проводить, в зависимости от конструкции стенда, не только по каждой оси, но и по каждому колесу – для диагностирования, особенно УД, это намного удобнее. Проверку расхода топлива можно выполнять с использованием мерного сосуда не только объемным, но и массовым (весовым) способом, что точнее; риск пожара при этом намного меньше, чем на дороге, т.к. мерный сосуд находится на отдельном столе.

Выбор между дорожными и стендовыми испытаниями чаще всего определяется экономическими факторами: в целом суммарные затраты в течение какого-то периода времени по испытаниям парка автомобилей дорожным методом всегда будут выше, но приобретение и монтаж стенда со строительством и оборудованием поста связано с большими начальными затратами. Отметим еще одно соображение: для дорожных испытаний требуется удобный участок дороги – хорошее покрытие, отсутствие ограничений скорости, слабая интенсивность движения (чтобы не пришлось на мерном участке совершать обгоны или маневрировать как-то иначе) и, наконец, достаточная длина, чтобы можно было выйти на режим, выполнить разгон, а потом выбег, – а это не всегда доступно. С другой стороны, есть случаи, когда стендовые испытания бессильны. Например, при проверке качества и эффективности обтекателей и регулировке их крепления на кабине – в АТП это можно сделать лишь на дороге, по ускорению в режиме разгона, по замедлению в режиме выбега или по расходу топлива в установившемся режиме при характерных скоростях движения.

При стендовых испытаниях легче оценить потери в трансмиссии и ступицах колес: каждое колесо или хотя бы каждая ось проверяется отдельно и нет сопротивления воздуха. Кроме того, можно с помощью домкратов снизить нагрузку на проверяемые колеса до минимального значения – лишь бы колеса и ролики вращались без проскальзывания – и тем резко уменьшить сопротивление качению, трение в подшипниках колес и роликов стенда. Тогда интересующие нас симптомы неисправностей будут составлять не единицы процентов от суммарных сопротивлений, а, например, 20-30, а то и 50% (когда затирают накладки), т.е. вероятность их выявления намного выше.

Раз уж зашла речь о диагностировании трансмиссии, укажем, что еще одним параметром, характеризующим ее общее состояние, являются суммарные угловые зазоры, которые можно проверить с помощью комплекта, состоящего из динамометрического ключа с угломером, например, модели КИ-4832. Зев ключа приспособлен для захвата карданных шарниров. По мере износа зубьев в передачах трансмиссии и подшипников в карданных шарнирах суммарные угловые зазоры возрастают весьма заметно. Так, в ведущих мостах грузовых автомобилей угловой зазор меняется от 6…10 у новых мостов до 65…80 в предаварийном состоянии. Предельно допустимые угловые зазоры для автомобилей ГАЗ, ЗИЛ, МАЗ, КрАЗ и КамАЗ: 3…4 для карданной передачи, 6…10 для коробки передач, 40…45 для ведущих мостов. Последовательность замера, например, для автомобилей ЗИЛ, такая. Люфтомер крепят зажимами на фланце корпуса ведущего моста, а стрелку - пружинным захватом на шейке отражателя ведущего вала главной передачи. Ручным тормозом (центральным) блокируют переднее звено карданной передачи и, поворачивая динамометрическим ключом (момент 30 Нм) карданный вал за карданное сочленение (у заднего моста) из одного крайнего положения в другое, определяют по шкале суммарный зазор в карданной передаче. Потом отпускают ручной тормоз и, включая поочередно все передачи, определяют зазоры в коробке передач, вычитая из измеренных значений ранее определенный суммарный зазор в карданной передаче. Для проверки зазора в главной передаче ведущие колеса блокируют ножным тормозом (или стояночным у КамАЗа). Если карданный вал и колеса не заблокировать, замер не получится: будут проворачиваться колеса и перекатывать автомобиль.

Муфта сцепления при разных неисправностях может либо не полностью выключаться (сцепление “ведет”), либо пробуксовывать под нагрузкой. В первом случае при проверке на стенде без подключенной внешней нагрузки колеса будут проворачиваться, хотя педаль сцепления полностью выжата. Для выявления пробуксовки сцепления при стендовой проверке используют стробоскопическую лампу, включенную в электрическую цепь зажигания. Ведущими колесами вращают ролики стенда на прямой передаче под нагрузкой и освещают карданный шарнир стробоскопической лампой. При исправном сцеплении кардан кажется неподвижным (лампа дает одну вспышку на один оборот коленвала и карданного вала и всегда освещает шарнир в одном и том же положении). Если же есть разница в угловых скоростях (т.е. сцепление пробуксовывает), шарнир будет зрительно проворачиваться с небольшой скоростью (чем быстрее, тем больше пробуксовка).

Для диагностирования гидроприводов муфт сцепления используют специальное устройство, устанавливаемое на педаль, которое параллельно измеряет силу нажатия на педаль и соответствующее этой силе перемещение педали. С помощью двухкоординатного самописца записывают зависимость перемещения от силы нажатия. Разные неисправности (большие зазоры или отсутствие свободного хода, потеря или поломка пружин, попадание воздуха в гидросистему) вызывают изменение угла наклона диаграммы и появление на ней разных ступенек

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ

Математические модели систем зажигания

Системы зажигания (СЗ) диагностируют с помощью специальных стендов и приборов, позволяющих сравнивать реальные записи процессов зажигания с эталонными. Для анализа влияния различных неисправностей на работу СЗ удобно описать функционирование электрических схем математическими моделями. Контактную СЗ можно представить как два взаимосвязанных электрических контура: низковольтный (первичный) и высоковольтный (вторичный). В первичный контур входят АКБ, выключатель зажигания, сопротивление вариатора с шунтирующей кнопкой стартера, первичная обмотка катушки зажигания и конденсатор. Во вторичный контур – вторичная обмотка катушки зажигания, высоковольтные провода, успокоительные сопротивления (резисторы), распределитель зажигания, свечи зажигания. Рабочий процесс СЗ можно разбить на три этапа: 1) нарастание первичного тока от момента замыкания контактов прерывателя до момента их размыкания; 2) размыкание первичного тока контактами и процессы, происходящие при этом в системе; 2) пробой искрового промежутка свечи и разрядные процессы (см. рисунок)

В момент замыкания контактов (точка 0) сила первичного тока I₁ нарастает по экспоненциальному закону

где U_б - эквивалентное напряжение АКБ, В; R₁- эквивалентное сопротивление низковольтного контура, Ом; t - время; T₁=L₁/R1 - постоянная времени первичного контура; L₁ - индуктивность первичной обмотки катушки, Гн.

В первичной обмотке W₁ во время нарастания силы тока I₁ наводится убывающая по экспоненциальному закону ЭДС самоиндукции:

E_C = – U_б • e ^–t/T1.

Во вторичной обмотке W₂ индуцируется ЭДС взаимоиндукции с аналогичным законом убывания: E_B = – (M/L₁)U_б • e ^–t/T1, где М - коэффициент взаимоиндукции. Сила тока разрыва I_р зависит от времени замкнутого состояния t_З:

Рисунок – Графики процессов в системе зажигания: а) – изменение тока I₁ в первичной цепи; б) – изменение напряжения U_c на конденсаторе; в) – изменение вторичного напряжения U₂

Время замкнутого состояния контактов прерывателя t_З зависит от оборотов коленвала двигателя n, числа цилиндров z и соотношения между временем замкнутого t_З и разомкнутого t_Р состояния контактов:

T= t_З + t_Р = 2•60 / (z•n).

После размыкания контактов (точка 1) в первичной и вторичной цепях начинаются переходные процессы, в результате которых электромагнитная энергия, запасенная в магнитном поле катушки зажигания, превращается в электростатическую, и во вторичной цепи возникает высокое напряжение. При некотором значении вторичного напряжения происходит пробой искрового промежутка свечи и начинаются разрядные процессы (участок 1-3): емкостный разряд (длительностью от сотых до десятых долей микросекунды) и следующий за ним индуктивный, повторно-емкостный или смешанный разряд.

Диагностирование контактных систем зажигания

Итак, любые изменения состояния элементов СЗ приводят к определенным характерным изменениям ее электрических параметров и характеристик: времени замкнутого состояния контактов, силы тока разрыва, максимального вторичного напряжения, длительности разрядного процесса и т.д. С достаточной точностью можно считать, что СЗ состоит из линейных элементов: индуктивностей L, емкостей C и сопротивлений R. Исключение составляет дополнительное сопротивление (вариатор) R₁, величина которого зависит от силы тока, протекающего в первичной цепи. Состояние СЗ проверяют при определенных, постоянных для каждого измерения оборотах коленвала. В каждом таком режиме R₁тоже остается постоянным. Поэтому при соблюдении постоянства оборотов влиянием нелинейности R₁можно пренебречь.

Таким образом, при любом постоянном числе оборотов коленвала и нормальном состоянии элементов СЗ характер процессов в системе практически не будет меняться. И наоборот, любые изменения в состоянии отдельных элементов и, следовательно, параметров СЗ приведут к большему или меньшему изменению характера процессов, протекающих в системе. Эти свойства СЗ являются принципиальной основой диагностики ее состояния с помощью осциллоскопов. Наблюдая на экране за кривыми изменения напряжения на элементах СЗ, можно с некоторой точностью судить о состоянии как системы в целом, так и ее элементов. Присоединять осциллоскоп к СЗ можно в разных точках первичной и вторичной цепей: например, параллельно конденсатору или вариатору в первичной цепи, параллельно искровому промежутку свечи или к высоковольтному выходу катушки во вторичной цепи. В принципе состояние СЗ можно проверять при любом включении осциллоскопа, так как первичный и вторичный контуры связаны друг с другом и изменения состояния одного из них отражаются на процессах в другом, и наоборот.

Участок 0-1 соответствует углу замкнутого состояния контактов прерывателя и характеризует зазор. Участок 1-2 определяет продолжительность горения дуги. На участке 2-3 наблюдаются колебания, соответствующие рассеиванию энергии, которая осталась в катушке и конденсаторе. Состояние этих элементов будет оказывать наибольшее влияние на вид участка 2-3.

Участок 3-4 соответствует времени, когда колебательные процессы в системе уже закончились, а контакты еще разомкнуты. Расстояние от графика на этом участке до нулевой линии соответствует напряжению аккумулятора. Длина "линии зажигания" в точке 1 пропорциональна напряжению, развиваемому вторичной обмоткой катушки.

Общая проверка при помощи осциллоскопа дает ответы на следующие вопросы: имеет ли изображение на экране нормальную форму? если имеются отклонения, то являются ли они общими для всех цилиндров или наблюдаются только на некоторых из них? на каком участке наблюдаются эти отклонения? Это позволяет определить место и характер неисправностей.

Компьютерная диагностика электронных систем зажигания

Электронные СЗ бывают контактно-транзисторные, бесконтактные и полностью электронные. Последняя называется "микропроцессорная система управления двигателем" (МСУД). В ней нет вращающихся деталей (кулачок, ротор). Такими СЗ оборудованы последние модели ВАЗ. Пример более сложных МСУД с цифровой системой управления – "Мотроник" фирмы Bosch (ФРГ). Она управляет не только зажиганием, но и впрыском топлива.

МСУД оснащены внутренней системой диагностирования и потому не требуют в процессе эксплуатации каких-либо регулировок и обслуживания. На специальную колодку выведены: "+" аккумуляторной батареи, клемма "ЗО" генератора, "масса" автомобиля, клеммы низкого напряжения катушки зажигания и датчик ВМТ поршня 1-го цилиндра.

Основные элементы МСУД: модуль зажигания (коммутатор) и микрокомпьютер (контроллер). Контроллер с помощью датчиков измеряет частоту вращения коленвала, разрежение во впускном коллекторе, температуру охлаждающей жидкости и угол открытия дроссельной заслонки. Он рассчитывает промежуточные значения углов опережения зажигания и вырабатывает управляющие сигналы для работы коммутатора. Система оснащена двумя катушками зажигания.

В контроллере имеется однократно программируемое запоминающее устройство (ППЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и электрически программируемое запоминающее устройство (ЭПЗУ).

Для получения диагностической информации к контроллеру можно подключать специальный считывающий прибор DST2 (диагностический тестер), который является портативным компьютером. Прибор можно подключать во время движения при включении индикаторной лампы CHECK ENGINE или при заметном ухудшении ездовых качеств автомобиля. Тестер можно также использовать для контроля всех приборов в течение определенного времени. Он может зарегистрировать и сохранить данные в момент возникновения неисправности (режим "снимка"). Поиск неисправностей осуществляется с помощью карт диагностирования.

Контроль РАСХОДА ТОПЛИВА И содержания вредных веществ в отработавших газах

Расход топлива – основной показатель экономичности автомобиля. В эксплуатации его оценивают по удельному расходу на 100 км пробега, но это значение может что-то сказать лишь при работе автомобиля в абсолютно стабильных условиях. Любое изменение погодных условий, маршрутов движения, времени суток, загрузки автомобиля сказывается на расходе. Поэтому единственным объективным показателем может быть расход, измеренный в постоянном режиме на диагностическом нагрузочном стенде с помощью расходомеров. Наиболее точно работу ДВС характеризует массовый расход в кг топлива на единицу работы (кВт•ч), времени или пробега. Чтобы измерить его, систему питания отсоединяют от топливного бака и подключают к мерному сосуду, установленному на весах. Если двигатель имеет обратные магистрали для слива неизрасходованной части топлива в бак, эти трубки тоже соединяют с тем же мерным сосудом. Автомобиль устанавливают ведущими колесами на тяговый стенд, создают нагрузочным устройством нагрузку, которая имитирует интересующий диагноста силовой режим (обычно соответствующий движению полностью загруженного автомобиля по ровной горизонтальной дороге с твердым покрытием), выводят двигатель на нужный скоростной и тепловой режим, после чего начинают отсчет расхода топлива. Отсчет может выполнять оператор либо же автоматическое устройство, связанное с весами (как, например, в испытательном расходомере Д-1). Регистрируется время, за которое будет израсходовано определенное количество топлива, затем это количество делят на время и получают удельный расход в кг/ч. Можно разделить последнее значение на мощность нагрузки, тогда получим кг/кВт•ч. Не следует, однако, сравнивать это значение с эффективным удельным расходом по ВСХ, т.к., во-первых, двигатель не работает при полной подаче топлива, во-вторых, нам известна только мощность нагрузки, а не эффективная мощность двигателя. Достоинства метода: 1) наибольшая возможная точность; 2) весы и мерный сосуд стоят на столе, не испытывают толчков и вибраций, а потому меньше погрешность и меньше опасность пожара. Недостаток – большое подготовительно-заключительное время и длительность самого замера. Метод используют в научных исследованиях и в особо ответственных случаях. Значительно чаще измеряют объемный расход в литрах на единицу работы, времени или пробега. В разных ситуациях интерес представляет средний расход или мгновенный расход. Здесь применяют прямые и косвенные методы измерения. В первом случае используют мерный сосуд либо дозирующий расходомер. Измеряют объем израсходованного топлива за какое-то время либо время, за которое израсходован заданный объем. Второй вариант точнее, если заданный объем отмерять автоматическими датчиками. Дозирующий расходомер включают в топливную магистраль после бензонасоса или ТННД. Он имеет дозатор, чаще всего поршневого типа, отмеряющий строго определенные порции топлива, и счетчик этих порций (доз).

В расходомере ХАДИ РТ-72 легкий свободный поршенек перемещается в гильзе под давлением топлива, поступающего от насоса. Когда поршенек доходит до конца гильзы, он замыкает контакты, импульс тока переключает электромагнит двухходового крана, топливо начинает поступать в другую полость и толкает поршенек в обратную сторону. Там, в конце гильзы, стоит вторая пара контактов, которая выполняет обратное переключение. Электронный или электромеханический счетчик подсчитывает число ходов поршенька Z по импульсам от контактов. Другой счетчик подсчитывает время между двумя последовательными импульсами t_i, третий – время от начала до конца замера t_sum. Полный ход поршенька соответствует одной дозе топлива V, например, 2 см³. Средний удельный расход составляет g = ZV/ t_sum. Расход за один ход, который можно в первом приближении считать близким к мгновенному расходу, g’_i= V/t_i. В других вариантах вместо контактного датчика конца хода применяют, например, фотодатчик (здесь гильза должна быть прозрачной). В этом варианте меньше опасность загорания бензина. Переключатель потока может быть выполнен иначе, например, в виде отдельных электромагнитных кранов – устройство сложнее, зато нет периодов запертого состояния трабопроводов, когда возможен разрыв потока и гидравлические удары.

В других конструкциях вместо свободного поршенька используют, например, 2-4 поршня, связанных с общим валиком. Дозатор может иметь вращающийся ротор с дозирующими полостями и т.д. Чем меньше отмеряемая доза, тем быстрее выполняется замер, меньше влияет ступенчатость квантования, плавнее подача топлива в двигатель; с другой стороны, при малой дозе ниже точность из-за погрешности дозирования. В силу этих причин дозирующие расходомеры – устройства прецизионные, а потому дорогие.

Самые распространенные расходомеры с косвенным замером – турбинные. Главный их элемент – легкая турбинка, встроенная в поток топлива. Частота ее вращения пропорциональна скорости потока V, которая зависит от расхода g и площади проходного сечения топливопровода F: V = g/F. Частоту вращения измеряют, например, импульсным методом с помощью фотодатчика. Турбинки имеют разные конструкции. Чем легче турбинка, чем меньше трение в опорах, тем выше точность. Есть расходомеры, использующие закон Бернулли, т.е. зависимость давления от скорости потока. В диафрагменных расходомерах измеряют напор или давление перед диафрагмой с прецизионным отверстием и после нее.

Все описанные расходомеры имеют общий недостаток: нужно рассоединять топливопровод, чтобы включить в него расходомер. Это часто неудобно. Поэтому появляются экзотические идеи и конструкции. Например, на топливопровод надевают снаружи два хомутика, в одном из которых помещен импульсный электронагреватель, в другом – датчик температуры. Хомутики удалены друг от друга на точно известное расстояние. Включают нагреватель, запускают счетчик времени и регистрирует время, через которое нагретое топливо достигнет второго хомутика. Это время зависит от скорости потока, т.е. от расхода. Устройство лучше работает не на металлических трубках, а на резиновых или пластмассовых шлангах (у них намного меньше теплопроводность). Были попытки использовать радиоактивные изотопы.

Главные достоинства всех описанных расходомеров: 1) возможность измерять мгновенный расход, что особенно важно при работе двигателя на переходных режимах; 2) возможность измерения как на посту диагностики, так и при движении автомобиля по дороге. Главный недостаток, кроме указанного выше, – необходимость применения 2-3 расходомеров одновременно, если ДВС имеет “обратки”, т.е. системы сброса части топлива обратно в топливный бак. Это заставляет искать новые подходы. Так, пытались измерять расход по изменению уровня топлива в баке или давления воздуха в пространстве над топливом. Результаты были очень грубы и не дошли до практического применения, но интересны приемы измерений, которые там использовались. Уровень измеряли с помощью наклонной стеклянной трубки, соединенной с топливом в баке через сифон. Наклон позволяет увеличить точность измерения в 5-10 раз. Давление воздуха измеряли дифференциальным манометром, по разнице уровней топлива в U-образной стеклянной трубке. Это очень точный метод: разница уровней в 10 мм соответствует перепаду давлений 76 Па, т.е. 0,00076 атмосферы. Здесь есть о чем подумать специалисту с творческой жилкой.

Содержание вредных веществ в отработавших газах (ОГ) регламентируют два стандарта: ГОСТ 17.2.2.03-87 “Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерений содержания окиси углерода и углеводородов в ОГ автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности” и ГОСТ 21393-75 “Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений. Требования безопасности”. В ОГ ДВС содержится свыше 170 вредных компонентов, из них 160 – производные углеводородов, образующиеся при неполном сгорании топлива. До недавнего времени самыми опасными из них считали окись углерода СО и несгоревшие углеводороды (соответственно 5-10 и 0,2-3% об у карбюраторных двигателей). Содержание именно этих вредностей регламентируется первым из названных ГОСТов. Однако исследования последних лет заставляют взглянуть на проблему иначе. Так, оксиды азота NО_x, выброс которых намного меньше (0-0,8%об) в 80 раз токсичнее угарного газа. Этих оксидов пять: гемиоксид, или закись азота N₂О – “веселящий газ”; моноосксид, окись азота - NО, легко присоединяет кислород; диоксид, двуокись NО₂ – ангидрид азотной и азотистой кислот; азотистый ангидрид N₂О₃; азотный ангидрид N₂О₅. По количеству наиболее распространены NО и NО₂. Сами по себе они не опасны, но легко соединяются с водой, образуя азотистую и азотную кислоты, которые весьма вредны для организма. В стратосфере оксиды азота действуют как катализатор, разрушая озоновый слой, главную защиту поверхности Земли от ультрафиолетовых лучей. За рубежом вредное действие NО_x учтено нормами, там каталитический нейтрализатор – обязательный компонент автомобиля. У нас же пока содержание NО_x для ДТС, находящихся в эксплуатации, не регламентируется. Очень вреден бенз[а]пирен, который выбрасывают и карбюраторные двигатели, и дизели. Также оба типа двигателей выбрасывают сажу, которая, хоть сама по себе и не токсична, но адсорбирует на своей поверхности циклические углеводороды, часть которых представляет собой канцерогены. Принято считать, что сажа характерна только для дизелей, но и бензиновые двигатели здесь не безгрешны: у дизеля содержание сажи 0,01-1 г/м³, у бензинового двигателя - 0-0,4 г/м³. Однако нормируется выброс только для дизелей. Вывод: действующие сегодня стандарты половинчаты и не отражают существа проблем. Зато они отражают наше отношение к экологии и наше убогое оснащение в этой области.

По ГОСТ 17.2.2.03-87 содержание СО и СН проверяется на двух режимах холостого хода: при минимальной частоте вращения коленвала (ЧВ) n_min и повышенной ЧВ n_пов в диапазоне от 2000 мин^–1 до 0,8 n_ном. Предельно допустимые содержания (ПДС) таковы:

	ПДС СО,	ПДС СН, объемная доля, млн^–1
Режим	объемная доля, %	для двигателя с числом цилиндров
		4	6
n_min	1,5	1200	3000
n_пов	2,0	600	1000

При контрольных проверках автомобилей в эксплуатации органами Госконтрольатмосферы и Госавтоинспекции допускается содержание СО на ЧВ n_min до 3%.

Проверка должна выполняться газоанализаторами, работающими по принципу инфракрасной спектроскопии (поглощение части спектра инфракрасного излучения при прохождении его через анализируемую среду). Порядок выполнения проверки:

 затормозить автомобиль СТС;  заглушить двигатель;  открыть капот;  подключить тахометр;  установить пробоотборный зонд газоанализатора в выпускную трубу на глубину не менее 300 мм (при косом срезе отмерять от короткой части среза);  полностью открыть воздушную заслонку кабюратора;

запустить двигатель;  увеличить ЧВ до повышенной, проработать не менее 15 секунд;  установить минимальную ЧВ и, не ранее чем через 20 с, измерить содержание СО и СН;  установить повышенную ЧВ и, не ранее чем через 30 с, измерить содержание СО и СН.

По ГОСТ 21393-75 основным нормируемым параметром дымности является натуральный показатель ослабления светового потока К, вспомогательным – коэффициент ослабления светового потока N. Натуральный показатель ослабления светового потока К, м^–1, – величина, обратная толщине слоя ОГ, проходя который поток излучения от источника света дымомера ослабляется в е раз (е=2,7182818285). Отсчитывается по основной шкале индикатора дымомера. Коэффициент ослабления светового потока N, %, – степень ослабления светового потока вследствие поглощения и рассеивания света ОГ при прохождении ими рабочей трубы дымомера. Отсчитывается по вспомогательной шкале дымомера с эффективной базой 0,43 м. Показатели связаны между собой следующей зависимостью: К = –1/L  ln(1–N/100), где L – эффективная база дымомера, т.е. толщина оптически однородного слоя эталонных газов, эквивалентного по ослаблению светового потока столбу тех же ОГ, заполняющих рабочую трубу дымомера в условиях измерения. В Украине выпускают дымомеры типов ИНА и СИДА.

Замеры выполняются на холостом ходу – в режиме свободного ускорения и на максимальной ЧВ. Перед испытаниями двигатель должен быть прогрет не ниже рабочей температуры моторного масла или охлаждающей жидкости, указанной в ИЭ автомобиля. Испытания на режиме свободного ускорения должны проводиться по следующей процедуре:

– при работе двигателя в режиме ХХ на минимальной ЧВ быстрым, но не резким нажатием до упора на педаль устанавливают максимальный расход топлива и поддерживают его до достижения максимальной ЧВ и включения регулятора. Затем отпускают педаль до установления минимальной ЧВ. Этот процесс повторяют не менее 6 раз;

– при каждом последующем свободном ускорении фиксируют максимальную дымность до получения устойчивых значений. Измеренная величина считается устойчивой, если 4 последние значения располагаются в зоне шириной 0,25 м^–1и не образуют убывающей последовательности;

– за результат измерения принимают среднее арифметическое результатов 4-х измерений.

Режим измерения дымности	ПД К_доп, м^–1, не более	ПД N_доп, %%, не более
свободное ускорение для автомобилей с дизелем:
без наддува	1,2	40
с наддувом	1,6	50
максимальная ЧВ	0,4	15

При контрольных проверках дымности в условиях эксплуатации (на дороге) допускается превышение норм для режима свободного ускорения, но не более чем на 0,5 м^–1.

Дымность на режиме максимальной ЧВ проверяют не позднее, чем через 60 с после проверки на режиме свободного ускорения. Нажать до упора педаль и зафиксировать ее в этом положении, установив максимальную ЧВ. Замер выполняют не ранее, чем через 10 с после впуска ОГ в прибор. Измерение считается достоверным, если значения дымности расположены в зоне шириной не более 6% по шкале N (стрелка при замере не стоит, а колеблется). За результат измерения следует принимать среднее значение, определенное по крайним показателям дымности.

Содержание оксидов азота проверяют, например, с помощью газоанализатора 344ХЛ01, работающего по принципу хемилюминесценции. В реакционной камере прибора пробу ОГ смешивают с озоном, поступающим от встроенного в прибор генератора. В результате химической реакции между озоном и NО_x возникает свечение (хемилюминесценция), которое усиливается и преобразуется в электрический сигнал фотоэлектронным умножителем. Далее сигнал усиливают и подают на индицирующий прибор.

Диагностирование рулевого управления

Рулевое управление (РУ) – одна из самых ответственных систем автомобиля. Через РУ водитель осуществляет основные управляющие воздействия на автомобиль, поэтому даже незначительные сбои в работе РУ ощутимо сказываются на управляемости и траектории движения автомобиля. Неисправности РУ вызывают 15% всех ДТП, возникающих по техническим причинам. Современные РУ достаточно надежны, но если уж в них возникает отказ, то последствия зачастую катастрофические.

Параметры работоспособности рулевого управления установлены стандартом ДСТУ 3649-97. Это суммарный угловой зазор и максимальное усилие на рулевом колесе (РК) (см. таблицу). Кроме того, есть ряд качествен-

Категория ДТС	Суммарный	Максимальное усилие, Н, , для ДТС
	угловой зазор, 	без усилителя	с усилителем
M₁, M₂, N₁	10	200	120
M₃, N₂, N₃	20	250	150

ных требований. Не допускаются:  не предусмотренные конструкцией перемещения деталей и узлов РУ относительно друг друга или опорной поверхности;  повреждения и деформации РУ, определяемые визуально;  само-произвольный поворот РК от нейтрального положения на ДТС с усилителем РУ во время его неподвижного состояния и при работающем двигателе;  подтекание рабочей жидкости в гидросистеме усилителя. Натяжение ремня насоса усилителя РУ и уровень рабочей жидкости в резервуаре должны отвечать требованиям ИЭ. Максимальный поворот РК должен ограничиваться только устройствами, предусмотренными конструкцией ДТС. РК должно вращаться без рывков и заеданий во всем диапазоне угла его поворота.

Методы контроля по ДСТУ. ДТС проверяют в снаряженном состоянии. Колеса должны быть установлены на поворотные устройства с подшипниковыми опорами, имеющие возможность при повороте смещаться в продольном и поперечном направлениях (“плавающие опоры”). Перед контролем управляемые колеса должны находиться в положении, соответствующем прямолинейному движению. Двигатель ДТС, оборудованного усилителем РУ, должен работать на минимальных оборотах холостого хода.

РК надо поворачивать плавно, без рывков, в двух противоположных направлениях. В момент достижения усилия на РК 10 Н или начала поворота любого из управляемых колес должны быть зафиксированы углы поворота РК. Фиксируется также максимальное усилие на РК во всем диапазоне угла поворота управляемых колес. Допускается определять максимальное усилие на ДТС, движущемся со скоростью не более 10 км/ч.

Значение суммарного углового зазора в РУ определяют как сумму углов поворота в противоположных направлениях. Разность этих углов не должна превышать 20% большего из них. (Отметим, что это требование можно выполнить, если контролер точно знает среднее положение РК – а это не так просто. На станции диагностики удобно разместить пост проверки РУ после роликового стенда с собственным приводом. При вращении роликов управляемые колеса обязательно будут установлены в среднее положение – в любом другом автомобиль “тащит” в сторону. Но и здесь может помешать большая разность развалов на правом и левом колесах).

Влияние РУ на БД. Почему выделены указанные два показателя? Увеличенный угловой зазор означает большой свободный ход (люфт) РК, а значит, запаздывание реакции автомобиля на управляющие воздействия водителя. Большое сопротивление повороту РК означает повышенную утомляемость водителя и запаздывание управления. Но это – не самое страшное: накапливаются эти изменения постепенно, водитель их ощущает и, как может, корректирует свою манеру манипулирования рулем.

Намного опаснее внезапные отказы. РУ испытывает значительные знакопеременные нагрузки при постоянном воздействии пыли и влаги. Это вызы-вает быстрый износ, который может привести к поломкам деталей и, как следствие, к тяжелым авариям. Наиболее опасны в этом смысле срезание шаровых пальцев тяг и обрыв поперечной тяги. Эти поломки приводят к мгновенной потере управляемости, а поскольку происходят они на ходу автомобиля и водитель, как правило, не успевает затормозить, автомобиль резко изменяет направление движения и съезжает на встречную полосу или вообще с дороги. И то, и другое грозит разрушением машины и смертью людей. Указанные поломки случаются при повышенных нагрузках: при движении по густой грязи, выезде из колеи, переезде через препятствие и резком маневрировании на большой скорости. Первые три случая редко вызывают катастрофу, т.к. скорость невелика. Последний случай – самый опасный. Менее опасно, но также весьма неприятно внезапное смещение рулевого механизма, если его крепления слабо затянуты. При этом управляемость полностью не теряется, но положение колес меняется скачком, что может вызвать бросок автомобиля. ДСТУ не дает рекомендаций по проверке и выявлению предотказового состояния, указанные стандартом методы не позволяют этого сделать. Следовательно, методы и средства УД должны обеспечивать заблаговременное выявление описанных опасностей.

Кроме того, современные РУ, особенно с усилителями, страдают и от других дефектов, пусть менее опасных, но также мешающих управлению. Они изучены лучше, их можно в какой-то мере диагностировать и прогнозировать.

Основные причины ухудшения технического состояния РУ – износы; опаснее всего период прогрессивного изнашивания (135…155 тыс. км). В шаровых шарнирах наблюдается адгезионное и абразивное изнашивание из-за больших контактных нагрузок (смазка выдавливается, масляная пленка разрывается, а трение вызывает нагрев и сваривание отдельных микронеровностей с последующим разрывом). Усталость вызывается знакопеременными нагрузками в тягах и ускоряется с ростом зазоров, когда начинаются удары. Возникают микротрещины, создают концентрацию напряжений, трещины быстро развиваются, что приводит к поломкам деталей: либо срезаются пальцы, либо разбивается гнездо и палец выскакивает. На некоторых ДТС это можно предотвратить регулировкой, на других регулировка не предусмотрена. (Общее правило: конструктора стремятся сократить количество мест регулировки, вводят автоматическую регулировку – и это часто ухудшает техническое состояние автомобиля, т.к. лишает водителя и слесаря возможности вмешаться, а “автоматическая регулировка” имеет свои ограничения и пороки). В гидроусилителе, сопряжения которого хорошо уплотнены, абразивное изнашивание невелико, чаще встречаются случаи усталостного разрушения.

Распространенные неисправности и приемы их диагностирования подробно описаны, например, в учебном пособии Юрченко А.Н. и др. “Практика диагностирования автомобилей”.

Самое распространенное средство диагностирования РУ – люфтомер-динамометр. Сам прибор крепят винтовыми зажимами на ободе РК, стрелку-указатель – на рулевой колонке. РК поворачивают в одну, а потом в другую сторону через динамометр. Вместе с колесом поворачивается шкала люфтомера, неподвижная стрелка указывает угол поворота. Управляемые колеса при этом либо опираются на плавающие площадки, как предписывает ДСТУ, либо вывешены (тогда правое колесо зажато фиксатором). Плавающие опоры могут иметь систему измерения углов поворота управляемых колес. Она дает дополнительную информацию, которая характеризует правильность соотношения углов поворота (для устойчивого движения без повышенного износа шин нужно, чтобы на поворотах наружное и внутреннее колесо катились по дугам окружностей, центры которых совпадают с центром поворота автомобиля; например, уменьшение угла поворота наружного колеса на 1 вызывает повышение износа шин на 54%, увеличение на 1 - на 28%; износ наблюдается в плечевых зонах протектора). Это соотношение может нарушиться либо из-за чрезмерного изменения длины поперечной тяги при регулировке схождения, либо из-за нарушения размеров трапеции, вызванного деформацией или неудачным ремонтом ее элементов.

Более совершенны стенды для диагностирования РУ. Все они известны в единичных экземплярах, серийно не выпускались. Стенд КРУ-210 создан в Луганском машиностроительном институте под руководством А.В. Гогайзеля. Стенд имеет опорную площадку с элементами фиксации колеса, приводом поворота и измерителем угла поворота. Второе колесо опирается на плавающую планшайбу, которая через пантограф связана с таким же измерителем, как на опорной площадке. Третьим блоком стенда является т. наз. “робот” – реверсивное устройство для вращения РК. Робот крепят на рулевой колонке. Приводной электродвигатель вращает РК обрезиненным роликом через редуктор и датчик крутящего момента. Имеется также датчик угла поворота. За веря нескольких двойных ходов робота двухкоординатный самописец записывает сигналы с двух датчиков в виде диаграммы зависимости крутящего момента от угла поворота (“диагностический портрет”). Принципиально диаграмма отражает значения каждого зазора в кинематической цепи рулевого привода и сил сопротивления в каждом сопряжении. Фактически разделить их не удается, и диагноз ставят по укрупненным характеристикам портрета, выявляя основные нарушения технического состояния самого рулевого привода и гидроусилителя. Такой стенд можно увидеть в Харькове на станции диагностики автомобилей КамАЗ в автобазе № 5. Наличие опорной площадки и планшайбы с измерителями позволяет оценить люфты в рулевой трапеции, между двумя управляемыми колесами, что недоступно обычному люфтомеру-динамометру. Впервые это решение было предложено в стенде СКРУ-71 ХАДИ.

Интересно развили такие стенды ученые СибАДИ. Главная особенность: возможность одновременного нагружения РУ со стороны РК и со стороны управляемых колес. На таком стенде имитируются максимальные рабочие нагрузки. Под их действием могут происходить упомянутые выше смещения узлов РУ, выявляются случаи ненадежного крепления дисков колеса (при забоине на шпильке динамометрический ключ показывает нормальную затяжку, а фактически есть люфт), а иногда случаются и поломки ненадежных деталей. Снова срабатывает уже рассмотренный тезис: если невозможно обнаружить предотказовое состояние, то лучше сломать ненадежную деталь при диагностировании на стенде, чем в аварийной ситуации на дороге.

Тормозная система как объект контроля и диагностирования

Показатели работоспособности тормозной системы. По многолетней статистике, 58% всех ДТП, вызванных техническими неисправностями, связано с тормозными системами (ТС). Поэтому проверка ТС является важнейшей из выполняемых в эксплуатации проверок систем БД автомобиля и поэтому показатели работоспособности ТС, их допускаемые значения и режимы проверки определяются стандартами. Стандарты одной группы регламентируют требования к продукции автомобильной промышленности, т.е. к дорожным транспортным средствам (ДТС), выпускаемым заводами, второй – к ДТС, находящимся в эксплуатации. Разработчики закладывают в конструкцию ТС такие возможности, которые должны отвечать требованиям промышленных стандартов. Последние достаточно высоки, чтобы создать запас на ухудшение технического состояния ТС в эксплуатации. Предел этого ухудшения предписан эксплуатационными стандартами, на которых базируются требования “Правил дорожного движения”. Так, верхний предел установившегося замедления, заложенный конструкторами, может быть для легковых автомобилей 9-10 м/с², промышленный стандарт будет предписывать значения 7-8 м/с², а эксплуатационный – 5,5-6 м/с². Последние требования и являются нормой для ГАИ и предприятий, выполняющих обслуживание ДТС.

В Украине действует стандарт ДСТУ 3649-97 “Средства транспортные дорожные. Эксплуатационные требования безопасности к техническому состоянию и методы контроля” взамен отмененного ГОСТ 25478-91. Предусмотрены два вида испытаний рабочей тормозной системы (РТС): дорожные и стендовые. Дорожные испытания РТС выполняются на горизонтальном участке сухой и чистой дороги с твердым покрытием в снаряженном состоянии дорожного транспортного средства (ДТС) с водителем и средствами измерений (в случае необходимости - и с оператором-испытателем) при холодных тормозных механизмах (РТС не использовалась на протяжении 30-40 мин; для сравнения: по Правилам 13 ЕЭК ООН для на новых автомобилей, тормоз считается холодным, если наружная поверхность тормозного барабана имеет температуру не более 100). Начальная скорость торможения должна быть в пределах от 35 до 45 км/ч. Усилие на тормозной педали 490 Н для ДТС категорий М₁ и N₁ и 686 Н для прочих категорий. В процессе торможения не допускается корректировка водителем траектории движения, если это не требуется для обеспечения БД, иначе результат испытаний не засчитывается. Состояние РТС оценивается по фактическому значению тормозного пути, который не должен превышать норматив, указанный в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Нормативные значения тормозного пути для дорожных транспортных средств, находящихся в эксплуатации (по ДСТУ 3649-97)

Тип ДТС	Категория ДТС (тягача)	Тормозной путь, м, не более значений, рассчитанных по формулам
Одиночные	М₁	V_o  (0,10 + V_o / 150)
ДТС	М₂, М₃, N₁, N₂, N₃	V_o  (0,15 + V_o / 130)
Автопоезда	М₁	V_o  (0,15 + V_o / 150)
	М₂, М₃, N₁, N₂, N₃	V_o  (0,18 + V_o / 130)

Здесь V_o – начальная скорость торможения в км/ч.

Согласно ДСТУ допускается оценивать работоспособность РТС по установившемуся замедлению ДТС (j_уст), которое должно быть не менее 5,8 м/с² для ДТС категории М₁и 5,0 м/с² для всех прочих (с учетом автопоездов на базе ДТС категории М₁). При этом необходимо контролировать время срабатывания тормозной системы, которое для ДТС с гидравлическим приводом ТС должно быть не более 0,5 с и для ДТС с другим приводом - не более 0,8 с. По ДСТУ 2886-94 время срабатывания тормозной системы (_с) – это промежуток времени от начала торможения до момента времени, в который замедление (тормозная сила) ДТС принимает установившееся значение.

При стендовых испытаниях критериями технического состояния РТС являются общая удельная тормозная сила и время срабатывания ТС на стенде, а также осевой коэффициент неравномерности тормозных сил для каждой оси. Общая удельная тормозная сила (_т) должна быть не менее 0,59 для одиночных ДТС категории М1 и 0,51 для всех прочих. При этом максимальное значение коэффициента неравномерности любой оси (Кн) не должно превышать 20% в диапазоне тормозных сил от 30% до 100% максимальных значений. Указанные критерии вычисляют по следующим формулам:

_т =  Р_т_maxi / (M_a_п  g),				(7.1)
Где	Р_т maxi	– максимальное значение тормозной силы на i-том колесе, Н; суммирование производится от i = 1 до n, где n – общее количество колес, оборудованных тормозными механизмами;
	M_aп	– полная масса автомобиля, кг;
	g	– ускорение свободного падения, 9,80665 м/с²;
Кн = Р_тл - Р_тп/ Р_т max 100%,				(7.2)
Где	Р_тл,Р_тп		– значения тормозной силы на левом и правом колесе одной оси, соответственно, Н;
	Р_т max		– большее из двух указанных значений тормозной силы.

Стоит отметить, что по ГОСТ 25478 Кн вычисляется несколько иначе:

Кн = (Р_тл - Р_тп) / (Р_тл + Р_тп) .

(7.3)

Время срабатывания тормозной системы на стенде (_сп) - промежуток времени от начала торможения до момента времени, в который тормозная сила колеса ДТС, находящегося в наихудших условиях, достигает установившегося значения (определение по ДСТУ 2886-94).

На стенде ДТС должно испытываться в состоянии полной массы. Допускается проводить испытания ДТС с пневмоприводом в снаряженном состоянии. В этом случае максимальные тормозные силы колес и время срабатывания должны быть пересчитаны. Общая удельная тормозная сила и время срабатывания на стенде должны определяться как среднее арифметическое значение по результатам трех испытаний. Как и на дороге, испытания следует проводить при “холодных” тормозных механизмах.

Отметим, что требование выполнять стендовую проверку в состоянии полной массы исходит из ограниченных возможностей большинства силовых стендов по реализации тормозных сил (0,7...0,9 от действующей нагрузки на колесо; у инерционных стендов выше – 1,0...1,2). Требование это нереально; не случайно стандарт допускает для ДТС с пневмоприводом (т.е. большинства грузовых автомобилей и автобусов) испытания в снаряженном состоянии. Допустим, при техосмотре легковых автомобилей в ГАИ можно посадить в салон водителя, инспектора и двух-трех человек из очереди. Но уже для микроавтобусов, не говоря о грузовых автомобилях и автобусах с гидроприводом тормозов, это неосуществимо. При регулярных же проверках в АТП и на СТО это требование никогда не будет соблюдаться. Выходом может послужить искусственное догружение проверяемых колес, но стенды с догружателями не получили массового распространения.

Во всех действующих стандартах для расчета нормативов использовано упрощенное представление процесса торможения. Реальная тормозная диаграмма автомобиля имеет довольно сложную конфигурацию – см., например, рисунок 7.1. Реальную диаграмму заменяют идеализированной, именно так обычно представляют нормальную тормозную диаграмму, выделяя на ней участок запаздывания t_З, участок нарастания t_Н(сумму этих двух длительностей называют временем срабатывания t_С) и участок установившегося торможения t_УСТ. На участке запаздывания силы сопротивления качению, сопротивления воздуха и трения в подшипниках (а также силы трения накладок о тормозной барабан или диск, если из-за неправильной регулировки отсутствуют зазоры) создают замедление выбега j_В На участке установившегося торможения замедление считают постоянным – установившимся (j_УСТ). Считают, что на участке нарастания замедление возрастает линейно.

Рисунок 7.1 - Тормозная диаграмма:

а – реальная, б – идеализированная,

в – упрощенная

Идеализированную зависимость замедления от времени достаточно просто проинтегрировать и получить кривые скорости и тормозного пути. Однако обычно идут на дальнейшее упрощение: считают замедление выбега равным нулю, а участок установившегося торможения начинают от момента времени t_СУ = t_З + t_Н /2 (будем называть этот момент условным временем срабатывания). Именно при таком представлении вычисляют тормозной путь:

Sт = A•V₀ + V₀² / B•j_УСТ,		(7.4)
где	А = t_СУ/ 3,6 = (t_З+ t_Н /2) / 3,6; В = 2 • 3,6² = 25,92  26.

Нетрудно убедиться, что такое упрощение снижает точность вычисления тормозного пути всего на 1,2…1,5%..

Итак, для проверки РТС на дороге достаточно измерить тормозной путь или два определяющие его параметра: установившееся замедление и условное время срабатывания – а последнее практически невозможно, мы должны измерить время запаздывания и время нарастания, чтобы найти t_СУ. Чтобы проверить РТС на стенде в формальном соответствии со стандартом, нужно по каждому колесу измерить тормозную силу и время срабатывания.

Однако кроме РТС на автомобиле еще имеются стояночная тормозная система (СТС), вспомогательная тормозная система (ВТС) и аварийная ТС. В качестве последней обычно используется один из контуров многоконтурной РТС, который остается работоспособным при неисправности другого контура. ВТС – это либо та же СТС, либо моторный тормоз (на дизельных грузовых автомобилях и автобусах, а последнее время – и на легковых автомобилях, например, на некоторых модификациях ВАЗ-2109). За рубежом на тяжелых автомобилях, например, на большегрузных самосвалах, применяют трансмиссионные или колесные тормоза-замедлители, чаще всего – индукционные электрические, работающие на токах Фуко. Эти замедлители эффективно снижают скорость до значений около 15 км/ч, после чего до полной остановки автомобиль затормаживают обычной РТС.

По ДСТУ 3649 контроль эффективности СТС выполняется методом дорожных или стендовых испытаний. СТС должна удерживать ДТС полной массы категорий М и N в неподвижном состоянии не менее 5 мин на участке дороги с уклоном 16%, ДТС снаряженной массы категории М на уклоне 23%, категории N на уклоне 31%, причем испытания следует проводить для двух положений ДТС на уклоне: передними колесами вверх и вниз. Усилие на органе управления не должно превышать 392 Н для категории М1 и 588 Н для других категорий. При испытаниях на стенде значение общей удельной тормозной силы должно быть не менее 0,16 от полного веса.

Проверку ВТС стандарт предусматривает только методом дорожных испытаний. В диапазоне от 35 до 25 км/ч по спидометру установившееся замедление должно быть не менее 0,5 м/с² для ДТС полной массы, не менее 0,8 м/с² для ДТС в снаряженном состоянии.

Выбор типа испытаний. Основным типом испытаний по стандарту дорожные. Можно ли их выполнить в условиях эксплуатации? Испытания нужно проводить на горизонтальном ровном участке дороги с твердым покрытием в сухом и чистом состоянии. Это невозможно во время и после дождя, снегопада и зимой, когда на покрытии может быть снег или лед. В нашей климатической зоне эти условия исключают половину года, а то и больше. Далее, испытания связаны с риском заноса при экстренном торможении. Значит, участок дороги должен быть свободен от движения транспорта, не иметь опасных кюветов, ограждения или склонов. Практически это означает, что для дорожных испытаний нужно строить специальную дорожку. Так сделали когда-то в Запорожье. Дорожка имела ширину 12 м и длину, достаточную для разгона и торможения, в том числе при плохих тормозах. Обычное АТП такого себе не может позволить. Поэтому реальны лишь стендовые испытания. Стенд у нас всегда помещают в закрытом отапливаемом помещении, на нем обеспечена точность и безопасность измерений в любое время года и суток, при любой погоде. Но это предъявляет к стенду дополнительные требования: на нем нужно проверять не только РТС, но и СТС и ВТС. С последним сложностей нет, а вот для проверки СТС необходимо реализовать полностью статический режим. Возможно ли это, мы разберемся позднее.

Требования УД. Если ОД выявило неработоспособное состояние ТС по какому-то параметру, необходимо локализовать дефект, вызывающий это состояние. Очевидно, неисправности должны как-то сказываться на работе тормозной системы в целом или конкретного тормозного механизма, изменяя выходные параметры и вид тормозной диаграммы (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 – Проявление неисправностей ТС на тормозной диаграмме: а – нормальная диаграмма; б – увеличено время запаздывания (велики зазоры); в – отсутствует участок запаздывания (нет зазоров); г – повышено замедление свободного выбега колеса (перетянуты подшипники); д – увеличено время нарастания (воздух в системе); е – повышено установившееся замедление (клинит колодка); ж – понижено замедление (замасливание); и – отсутствует торможение (тормоз не срабатывает); к, л – падающая диаграмма на участке установившегося торможения (утечки); м – волнистая диаграмма (эллипсность); н, п, р – выпуклая диаграмма; с – седловидная диаграмма (понижена площадь контакта)

Время запаздывания велико (б), если увеличен свободный ход тормозной педали и (или) зазоры в тормозных механизмах. Кроме того, некоторые усилители тормозов, например, ГВУ, проявляют себя как газовая подушка в приводе, увеличивая и время запаздывания, и время нарастания. Время запаздывания на одном из колес может резко возрасти, если уменьшено проходное сечение подводов к соответствующему колесному тормозному цилиндру: замята медная трубка, забито входное отвестие. Пока педаль движется и есть ощутимая скорость потока, динамические гидросопротивления создают подпор, жидкость протекает туда, где сопротивление меньше, и только когда педаль остановилась и скорость потока упала почти до нуля, подпор исчезает и жидкость может протекать в этот цилиндр. Колесный механизм после этого сработает нормально, только с большим опозданием.

Время нарастания увеличено (д) при уменьшении жесткости системы: педаль перемещается, а давление нарастает медленно. Чаще всего это бывает, если в гидравлическую систему попал воздух. Другие причины: потеря жесткости шлангов (раздутие) с разрывом корда, повышенная упругость тормозного барабана после многочисленных переточек при ремонте. Если время нарастания увеличено на всех колесах, скорее всего, воздух попадает в систему вблизи главного тормозного цилиндра (мало жидкости в бачке или изношена манжета); если время нарастания увеличено только на одном колесе, то воздух в колесном цилиндре – возможно, из-за плохого состояния манжеты. В этом случае можно ожидать и пониженной тормозной силы: если воздух подсасывается через манжету, то при нажатии на педаль тормозная жидкость будет через нее вытекать и содержащееся в ней масло попадет на тормозной барабан, из-за чего снизится коэффициент трения (КТр) – тормозные жидкости состоят из смеси спирта с касторовым маслом.

Значение установившейся тормозной силы (замедления) может быть понижено (ж) в тормозном механизме из-за неправильной регулировки – накладка берет пяткой – или из-за падения КТр между накладкой и барабаном (диском), например, из-за замасливания. Если же тормозная сила понижена на всех колесах, то следует искать неисправность в приводе (не хватает жидкости в бачке главного цилиндра, не работает усилитель).

Наконец, есть группа неисправностей, связанных с ухудшенным контактом в трущейся паре тормозного механизма (н – с). Чтобы понять их сущность, необходимо разобраться в характере трения. Тормоз – это устройство, преобразующее кинетическую энергию автомобиля в тепло за счет работы сил трения. Выделившееся при торможении тепло нагревает зону трения, а затем постепенно отводится в атмосферу, в основном через тормозной барабан (диск), так как у неметаллической накладки теплопроводность намного хуже. Экстренное торможение, как в аварийной ситуации или при испытании тормозной системы, длится единицы секунд, поэтому тепло почти не успевает распространиться за пределы зоны трения и близких к ней слоев барабана. В процессе торможения температура сначала быстро растет, достигает максимума, а потом уменьшается, но не до нуля (рисунок 7.3). Объясняется это тем, что по мере торможения падает скорость, а с ней и кинетическая энергия, подводимая в единицу времени, поглощаемая тормозом и переходящая в тепло. Максимум достигается, когда подвод и отвод тепла уравниваются, а дальше преобладает отвод тепла, и температура падает. При нормальном техническом состоянии трущейся пары средняя температура поверхности трения может возрасти примерно на 100С от исходной. Если паузы между торможениями велики, тормоз успеет остыть. Если же тормозят часто, например, в большом городе со множеством светофоров или в горах, тормоз не успевает остывать и его температура может вырасти намного больше.

Рисунок 7.3 – Изменение температуры тормоза при однократном торможении

Если тормоз плохо отрегулирован или накладка неравномерно изношена, фактическая площадь контакта в паре трения будет меньше, чем номинальная площадь накладки, а количество подводимого тепла останется тем же, и каждый квадратный сантиметр фактической площади контакта будет нагреваться сильнее, например, до 300 или 400. Такие высокие значения не удивительны: контакт твердых тел фактически представляет собой совокупность множества микроконтактов, а в каждом микроконтакте температура может достигать, например, 1600С. А названные выше числа – это усредненная по общей площади контакта температура. Итак, температура поверхностей трения в тормозном механизме может резко возрастать при работе в сложных условиях и при ухудшенном техническом состоянии пары трения, приводящем к снижению фактической площади контакта. К чему это приводит?

В школьной физике принято считать КТр для данной пары материалов величиной постоянной. Различают лишь КТр покоя и КТр скольжения, которые разнятся примерно в два раза. Это очень упрощенное представление. На самом деле КТр – величина непостоянная; он существенно и сходным образомзависит от давления в контакте, скорости скольжения и температуры (рисунок 7.4).

Рисунок 7.4 – Общий характер зависимости коэффициента трения от давления в контакте, скорости скольжения и температуры

Чем совершеннее кристаллическая решетка трущихся материалов, тем меньше изменяется КТр. У неметаллических и вообще некристаллических материалов, например, резиновых шин или материале тормозной накладки (обычно это асбестовые волокна и крошка, связанные каучуком или синтетической смолой), зависимость вполне ощутима. У фрикционных материалов, по мнению специалистов, главным фактором является температура, а скорость и давление влияют на КТр лишь постольку, поскольку изменяют температуру, и поэтому при изучении фрикционной теплостойкости таких материалов можно учитывать только влияние температуры. А оно очень велико (рисунок 7.5).

Рисунок 7.5 – Типичная зависимость коэффициента трения в трущейся паре автомобильного тормоза от температуры

Если теперь рассмотреть совместно график изменения температуры в процессе торможения и эту зависимость, можно получить диаграмму изменения тормозной силы на участке т. наз. установившегося торможения. При полной площади контакта и нормальной начальной температуре максимальная температура сравнительно невелика, диаграмма близка к горизонтали или слегка выпуклая. По мере снижения фактической площади контакта максимальная температура возрастает, диаграмма становится все более выпуклой, а когда температура перейдет за первый экстремум, на диаграмме появляется седловидный провал. Как показывает анализ, это седло может служить симптомом опасного снижения фактической площади контакта, из-за которого средняя установившаяся тормозная сила станет меньше нормы.

В отдельных случаях на тормозной диаграмме максимум смещается к началу или концу участка установившегося торможения. Все это – симптомы плохого прилегания накладки к барабану, сигналы того, что тормоз нужно регулировать или ремонтировать (проточить барабан, прошлифовать накладки). Иногда можно увидеть максимум в начале участка установившегося торможения, после которого идет равномерное линейное падение тормозной силы (рис. 7.2, л). Так проявляется неплотность в колесном тормозном цилиндре.

Расчеты показали, что опасным является снижение площади контакта накладки с барабаном до 50% от номинальной. Бывает ли такое на практике? Мы провели обследование технического состояния накладок в автопредприятиях и обнаружили, что площадь контакта менее 50% встречается на 17% накладок легковых автомобилей и на 45-55% накладок грузовых автомобилей (в зависимости от семейства). На большегрузных самосвалах площадь контакта 50% вообще считается нормой. Каковы причины этих явлений? Неправильная регулировка приводит к тому, что накладка берет не всей длиной, а только носком или пяткой. Когда на грузовых автомобилях сменили накладки и не пришлифовали их, они будут брать только серединой. Далее, накладка может иметь пониженную ширину контакта по разным причинам. Если деформировано ребро колодки, накладка будет брать только левой или правой стороной. Когда после ряда переточек тормозной барабан стал слишком тонким, при торможении он в результате нагрева будет расширяться конусом, и на внешнем краю накладки уменьшится прижатие. Если накладка не приклеена, а приклепана, то в углублениях под головки заклепок скапливается пыль и песок, изнашивает ответные части барабана, и две полосы накладки выключаются из работы. Наконец, попадание песчинок вызывает линейчатый износ накладок и барабанов.

Следовательно, пониженная площадь контакта накладки с барабаном – распространенная неисправность. В условиях экстренного торможения, особенно при ранее нагретом тормозе, она может привести к резкому падению тормозной силы. Значит, эта неисправность не только распространенная, но и опасная. Хуже всего, что заметить ее в работе крайне сложно: пока водитель выполняет только служебные торможения с небольшими замедлениями, тормоз не нагревается, его эффективность высока. А провал произойдет лишь в аварийной ситуации, т. е. именно тогда, когда требуется наибольшая эффективность торможения. Значит, эта неисправность еще и весьма коварна. Ее трудно обнаружить даже при вскрытии тормозного механизма. Обычно слесарь вскрывает тормоз, протирает накладки ветошью и осматривает. Протирать нельзя! Зачастую неработающие участки накладки припудрены пылевидными продуктами износа; если внимательно осматривать накладку, не стирая пыли, можно увидеть разницу между работающими и неработающими участками. Но при линейчатом износе требуется применение специальных методов, чтобы оценить фактическую площадь контакта. Вывод: метод и средства УД должны обнаруживать все характерные неисправности ТС, в том числе связанные с уменьшением площади контакта накладки с барабаном (диском).

Иногда тормозная сила на участке установившегося торможения колеблется (м). Причины этого следующие: неконцентричность или эллиптичность тормозного барабана; коробление тормозного диска; повышенная упругость (податливость) тормозного барабана после нескольких переточек при ремонте – из-за этого колодки растягивают барабан, превращая его в эллипс.

Итак, для эксплуатационного контроля и УД тормозных систем нужен стенд, обеспечивающий проверку ТС по требованиям ДСТУ и имитирующий дорожную проверку СТС и ВТС, предписанную ДСТУ; стенд и метод УД должны быть чувствительны ко всем основным неисправностям ТС, в том числе к пониженной площади контакта в трущейся паре.

Диагностирование ФАР И СВЕТОСИГНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Неисправности фар и светосигнальных приборов вызывают до 40% всех ДТП в темное время суток. Поэтому совершенству и надежной работе этих устройств уделяется огромное внимание. Параметры и нормативы технического состояния световых приборов установлены стандартом ДСТУ 3649-97. Фары ближнего и дальнего света должны быть укомплектованы лампами и отрегулированы в соответствии с ИЭ. Тип светораспределения - по ГОСТ 3544 “Фары ближнего и дальнего света автомобилей. Технические условия”. Обозначения типов фар: R - фары дальнего света; C - фары ближнего света и дополнительного дальнего света; CR - фары ближнего и дальнего света. Не допускается установка на ДТС фар, предназначенных для левостороннего движения.

Критериями технического состояния фар типа светораспределения С (HC) и CR (HCR) , которые работают в режиме “ближний свет” являются: – расположение светотеневой границы на контрольном экране; – сила света в контрольных точках экрана.

I - зона малой освещенности;

I I - зона интенсивной освещенности;

O - проекция на экран центра рассеивателя фары;

VOH - система координат, связанная с проекцией центра рассеивателя фары на экран (положительные значения координат точек на контрольном экране по оси OV – вниз, по оси – OH влево, ось OH параллельна опорной поверхности);

P - точка перехода светотеневой границы из горизонтального участка в наклонный;

P’ - точка, лежащая слева от точки P на светотеневой границе на расстоянии 1 м;

v- расстояние проекции на экран центра рассеивателя фары от опорной поверхности;

L- расстояние между центрами рассеивателей фар одного назначения, м;

hp, vp - координаты точки P;

vp’ - вертикальная координата точки P’.

Расположение светотеневой границы на контрольном экране определяется координатами hp, vp точки P и разностью координат  Vр = Vр - Vр’ точек P и P’. Примечание: для противотуманных фар, а также для фар, которые предназначены для эксплуатации как при левостороннем, так и при правостороннем движении, должны контролироваться только координата Vp и разность координат  Vр. При этом необходимо принять, что точка Р лежит на пересечении светотеневой границы и вертикальной оси ОV.

Нормативные параметры расположения светотеневой границы на контрольном экране:

Таблица 1

Тип светораспределения фары	Координаты точки Р на экране				 Vр, м,
	Vp		h_p		не более
	не менее	не более	не менее	не более
C (HC) CR (HCR)	0,083V	0,125V	–(0,220 – 0,063L)	+(0,145 – 0,042L)	0,10
B (противо-туманная)	0,125V	0,200V	–	–

Сила света фары в режиме “ближний свет”:

Таблица 2

Тип свето-распреде-ния фары

Координаты точки Р на экране,в которых должен быть установлен фотоприемник, м

Сила света, кд

не менее

не более

C ,CR

0, 3

–0,1

Vp – 0,05

Vp + 0,05

–

1600

750

–

HC, HCR

0, 3

–0,1

Vp – 0,05

Vp + 0,05

–

3000

750

–

B (противо-туманная)

Vp – 0,2

Vp + 0,2

–

1000

625

–

Критериями технического состояния фар типа светораспределения R (HR) и CR (HCR) , которые работают в режиме “дальний свет” являются: – расположение центра наиболее яркой части светового пучка на контрольном экране; – сила света в центре наиболее яркой части светового пучка, которая для всех фар R (HR) и CR (HCR), расположенных на одной стороне ДТМС, должна находиться в пределах 10 000 – 112 500 кд. Этот центр должен иметь следующие координаты:

Таблица 3

Тип свето- распреде-ления фары	V, м
Тип свето- распреде-ления фары	не менее	не более	h, м
CR (HCR)	Vp – 0,05	Vp	 0,1
R (HR)	0	0,05

Для световых сигнальных огней регламентируется наименьшая и наибольшая сила света, измеряемая по оси отсчета, а для указателей поворота еще и частота проблесков.

Условия проверки. Давление в шинах должно быть доведено до норму по ИЭ ДТС, управляемые колеса должны стоять в направлении прямолинейного движения. Расстояние от центров рассеивателей фар до поверхности контрольного экрана должно быть 5  0,05 м.

Что означают эти требования, если выразить их понятнее? Рассмотрим пример: V= 0,6 м, L = 1,2 м. Тогда координаты точки Р при ближнем свете должны составлять: по вертикали вниз от 0,05 м до 0,075 м, по горизонтали от 0,095 влево до 0,144 вправо. Координаты центра светового пучка при дальнем свете: от 0 до 0,05 м вниз,  0,01 м. При расстоянии до экрана 5 м это дает нам допустимые угла отклонения: ближний свет вниз от 34’ до 52’, от 5’ влево до 39’вправо; дальний свет от 0 до 34’ вниз, 7’ влево или вправо. Причем для фар только дальнего света это норма универсальная, пригодная для всех автомобилей, а для фар ближнего света каждый автомобиль будет иметь свою угловую норму. Главные здесь два соображения: на дальнем свете не светить в небо, на ближнем – освещать дорогу и правую обочину, но не светить влево, в глаза встречному водителю.

Угловое представление стандартных требований необходимо для проверки установки фар с помощью оптических приборов на постах диагностики. Проверка по экрану достаточно проста, сам экран – недорогой объект, может быть легко изготовлен в любом АТП или на СТО своими силами. Правда, его нужно дополнить люксметром или другим прибором для замера освещенности, по которой и определяется затем сила света в канделах (лат. candela свеча). Но для проверки по экрану требуется достаточно большая площадка (5 м плюс длина автомобиля), имеющая неровность не более 3 мм на м (т.е. общий уклон не более 10’), желательно затененная (без окон и с отключаемым освещением). Это доступно не всегда, точность считывания с экрана невелика, и те  8 мм, которые предписывает стандарт, – зачастую невыполнимое требование, особенно когда слесарь регулирует положение фары и должен улавливать эти 8 мм с расстояния в 5 м. Именно по этим причинам во всем мире используются различные оптические и оптико-электрические приборы (ПФ), которые позвояют проверить как установку фар, так и силу света. Прибор, точнее, его измерительный блок, монтируется на стойке, по которой может перемещаться вверх и вниз, а сама стойка может перемещаться по полу поста диагностки. Стойки одного типа опираются на обрезиненные колесики, их устанавливают перед автомобилем, затем поднимают измерительный блок на нужную высоту и ориентируют щупом по фаре. Очень важно выставить прибор так, чтобы продольная ось измерительного блока была параллельна продольной оси автомобиля. Для этого применяют разные приемы. Например, оснащают ПФ поперечной штангой с двумя щупами, каждый из которых упирают в центр рассеивателя своей фары. Когда блок выставлен, включают дальний и ближний свет и измеряют положение характерных точек на экране со шкалами, а также силу света. При необходимости регулируют положение фары по прибору.

В другом варианте стойка ПФ имеет профилированные металлические колесики, которые катаются по уложенным в полу рельсам особой формы строго водном направлении. Ось измерительного блока в этом варианте всегда перпендикулярна рельсам. Здесь приходится выставлять автомобиль относительно рельсов – в общем, гораздо более сложная задача. Однако в одном частном случае она решается очень просто: а именно, когда автомобиль стоит задними колесами на роликах роликового стенда. После вращения колес на роликах ось моста всегда устанавливается параллельно роликам. Если рельсы ПФ также смонтированы параллельно роликам, то после проверки на роликовом стенде автомобиль уже установлен в нужное положение. Здесь проявляется одно очень важное достоинство такого варианта. Как мы уже упоминали, задний мост может быть перекошен, и устранять этот дефект очень непросто. Поэтому автомобиль так и ездит по дороге в перекошенном состоянии, т.е. продольная ось автомобиля расположена под некоторым углом к истинной оси движения. Если отрегулировать установку фар обычным прибором, т.е. приняв за базу отсчета продольную ось автомобиля, то на дороге фары будут светить несколько в сторону – или на обочину, или на встречную полосу движения. При совместном использовании роликового стенда и ПФ на рельсах базой отсчета является ось заднего моста, которая определяет ось движения автомобиля по дороге, т.е. фары при любом перекосе будут отрегулированы, как это требуется. Использование такого ПФ несколько осложнено, когда приходится проверять на одном посту ДТС с разными размерами от оси заднего моста до фар (МФ). Если разброс размеров невелик, его компенсируют, устанавливая измерительный блок ПФ на стойке с возможностью продольного перемещения. Если есть несколько характерных размеров МФ, то можно заложить в полу несколько пар рельсов под эти харктерные размеры и переставлять прибор. Наконец, когда требуется охватить большой диапазон размеров МФ, ПФ устанавливают на общую подвижную в продольном направлении опору – площадку либо портал. Площадка проще и дешевле, но должна выдерживать проезд по ней автомобиля. От этого свободен портал, который пропускает автомобиль под собой, но сам портал достаточно сложен и дорог.

Приборы для проверки фар обычно выпускают универсальными для всех типов дорожных автомобилей - легковых, грузовых и автобусов. Универсальность обеспечивается необходимой высотой стойки и ходом по ней измерительного блока.

Диагностирование ХОДОВОЙ ЧАСТИ

Ходовая часть (ХЧ) включает в себя колеса с шинами и подвеску, т.е. упругие и демпфирующие элементы, соединяющие колеса с кузовом или рамой. ХЧ обеспечивает качение автомобиля по дороге с передачей необходимых продольных сил (тяговых и тормозных), поперечных сил (вызывающих поворот автомобиля), сохранением продольной и поперечной устойчивости движения без скольжения, юза и пробуксовки, а также ограничение толчков, передаваемых от дороги на подрессоренную часть, для обеспечения комфортности езды людей и сохранности перевозимых грузов. При этом должен обеспечиваться минимальный расход топлива и износ шин. Такое многобразие функций ХЧ обусловливает и многочисленность предъявляемых к ней требований. Нормативные требования , изложенные в ДСТУ 3649, достаточно лаконичны. Касаются они только шин и колес в той части, которая влияет на БД: высота рисунка протектора должна быть не менее: для ДТС категорий M₁ и N₁ – 1,6 мм; M₂ и M₃ – 2 мм; N₂ и N₃– 1,0 мм. Шины не должны иметь местных повреждений (проколы, порезы), оголяющих корд, и местных отслоений протектора. Не допускается наличие посторонних предметов между сдвоенными колесами ДТС (надо следить, чтобы посторонних предметов не было и в углублениях рисунка протектора): на ходу посторонние предметы могут выскочить и повредить идущий сзади автомобиль, например, разбить лобовое стекло. Давление воздуха должно соответствовать ИЭ и правилам эксплуатации автомобильных шин. Для наполнения шин воздухом и измерения его давления шины должны быть установлены так, чтобы вентильные отверстия были совмещены между собой. Не допускается замена золотников заглушками, пробками и т.п. ДТС должны быть укомплектованы шинами, указанными в ИЭ. Не допускается установка на одну ось шин разных размеров, конструкций (радиальной, диагональной, камерной, бескамерной), моделей с разными типами рисунка протектора, шин с шипами противоскольжения и без них. (Отметим, что нежелательно устанавливать на сдвоенные колеса шины с заметной разницей по диаметру – это вызывает повышенной износ, расход топлива и ухудшает БД, т.к. при несимметричном расположении бóльших шин на правом и левом колесе при торможении возникает поворачивающий момент, что нельзя выявить на стенде).

Не допускается установка шин, восстановленных по классу, не соотвествующему категории ДТС, шин с отремонтированными местными повреждениями на переднюю ось ДТС. Не допускается отсутствие хотя бы одного болта или гайки крепления дисков или ободов колес, ослабление момента их затяжки и наличие трещин на дисках или ободах колес.

Методы контроля. Высота рисунка определяется на наиболее изношенном участке беговой дорожки, ограниченном прямоугольником, ширина которого должна быть равна половине ширины беговой дорожки, длина - 1/6 ее окружности (т.е. длине дуги, хорда которой равна радиусу). Высота рисунка должна определяться не менее чем в пяти точках, равномерно распределенных по площади указанного участка. На шинах с индикаторами износа предельно допустимая высота определяется по появлению хотя бы одного индикатора. Контроль давления в шинах должен осуществляться при полностью остывшей шине шинными манометрами по ГОСТ 9921. Замечание: все шинные манометры очень грубы, их погрешность сравнима с допуском на давление. Поэтому доводить до нормы давление в шинах желательно по более точному манометру: стоимость шин, изношенных за время эксплуатации автомобиля, равна стоимости всего автомобиля. Замечание о норме давления: для оптимальной работы шин и автомобиля нужно поддерживать не давление воздуха, а радиальную жесткость шины, а жесткость покрышки снижается по мере износа. Особенно это справедливо для легковых шин низкого давления. Поэтому желательно на посту диагностики оценивать не просто давление, а радиальную жесткость шин. Вспомним это позднее.

Многие параметры ХЧ не оговорены стандартом, но должны проверяться при диагностировании и доводиться до нормы при УН. Параметры установки колес: развал, схождение, углы наклона шкворня, параллельность осей. Параметры подвески: целостность упругих элементов (рессор или пружин), отсутствие их пластических деформаций (“просадки”), отсутствие нарушений геометрии рессор или рычагов, демпфирующие свойства амортизаторов. Требования ДСТУ проверяют простыми средствами: осмотром, глубиномером, манометром. Для проверки прочих параметров (в ряде случаев – и давления воздуха в шинах) применяют разные приборы и стенды.

Зачем какое-то особое оборудование для диагностирования давления воздуха в шинах, если есть манометр? Затем, что вентили и золотники довольно деликатны и при частом вскрытии быстро выходят из строя – изнашивается резьба. В результате при перезде через неровность золотник может вырваться, шина быстро потеряет воздух. Кроме того, в золотник попадает грязь, и он теряет уплотняющую способность. Поэтому, в нарушение всех правил, опытные водители стараются пореже вскрывать вентиль, а давление проверяют ударами ноги или монтировки по боковине шины (по отскоку, по звону). Точность такой проверки невелика, но снижает вероятность аварийного повреждения шины. Кроме того, проверка по манометру достаточно долгая операция: даже для легкового автомобиля норматив трудоемкости 12 чел.-минут. По этим причинам постоянно создаются стенды для контроля давления воздуха без вскрытия вентиля. Ряд стендов оценивает радиальную жесткость шины. В простейшем случае шина наезжает на подпружиненный вертикальный стержень и утапливает его. Пружина достаточно сильна, чтобы вдавить стержень в беговую дорожку. По глубине вдавливания судят о суммарной жесткости шины. Показания сильно зависят от места, на которое попал стержень; на шинах с расчлененным рисунком такое устройство работает очень плохо. Другой вариант – измерение длины пятна контакта, которая прямо зависит от радиальной жесткости шины. Колесо устанавливают на плиту с продольными прорезями. В прорезях находятся диски, жестко закрепленные на общем валу. Края дисков совпадают с верхней плоскостью плиты. Вал с дисками смонтирован на каретке. Каретку прокатывают под колесом. Когда хотя бы один диск упирается в резину, вал проворачивается. Диск-обтюратор с фотодатчиком измеряет угол поворота, система пересчитывает его в длину пятна контакта.

Подвариант – пятно контакта измеряют на роликах РС. Третий вариант – измерение “пуза” шины при переезде через высокую неровность. Такой стенд достаточно точен и работает без остановки автомобиля.

Рис.12.2 – Оценка давления в шине по ее деформации при переезде через неровность

Есть стенды, на которых оценивают только давление воздуха по жесткости боковины. С помощью силовых цилиндров вдавливают наконечник особой формы в боковину шину и измеряют выход штока. Такие стенды для грузовых автомобилей выпускали в Киеве. Недостаток – большой разброс показаний из-за вариации собственной жесткости боковины и смещения колеса (силы вдавливания велики, около 2-3 кН). Пути улучшения: 1) измерять глубину вдавливания не по выходу штока, а относительно недеформированной части боковины; 2) ста вить цилиндр на плавающей опоре и одновременно давить с двух сторон – это несколько компенсирует вариацию жесткости боковины и устраняет возможность смещения колеса.

Известны в экспериментальных образцах попытки использовать акустические методы, измерять объемную деформацию, частоту собственных колебаний шины при сбрасывании с некоторой высоты и др.

Для ОД и УД установки управляемых колес применяют приборы и стенды двух основных типов: геометрические и силовые. Первые позволяют измерять углы наклона шкворней, развала и схождения. Сейчас больше всего распространены стенды проекционного типа. На колесо крепят фонарик, который можно поворачивать относительно горизонтальной оси. Поддомкрачивают колесо, винтами регулируют положение фонарика так, чтобы при покачивании вокруг оси луч на экране перемещался строго по вертикали. Затем опускают колесо на пол и вновь покачивают фонарик. Перемещение светового пятна по экрану показывает угол развала. Для проверки схождения одно колесо выставляют параллельно оси автомобиля, на втором покачивают фонарик. Смещение пятна по экрану в горизонтальном направлении говорит о схождении. Сейчас вместо обычного фонарика применяют лазер. Единственное преимущество его в том, что пятно на экране меньше по размеру, а потому выше точность считывания. На проекционном стенде можно также измерить продольный и поперечный углы наклона шкворня, перекос заднего моста и развал его колес, вызванный деформацией балки моста. По данным А.Н. Юрченко, этот развал может достигать 25’; на передних колесах по норме – от 0 до 1, т.е. значения того же порядка. Такую деформацию надо выявлять и устранять. Отметим, что в практике встречаются случаи, когда из-за деформации опорных частей продольный наклон шкворня на одном колесе положительный, а на другом отрицательный (особенно на иномарках, не рассчитанных на наши дороги). Перекосы задних мостов легко устраняются на некоторых автомобилях (например, “Рено”) , где предусмотрены специальные регулировки. Если таких регулировок нет, устранить перекос трудно. Одна из причин перекоса мостов – некачественные коренные листы задних рессор, поставляемые как запчасти. У “Волг” колебания расстояния между осью ушка рессоры и осью центрального болта могут достигать 50 мм. В таких условиях единственный способ устранить перекос – тщательный подбор запчастей. Понятно, что при указанных неисправностях управление автомобилем затруднено, стабилизация прямолинейного движения отсутствует, водитель вынужден постоянно “подруливать”, это вызывает его утомление и замедляет реакцию в аварийных ситуациях. Увеличен расход топлива и износ шин.

Все перечисленные геометрические параметры важны для работы автомобиля не сами по себе, а потому, что создают в контакте колес с дорогой силы, необходимые для обеспечения стабильности движения, правильности поворота, правильности положения автомобиля относительно оси движения. Кроме того, сочетание этих сил дожно обеспечить разумно низкое сопротивление качению (т.е. расход топлива) и минимально возможный износ шин. Следовательно, все упомянутые углы – не самоцель. Целью их поддержания являются некоторые силовые параметры. Сама собой напрашивается мысль диагностировать и регулировать ходовую часть не по промежуточным геометрическим параметрам, а по выходным силовым параметрам.

Рассмотрим эту идею на примере развала и схождения управляемых колес. Все знают, что развал нужен, хотя не у всех специалистов единое мнение, зачем он нужен. Самое очевидное предположение – чтобы компенсировать отрицательный развал, вызванный упругим прогибом моста под нагрузкой. Положительный развал создает в пятне контакта поперечные силы, направленные к середине автомобиля, отрицательный – наружу. Поскольку в пятне контакта постоянно происходит местное скольжение элементов протектора, эти поперечные силы изнашивают шину. Чтобы компенсировать вредное действие поперечных сил, колесам придают схождение, которое создает поперечные силы, направленные в противоположную от развала сторону.

При правильном сочетании развала и схождения можно довести сумму поперечных сил до нуля. Очевидно, что каждому значению развала соответствует одно и только одно значение схождения, а любое другое значение будет отличаться от оптимального и вызывать повышенный износ. Однако в нормативах приводятся рекомендуемые пределы регулировки развала и схождения, которые ограничивают поле допустимых значений.

Рис. 12.4 - Оптимальное сочетание углов развала и схождения (прямая линия) и заводское поле допуска (ВАЗ-2103, 2106, 2107)

Линия оптимального сочетания проходит через это поле, но регулировщик может выбрать сочетание углов, далекое от оптимального. Автомобиль будет отрегулирован в формальном соответствии с требованиями, а шины будут изнашиваться слишком быстро.

От этого недостатка свободен метод диагностирования и регулировки по силовым параметрам. Силовой стенд измеряет поперечную силу в контакте шины с опорой; в зависимости от значения и направления этой силы регули-руют схождение, пока не добьются силы, близкой к нулю. Известны три типа силовых стендов: реечный, площадочный и барабанный. На реечном стенде подвижным элементом является установленная на ребро рейка – стальная полоса толщиной около 10 мм, которая выступает на 0,5 мм над опорной пли-той. Рейка подвешена на двух пластинчатых пружинах и, когда колесо проез-жает по стенду, под действием боковых сил в контакте смещается вправо или влево, деформируя пружины. Датчик перемещения измеряет эту деформа-цию и передает сигнал на самописец или ЭВМ. Диаграмма записывается за один проезд колеса и представляет собой эпюру распределения боковых сил по длине пятна контакта.

Рис. 12.5 – Силовые стенды с плоской опорной поверхностью для диагностирования развала и схождения

Рис. 12.4 – Эпюры боковых сил, создаваемых в пятне контакта шины с дорогой: развалом (а), схождением (б) и совместным действием развала и схождения (в - идеальная, г - реальная)

При правильной регулировке эпюра имеет отрицательную и положительную зоны, площади которых близки между собой, а наибольшие ординаты невелики. При нарушениях регулировки одна из зон будет заметно больше другой или же будет всего одна зона (вся эпюра по одну сторону от оси). При сочетании чрезмерного развала с чрезмерным схождением площади зон могут быть одинаковы (т.е. суммарная боковая сила близка к нулю), но слишком велики, из-за чего в контакте будет действовать значительный крутящий момент, вызывающий чрезмерный износ и лишние напряжения в трапеции. Достоинство реечного стенда – быстродействие, наглядность и точность диагноза. Однако он работает только с одним из участков шины, а этот участок может иметь местные нарушения геометрии.

От этого недостатка свободен площадочный стенд, на котором подвижным элементом является площадка длиной 2-3 пятна контакта, которая подвешена на упругих элементах, перемещается только в поперечном направлении и связана с датчиком. Такой стенд тоже работает при однократном проезде колеса, но дает интегральную оценку по всему пятну контакта, причем по большей части окружности шины, чем реечный.

Рис. 12.6 – Получение интегральной диаграммы боковых сил на площадочном стенде

В начальной и конечной части диаграммы проявляются составляющие поперечной силы: при въезде шины на площадку сильнее виден развал, при съезде с площадки – схождение. Средняя часть диаграммы показывает суммарную боковую силу, действующую, когда все пятно контакта находится на площадке и не взаимодействует с неподвижной опорой. На этом участке часто можно увидеть колебания силы, которые отражают нарушения геометрии шины либо неравномерность ее упругих свойств по окружности. Точность площадочного стенда ниже, чем у реечного, он больше по размерам и несколько дороже.

Важным моментом при конструировании таких стендов является выбор жесткости пружин подвески рейки или площадки. Эти пружины работают как последовательные с шиной упругие элементы и снижают общую жесткость цепи шина-дорога. Слишком малая жесткость пружин позволяет шине немного распрямиться и искажает значения действующих сил. Слишком большая жесткость резко повышает требования к чувствительности датчиков перемещения. А.Н. Юрченко рекомендует выбирать жесткость пружин примерно в 10 раз выше, чем поперечная жесткость соответствующей части шины.

На барабанном стенде подвижным элементом является беговой барабан довольно большого диаметра (600 мм), подвешенный на маятниковых опорах. Проверяемый автомобиль крепят специальными захватами за балку переднего моста так, чтобы колесо стояло на гребне барабана. Барабан вращается под действием встроенного привода. Суммарная боковая сила в контакте шины с барабаном отклоняет его в сторону, это отклонение регистрирует датчик. Оператор, регулируя длину поперечной тяги, добивается наименьшего значения боковой силы. Достоинства такого стенда – он работает со всей окружностью колеса, позволяет выявить среднее значение боковой силы и тут же отрегулировать ее. Недостатки: 1) колесо опирается не на плоскость, а на цилиндр, форма и напряженное состояние контакта не такое, как на дороге; 2) маятниковый подвес барабана не обеспечивает нужной жесткости. Из-за этого чувствительность стенда к схождению резко понижена и нужные его изменения оказываются в области ошибок измерения. Тем не менее, такие стенды выпускались серийно, их можно встретить и сейчас.

Принято считать, что возможность регулировки дает большие преимущества барабанному стенду. Однако опыт показывает, что это не столь большое преимущество. Так, в АТП 16330 был установлен реечный стенд ХАДИ для проверки автобусов. Сначала приходилось проехать по стенду, измерить боковую силу, дать рекомендации по регулировке, отрегулировать схождение, потом снова проехать для контроля, иногда и третий раз. Но уже через неделю операторы выяснили, что, скажем, лишние 50 Н боковой силы убираются поворотом поперечной тяги на 1/4 оборота, и после этого повторные проезды оказались не нужны.

Кое-где применяют стенд для замера бокового увода. Это площадка длиной около 1 м, которая может свободно смещаться в поперечном направлении (она имеет только легкую пружину для возврата на место после проезда колеса). Увод измеряется в мм на метр или см на км. На развал такой стенд не реагирует, показания его сильно зависят от точности заезда и в целом проверка на нем ценности не представляет – в лучшем случае она говорит, что увод слишком велик и нужно заехать на более совершенный стенд.

Сеьезной причиной местного износа шин и тряски автомобиля может быть дисбаланс колеса. Автомобильные заводы балансируют колеса в сборе с шинами, ступицами и тормозными барабанами (дисками), но в процессе эксплуатации балансировка нарушается: из-за прикатывания шины, ее износа, после смены шин. За рубежом распространены станки для прикатывания шин к диску (колеса вращают на паре роликов, а третьим нагружают). Колеса необходимо подвергать статической и динамической балансировке. При статической балансировке колесо на специальной оси устанавливают на опоры малого трения. Более тяжелая часть колеса опускается вниз. Ее уравновешивают грузиками, которые зажимают между шиной и ободом. Однако “тяжелая” часть может быть смещена к одной стороне в осевом направлении, а это можно выявить и устранить только методами динамической балансировки. У нас широко применялись польские балансировочные станки EWK-15 для измерения дисбаланса вывешенного колеса без снятия с автомобиля.

Выходными параметрами подвески являются жесткость и демпфирование, которые оценивают по характеристикам колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс (частота, амплитуда, скорость и ускорение колебаний). Проверку подвески проводят двумя методами: по вынужденным колебаниям и по собственным колебаниям. В первом случае вынужденные колебания вызывают со стороны колес: их устанавливают либо на ролики с неровностями, либо на особые площадки. На РС измеряют и записывают перемещения колеса относительно кузова. Ролики вращают приводом стенда с переменной скоростью. Неровность на каждом обороте подталкивает колесо кверху. Когда частота толчков совпадет с собственной частотой подвески, возникает низкочастотный резонанс и амплитуда колебаний кузова резко увеличивается. Высокочастотный резонанс наблюдается при собственной частоте шины. Если амортизатор плохо работает, амлитуда колебаний кузова при резонансе становится намного выше нормы. Можно проверять подвеску, регистрируя скорость колебаний в межрезонансной зоне. За рубежом распространены площадочные стенды. Колесо устанавливают на колебательную площадку, включают привод и разгоняют вал с маховиком и приводными кулачками до скорости выше резонансной. Затем питание отключают, и вал вращается по инерции. По мере приближения к резонансной частоте размахи колебаний площадки возрастают, затем снова падают. О состоянии амортизаторов судят по скорости затухания колебаний: гидравлические сопротивления в амортизаторе поглощают кинетическую энергию приводного вала с маховиком. При плохом демпфировании резко возрастает время выбега. Такой стенд не требует установки на проверяемый автомобиль датчиков.

При проверке подвески по свободным колебаниям диагностическим параметром является затухание колебаний подрессоренной части. Колебания возбуждают либо подтягиванием автомобиля вниз на 60…65 мм с последующим резким отпусканием, либо сбрасыванием проверяемых колес с определенной высоты с помощью специальной площадки. Записывают колебания кузова. О степени затухания судят по соотношению первой и второй полуволны. Например, при нормальном амортизаторе и подтягивании 65 мм амплитуда второй полуволны будет около 3 мм; если амортизатор заполнен жидкостью на 75%, вторая полуволна будет иметь высоту 14 мм, если совсем пуст – 30 мм. Причинами плохой работы амортизатора может служить утечка жидкости и неисправности клапанов (поломка пружин, износ тарелок и т.п.). Нарушения работы амортизаторов приводят к дискомфорту езды и прогрессирующим усталостным явлениям в несущих частях автомобиля.

<<< < Предыдущая 1 23 / 103 4 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
01.04.2025237.57 Кб36. ОБРАЗЕЦ Курсовая работа Эконом.теория.doc
#
01.05.20253.72 Mб060 ответов.doc
#
10.02.201669.73 Кб3361-70.docx
#
10.02.20161.3 Mб4263705EKP_SVCh_RyChKOV.pdf
#
15.09.2019137.22 Кб2465-72,2.doc
#
01.03.2025969.22 Кб06_17.doc
#
10.02.2016185.55 Кб326_Расчет.docx
#
10.02.2016408.06 Кб566_Расчет_last.doc
#
24.08.2019106.3 Кб46й вариант.docx
#
10.02.2016258.05 Кб127 ГЛАВА.doc
#
04.09.2019225.79 Кб57 Лабораторная работа материалы.doc