Методичка. Планирование и оценка результатов испытаний колёсных и гусеничных машин

11

и расхода топлива при постоянных частотах вращения коленчатого вала, а также при заданных законах изменения частоты и нагрузки.

Рис. 1. Схема индукторного тормоза

1 – статор; 2 – катушка возбуждения; 3 – ротор; 4 – система охлаждения;

5 – трубопроводы системы охлаждения; 6 – соединительный фланец;

7– основание; 8 – стойки; 9 – вал ротора.

2.Предельные показатели мощности и крутящего момента двигателя при изменении параметров и регулировок системы питания, газораспределения, зажигания и заводских допусков на их изготовление.

3.Детонационные характеристики.

4.Надёжность, включая безотказность, износостойкость.

5.Токсичность и дымность.

6.Шумность и вибрации.

12

Рис. 2. Схема гидравлического лопастного тормоза

1 – водопроводная магистраль; 2 – ротор; 3 – статор; 4, 5 – подшипники; 6 – стойки; 7 – плита основания; 8 – сливной вентиль; 9 – вал тормоза.

При испытаниях на стенде с электрическим приводом реверсивного действия можно оценить работу двигателя в режимах принудительного холостого хода, определить механические потери в нём, осуществить пуск без стартера, провести холодную приработку после сборки.

Стендовые испытания трансмиссий, помимо проверки на функционирование, включают определение статической прочности, жёсткости, долговечности, внутренних энергетических потерь, шума и вибрации, температурных характеристик, специальных показателей работы узлов и агрегатов. В большинстве случаев испытания проводятся на универсальных стендах для оценки одновременно нескольких показателей. Для испытаний отдельных узлов и механизмов трансмиссии используются стенды прямого нагружения (с разомкнутым потоком мощности), с замкнутым контуром, с динамической нагрузкой, с нагрузкой от маховых масс.

Испытания сцеплений включают определение момента трения, коэффициента надёжности при повышенных частотах враще-

13

ния, термостойкости фрикционных накладок, исследование балансировки, характеристик демпфера крутильных колебаний, надёжности механизмов включения, нажимных пружин, износостойкости фрикционных накладок, их намокаемости в воде и масле, некоторых других свойств. Программы комплексных испытаний предусматривают циклическую повторяемость процессов включения и выключения сцеплений с различными режимами на испытательном стенде (рис. 3).

Испытания механических коробок передач осуществляются на специальных стендах (рис. 4), регламентируются отраслевыми стандартами или ТУ и включают: определение статической прочности (по нагрузкам, разрушающим наиболее слабое звено), установление величины и положения пятен контактов зубьев шестерён всех передач под нагрузкой, построение температурной характеристики (по времени непрерывной работы в режиме максимальной мощности двигателя), оценку уровня вибрации и шума, качества работы синхронизаторов и механизма управления, коэффициента полезного действия (КПД).

Рис. 3. Схема стенда для испытаний дисков сцепления

1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – вал; 4 – маховик с инерционными массами; 5 – испытуемый диск сцепления; 6 – нажимной диск; 7 – измеритель

крутящего момента; 8 – динамометр прижимного устройства; 9 – прижимное устройство; 10 – механизм выключения прижимного устройства; 11 – блок

автоматического управления стендом.

14

Рис. 4 .Схема стенда для испытаний коробок передач

1 – электродвигатель; 2 – коробка передач; 3 – тормозное устройство.

При испытаниях надёжности коробок передач определяют долговечность шестерён (по изгибной и контактной усталости зубьев), подшипников качения (по контактной усталости и износу), подшипников скольжения, муфт переключения передач (синхронизаторов, торцевых поверхностей зубьев шестерён), сальников, картера коробки передач. Исследуется влияние различных конструктивных и технологических факторов на работу коробки передач и её механизмов.

При испытаниях автоматических коробок передач дополнительно исследуются: зависимость момента переключения от скорости движения машины и нагрузки на ведомом валу, характеристики управляющих систем, моменты трения в тормозах и фрикционах коробки.

Стендовые испытания карданных передач (рис. 5) начинают с определения прочности под статической нагрузкой крутящим моментом до разрушения слабого звена. Затем исследуются вибрации и производится балансировка при динамических испытаниях на специальных стендах. Оценивается критическая частота вращения до появления изгибных колебаний, а также КПД передачи. При испытаниях долговечности карданной передачи программируется изменение нагружения по четырём параметрам: крутящему моменту, частоте вращения, углу между валами, осевому перемещению в шлицевом соединении.

Ведущие мосты испытывают на стендах в сборе и поэлементно основные их узлы: главную передачу, дифференциал, полуоси, балку, поворотные кулаки (управляемых ведущих мостов полноприводных машин). Методически испытания ведущих мостов схожи

15

с испытаниями коробок передач. При испытаниях статической прочности и жёсткости ведущих мостов соблюдается схема нагружения, соответствующая приложению вертикальных нагрузок от рессор (рис. 6) или несущей системы (при безрессорной подвеске).

Рис. 5. Схема стенда для испытания карданных валов при переменных нагрузках

1 – электродвигатель; 2 – тормоз; 3 – маховик.

При динамических испытаниях определяют КПД ведущего моста, коэффициент блокировки дифференциала, долговечность зубьев шестерён главной передачи, подшипников, деталей дифференциала, сальников и уплотнений, полуосей и балки.

Долговечность полуосей определяют на стендах циклического знакопеременного нагружения крутящим моментом по программам, включающим блоки низко- и высокочастотных нагрузок со ступенчатым изменением амплитуды.

Испытания несущих систем, рам, кузовов и кабин произво-

дятся на стендах (рис. 7) статического и динамического нагружения раздельно или совместно в различной комплектации, а также на машине, установленной на стенде.

Цель статических испытаний несущих систем – проверка прочности и жёсткости. При этом выявляются ослабленные или перегруженные участки и соединения, деформации под действием ус-

16

Рис. 6. Схема стенда для испытаний несущих деталей ведущих мостов и осей автомобилей

1 – крепёжные плиты; 2 – шпильки; 3 – испытуемый мост; 4 – опорные стойки; 5 – фундаментная плита; 6 – нагрузочные гидравлические цилиндры.

танавливаемых агрегатов и груза, различных видов внешнего нагружения. Преимущественно при испытаниях используется два вида нагружения:

-изгиб в вертикальном направлении под действием сил, приложенных в местах реального воздействия (опоры рессор, двигателя, кабины, кузова и других агрегатов) с перегрузкой, например, для легковых автомобилей в 2…2,5 раза, для грузовых – 2,5…4 раза;

-закручивание моментом, соответствующим предельному перекосу при преодолении экстремальных препятствий, например, соответствующему вывешиванию одного из колёс автомобиля.

Напряжения в любом сечении элементов конструкции при этих испытаниях не должны превышать предела текучести материала, а деформации – допустимых величин для сохранения зазоров между силовыми элементами, в дверных и оконных проёмах, иных показателей форм и допусков на геометрические размеры, предусмотренных конструкторско-технологической документацией.

17

Рис. 7.Стенд для испытаний на усталость рам при кручении

1 – инерционные грузы; 2 – крепёжная рама инерционных грузов; 3 – вибрато-

ры; 4 – пружинные опоры; 5 – испытываемая рама.

Важной задачей статических стендовых испытаний является изучение напряжённого состояния всех элементов несущей системы под нагрузкой путём, например, тензометрирования во многих точках, результаты которого служат основанием существенного со-

18

кращения объёмов измерений при последующих динамических испытаниях.

На стендах с динамическим нагружением (рис. 8) оценивается долговечность конструкции в целом (рам, кузовов, кабин), их частей (например, лонжеронов рамы) и отдельных узлов.

Динамические стендовые испытания кузовов, кабин и комплектных машин являются основным способом оценки пассивной безопасности. При этом имитируются опрокидывание, лобовое столкновение, наезды сзади или сбоку. Используются стенды, осуществляющие разгон испытуемого объекта и его наезд с заданной скоростью на массивное препятствие (рис. 9) под разными углами (стенды-катапульты), а также стенды с массивным маятником (копровые стенды) для ударных нагрузок в определённые места конструкции. Например, удар спереди по верхнему углу кабины имитирует падение машины с откоса, удар сбоку по верхнему углу кабины имитирует опрокидывание машины в кювет, удар по задней стенке

– воздействие незакреплённого груза при резкой остановке. Схожими методами испытываются на стендах силовые каркасы кузовов, бамперы, оперения.

Рис. 8.Стенд для испытания автомобильных кузовов на усталость

1 - АСУ стенда; 2 – задающее устройство циклов нагружения; 3 – насосная

станция гидросистемы; 4 – кривошипно-шатунный нагружатель; 5 – гидромотор; 6 – соединительная муфта; 7 – контрольное устройство обратной связи; 8 – испытываемый кузов.

19

Рис. 9. Схема стенда для испытания автомобилей на фронтальный удар

1 – вышка; 2 – груз; 3 – препятствие; 4 – испытуемый автомобиль; 5 – тяговый

трос лебёдки; 6 – направляющий рельс; 7 – лебёдка.

Применяется также динамическое локальное нагружение на отдельных участках конструкции с помощью различных вибраторов направленного воздействия для оценки частоты собственных колебаний и частотных резонансов отдельных деталей и сочленений.

Стендовые испытания подвески включают определение ха-

рактеристик упругости при вертикальных и поперечно-угловых деформациях. Испытания отдельных элементов и деталей включают также оценку надёжности.

Исследования упругости подвески с торсионами, листовыми рессорами и пружинами (в целом и поэлементно) ограничиваются обычно статической нагрузочной градуировкой.

Пневматические и гидропневматические рессоры испытываются на стендах как при квазистатическом (медленном) сжатии при разных начальных давлениях упругой среды, так и в режиме динамического нагружения по гармоническому закону с различной частотой.

Амортизаторы испытывают на стендах для определения зависимости развиваемой силы сопротивления от скорости перемещения поршня. При контрольных и приёмочных испытаниях амортизаторов определяются герметичность, шумность, плавность работы. Проверяется также стабильность рабочей диаграммы и оценивает-

20

ся зависимость поглощаемой энергии за цикл сжатия и отбоя от температуры заполняющей жидкости.

Стендовые испытания долговечности, как правило, проводятся поэлементно: испытания рессор, деталей направляющих устройств (шарниров, кронштейнов, креплений), амортизаторов при динамических нагружениях по различным программам. Испытываются также комплекты сопряжённых узлов, например, листовые рессоры совместно с шарнирами и кронштейнами крепления к раме. Получают распространение также стендовые испытания с одновременным нагружением на изгиб и кручение.

Испытания шин на стендах проводятся для определения геометрических параметров (радиусов свободного, статического, динамического качения, площади контакта с опорной поверхностью по выступам рисунка протектора, по контуру отпечатка), характеристик упругости и демпфирования при нагружении нормальной, боковой и окружной силами, характеристик бокового увода, сцепных свойств, долговечности (в основном по износу протектора и расслоению каркаса).

Преобладающими при стендовых испытаниях шин являются режимы качения, преимущественно по внешним поверхностям вращающихся опорных барабанов. На стендах также исследуются температурные состояния, эпюры давлений и другие показатели рабочих процессов шин. Характеристики упругости и демпфирования определяются на стендах в режимах квазистатического и динамического нагружения.

Массовые испытания шин проводятся на шинообкатных станках различной конструкции, на которых значительно ускоряется наступление предельных состояний.

Колёса и ступицы на стендах испытываются на прочность под действием вертикальной и боковой сил. Под действием этих же сил испытываются колёса на усталость. При этом колёса монтируются на стендах (рис. 10) неподвижно, что даёт возможность наблюдения зарождающихся деформаций и трещин.

Рулевое управление испытывается на стендах главным образом на надёжность рулевых механизмов, а также насосов, силовых цилиндров усилителей, износостойкость шарниров и других деталей.