Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы испытаний транспортно-технологических машин и оборудования. Учебное пособие.pdf
циентом сцепления в момент потери управляемости автомобилем,
вызванной опрокидыванием, заносом или невписываемостью автомобиля в заданную траекторию движения.
Автомобиль должен иметь одно или два страховочных навесных колеса, установленных на специальных кронштейнах, которые
ограничивают наклон автомобиля при повороте (в период отрыва
колёс от поверхности дороги) на угол не более 25…30°. На легковых автомобилях страховочные колёса рекомендуется устанавливать на кронштейнах у передних и задних буферов. Оценочным
параметром является среднее значение предельной скорости по
всем зачётным заездам.
Характеристиками автомобиля, влияющими на управляемость,
являются:
– статическая поворачиваемость – это способность сопротивляться уводу, вызванному действием центробежной силы при движении по кругу. Для её оценки используют зависимости разности
углов увода передней δ1 и задней δ2 осей автомобиля от центробежного ускорения Wц
)(
Wf=δ−δ=δΔ
ц21ст
и запаса статической устойчивости Z от центробежного ускорения Wц
где С
ц. т
C
Z ==
– расстояние от центра тяжести до линии нейтральной по-
тц.
L
а
,
)(%100
WF
ц
ворачиваемости на высоте центра тяжести.
Информация к размышлению. Испытания проводят на це-
ментобетонной горизонтальной сухой площадке диаметром не менее 80 м. Комплект аппаратуры, установленной на автомобиле,
должен обеспечивать непрерывную запись угла увода задней оси,
пути и времени, проходимого какой-либо точкой автомобиля,
или углов увода обеих осей и центробежного ускорения. Записывают углы увода при помощи «пятого колеса», устанавливаемого
под задней осью двухосного автомобиля или под серединой базы
задней тележки трёхосного автомобиля. Допускается смещение
«пятого колеса» в поперечном направлении к центру поворота
автомобиля.
51
Во время испытаний автомобиль движется по окружности
диаметром 25 м с последовательно увеличивающимися в заездах
скоростями от минимальной (3…4 км/ч) до предельной, причём
скорость поддерживается постоянной от начала до конца прохождения длины окружности.
– динамическая поворачиваемость, которая определяется при
движении автомобиля по синусоидальной траектории между вешками, поставленными по прямой. Её характеристиками являются
разность углов увода передней и задней осей автомобиля Δδ; максимальная скорость вращения рулевого колеса ωp за период проезда синусоиды; разность фактически произведённого и теоретически
необходимого угла поворота рулевого колеса Δn на участке, ограниченном четырьмя вешками;
– предельная скорость движения автомобиля по окружности
на горизонтальной поверхности с малым коэффициентом сцепления.
Устойчивость автомобиля характеризуют предельная скорость
движения передней оси по окружности (основной параметр) и центробежное ускорение, при котором наблюдается занос одной из
осей автомобиля.
В испытаниях на проходимость определяют показатели работы автомобиля на дорогах с твёрдой неровной поверхностью,
на участках, покрытых снегом, по грязи, по песку и заболоченной
местности. Для автомобилей повышенной и высокой проходимости
рассматривают дополнительно возможности преодоления вертикальных препятствий и заданных техническими условиями подъёмов и водных препятствий.
На проходимость автомобиля влияют геометрические параметры, колёсная формула, тяговые, опорно-сцепные свойства, тип
дифференциала и возможность его блокировки. К геометрическим
параметрам относятся дорожные просветы, углы свеса, радиусы
продольной и поперечной проходимости, перемещения колёс
до упора в буферы, взаимные относительные перекосы мостов.
Эти показатели определяют возможность переезда неровностей,
движения по участкам с канавами, буграми и ямами.
Для определения глубины брода испытания проводят в специальных бассейнах или естественных водоёмах. При этом непрерывно ведётся наблюдение за работой двигателя и других систем,
а по окончании – проверяют тормозную систему, наличие воды
в агрегатах автомобиля и т.п.
52
Для сравнительной оценки проходимости автомобилей применяют критерий производительности
K =
пр
G
мм
,
vvG
шш
где Gм, Gш – нагрузка автомобиля при движении соответственно на
испытательном маршруте и на шоссе с твёрдым покрытием хорошего качества; vм, vш – средняя скорость движения автомобиля соответственно по испытательному маршруту и по шоссе.
3.5. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ АВТОМОБИЛЕЙ
Комплексным показателем работы автомобиля является его
надёжность, которая предполагает безотказность, долговечность,
ремонтопригодность и сохраняемость.
Безотказность – это свойство автомобиля сохранять работоспособность в течение определённого времени (пробега). Характеристиками этого параметра являются вероятность безотказной работы и средняя наработка до отказа.
Долговечность автомобиля и его узлов оценивают обычно величиной пробега до наступления предельного состояния, при установленной системе технического обслуживания и ремонта, после
которого невозможна дальнейшая эксплуатация вследствие снижения эффективности или нарушения требований безопасности.
Информация к размышлению. Надёжность автомобиля в це-
лом оценивают рядом комплексных показателей, например коэффициентом технического использования
где t
cум
, t
лей) соответственно работы, простоев планового и внепланового
технического обслуживания и ремонтов.
Основными показателями долговечности автомобиля являются
средний и гамма-процентный ресурс. Средний ресурс – это математическое ожидание ресурса, измеренного в километрах пробега.
При испытании определяют обычно средний ресурс до капитально-
НА НАДЁЖНОСТЬ И ШУМНОСТЬ
t
сум
ttt
ремобссум
обс
K++=
, t
– суммарное время (всех исследуемых автомоби-
рем
,
53
го ремонта и до списания автомобиля. Гамма-процентный ресурс –
это пробег, в течение которого автомобиль и его основные агрегаты
не достигнут предельного состояния с заданной вероятностью γ
процентов. Обычно при испытаниях определяют 90 %-ный ресурс.
Показатели надёжности, долговечности испытывают в дорожных и стендовых испытаниях. В настоящее время применяются ускоренные испытания, при которых выбираются усиленные нагрузочные режимы работы испытываемых агрегатов, узлов и деталей.
В дорожных испытаниях используются дороги с неровным покрытием (для подвески и ходовой части), а также с частыми остановками и переключениями передач (для испытания узлов трансмиссии); пыльные и грязные дороги для испытания уплотнений
автомобильных узлов.
Коэффициент приведения полученных данных о долговечности автомобиля на полигонных дорогах к обычным эксплуатационным условиям находят по формуле
Kп = L1/L2,
где L1 – долговечность испытываемой детали автомобиля в обычных
эксплуатационных условиях автополигона, км; L2 – долговечность
испытываемой детали автомобиля в условиях автополигона, км.
К достоинствам полигонных испытаний относят стабильность
дорожных условий при наличии лабораторно-производственной
базы.
Стендовые испытания проводят по трём программам нагружения:
1) с постоянной нагрузкой (циклической нагрузкой с постоянной амплитудой или постоянным крутящим моментом при испытании трансмиссионных узлов);
2) с переменной ступенчатой нагрузкой (циклической нагрузкой со ступенчато-изменяющейся амплитудой или переменным
ступенчато-изменяющимся крутящим моментом при испытании
трансмиссионных узлов);
3) с нагрузкой, максимально воспроизводящей эксплуатационный нагрузочный режим.
При форсированных стендовых испытаниях на долговечность
всё больше внимания уделяют последовательности приложения
нагрузок, так как многочисленными исследованиями установлено,
что усталостная долговечность деталей зависит не только от
амплитуд нагрузок, но и от последовательности их действия.
54
В стендовых испытаниях, как правило, проверяется долговечность одного узла или даже одной детали, что позволяет подбирать
оптимальную программу нагружения как по уровням нагрузок, так
и по последовательности их приложения.
Методика проведения испытаний автомобилей на шумность
определена ГОСТ. В испытаниях участвуют не менее 2 автомобилей одной марки.
При определении внутреннего шума все окна автомобиля
должны быть закрыты, а климатические и вентиляционные установки включены.
Информация к размышлению. Испытания ведутся на гори-
зонтальном (уклон не более 1%) участке дороги с асфальто- или
цементобетонным покрытием длиной 1…1,5 км, вдали от зоны
сильных магнитных и электростатических полей. Уровень звука от
посторонних источников должен быть ниже уровня, создаваемого
испытываемым автомобилем, не менее чем на 10 дБ. Поверхность
участка необходимо очистить от песка, гравия, грязи и сн
более пригод
но для проведения испытаний место, в радиусе 50 м от
ега. Наи-
которого нет зданий, сооружений и других объектов, излучающих
или отражающих звук. Измерения при ветре более 5 м/с, а также во
время дождя и грозы не проводят.
Уровень шума измеряют при помощи прецизионных шумомеров. По частотной характеристике шумомера измеряют уровни звука, а характеристике С – уровень звукового давления (в дБ)
L = 20lgp / p0,
где р – среднеквадратичное значение звукового давления в точке
измерения, Па; р0 = 2⋅10–5 Па – пороговая величина звукового давления.
Испытания на воздействия внешнего шума проводят на участке дороги длиной 20 м, который размечают по схеме (рис. 17).
Отрезками АА и ББ ограничивается измерительный участок, линия ВВ – это осевая линия движения автомобиля. В точках М уста-
новлены микрофоны шумомера на высоте 1,2 м от уровня дороги.
Автомобили с механической коробкой передач должны приближаться к измерительному участку на второй передаче, если
в коробке меньше четырёх передач, или на третьей, если в коробке
больше четырёх передач. По скорости движения автомобиля установлены ограничения: 3/4 номинальной частоты вращения двигателя; 3/4 максимальной частоты вращения двигателя по регулятору;
50 км/ч.
55
Рис. 17. Схема разметки участка дороги
при измерении внешнего шума
Автомобили с автоматической коробкой передач должны приближаться к началу участка с наименьшей из следующих скоростей: 3/4 максимальной скорости автомобиля; 50 км/ч. Измерения
производят с каждой стороны автомобиля не менее трёх раз.
Для получения спектра внешнего шума последовательно замеряют
звуковое давление в каждой октавной полосе 31,5-63-125-250-5001000-2000-4000-8000 Гц и строят графики средних арифметических
значений в этих октавных полосах.
При измерениях внутреннего шума микрофон устанавливают
в точках, расположенных в осевой плоскости автомобиля на высоте
0,6 м от середины сиденья. Число замеров (от одного до трёх) зависит от числа рядов сидений в автомобиле.
В экспериментально-исследовательских работах качество шумоизоляции кузова и кабины можно оценить методом сравнения
56
частотных спектров шума двигателя (главного источника шума) и
шума в салоне. Для получения таких спектрограмм при работе двигателя на различных режимах микрофон шумомера устанавливают
поочередно в моторном отсеке на расстоянии 0,2…0,3 м от двигателя и в кабине на уровне головы водителя. Для получения таких
оценок применяют и безмоторную электроакустическую установку,
позволяющая оценить эффективность шумоизоляции двумя методами: частотно-модулированного тона и магнитной записи уровня
шума двигателя.
Информация к размышлению. При использовании метода
частотно-модулированного тона на вход громкоговорителя 5, установленного под капотом двигателя, от звукового генератора 1 по-
даются сигналы заданного уровня, которые предварительно усиливаются усилителем 4. Одновременно шумомер 7 измеряет уровень
шума под капотом двигателя и в салоне автомобиля на рабочем месте водителя. По разности звукового давления, измеренного под капотом и в кабине автомобиля, определяют уровень заглушения шума
для всего исследуемого диапазона частот (обычно 25…8000 Гц) и
строят частотную характеристику заглушения. По характеристике
заглушения можно объективно оценить изолирующие свойства
различных материалов.
В случае применения второго метода безмоторных акустических исследований предварительно записывают уровень шума двигателя, работающего на разных скоростных и нагрузочных режимах, через устройство 3 на плёнку магнитографа 2. Воспроизведённый при помощи магнитографа и усиленный усилителем 4 шум
подается на вход громкоговорителя 5, установленного под капотом
исследуемого автомобиля. С помощью микрофона 8, шумомера 7 и
анализатора 6 регистрируются уровни и частотные спектры шума
в отсеке двигателя и в кабине автомобиля. Как и в первом случае,
по разности уровней частотных составляющих спектра воспроизведённого шума двигателя и шума на рабочем месте водителя строят
частотную характеристику заглушения.
При несущем кузове, как правило, усложняются задачи надёжной звукоизоляции пассажирского салона. Поэтому испытания
на шумность таких конструкций проводят особенно тщательно
в условиях, наиболее полно отражающих возможные скоростные и
нагрузочные режимы работы двигателя и автомобиля.
57
3.6. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ,
′
ТОРМОЗНЫХ СВОЙСТВ АВТОМОБИЛЯ
И ЕГО ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ
В лабораторных условиях для проверки тяговых свойств автомобиля используют стенд (рис. 18).
Обозначения и принцип работы: через два барабана (1) на-
тянута лента, на которую упираются ведущие колёса. Воздушная
подушка между лентой и её опорной поверхностью служит для
снижения трения. Электротормоз соединён с барабаном и позволяет плавно изменять нагрузку на колёсах автомобиля. Свободную
тяговую силу измеряют непосредственно динамометром 2.
Полная тяговая сила на ведущих колёсах рассчитывается по
формуле
Рк = Рл + Рf ,
где Pf – сила сопротивления качению автомобиля.
В дорожных условиях тягово-скоростную характеристику автомобиля определяют с помощью динамометрического прицепа,
который буксируется автомобилем. Динамографом измеряют силу
тяги на крюке, а также скорость движения автомобиля, на основе
их результатов строят кривые зависимости Рк от v (скорость). Тяговую силу подсчитывают по формуле
Рк =
′
где
P
– сила тяги на крюке; Рf и Рω – силы сопротивления соответ-
д
P
+ Рf + Рω.
д
ственно качению и воздуху.
Рис. 18. Стенд для определения тяговой характеристики автомобиля
58
Зависимость этих показателей от скорости движения автомобиля определяют в ходе испытаний:
– в дорожных условиях суммарное значение этих сил получают методом выбега. Для этого автомобиль на ровной дороге со
скоростью, близкой к максимальной, свободно движется с выключенной передачей (выбег). При этом с помощью «пятого колёса»
(прибора «путь–скорость–время») получают зависимость скорости
движения автомобиля от времени выбега. Дифференцируя эту зависимость графически, определяют значения замедления для каждой скорости. При использовании акселерографов определяют зависимость замедления от скорости движения автомобиля при выбеге без промежуточных измерений. Суммарное значение силы сопротивления движению автомобиля определяют по формуле
Рω + Рf = jma – Mr / rд,
где j – замедление автомобиля при выбеге; ma – полная масса автомобиля; rд – динамический радиус ведущих колёс; Мr – момент
трения в трансмиссии, измеренный на ведущих колёсах.
Момент трения Мr и его зависимость от частоты вращения ведущих колёс определяют в лабораторных условиях при работе
трансмиссии без нагрузки (нейтральное положение шестерен коробки передач). Момент трения Мх наиболее просто и с достаточной точностью измеряют с помощью тензорезисторов, наклеенных
на карданный вал, а момент трения в трансмиссии подсчитывают
по формуле
Мr = М
i0 ,
х
где i0 – передаточное число главной передачи.
В некоторых случаях определяют не только суммарную силу
сопротивления движению, но и каждую её составляющую: коэффициенты лобового сопротивления и сопротивления качению.
В лабораторных условиях коэффициент лобового сопротивления определяют так: модель или автомобиль в аэродинамической
трубе устанавливают или подвешивают так, чтобы можно было
измерить все основные действующие на них силы. Сила сопротивления воздуха движению автомобиля зависит от плотности воздушной среды ρ, скорости автомобиля v, площади миделева сечения F и аэродинамических свойств машины:
Рω = 0,5Cxρv2F,
где Сх – коэффициент лобового сопротивления.
59
При испытаниях тяговая характеристика автомобиля может
быть определена по измерениям крутящих моментов ведущих колёс автомобиля. Для этого на полуосях наклеивают тензорезисторы
и устанавливают концевые токосъёмные устройства. Нагрузка
при этих испытаниях создается динамометрической тележкой.
При этом методе нет необходимости в дополнительном измерении
сил сопротивления движению Pf и Рω.
Дорожные динамические испытания проводят при равных нагрузках автомобиля и без нагрузки на прямолинейном участке дороги с твёрдым и ровным покрытием (асфальт или бетон). Все измерения производят при заездах автомобиля в двух взаимно противоположных направлениях при сухой безветренной погоде (скорость ветра до 3 м/с), причём подъёмы преодолеваются 2 раза.
Минимальную устойчивую скорость движения автомобиля
определяют на прямой передаче, а максимальную скорость –
на высшей передаче при прохождении автомобилем мерного участка длиной 1 км. Время прохождения мерного участка фиксируют
секундомером или фотоствором.
Время и путь разгона автомобиля находят обычно при двух
режимах: на первом режиме автомобиль разгоняют на прямой передаче с начальной скоростью 15 км/ч до скорости, примерно равной 80% максимальной на этой передаче; во втором режиме автомобиль разгоняют с места, начиная с первой или второй передачи,
обычно также до скорости, примерно равной 80% максимальной.
Испытания на топливную экономичность проводят на выс-
шей передаче с изменением скоростей от максимума до минимума
с заданными интервалами (10 и 20 км/ч). В программу испытаний
включают измерение расходов топлива при двух скоростях движения с установившимися режимами работы и при движении по городу с разгонами, изменением скоростей движения и остановками.
Измеряют расход топлива через каждые 10 км для грузового автомобиля и через 20 км для легкового.
Для измерения пути, времени и скорости движения автомобиля при определении контрольного расхода топлива и снятии дорожной экономической характеристики может быть использован
прибор типа «путь–скорость–время» или автометр.
Расход газообразного топлива измеряют газовым счётчиком
с ценой деления не более 1 л, а затем пересчитывают на нормальные условия (20 °С и 760 мм рт. ст.). Газовый счётчик включают
в систему питания двигателя между редуктором и смесителем.
60