Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы испытаний транспортно-технологических машин и оборудования. Учебное пособие.pdf
t
α
αα=Φ
dp
)( ,
∫
t
−
α
ˆ
ˆ
где α =
( EKi−
)
/ E
δ – аргумент нормированного распределения.
1.6. ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ: СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОТЧЁТА
По окончании испытаний комиссия составляет технический
отчёт. Материалы испытаний оформляют протоколами, актами,
записями в журналах испытаний, картами измерений, ведомостями,
которые при необходимости дополняют фотографиями, схемами,
графиками.
Технический отчёт включает введение, технические характеристики объектов испытаний, условия и результаты испытаний,
анализ и оценку результатов испытаний и заключение. Во введении
указывают цель и вид проведенных испытаний, основание для их
проведения (приказ, задание) и организацию, проводившую испытания. При составлении технической характеристики автомобиля
следует учитывать вид испытаний. Если модель автомобиля готовят к постановке на производство, то дают её полную характеристику. При повторяющихся испытаниях находящихся в производстве моделей ограничиваются их краткой технической характеристикой.
Основную часть отчёта дополняют общими условиями проведения и выполненным объёмом испытаний, характеристиками используемых приборов и оборудования и результатами испытаний
по всем разделам программы. В отчёте приводят результаты осмотров, измерений, указывают перечень выявленных при испытаниях
недостатков автомобиля с анализом причин и рекомендациями по
их устранению. Отчёт содержит анализ и оценку результатов испытаний.
По результатам испытаний делают заключение в соответствии
с задачами отдельных видов испытаний. Например, по результатам
предварительных испытаний дают заключение о возможности
предъявления опытного образца на приёмочные испытания. Технический отчёт оформляется в соответствии с требованиями нормативных документов, в которых содержатся общие требования к отчёту.
21
1. Что такое испытания?
2. Укажите объекты испытаний.
3. Что представляют собой условия испытаний?
4. Для чего необходима методика испытаний?
5. Какие виды испытаний по объектам, назначению, спосо-
бам проведения Вы знаете?
6. Какие испытания различают по методам, условиям и месту
проведения?
7. Укажите виды испытаний по продолжительности проведения.
8. Как различаются испытания по характеру решаемых задач?
9. Чем отличаются предварительные испытания от приёмоч-
ных?
10. Зачем нужны ресурсные испытания?
11. Что представляют собой аттестационные испытания?
12. Что такое программа испытаний? Какие работы в ней пре-
дусмотрены?
13. Чем обусловлено число проводимых испытаний?
14. От чего зависит выбор массы автомобиля для проведения
испытаний?
15. Что представляет собой подготовка к испытаниям?
16. Где обеспечиваются наилучшие условия испытаний?
17. В чём отличие дорожных участков для проведения испы-
таний автомобильной техники на скорость?
18. Для каких испытаний предназначена булыжная дорога?
19. Какие участки служат для проверки тягово-скоростных и
тормозных свойств автомобилей?
20. Что включает в себя комплекс для испытаний автомобиля
на пассивную безопасность?
21. В чём назначение бассейнов, имеющихся на полигоне
в НАМИ?
22. Каковы требования, предъявляемые к измерительной ап-
паратуре?
23. Каков порядок установки измерительных приборов на ав-
томобиль?
24. Какой документ составляется по окончании испытаний?
Каковы его структурные составляющие?
22
Вопросы для самоконтроля
2. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ РУЛЕВЫХ УПРАВЛЕНИЙ И КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КУЗОВА
2.1. ИСПЫТАНИЯ НА БЕЗОПАСНОСТЬ
Повышение пассивной безопасности транспортной техники
связано, в первую очередь, с безопасностью рулевых управлений,
к конструкциям которых предъявляют ряд требований. Так, в случае лобового столкновении верхние части рулевого вала и рулевой
колонки не должны значительно перемещаться внутрь салона автомобиля. Для режима испытаний на лобовое столкновение с неподвижным предметом нормативными документами предусмотрено ограничение (в размере 127 мм) перемещения назад параллельно
продольной оси автомобиля частей рулевого управления.
Также механизм рулевого управления подвергают испытаниям
на поглощение энергии удара. С этой целью рулевой механизм
в сборе с рулевой колонкой устраивают в кузове автомобиля,
у которого удалена верхняя задняя часть так, чтобы оставшаяся
часть крыши и другие детали не препятствовали движению манекена в направлении к рулевому штурвалу. Параметры модели туловища человека при таких испытаниях следующие: длина 940 мм,
масса 34…36,3 кг и жёсткость 107…143 Н/мм. Модель приводится
в движение благодаря специальной установке маятникового типа.
При столкновении модель туловища перемещается перпендикулярно направлению движения.
Первое соприкосновение модели с рулевым колесом автомобиля происходит в точке, в которой с ним соприкасается перемещающийся вперед человек ростом 1730 мм и массой 75 кг. Скорость движения модели туловища в момент, предшествующий первому соприкосновению, должна быть равна 24,1 ± 0,4 км/ч.
Рулевое управление считается безопасным, если измеренная
величина максимального усилия, действующего со стороны рулевого колеса на модель, не превышает 11,35 кН, а при деформации
рулевого колеса не образуются острые грани и выступы.
РУЛЕВЫХ УПРАВЛЕНИЙ
23
2.2. ИСПЫТАНИЯ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ КУЗОВА
Крепление сиденья, устройства его регулирования и фиксации
в любом рабочем положении, а также стопорные устройства откидываемых сидений должны выдерживать двадцатикратную перегрузку от веса сиденья в сборе с обивкой, направленную по продольной оси автомобиля, в течение не менее 0,5 с. Погрешность
измерения усилий не должна превышать 5%.
Сиденье, устройства для регулирования и фиксации его положения, а также стопорные устройства должны выдерживать
нагрузку, действующую на спинку сиденья и создающую момент
опрокидывания, равный 540 Н⋅м.
Важным конструктивным элементом сиденья автомобиля считается подголовник, который служит для защиты головы водителя
(пассажира) от травмированного сдвига шейных позвонков при
внезапном наезде на автомобиль сзади. Эффективность подголовников определяется двумя испытаниями: во время первого оценивается жёсткость системы «спинка сиденья–подголовник» путём
приложения момента величиной 380 Н⋅м. Во втором испытании
используется маятник, приведённая масса которого равна 6,8 кг.
Нижняя часть маятника представляет собой жёсткую модель головы диаметром 165 мм, к которой прикреплены акселерометр и измеритель скорости. Энергоёмкость подголовника признается достаточной, если при ударе об него модели с начальной скоростью
6,67 м/с замедление не превышает 80g в течение 0,003 с.
Подобные испытания осуществляют при определении качества
упругости мягкой накладки панели приборов, обивки задней части
спинок передних сидений и других элементов салона автомобиля,
покрытых поглощающими энергию материалами.
Степень обеспечения требования пассивной безопасности конструкции кузова автомобиля в основном определяется прочностью
и надёжностью запорных устройств и петель. При аварийных ситуациях не допускается самопроизвольного открытия дверей автомобиля. Прочность работы дверных замков и петель оценивается
так: на запорные устройства и навески прикладывают усилия (при
полностью закрытой двери): в продольном направлении 11,34 кН;
в поперечном направлении 9,07 кН. Эффективность их считается
достаточной, если не происходит разрывов.
24
Эффективным средством пассивной безопасности автомобилей признается использование ремней безопасности, так как они
в случае аварии позволяют снизить её воздействия. Разработаны
специальные программы для испытаний ремней безопасности как
для водителя, так и взрослого пассажира, например, на возможность открытия замыкающего устройства; на антикоррозионные
характеристики; на износо-пылестойкость втягивающего механизма; на прочность ленты и жёстких элементов (на разрывной установке при усилии 15 кН) и др.
Динамические испытания ремней безопасности осуществляют
на специальной тележке с сиденьем, к которому крепятся ремни.
На сиденье устанавливают манекен, к нему подгоняются лямки
ремней и пристегивают. Чтобы обеспечить максимальную реальность условий испытаний ремни подгоняют так, что между спиной
манекена и спинкой сиденья можно вставить полосу толщиной
25 мм. Тележку сначала разгоняют до скорости 50 ± 1 км/ч, а затем
с помощью специального устройства внезапно останавливают на
пути 400 ± 50 мм, чтобы замедление составляло 35g. В ходе испы-
таний постоянно делают записи о скорости движения тележки и
перемещения манекена относительно тележки, а также регистрируют замедления тележки и манекена. По окончании испытаний
ремень безопасности исследуют на предмет обнаружения разрывов
и поломок.
Отдельно испытывают места крепления ремней безопасности,
проводя усилия с помощью нагружающих устройств в реально действующих направлениях. Крепление должно выдерживать нагрузку
не менее 0,2 с.
2.3. ПОЛИГОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ НА ПАССИВНУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ
Полигонные испытания автомобилей позволяют создать реальные ситуации на дороге: лобовое столкновение; опрокидывание
автомобиля; наезды сзади и сбоку. На автополигоне НАМИ испытания проводят на специальной площадке размером 10×300 м.
Предполагаемое препятствие выполнено в виде железобетонного
параллелепипеда с параметрами 1,5×3,5×5 м. Масса препятствия
примерно 90 тыс. кг.
Автомобиль разгоняют буксирующим тягачом или лебедкой
до скорости 48…53 км/ч прямо по направляющему рельсу. За 3…5 м
25
до препятствия происходит расцепка буксирного троса, и оставшееся расстояние испытываемый автомобиль проходит накатом.
Столкновение с бетонным препятствием при скорости автомобиля
около 50 км/ч идентично встречному столкновению двух автомобилей, движущихся со скоростями 70…75 км/ч.
На специальных камерах регистрируется процесс столкновения с препятствием с частотой съёмки, равной 1000 кадров/с. В ходе испытаний делают замеры замедления в различных точках,
деформации и перемещения элементов кузова, рулевой колонки.
По окончании выставляют оценки надёжности крепления ремней
безопасности, сидений, дверных замков и перегородки между багажным отсеком и пассажирским салоном, а также возможность
эвакуации пассажиров из салона автомобиля после аварии, пожаробезопасность конструкции и др. Аппаратура, предназначенная
для измерения скорости автомобиля в момент столкновения, должна обеспечивать измерения с погрешностью < | 1 | %.
Ситуация с опрокидыванием автомобиля на полигоне воссоздается путём наезда колёс одной из сторон движущегося автомобиля на препятствие-трамплин. Получаемые результаты зависят
от множества факторов: точности наезда, массы автомобиля, жёсткости подвесок и шин, аэродинамических характеристик автомобиля и др.
Стабильность результатов испытаний обеспечивается благодаря методике, по которой ситуация опрокидывания воспроизводится
путём сбрасывания автомобиля со специальной подвижной платформы, которая наклонена поперёк оси автомобиля на 23°. Платформа движется, с постоянной скоростью 48 км/ч и затормаживается
до полной остановки на расстоянии не более 0,914 м, сохраняя чётко
горизонтально-поступательное движение. Замедление платформы
в ходе торможения должно быть не менее 20g в течение 0,04 с.
Для оценки пассивной безопасности конструкции определяют
деформации кузова, размеры остаточного пространства салона;
изучают состояние дверей, ремней безопасности и мест их крепления, стёкол кузова, манекенов и т.д.
Обязательной является оценка легкового автомобиля с позиций пассивной безопасности при наезде сзади. Цель таких испытаний – определение зоны деформации кузова при ударе сзади, проверка надёжности и пожаробезопасности. На автополигоне НАМИ
для таких испытаний используют двухосную тележку с ударной
26
плитой. Тележка имеет дистанционно управляемые гидравлические
тормоза с электроприводом. Для создания ударного импульса применяется также маятниковое устройство с массой ударного устройства 1100 ± 20 кг.
Аналогично проводят испытания на боковой удар. В качестве
ударного устройства применяют также тележку или маятник
(ГОСТ 21961–76).
В испытываемом автомобиле на переднем и заднем сиденьях
со стороны удара ремнями безопасности крепятся два манекена.
Эта процедура необходима для измерения перегрузки манекенов,
деформации боковых элементов кузова и других параметров, регистрируют факты самооткрывания дверного механизма в момент
удара, состояние стёкол кузова, двигателя и агрегатов шасси.
По результатам проведённых испытаний автомобиля дают
комплексную оценку соответствия конструкции требованиям пассивной безопасности, а при необходимости составляются рекомендации о конструктивных усовершенствованиях.
2.4. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ КУЗОВОВ И КАБИН НА УДАР
При стендовых испытаниях автомобиля на пассивную безопасность происходит разрушение только его кузова или отдельной
части, а иногда для получения требуемых результатов можно совсем обойтись без разрушения конструкции. Испытания осуществляют на специальных динамических стендах-катапультах, например, санном имитаторе (рис. 4). Данное устройство основано на
применении энергии сжатого газа (исходное давление примерно
14…21 МПа).
Рис. 4. Принципиальная схема санного имитатора столкновений:
1 – салазки; 2, 8 – плавающие поршни;
3, 7 – камеры соответственно передняя и задняя; 4 – поршень со штоком;
5 – перегородка; 6 – стержень переменного сечения
27
Для воссоздания лобового столкновения стоящий кузов резко
разгоняют назад до скорости 113 км/ч, причём инерционные перегрузки достигают 40g. Ускорение разгона кузова можно изменять,
управляя перепадом давлений в отверстии с помощью стержня переменного сечения. Данное устройство используется также в исследовании перегрузок для манекенов-пассажиров, на соответствие
требованиям пассивной безопасности, для оценки эффективности
системы травмобезопасности.
В испытаниях автомобилей на удар может использоваться
пружинная катапульта (рис. 5).
С помощью лебёдки 5 осуществляется натяжение пружин 2,
после этого их запирают пневматическим спусковым механизмом 4. Скорость движения объекта в момент столкновения с барьером 1 составляет 50 км/ч. На этом устройстве испытываются кузова
и автомобили на различные виды столкновений, а также возможно
исследование отдельных узлов кузова (например, передка). С этой
целью узел закрепляют на динамической тележке 3, а определённое, заранее выбранное торможение, обеспечивают специальным
замедлителем.
28
Рис. 5. Стенд-катапульта:
а – автомобиль в исходном положении;
б – момент столкновения с барьером;
1 – барьер; 2 – пружины; 3 – динамическая тележка;
4 – пневматический спусковой механизм;
5 – лебёдка; 6 – спусковой рычаг
Для испытаний кабин грузовых автомобилей на пассивную
безопасность применяется методика, разработанная специалистами
из Швеции. Комплектную кабину помещают на специальной раме,
закрепляя её как на автомобиле. Рама соединяется со станиной испытательного стенда. Двери кабины закрывают, но не блокируют.
Данной методикой предусмотрено три главных режима нагружения, подходящих типовым аварийным ситуациям.
1. Режим приблизительно воссоздает ситуацию переворачи-
вания автомобиля. На потолок кабины оказывают силовое нагру-
жение, в два раза превышающее вес автомобиля с водителем, но не
более 150 кН.
2. Удар маятником по переднему верхнему углу кабины воспроизводит падение автомобиля с откоса. Удар направлен под
углом 15° к продольной оси автомобиля с энергией около 30 кДж.
3. Удар маятником по задней стенке кабины под прямым
углом к ней с энергией 30 кДж. Испытание имитирует аварийную
ситуацию, когда при резкой остановке незакреплённый груз сминает заднюю стенку кабины.
Прошедшими испытания признаются объекты, которые после
совершения перечисленных действий не разрушились и сохранили
минимальное пространство салона, необходимое для стандартных
манекенов, имитирующих водителя и пассажира. При этом кабина
не должна быть оторванной от рамы, двери кабины самопроизвольно не открылись, а их открывание не затруднено.
Рис. 6. Установка кузова легкового автомобиля
для имитации опрокидывания в лабораторных условиях
29
Для испытаний на столкновение, опрокидывание и т.д. и для
оценки соответствия конструкции требованиям пассивной безопасности используются специальные манекены. Обязательным условием для них считается представительность. По основным размерам манекены делятся на несколько групп:
1) соответствующие наиболее распространённой группе муж-
чин (50% представительность), имеют рост 1730 мм и массу 75 кг;
2) манекен 95% представительности имеет размеры: рост
1840…1850 мм, ширину плеч 480…494 мм, высоту колен
585…589 мм.
Манекены 50% представительности обычно используют для
определения положения различных контрольных точек, а манекены 95% представительности самых больших размеров – уровня
перегрузок различных частей тела во время испытаний и оценки
остаточного пространства салона после испытаний на пассивную
безопасность. Основным частям манекена (туловищу и голове)
придают объёмную жёсткость, сопоставимую с жёсткостью живого
тела. В манекен устанавливают не менее двух преобразователей
ускорений (замедлений), причём один монтируют в голове, он измеряет её продольные перегрузки, а другой – в туловище для определения его перегрузки. Сигналы от преобразователей после усиления передаются на записывающую аппаратуру.
Для уточнения прогнозов о возможной тяжести последствий
аварии применяют усовершенствованные манекены сложной конструкции.
2.5. МЕТОДЫ СТАТИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ
Такие испытания являются наиболее простым и сравнительно
точным методом проверки кабины и кузова автомобиля на проч-
ность и жёсткость.
Объективность результатов испытаний зависит от выбранного
режима нагружения:
– для кузовов легковых автомобилей обоснованы два режима:
а) изгиб кузова под действием нагрузки от подрессоренных
масс, пассажиров и груза с коэффициентом перегрузки 2,0…2,5 или
2,5…3,5 соответственно для автомобилей, работающих на дорогах
с усовершенствованным покрытием и в тяжёлых дорожных условиях;
30