2.3 Діагностування гальмівних систем автомобіля
Технічний стан гальмівних систем ДТЗ – один із найголовніших факторів, які впливають на безпеку дорожнього руху За статистичними даними кількість дорожніх транспортних пригод, обумовлених несправностями та невідповідним технічним станом гальмівних систем, становить 44,9% від загальної кількості дорожніх транспортних пригод, що викликані незадовільним технічним станом ДТЗ [4].
В процесі експлуатації ДТЗ надійність та ефективність роботи гальмівних систем забезпечується належним виконанням робіт з їх ремонту та технічного обслуговування, що повинно забезпечувати відповідність їх технічного стану до вимог безпеки дорожнього руху.
Сучасні технологічні процеси та засоби діагностування гальмівних систем вирішують першу та другу задачі технічної діагностики:
контроль відповідності технічного стану до вимог безпеки;
пошук несправностей гальмівних механізмів і привода та визначення портреби у регулювальних роботах.
У відповідності до вимог ДСТУ 3649-97 [2], технічний стан гальмівних систем ДТЗ повинен оцінюватись за наступними показниками:
ефективність гальмування гальмівними системами:
робочою;
стоянковою;
допоміжною;
стійкість ДТЗ в процесі гальмування робочою гальмівною системою;
герметичність привода:
пневматичного;
пневмо-гідравлічного;
гідравлічного2;
роботоздатність системи сигналізації;
роботоздатність пристроїв очищення повітря, видалення конденсату, запобігання від замерзання конденсату;
продуктивність джерел енергії1 гальмівних систем ДТЗ з:
пневмоприводом;
гідроприводом.
На практиці найбільші складнощі викликає контроль ефективності гальмування. Контроль ефективності гальмування в Україні у відповідності з ДСТУ 3649-97 [2] дозволяється виконувати методами дорожніх або стендових випробувань.
Критерії оцінки:
Ефективність
гальмування
Стійкість в процесі
гальмування
Герметичність
привода
Робото- здатність
системи сигналі-зації
Робото- здатність
пристроїв очищення повітря
Продук-тивність
джерел енергії
Робоча
Методи випро-бувань
Дорожні
Стендові
Дорожні
Стендові
Дорожні
Дорожні
Стендові
1.3. Контроль ефективності гальмування методами дорожніх випробувань
Для методу дорожніх випробувань критерієм ефективності гальмування за ДСТУ 3649-97 є гальмівний шлях. Допускається контролювати ефективність гальмування за значеннями усталеного сповільнення ДТЗ та тривалості спрацьовування гальмівної системи [2].
Для реалізації цього методу випробувань необхідно мати ділянку дороги, атестовану у встановленому порядку, засіб вимірювання початкової швидкості гальмування, засіб вимірювання гальмівного шляху або засоби вимірювання усталеного сповільнення та тривалості спрацьовування гальмівної системи, а також, засіб вимірювання приводного зусилля на органі керування гальмівної системи [2].
Умови проведення дорожніх випробувань:
Дорога повинна мати цементно- чи асфальтобетонне покриття. Поверхня повинна бути чистою, сухою та рівною. Поздовжній та поперечний ухил >1,5%.
Ширина – 7,5 м.
ДТЗ повинно бути у спорядженому стані з водієм . Гальмівні механізми повинні бути “холодними”, (не використовуватись на протязі 30-40 хв).
Ділянка дороги повинна мати цементо- чи асфальтобетонне покриття, достатню довжину для забезпечення можливості розгону ДТЗ до швидкості 3545 км/год, та ширину не менше, ніж 7,5 м. Для забезпечення можливості проведення випробувань, в залежності від категорії ДТЗ та його динаміки, довжина випробної частини ділянки, на якій відбувається гальмування, повинна бути від 30 м до 40 м, а для автопоїздів - дещо більшою, причому, повинна забезпечуватись можливість розгону ДТЗ до початкової швидкості у обох напрямках руху. Поверхня дороги повинна бути сухою, чистою та рівною. Забезпечити чистоту та сухий стан поверхні дороги щоденно у всі пори року дорого, а тому для АТП та СТО - практично неможливо.
Під час атестації дороги необхідно визначити відсутність ухилів випробної ділянки, що перевершують нормативне значення 1,5 %. Якщо є паспортні дані цієї ділянки дороги із значеннями ухилу, то допускається їх не вимірювати. У випадку застосування дороги загального призначення навіть з неінтенсивним рухом, необхідно мати відповідний дозвіл та забезпечувати безпеку проведення випробувань у встановленому порядку.
Якими засобами можна вимірювати гальмівний шлях ? За ДСТУ 2886-94 гальмівний шлях - це відстань, пройдена ДТЗ від початку до кінця гальмування, тобто, від моменту початку приведення в дію органа керування гальмівної системи ДТЗ до моменту повної його зупинки [5]. Якщо можна було б визначити на дорозі точку, яка відповідає моменту початку приведення в дію органа керування, то гальмівний шлях можна було б вимірювати рулеткою із металевою стрічкою відповідної довжини.
На практиці часто застосовують спеціальні площадки з розміткою. Водій розганяє ДТЗ і при досяганні розмітки загальмовує його. Необхідно відзначити, що такий метод не відповідає вимогам стандарту щодо точності вимірювання.
По-перше, як правило, не контролюється приводне зусилля на органі керування гальмівної системи.
По-друге, спідометри більшості ДТЗ допускають похибку визначення швидкості в діапазоні від 0% до +10%, що становить 012 км/год. Стандартом допускається похибка не більше 1,5 км/год [2].
По-третє, стандартом [2] встановлена межа похибки вимірювання гальмівного шляху в 5 %, що становитиме від 0,6 м до 0,9 м гальмівного шляху для ДТЗ різних категорій. Помилка виміряного значення гальмівного шляху, що обумовлена неточністю спідометра, становитиме від 0 до +1,4 м гальмівного шляху, що недопустимо.
По-четверте, зорово-моторна реакція здорової людини становить 0,30,6 с. В результаті, маючи швидкість 1014 м/с, водій може помилитись на розмітці, як мінімум, на 33 м.
По-п'яте, на результат може впливати суб'єктивний фактор, обумовлений можливою зацікавленістю випробувача в його результатах.
В практиці розслідування дорожньо-транспортних пригод для визначення точки, від якої вимірюватимуть гальмівний шлях, застосовують спеціальні пристрої. Найпростіший з них – це пістолет, призначений для забивання дюбелів у бетон, який спрацьовує від мікровимикача, встановленого на гальмівну педаль. Такий пістолет “заряджають” крейдою чи зубною пастою. У момент початку приведення в дію гальмівної педалі він спрацьовує і залишає на дорозі пляму. Такий метод більш точний, але для його реалізації необхідно провести метрологічну атестацію методики вимірювання та застосовувати пристрої вимірювання приводного зусилля і початкової швидкості гальмування.
Наведені нормативні межі похибки вимірювання початкової швидкості та гальмівного шляху можуть забезпечити прилади, які називають "п'яте колесо", в комплект яких входить датчик приводного зусилля. Такі прилади вимірюють пройдений ДТЗ шлях, у тому числі і гальмівний, а також поточні значення швидкості, прискорення та сповільнення. Слід зазначити, що ці прилади дорогі і за вартістю не поступаються гальмівним стендам. Найбільш розповсюджені п’яті колеса контактного типу, які в процесі вимірювань мають постійний контакт з поверхнею дорожнього покриття. Останнім часом все ширше знаходять застосування прилади безконтактного типу – радарні та оптичні.
Стандартом [3] для дорожніх методів випробувань передбачена можливість оцінки ефективності гальмування за значеннями усталеного сповільнення та тривалості спрацьовування гальмівної системи. Усталене сповільнення вимірюють за допомогою деселерометрів та деселерографів. Початкова швидкість гальмування практично не впливає на сповільнення та на тривалість спрацьовування, і для такого методу випробувань допускається користуватись спідометром ДТЗ (в ДСТУ 3649-97 про це не сказано1).
Найбільш широке застосування в практиці знайшли механічні та рідинні деселерометри інерційного типу. Чутливим елементом таких деселерометрів є інерційна маса (тягарець чи рідина), переміщення якої пропорційне сповільненню. Найбільш поширені в АТП та СТО деселерометри моделі 1155 Новгородського НВО “Автоспецоборудование” (Рис. 1). Принцип вимірювання полягає у вимірюванні переміщення інерційної маси (маятника) під дією сили інерції, що виникає у процесі гальмування ДТЗ. Деселерометр закріплюють на лобовому чи боковому склі за допомогою присосок і встановлюють його у робоче положення за допомогою фіксуючих гвинтів. Сповільнення вимірюють у процесі гальмування ДТЗ з початкової швидкості гальмування 35-45 км/год на рівній, сухій випробній ділянці дороги з асфальтовим чи асфальто-бетонним покриттям. На корпусі приладу нанесена таблиця з нормативними даними. Слід зазначити, що ці нормативні дані не відповідають тим нормативам, що встановлені в ДСТУ 3649-97 [2], а тому оператор повинен користуватися даними, які діють на сьогодні в Україні.
Деселерометри дозволяють визначити близьке до максимального або максимальне значення сповільнення, яке приймається за усталене, що не зовсім вірно. На точність вимірювання сповільнення впливають кут диференту і швидкість змінювання цього кута – швидкість диференту. Вплив швидкості диференту на точність вимірювання сповільнення можна зменшити, наближаючи прилад до осі диференту, що досить складно зробити, зважаючи на конструкцію деселерометра. Методична складова похибки вимірювання сповільнення, обумовлена диферентом, залежить від розмірів ДТЗ та характеристик його підвіски і може сягати 30%. Крім цього, деселерометри не дозволяють виміряти тривалість спрацьовування гальмівної системи ДТЗ - проміжок часу від моменту початку приведення в дію гальмівної педалі до моменту досягнення сповільнення свого усталеного значення.
Рис. 1. Загальний вигляд деселерометра моделі 1155 Новгородського НВО “Автоспецоборудование”
Деселерографи дозволяють одержати гальмівну діаграму, за якою визначаються усталене значення сповільнення та тривалість спрацьовування
гальмівної системи. В комплекті деселерографа, як правило, є датчик приводного зусилля на органі керування гальмівної системи. Деселерограф встановлюється на підлозі салону водія, тобто - ближче до осі диференту, що зменшує вплив швидкості диференту на точність вимірювання сповільнення.
Найбільш часто в українських підприємствах можна зустріти деселерографи виробництва колишньої НДР – “BVS-12” та “Motometer” (Німеччина). За гальмівною діаграмою, записаною за допомогою деселерографа, можна визначити усталене значення сповільнення та тривалість спрацьовування гальмівної системи. Типова гальмівна діаграма, отримана за допомогою деселерографа, наведена на рис. 3.
Датчик приводного зусилля на органі керування гальмівної системи повинен бути пристосований до вимірювання приводного зусилля, прикладеного як до гальмівної педалі, так і до рукоятки стоянкової гальмівної системи.
Зважаючи, що стандартами [2, 6] встановлена границя допустимої основної похибки до вимірювання приводного зусилля в 4%, доцільно відзначити, що більшість датчиків гідравлічного та гідроелектричного типу не забезпечують такої точності. Найкращу точність мають датчики з тензометричною системою вимірювання.
Крім цього, у більшості датчиків не враховується методична складова похибки вимірювання, яка залежить від конструкції датчика та його розмірів і яка може сягати до 12%. Для більшості ДТЗ можна вважати, що чим менша висота датчика приводного зусилля – тим меншою буде методична складова похибки вимірювання приводного зусилля.
Баласт потрібен для випробовують ДТЗ в стані завантаження "до повної маси”. Баласт не повинен змінювати свою масу в залежності від погодних та кліматичних умов. Найкраще для цього підходить шріт, металеві окатиші, тощо, розфасовані у спеціальні цупкі мішки по 25, 20, 10, 8, 5, 3, 2, 1 та 0,5 кг. Для забезпечення можливості розміщення мішків на спинках та підголівниках сидінь тих ДТЗ, що призначені для перевезення пасажирів, мішки повинні мати кріпильні ремені. Для цих ДТЗ бажано застосовувати повномасштабні манекени, хоча необхідно відмітити їх високу вартість та практичну недоступність для АТП і СТО. Для вантажних автомобілів в якості баласту допускається застосовувати монолітний баласт, який не змінює своєї маси в залежності від погодних та кліматичних умов і не зміщується в процесі гальмування.
Процес випробувань має наступні особливості. Якщо ДТЗ випробовується у спорядженому стані і він не обладнаний регуляторами чи обмежувачами гальмівних сил, то у цьому випадку попередньо повинне бути розраховане приводне зусилля на органі керування, часткове від нормативного, у такому співвідношенні: маса спорядженого ДТЗ, поділена на його повну масу [2].
У випадку випробувань ДТЗ з повною масою, він повинен бути забаластований. Показники маси, по осях повинні відповідати паспортним даним на ДТЗ. Правильність баластування перевіряється на вагових простоях, що дозволять визначати навантаження як на осі, так і на ДТЗ у цілому.
Якщо випробування проводяться на дорогах загального призначення, то ділянка дороги повинна бути перекрита у встановленому порядку та повинні бути прийняті заходи з безпеки дорожнього руху для ДТЗ, які проїжджають цією дорогою.
Для впевненості в стійкості ДТЗ на дорозі та надійності кріплення баласту в процесі випробувань роблять декілька пробних гальмувань із швидкостей 20 км/год та 30 км/год. Щоб забезпечити встановлені в стандарті умови випробувань щодо температури гальмівних механізмів, після пробних гальмувань необхідно зачекати 20÷30 хв, після чого ДТЗ розганяється до швидкості в діапазоні 35÷45 км/год, наприклад – 42 км/год. Після цього від'єднують двигун від трансмісії і ДТЗ рухається накатом, намагаючись дотримуватись середини позначеного на дорозі коридору. При досягненні конкретного значення швидкості, скажімо, 40 км/год, ДТЗ загальмовують у режимі повного екстреного гальмування з приводним зусиллям, яке не повинне перевершувати нормативного чи обчисленого часткового від нормативного значення. За допомогою засобів вимірювань визначають гальмівний шлях або усталене сповільнення та тривалість спрацьовування гальмівної системи. Після цього ДТЗ розвертають для руху по випробній ділянці у зворотному напрямку. Процес випробування повторюють, причому важливо досягти тієї ж початкової швидкості гальмування, тому що, коли результати будуть відрізнятись від середнього за двома випробуваннями більше, ніж на 5%, то випробування відповідно до вимог стандарту [2] прийдеться повторювати.
Із наведених особливостей процесу діагностування очевидно, що дорожні методи випробувань трудомісткі, дорогі та неприйнятні для умов АТП і СТО.