3.2 Проектирование стенда для диагностирования и испытания элементов подвески, конструкция, расчет, принцип действия

Анализ устройства и принципа действия стендов для испытания и диагностирования шаровых шарниров и подвесок, выявил их недостатки, которые были минимизированы в предложенной конструкции стенда, который позволяет проводить диагностические и ресурсные исследования элементов подвески легкового автомобиля, в частности шаровых шарниров (рисунок 3.4). Разработанный стенд защищен патентом РФ [102], он совмещает в себе компактность, простоту исполнения с высоким уровнем соответствия реальным условиям эксплуатации шаровых шарниров (приложение Б).

Рисунок 3.4 – Общий вид стенда для испытания и диагностирования элементов подвески. Вид со стороны электрогидравлического привода

Разработанный стенд для испытания и диагностирования элементов подвески можно отнести к новому типу испытательных стендов, объединяющим в себе испытания передней подвески автомобилей и испытания шаровых шарниров независимо от других элементов подвески, обладая при этом достоинствами обоих типов испытаний и минимизирующих их недостатки.

3.2.1 Механическая часть стенда для испытания и диагностирования элементов подвески

Основа стенда – правая сторона модернизированной передней подвески типа «МакФерсон» легкового автомобиля «Daewoo Nexia» жестко закрепленная в одной точке на основании (опорный подшипник стойки) и шарнирно закрепленная в двух точках на основании (сайлент-блок и резиновая втулка) (рисунок 3.5, 3.6). Амортизационная стойка при этом заменяется на направляющий элемент (поз. 9, рисунок 3.2) обеспечивающим вертикальное перемещение без сопротивления. При этом сохраняется кинематика движения и все нагрузки на стенде по сравнению с автомобилем.

а) б)

Рисунок 3.5 - Схема механической части стенда для диагностирования и испытания элементов подвески:

а) Вид сбоку, б) вид сверху

1 – Основной гидроцилиндр, 2 - шаровый шарнир, 3 - горизонтальный гидроцилиндр, 4 - кулак поворотный, 5 - пружина, 6 - верхняя рама, 7 - боковая рама, 8 - опорный подшипник, 9 - направляющий элемент, 10 – рычаг

Рисунок 3.6 - Общий вид механической части стенда для испытания и диагностирования элементов подвески:

1 – вертикальный (основной) гидроцилиндр, 2 - вертикальный рычаг гидроцилиндра, 3 - поворотный кулак, 4 - рама стенда, 5 - рычаг, 6 - кнопка аварийного отключения стенда, 7 - горизонтальный гидроцилиндр, 8 - горизонтальный рычаг гидроцилиндра

3.2.2 Гидравлическая часть стенда для испытания и диагностирования элементов подвески

Большое распространение в машиностроении получили гидроприводы, это связано с некоторыми их преимуществами перед другими типами приводов, такими как возможность получения значительных усилий и мощностей при компактных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обладают возможностью бесступенчатой регулировки скоростей в широких диапазонах регулирования (при условии хорошей плавности движения), кроме того возможна работа в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов, а так же защита механизмов от перегрузки и возможность точного регулирования нагрузок [103].

Гидроцилиндры задают прямолинейное движение без дополнительных преобразований. Наиболее эффективно использование гидропривода при необходимости создания возвратно-поступательного движения рабочего элемента [104].

Источником нагрузок и движений в разработанном стенде для испытания и диагностирования элементов подвески служит гидравлический привод (рисунки 3.7, 3.8).

Рисунок 3.7 - Схема гидравлической и электрической части стенда:

1 – основной (вертикальный) гидроцилиндр, 2 – аварийные концевые выключатели дополнительного гидроцилиндра, 3 - дополнительный (горизонтальный) гидроцилиндр, 4 - автомат питания основного гидроцилиндра, 5 – концевые выключатели дополнительного гидроцилиндра (рабочие), 6 – гидравлический распределитель дополнительного гидроцилиндра, 7– автомат питания дополнительного гидроцилиндра, 8 – магнитный пускатель с тепловым реле, 9 – электродвигатель привода дополнительного гидроцилиндра, 10 – манометр гидролинии дополнительного гидроцилиндра, 11– насос привода дополнительного гидроцилиндра, 12 - муфта, 13 - предохранительный клапан гидролинии дополнительного гидроцилиндра, 14 – аварийная кнопка отключения стенда, 15 – фильтр дополнительной гидролинии, 16 – гидробак привода дополнительного гидроцилиндра, 17 - рабочая жидкость, 18 - гидробак привода основного гидроцилиндра, 19 – фильтр основной гидролинии, 20 - предохранительный клапан гидролинии основного гидроцилиндра, 21 - насос привода основного гидроцилиндра, 22 - муфта, 23 - электродвигатель основного гидроцилиндра, 24 - манометр гидролинии основного гидроцилиндра, 25 - гидравлический распределитель основного гидроцилиндра, 26 - контроллер, 27 - концевые выключатели основного гидроцилиндра (аварийные), 28 - концевые выключатели основного гидроцилиндра (рабочие), 29 - блок питания

Рисунок 3.8 - Общий вид гидравлического привода стенда:

1 – электродвигатель привода основного гидроцйилиндра, 2 - контроллер, 3 - гидробак основного гидроцилиндра, 4 - насос основного гидроцилиндра, 5 - предохранительный клапан основного гидроцилиндра, 6 – манометр основного гидроцилиндра, 7 - гидравлический распределитель основного гидроцилиндра, 8 - предохранительный клапан дополнительного гидроцилиндра, 9 – манометр дополнительного гидроцилиндра, 10 – гидробак дополнительного гидроцилиндра, 11 - автомат питания вертикального гидроцилиндра, 12 - рама гидро и электрооборудования, 13 – насос привода горизонтального гидроцилиндра, 14 - блок питания, 15 – электродвигатель привода дополнительного гидроцилиндра, 16 - муфта

Для создания давления в гидросистеме применяются шестеренные насосы (поз. 11, 21, рисунок 3.7), обладающие простотой конструкции, и способные работать с незначительными нагрузками стенда. Для основного гидроцилиндра применили насос НШ-32 (поз. 21, рисунок 3.7) с номинальным давление на выходе – 14 МПа, скорость вращения – 1920 мин^-1, рабочий объем – 32 см³, потребляемая мощность – 26,6 кВт, подача – 72,9 л/мин. Насос НШ-6 для дополнительного гидроцилиндра (поз. 11, рисунок 3.7) позволяет получить рабочее давление на выходе – 16 МПа, скорость вращения – 3000 мин^-1, подачу – 16,2 л/мин, рабочий объем – 6,3 см³, потребляемая мощность – 6,8 кВт).

Для создания возвратно-поступательного движения применили два гидроцилиндра двустороннего действия – вертикальный основной Ц 40х250-11-8811 и горизонтальный дополнительный Ц 40х250 1100392 (рисунок 3.6). Основной гидроцилиндр (поз.1) позволяет обеспечить работу подвески, аналогично работе подвески при движении автомобиля. Важной его характеристикой является ход штока, сопоставимый с ходом подвески 30-40 мм, и получение возможности удлинения рычага, для увеличения усилия с соответствующим увеличением хода штока. Дополнительный гидроцилиндр (поз.7) – имитирует поворот колес автомобиля за счет воздействия на поворотный кулак, который двигается из крайнего левого положения в крайнее правое, и наоборот, на расстояние 150-200 мм, ход штока гидроцилиндра составляет около 170 мм [105, 106].