ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Филиал

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

Московского государственного индустриального университета

в г Кинешме

(КФ ГОУ МГИУ)

Кафедра «Автомобили»

А.В. Богородский, А. Ю. Таланов, А. В. Ветюгов

Учебное пособие по подготовке к государственному экзамену по специальности «Автомобиле- и тракторостроение (фирменный автосервис)».

Кинешма 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Типы тормозных управлений 197

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 323

1. Автомобиль и современное общество. Требования к конструкции. Законодательные ограничения [5].

Современное общество невозможно представить без автомобиля. В мире еже­годно производится:

— свыше 42 млн легковых автомобилей;

— около 5 млн легких развозных автофургонов;

— около 1,5 млн грузовых автомобилей, из них 780 тыс. тяжелых грузовиков;

— свыше 240 тыс. автобусов.

Многомиллионный автомобильный рынок характеризуется значительным количеством производителей автомобилей, многообразием конструкций, созданных для использования в различных сферах деятельности человека: перевозка грузов и пассажиров, активное про­ведение досуга. Автомобиль может быть предметом массового потребления, средством для занятия спортом, носителем различных видов вооружения и т. д. На первый взгляд, многооб­разие сфер применения и задач, которые должны решаться с помощью автомобиля, приво­дит к хаотичному развитию автомобильных конструкций. В действительности автомобиль­ный мир живет по достаточно жестким правилам, и, чтобы понять эти правила, надо снача­ла разобраться, какие требования предъявляются к конструкции автомобиля и кто эти тре­бования выдвигает.

Требования к конструкции современного автомобиля выдвигаются со стороны общества, владельца и изготовителя автомобиля.

Общество обеспокоено тем, чтобы автомобиль не представлял повышенной опасности для людей, не загрязнял чрезмерно окружающую среду.

Владелец автомобиля желает, чтобы он сам, его пассажиры или груз были быстро, безо­пасно и с наименьшими затратами доставлены к пункту назначения. При этом современ­ный автомобиль во многих случаях рассматривается владельцем не только как транспорт­ное средство, но и как материальный предмет, который должен доставлять ему эстетическое удовольствие своим внешним видом, обеспечивать комфорт при использовании, подчерки­вать уровень его благосостояния и т. п.

Производитель автомобиля, учитывая требования общества, стремится приспособить конструкцию автомобиля к желаниям будущего владельца и снизить себестоимость его про­изводства.

На этапе производства изготовитель также предъявляет требования соответствия раз­работанной конструкции технологическим возможностям заводов, патентной чистоты изде­лия и проч., позволяющие обеспечивать в конечном итоге конкурентоспособность выпуска­емых автомобилей.

Кроме того, требования к конструкции существенно зависят от условий эксплуатации, т. е. на каких дорогах, в каких климатических зонах будет эксплуатироваться автомобиль, ка­ких пассажиров или какие грузы предполагается перевозить.

Сравнение весомости требований, выдвигаемых обществом, владельцем, изготовите­лем показывает, что требования первой стороны обязательны для выполнения и отражены в государственных нормативных актах (законодательные ограничения). Прочие требования к конструкции автомобиля диктует будущий владелец, покупая тот автомобиль, который удо­влетворяет его требованиям в наибольшей степени. Требования изготовителя к конструкции являются вторичными, т. е. направлены на удовлетворение требований как можно больше­го числа будущих владельцев.

Автомобиль, в наибольшей степени удовлетворяющий требованиям владельца, общест­ва и изготовителя, считается наиболее эффективным и качественным. Качество автомобиля определяется совокупностью его свойств, определяющих способность удовлетворять задан­ным требованиям в определенных условиях эксплуатации.

Попробуем разобраться в том, какие свойства автомобиля определяют его качество.

Все свойства автомобиля можно разбить на три группы: функциональные, потребитель­ские и свойства общественной безопасности.

Функциональные свойстваопределяют способность автомобиля эффективно вы­полнять свою основную функцию — перевозку людей, грузов, оборудования, т. е. харак­теризуют автомобиль как транспортное средство. К этой группе свойств, в частности, от­носятся:

— тягово-скоростные свойства — способность двигаться с высокой средней скоростью, ин­тенсивно разгоняться, преодолевать подъемы;

— управляемость и устойчивость — способность автомобиля изменять (управляемость) или поддерживать постоянными (устойчивость) параметры движения (скорость, ускорение, замедление, направление движения) в соответствии с действиями водителя;

— топливная экономичность — путевой расход топлива в заданных условиях эксплуатации;

— маневренность — способность движения на ограниченных площадях (например, на узких улицах, во дворах, паркингах);

— проходимость — возможность движения в тяжелых дорожных условиях (снег, распутица, преодоление водных преград и т. п.) и по бездорожью;

— плавность хода — способность движения по неровным дорогам при допустимом уровне вибровоздействия на водителя, пассажиров и на сам автомобиль;

—надежность — безотказная эксплуатация, длительный срок службы, приспособленность к проведению технического обслуживания и ремонта автомобиля.

Комплекс потребительских свойствхарактеризуется способностью удовлетво­рять требования владельца автомобиля (водителя, пассажира), не связанные непо­средственно с эффективностью выполнения транспортного процесса. В этом случае ав­томобиль рассматривается не как транспортное средство, а как личная собственность владельца, часть его образа жизни. Перечень потребительских свойств автомобиля ка­ждым человеком определяется индивидуально. К потребительским свойствам можно отнести:

—уровень комфорта при использовании — сложное свойство, определяемое удобством посадки, входа-выхода, наличием систем регулирования температуры (отопитель, кон­диционер, климат-контроль), качеством аудиосистемы, наличием сервоприводов (элек­троподъемники стекол, дистанционное закрывание дверей и т. п.), качеством материалов обивки салона и т. д.;

— приспособленность к перевозке громоздких или длинномерных вещей (например, лыж);

—наличие устройств связи с внешним миром (встроенный телефон, телевизор, навигаци­онная система);

—привлекательность внешнего вида автомобиля;

— престижность и соответствие моде.

Свойства общественной безопасности, как правило, жестко регламентируются госу­дарством в законодательном порядке (законодательные ограничения) и контролируются перед началом выпуска модели и в течение срока службы при периодических проверках тех­нического состояния автомобиля в процесс эксплуатации.

Свойства безопасности подразделяются на три подгруппы

безопасность активная, пассивная и экологическая .

Свойства активной безопасностихарактеризуют способность снижать вероятность во­влечения автомобиля в дорожно-транспортные происшествия и включают в себя:

— тормозные свойства — способность автомобиля быстро снижать скорость и надежно удерживаться на месте;

— управляемость и устойчивость в аварийных режимах — способность автомобиля к совершению резких маневров в критических ситуациях (объезд препятствия, кру­той поворот);

—обзорность с места водителя — возможность водителя получить визуальную инфор­мацию об окружающей обстановке связана с конструкцией стекол, зеркал заднего вида и т. п.;

—внешнюю информативность автомобиля — количество, цвет, место расположения внеш­них световых приборов (фар, указателей поворота, сигналов торможения и т. п.);

—уровень шума на рабочем месте водителя — степень снижения работоспособности води­теля при длительном воздействии шума.

Свойства пассивной безопасностиопределяют способность снижать тяжесть послед­ствий уже совершившихся дорожно-транспортных происшествий и включают в себя:

— свойства, снижающие уровень травматизма водителя и пассажиров при аварии, связа­ны с энергопоглощающими свойствами кузова, наличием защитных устройств (ремней, надувных подушек безопасности, демпфирующих элементов внутри кузова, подголовни­ков), конструкцией стекол, рулевой колонки, внутренней отделки салона;

— свойства, снижающие уровень травматизма пешеходов, определяются, например, отсут­ствием травмоопасных наружных выступов автомобиля;

—пожаробезопасность определяется конструкцией топливной системы, местом располо­жения топливного бака, наличием средств пожаротушения и т. п.

Свойства экологической безопасностихарактеризуют степень воздействия автомоби­ля на окружающую среду и включают в себя:

—уровень вредных элементов в отработавших газах автомобильных двигателей — степень загрязнения воздушной среды токсичными веществами, в первую очередь оксидом угле­рода, окислами азота, углеводородом, сажей;

— уровень внешнего шума — уровень вредного воздействия на людей, находящихся вблизи оживленных автомагистралей;

— степень использования экологически безвредных материалов в конструкции автомобиля, например безасбестовых тормозных колодок;

— приспособленность к утилизации — приспособленность автомобиля, его узлов и агрега­тов к повторной переработке после выхода из строя.

В настоящее время новые автомобили, выпускающиеся в России или ввозимые на ее тер­риторию, проверяются на соответствие европейским нормам безопасности, изложенным в многочисленных Правилах Европейской экономической комиссии ООН (Правилах ЕЭК ООН). Процедура подтверждения соответствия требованиям Правил называется сертификацией автомобиля, и при положительных ее результатах конкретная модель или все семейство ав­томобилей получают документ-одобрение типа транспортного средства.

В эксплуатации требования безопасности автомобиля контролируются при периодических государственных технических осмотрах.

Существует еще один вид законодательных ограничений, направленный на предот­вращение чрезмерного износа автомобильных дорог и связанный с контролем за авто­мобилями, размеры которых не соответствуют геометрическим размерам элементов автомобильных дорог. Это предельные значения габаритных, весовых параметров тяжелых грузовых автомобилей, автопоездов, автобусов и максимально допустимые вертикальные нагрузки от отдельных осей на дорожное покрытие (осевые нагрузки). Указанные предельные значения устанавливаются государством в зависимости от кон­струкции автомобиля и дорожных условий. При их превышении движение по дорогам допускается при соблюдении специальных требований и каждая такая перевозка облага­ется дополнительным дорожным налогом для компенсации повышенного износа дорож­ного покрытия.

Пример весовых и габаритных ограничений в РФ для пятиосного седельного автопоезда (двухосный тягач и трехосный полуприцеп) при движении по магистральным дорогам приве­ден на рисунке 1.

Все перечисленные выше свойства можно оценивать, если определены условия эксплу­атации.

Условия эксплуатации автомобиля подразделяются на:

— дорожные условия эксплуатации, определяющиеся характеристиками автомобильной дороги (подъемы, спуски, повороты, тип дорожного покрытия, ширина проезжей части и т. п.), интенсивностью движения транспортного потока, значением законодательного ограничения скорости;

до 6,5 т

(определяется несущей способностью шин)

Рисунок 1.- Весовые и габаритные ограничения в РФ для пятиосного седельного авто­поезда: габаритная ширина до 2,55 м (рефрижераторы до 2,60 м); полная масса до 38 т; высота до 4 м; длина до 20 м

— природно-климатические свойства эксплуатации, определяющиеся температурой, влаж­ностью, давлением окружающего воздуха, интенсивностью осадков, сезонным изменени­ем состояния дорожного покрытия;

—транспортные условия эксплуатации, определяющиеся дальностью перевозок и расстояни­ями между остановочными пунктами, видом и характеристиками груза, количеством пас­сажиров и т. д.;

—экономические условия эксплуатации, определяющиеся уровнем цен, тарифов, налогов в том или ином государстве;

—социальные условия эксплуатации, определяющиеся представлениями потребителей ав­томобиля о моде, престижности и т. д.

Набор свойств, определяющих качество автомобиля, их весомость по отношению друг к другу, будут зависеть от представлений каждого конкретного человека, от политики госу­дарства в данный период, условий предполагаемой эксплуатации. Учитывая, что сочетание этих факторов дает огромное количество вариантов, становится понятным то многообразие конструкций автомобилей, представленных на рынке, каждая из которых обеспечивает наи­лучшие свойства для конкретных потребителей и условий эксплуатации.

2. Методы экспериментального определения тягово-динамических качеств автомобиля.

Цели и задачи испытания автомобиля на динамичность заключа­ются в определении минимальной устойчивой и максимальной ско­рости движения автомобиля (легкового, грузового), а также в опреде­лении возможного максимального ускорения, времени и длины пути разгона, выбега. Немаловажно определить и силу тяги на колесах. Та­ким образом можно сказать, что целью испытаний является проверка и подтверждение аналитических зависимостей, рассмотренных в предыдущих главах.

Испытания подразделяются на статические и динамические. В данной главе речь идет о динамических испытаниях. Динамические испытания делятся на дорожные и стендовые.

Дорожные испытания наиболее полно отражают реальные экс­плуатационные условия, но точность их невысока.

На стендах создаются стабильные условия испытаний, применя­ется аппаратура, автоматически обрабатывающая результаты измере­ний во время экспериментов. Их можно проводить в любое время года. Однако на стендах трудно, а в некоторых случаях невозможно воспроизвести эксплуатационные условия движения. Поэтому до­рожные и стендовые испытания дополняют друг друга.

Перед проведением любых испытаний определяют весовые пока­затели автомобиля и коэффициенты сопротивления качению и сцеп­ления шин с дорогой. Перед началом испытаний все агрегаты следует прогреть, что достигается пробегом автомобиля в течение 0,5—1 ч. В период испытаний температуру охлаждающей среды и масла поддер­живают в установленных пределах. Температура воздуха должна быть в пределах 5—25 °С, скорость ветра не более 3 м/с. Испытания прово­дят на ровном горизонтальном участке дороги с асфальтобетонным покрытием.

Минимальную устойчивую скорость автомобиля при испытаниях определяют на двух последовательно расположенных участках по 100 м каждый с расстоянием между ними 200—300 м.

До въезда на первый участок скорость движения автомобиля уже должна быть постоянной.

На промежуточном участке скорость увеличивают до 5—7 м/с пу­тем резкого открытия дроссельной заслонки. Перед входом на второй участок скорость опять снижают.

Максимальную скорость автомобиля определяют при прохожде­нии участка (обычно длиной 1 км) на высшей передаче с полностью открытой дроссельной заслонкой. Для улучшения обтекаемости в пе­риод выезда вентиляционные люки и окна должны быть закрыты. За­езд ведут в двух противоположных направлениях.

Скорость, которую автомобиль развивает после разгона с места с переключением передач и при полном открытии дроссельной за­слонки, определяют на горизонтальном участке длиной 400 м, где ав­томобиль должен двигаться с постоянной скоростью после разгона на пути длиной 1600 м.

Приемистость автомобиля определяют при разгоне с места и с хода. Разгон с места с переключением передач ведут при полном от­крытии дроссельной заслонки до достижения требуемой скорости. Разгон на различных передачах производят с заданной начальной скорости до максимальной. При движении на прямой передаче про­водят также испытания на приемистость автомобиля путем резкого разгона с начальной скорости 4 м/с до скорости, составляющей 80 % от максимальной на этой передаче.

Аппаратура и стенды для испытания автомобиля

Прибором для измерения скорости автомобиля может служить тахо-генератор, установленный непосредственно на колесе автомобиля или на «пятом» прицепном измерительном колесе. Конструкция пя­того колеса показана на рисунке 5.12.

Колесо 3(рис. 5.12) и тахогенератор (рисунок 5.13, а и б) установлены на оси 16, закрепленной на вертикальной платформе 7, которая связана с дышлом 2. На оси 1 свободно вращается втулка с кронштейном 5. Дышло 2 может совершать перемещения в вертикальной плоскости. Подшипники 18 впрессованы в диск 19 колеса 3, фиксируемого запо­ром 8, который удерживает их от осевых смещений. Колесо прижима­ется к дороге пружиной 4. С автомобилем колесо соединено при по­мощи основания 6 со стопорным кольцом 9. Подшипники от переме­щений в осевом направлении удерживают гайки 17. От пыли и грязи подшипники защищены сальником 10.

К платформе 7 болтами 11 крепится тахогенератор 12. Тахогенератор переменного тока состоит из корпуса, внутри которого закреп­лены башмаки с секционированными обмотками, соединенными по­следовательно, и магнитного якоря. Вращение якорю тахогенератора передается от диска колеса через валик, связанный с крышкой 15 и установленный в оси 16 на подшипнике 14. Вывод электрического напряжения осуществляется кабелем, подключаемым к тахогенератору посредством штепсельного разъема 13.

При вращении якоря 20(см. рис. 5.13,6} в секциях обмотки 21 воз­никает электрическое напряжение, сдвинутое по фазе в каждой об­мотке на 120°. Амплитуда и частота этого напряжения зависят от час­тоты вращения якоря. В определенных пределах зависимость выход­ного напряжения от частоты вращения якоря линейна. Переменный ток тахогенератора выпрямляется шестью полупроводниковыми диодами 28, которые одним выводом попарно-встречно подключены к выводам секций, а другими одноименными концами соединены по три вместе. На выходе выпрямителя формируется постоянное, но пульсирующее напряжение. Это напряжение сглаживается фильт­ром, состоящим из катушки индуктивности 27и двух конденсаторов 26. Пульсации напряжения во внешней цепи уменьшаются.

Для регулировки напряжения, подаваемого на регистрирующий прибор, на выходе фильтра включен потенциометр 25. От общего провода фильтра и движка потенциометра выходное напряжение по­дается на регистратор. При большом сопротивлении потенциомет­ра-регулятора амплитуды выходного сигнала конденсаторы 26 фильтра разряжаются во внешнюю цепь медленно. Это может при­вести к тому, что после остановки автомобиля конденсаторы еще со­хранят заряд и регистрирующий прибор будет фиксировать какое-то напряжение. Поэтому для каждого конкретного испытания парамет­ры тахогенератора, емкостей фильтра и сопротивления нагрузки должны быть тщательно согласованы. Это позволит уменьшить по­стоянную времени фильтра и избежать ошибок при регистрации ско­рости движения автомобиля.

При каждом обороте якоря тахогенератора в каждой из его обмо­ток возникают электрические синусоидальные импульсы, сдвинутые по фазе. К одной из фазовых обмоток тахогенератора подключают полупроводниковый диод 22, вследствие чего в выходной цепи воз­никают импульсы тока, амплитуда которых зависит от угловой скоро­сти вращения якоря. Для формирования импульсов постоянной ам­плитуды выходную цепь диода шунтируют полупроводниковым стаби­лизирующим диодом 22 (стабилитроном). Параллельно стабилитрону подключают потенциометр 24, служащий делителем напряжения для регулировки амплитуды выходного сигнала. На выходе такой схемы образуются электрические импульсы прямоугольной формы (один импульс за оборот якоря), которые могут быть поданы на регистри­рующий прибор для записи.

Если колесо автомобиля вращается с большой угловой скоро­стью, то частота следования импульсов велика, подсчитать их на ос­циллограмме практически невозможно. В этом случае импульсы за­писывают не за каждый оборот колеса, а через оборот с помощью ре­лейного или триггерного делителя.

Линейные ускорения автомобиля измеряют акселерометрами — датчиками (рисунок 5.14) имеющими инерционную массу 3, установлен­ную в корпусе 1 на пружинах 2, и пневматический демпфер, состоя­щий из цилиндра 7, соединенного с корпусом, и поршня 8. С инерци­онной массой жестко связан движок 4 потенциометра 6. Если авто­мобиль движется без ускорения, натяжение пружин 2 одинаково, и инерционная масса 3 находится в среднем положении.

Если автомобиль движется с ускорением, направленным вдоль измерительной оси АВ, то инерционная масса смещается, растягивая пружины. Смещение массы при постоянном ускорении, пропорцио­нальное этому ускорению, вызывает перемещение движка потенцио­метра 6, вследствие чего изменяется величина электрического сигна­ла на выходе.

Мостовые измерительные схемы для акселерометра состоят из двух потенциометров 5и 6. Потенциометр 5служит для балансировки измерительного моста при нейтральном положении инерционной массы. На крайние точки потенциометров подается питание от бата­реи, а с движков снимается выходной электрический сигнал.

Определение силы тяги

При определении силы тяги измеряют крутящий момент на полу­оси ведущего моста. Под действием момента полуось скручивается, при этом угол закручивания пропорционален приложенному крутя­щему моменту. Для измерения крутильной деформации применяют тензометрические датчики (тензодатчики).

Механические деформации преобразуются в электрический сиг­нал при помощи тензодатчика, представляющего собой проволочную решетку (рисунок 5.15, позиция 8), наклеенную на бумажную подложку. К концам решетки припаяны выводы для включения датчика в измери­тельную схему. Датчики 8, приклеиваемые к испытуемой полуоси, как показано на рисунке, испытывают деформации. Один из тензо-датчиков, направление петель решетки которого совпадает с линией закручивания полуоси, растягивается, и его сопротивление увеличи­вается. Сопротивление другого тензодатчика, который сжимается, уменьшается. Отношение изменения сопротивления тензодатчика к изменению длины проводника в зависимости от материала проволо­ки (нихром, константан, адванс, элинвар) равно 1,9—3,5. Изменение сопротивления датчиков приводит к изменению тока в электриче­ской цепи. Это изменение тока регистрируется.

Величина электрического сигнала, получаемого от тензодатчика, мала, и выходной сигнал перед подачей на измерительное устройство нужно усилить. Для этого тензодатчики подключают к входу усилите­ля по мостовой схеме. Мост из тензометров питается переменным то­ком с высокой несущей частотой. Несущей частотой f_H, является час­тота тока питания, а модулирующейf_M— частота изменения сопро­тивления тензодатчиков. Для нормальной работы тензометрического прибора необходимо, чтобыf_H/f_M= (2—30). Практически f_H/f_M= 10.

Для балансировки тензометрических мостовых схем они снабжа­ются балансными элементами. В тензометрическую аппаратуру вхо­дят также устройства для калибровки и тарировки измерительных ка­налов. Те и другие предназначены для регулировки и контроля чувст­вительности каналов измерения непосредственно перед эксперимен­том.

Калибровочные устройства вызывают разбаланс мостовой схемы я контролируют выходной сигнал, амплитуда которого меняется ре­гулятором коэффициента усиления, устанавливаемым в нужную по­зицию при тарировке.

Перед проведением тензометрических измерений, перед калиб­ровкой или тарировкой производят балансировку тензометрической мостовой схемы.

Для построения тарировочной характеристики тензоизмеритель-ной аппаратуры желательно применять метод непосредственной та­рировки, когда исследуемую деталь нагружают с помощью специаль­ных устройств нагрузками, под которыми она будет находиться в ре­альных условиях, и при этом регистрируют амплитуду выходного сиг­нала тензоусилителя. Однако метод непосредственной тарировки не всегда приемлем, и тогда прибегают к косвенному методу. В этом слу­чае подбирают тензодатчики с одинаковой базой и сопротивлением для двух мостовых схем. Один из мостов наклеивают непосредствен­но на испытуемую деталь, а другой — на тарировочную балку (балку равного сопротивления), которую желательно изготовлять из того же материала, что и исследуемая деталь (рисунок 5.16).

Балку 2 нагружают вертикальной силой — грузилом З с гирями 4 и по показаниям регистрирующего прибора строят графики зависимо­сти амплитуды выходного сигнала (деформации) от приложенной силы. Эти графики используют для расшифровки данных, получен­ных при испытании детали автомобиля, т. е. для определения дефор­маций, возникающих в детали автомобильного агрегата.

Для снятия сигнала с тензодатчиков, установленных на полуоси автомобиля, применяют токосъемники. На рисунке 5.15 показан вариант снятия показаний с помощью ртутного токосъемника с корпусом, со­стоящим из двух частей: вращающейся наружной 1 и неподвижной внутренней в виде сердечника 7, с шарикоподшипниками между ними. На сердечнике 7 с помощью пластмассовых втулок закреплены медные диски 6, к каждому из которых припаян провод. Провода от дисков выводятся наружу по полому рычагу 4. Между дисками уста­новлены кольца 2 из изоляционного материала и кольца с медными втулками, к которым подведены проводники от тензодатчиков. Про­странство каждой секции заполнено ртутью, проводящей ток от под­вижного контакта (втулки) к неподвижному (диску). В рассматриваемом токосъемнике установлено также контактное устройство 5 для отметки чисел оборотов полуоси (колеса) на регистраторе. Весь токо­съемник защищен от пыли корпусом 3.

Для регистрации исследуемых параметров при дорожных и стен­довых испытаниях автомобиля применяются шлейфовые осцилло­графы или самописцы. Они выпускаются одно- и многоканальными. Запись ведут чернилами на бумаге с помощью трубчатого пера или на магнитных носителях, а также на фотографических пленках и бумаге.

Для расшифровки произведенных записей необходимо иметь та-рировочные записи пройденного пути и численные значения дейст­вительной скорости автомобиля.

На практике применяют простой метод тарировки приборов по пройденному пути с помощью меток на испытываемом полигоне.

Для этого на протектор шины наносят мелом поперечную линию и автомобиль прокатывают по дороге так, чтобы колесо совершило 5—6 оборотов. На дороге остаются меловые отпечатки. Измерив рас­стояние между крайними отпечатками и разделив его на число оборо­тов колеса, определяют длину окружности колеса в метрах, которой соответствует расстояние между передними фронтами импульсов числа оборотов, записанных на осциллограмме. По числу импульсов, соответствующих числу оборотов колеса, определяют пройденный путь, а разделив его на число импульсов, соответствующих времени, находят скорость движения автомобиля. Тарировочный заезд прово­дят несколько раз и график строят по осредненным значениям.

Определение коэффициентов сопротивления качению и сцепления колеса с дорогой

Коэффициент сопротивления качению можно определить на стенде, показанном на рисунке 5.17. Испытуемое колесо 12 устанавлива­ют в вилке 4, прижимаемой с помощью гидроцилиндра 11 к беговому барабану 3. Гидроцилиндр расположен на платформе 7, удерживае­мой стойками 10. Между платформой и опорой 9 размешен датчик 8, с помощью которого измеряют силу прижатия колеса к барабану. Вилка 4 удерживается стойкой 5, входящей в направляющую 6, уста­новленную на внешней поверхности гидроцилиндра. Вращение ко­леса осуществляется от электродвигателя 17; его выходной вал связан с валом колеса карданной передачей 14 и динамометрической муфтой 16. Между муфтой и карданной передачей расположена опора 14. Ре­активный момент от корпуса муфты, возникающий вследствие тре­ния в подшипниках, воспринимается рычагом 15.

Тормозной момент, прикладываемый к валу барабана, создается тормозным генератором 18, выходной вал которого соединен дина­мометрической муфтой 19 с валом бегового барабана 3. Вал барабана опирается на подшипники 2, размешенные в стойках 1, Рычаг 20 удерживает корпус динамометрической муфты 19 от проворачивания. Принцип действия динамометрической муфты основан на измере­нии магнитной проводимости зазоров между зубьями (см. разрез узла А на рисунке 5.17) втулок 21,23 и 24, установленных на торсионе 22. Зазоры меняются при закручивании торсиона.

Работа датчика силы 8 основана на измерении изменения магнит­ной проводимости ферромагнитного материала, подвергающегося сжатию или растяжению.

При установившемся качении колеса справедливо следующее уравнение:

где М_т— крутящий момент, подведенный к колесу; М_к— момент со­противления качению; М_б— тормозной момент на валу бегового ба­рабана;u_бк~ передаточное число от барабана к колесу (u_бк=r_б/r, где г_б— радиус барабана, а г—радиус колеса). Подставив значение Мк = Zrf, где Z— вертикальная нагрузка, измеряемая датчиком 8, в уравнение моментов, получим формулу для определения коэффици­ента сопротивления качению:

В реальных условиях колесо автомобиля катится по горизонталь­ной поверхности, а при испытании оно катится по цилиндрической поверхности барабана, поэтому пятно контакта имеет вогнутую фор­му, что вносит погрешности при определении f.

Более точно коэффициент сопротивления качению определяют в дорожных условиях с помощью динамометрических тележек. В этом случае измеряют вертикальную нагрузку Z на колесо и силу тяги Р_Т, необходимую для буксировки тележки. Величинуfрассчитывают по формуле

f= P_T/Z.

Техника безопасности и безопасность дорожного движения при испытании автомобиля

Для обеспечения безопасности проведения испытаний автомоби­лей необходимо выполнение ряда мероприятий, в число которых вхо­дит подготовка к испытаниям автомобиля, мерного участка дороги или полигона, водителей и обслуживающего персонала. Должны быть приняты меры, обеспечивающие безопасность водителя и опе­ратора, находящихся в период испытаний внутри автомобиля или около него, а также безопасность самого автомобиля.

Подготовка автомобиля к испытаниям заключается в техничес­кой диагностике состояния его механизмов и устранении дефектов, препятствующих нормальной работе агрегатов. Салон или кабину ав­томобиля оборудуют внутри специальной рамой, укрепляющей стойки и крышу. В кузове устанавливают и тщательно закрепляют олоки электропитания, измерительную и регистрирующую аппаратуру, предназначенную для сбора информации при проведении испыта­ний.

К испытаниям допускаются водители, прошедшие специальную подготовку и имеющие опыт езды на автомобиле с высокими скоро­стями в сложных условиях. Перед каждым выездом на испытания во­дитель и оператор проходят соответствующий инструктаж на рабочем месте и выполняют пробные заезды на мерном участке для ознаком­ления с трассой и режимами проведения испытаний.

Рабочие места водителя и оператора оборудуются ремнями без­опасности. В период испытаний водитель и оператор должны иметь на голове защитные шлемы. Каждый испытуемый автомобиль осна­щается аптечкой первой помощи и средствами пожаротушения. При полигонных испытаниях на мерном участке, где ведутся заезды, должна дежурить санитарная машина.

Рисунок 5.12 – Пятое колесо для измерения скорости автомобиля

1- ось; 2 – дышло; 3 – пятое колесо; 4 – прижимная пружина; 5 –кронштейн; 6 – основание.

Рисунок 5.13 – Элементы прибора для определения скорости автомобиля и пройденного им пути

а – схема привода тахогенератора от пятого колеса, б – измерительная схема формирования электрических сигналов скорости и числа оборотов колеса.

3 – пятое колесо; 7 – платформа; 8 – запорное устройство; 9 – стопорное кольцо; 10 – прижимная шайба; 11 – болт; 12 – тахогенератор; 13 – штепсельный разъем; 14 – подшипник; 15 – крышка; 16 – ось; 17 – гайки; 18 – подшипник наружный; 19 – диск колеса; 20 – якорь тахогенератора; 21 – обмотки тахогенератора; 22 и 28 – лиоды; 23 – стабилизатор; 24 и 25 потенциометры; 26 – конденсаторы; 27 – катушка индуктивности

Рисунок 5.14 - Схема акселерометра для измерения линейных ускорений автомобиля

1 — корпус; 2— пружина; 3 — инерционная масса; 3 — движок; 5 и 6— потенциометры; 7— цилиндр; 8—поршень.

Рисунок 5.15 - Схема устройства для передачи сигналов с тензодатчиков при опреде­лении крутильной деформации вала:

1 – вращающийся токосъемник; 2 — изоляционное кольцо; 3 — корпус; 4 — полый рычаг; 5 - контактное устройство; 6— медный диск; 7 - сердечник; 8 – тензодатчик и его разрез по А — А; 9 —испытуемый вал

Рисунок 5.16 – Устройство для тарировки тензодатчиков

1 - тензодатчики; 2— балка равного сопротивления; 3~ грузило; 4 — гири

Рисунок 5.17 - Стена для определения коэффициента сопротивления качению:

1 — стойка; 2— опорный подшипник; 3 — беговой барабан; 4 — вилка; 5—стойка гидроци­линдра; 6 — направляющая гидроцилнндра; 7—платформа; 8 — датчик; 9 — опора; 10 — стойка; 11 — гидроцилиндр; 12 — испытуемое колесо; 13 — карданный вал; 14— опора муфты; 15 и 20—рыгаги; 16 и 19—муфты динамометрические; 17—электродвигатель; 18— генератор; 21, 23 и 24— втулки; 22 — торсион

3. Производственно-техническая база и особенности проектирования предприятий автомобильного транспорта, автосервиса.

Задача автомобильного транспорта состоит в удовлетворении потребностей в перевозках в заданные сроки и в требуемом объеме. Для ее решения необходимы транспортные средства определенного типа и производственная база, обеспечивающая их хранение, ТО и ремонт (это территория, здания и сооружения, технологическое оборудование, сантехническое и энергетическое оборудование и т.д.).

Особенности проектирования АТП включают следующие основные этапы, выполняемые в строгой последовательности:

- расчет производственной программы, т.е. определение числа заявок на ТО и ремонта на заданном отрезке времени;

- расчет численности работающих в зонах ТО, ремонта и диагностики;

- технологический расчет производственных подразделений зон;

- разработка планировочных решений;

- анализ результатов проектирования.

До начала проектирования составляется задание на проектирование. В нем содержаться основная характеристика проектируемого предприятия, исходные данные, техническое и экономическое обоснование целесообразности строительства предприятия.

В характеристике предприятия приводятся основные данные об условиях эксплуатации:

- тип АТП по производственному назначению с указанием его производственных функций;

- категория условий эксплуатации (КЭУ);

- природно-климатическая зона, в которой эксплуатируется подвижной состав;

количественный и качественный состав автомобилей, включая их пробег с начала эксплуатации;

- среднесуточный пробег автомобилей;

- режим работы подвижного состава, включая количество дней работы в году, время начала и конца выхода на линию, средняя дневная продолжительность работы на линии.

4. Критерии прочности и долговечности деталей автомобиля, сущность понятий: работоспособность, отказ, наработка до отказа, ресурс, надежность.

Критериями статической и усталостной прочности могут служить коэффициенты запаса прочности, определенные по предельным или по допустимым напряжениям.

Коэффициент запаса прочности, определенные по предельному состоянию

(1.8.1)

где и– предельные нормальные или касательные напряжения;

и– действующие нормальные или касательные напряжения.

Детали, в которых возникают постоянные или мало изменяющиеся напряжения, рассчитывают на статическую прочность.При расчете деталей из пластичных материалов предельные напряжения, определяются пределом текучести материала ,или пределом прочности,.В случае расчета деталей из хрупких материалов предельные напряжения определяются пределом прочности ,. Действующим напряжениемпри этом являются максимальное напряжение, которое может возникнуть в условии эксплуатации.

Детали, подверженные изменяющимся нагрузкам, рассчитывают на усталостную прочность.За предельное напряжение в некоторых случаях принимают предел выносливости при симметричном цикле нагружения , а иногда предел выносливости при соответствующем цикле изменения напряженийи. Действующим напряжениемпри этом является эквивалентное напряжение,соответствующее заданному характеру изменения напряжения по времени и определяемому кривой распределенияили.

Допустимый коэффициент запаса прочности , полученный подля нормальных напряжений илидля касательных напряжений, всегда должен быть больше единицы. В зависимости от достоверности подсчитанных напряжений, свойств материалов, стабильности технологических процессов при изготовлении детали коэффициент запаса прочности может быть увеличен. Требуемый заданный запас прочности подсчитывают по ряду частных коэффициентов:

(1.8.2)

По существу коэффициент запаса прочности определяется двумя первыми коэффициентами и, а другие коэффициенты вносят поправки на снижение прочности изделия в условиях эксплуатации из-за ряда факторов, не учтенных при испытаниях стандартных образцов. При этом

где – коэффициент стабильности свойств материала;

– коэффициент ответственности детали.

При расчете на статическую прочность деталей из пластичных материалов обычно принимают коэффициент запаса прочности . Меньшие значения соответствуют меньшим отношениям. Для деталей, изготовленных из хрупких материалов,. Меньшие значения соответствуют большим значениям ударной вязкости. Так, например, для ковкого чугуна принимают, а для отбеленного.

При расчете деталей на усталостную прочность коэффициент запаса прочности принимается меньшим, чем при расчете на статическую прочность, т.к. в данном случае единичные перегрузки не приводят к разрушению. Обычно принимают .

При недостаточной достоверности расчетных нагрузок к-т запаса следует увеличить в 1.5 – 2 раза.

В автомобилестроении, при расчетах на статическую прочность чаще применяют другой метод – так называемый метод расчета по допустимым напряжениям.

Метод расчета деталей на прочность по допустимым напряжениям основан на сравнении рабочих напряжений с допустимыми напряжениями;

(1.8.3)

где – допустимые напряжения, определяемые по предельному напряжениюс учетом коэффициента запаса прочности

Допустимые напряжения определяют по формулам:

( 1.8.4)

Свойства надежности и их показатели.

Автомобиль представляет собой сложную техническую систему, предназначенную для осуществления транспортной деятельности и характеризуемую множеством параметров, определяющих технические и эксплуатационные показатели данной системы.

Под системойпонимается упорядоченная совокупность совместно действующих элементов, предназначенных для выполнения заданных функций. По отношению к автомобилю элементами являются агрегаты, узлы, механизмы и детали – объекты или изделия.

Все элементы автомобиля (агрегаты, узлы, механизмы, детали) имеют различные характеристики устойчивости к потере работоспособного состояния, на которые влияют как внутренние конструктивные факторы, зависящие от назначения и свойств элементов, так и совокупность внешних факторов, определяемых как условия эксплуатации автомобиля.

Современный автомобиль состоит из 15-20 тыс. деталей, из которых 7-9 тыс. теряют свои первоначальные свойства при работе, причем около 3-4 тыс. деталей имеют срок службы меньший, чем у автомобиля в целом. Из них 80-100 деталей влияют на безопасность движения, а 150 -300 деталей, «критических по надежности», чаще других требуют замены, вызывают наибольшие простои автомобилей, ресурсные затраты при эксплуатации.

Изменение показателей эксплуатационных свойств автомобилей и их элементов, приданных им при проектировании и изготовлении, обусловлено их взаимодействием с факторами, характеризующими эксплуатационные условия: нагрузочными, скоростными, климатическими и т.д. Действие этих факторов оказывает значительное влияние на надежность автомобиля.

Под надежностьюпонимают свойство изделия, агрегата или механизма выполнять заданные функции, сохраняя во времени установленные эксплуатационные показатели в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

Частота появления отказовотражает свойство безотказности объекта.

Время работы детали до появления отказа называется ее ресурсом и характеризует ее долговечность.

Надежность автомобиля как единого целого характеризуется следующими основными свойствами.

Безотказность– это свойство автомобиля непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени или пробега.

Долговечность– свойство автомобиля сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе проведения работ ТО и ремонта.

Ремонтопригодность(эксплуатационная технологичность) – свойство автомобиля, заключающаяся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения ТО и ремонта.

Сохраняемость – свойство автомобиля сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования. На автомобильном транспорте этот показатель применяется: для автомобилей при длительном их хранении (консервации) и транспортировке; для материалов (масел, жидкостей, красок) и некоторых изделий (шин аккумуляторных батарей и т.д.) – при их кратковременном и длительном хранении.

Важнейшим показателем свойства долговечности является технический ресурс– наработка машины от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния, т.е. неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы. Признаки (критерии) предельного состояния устанавливаются документацией на данную модель машины.

Расчет деталей вновь проектируемого автомобиля на долговечность начинается с установления параметров, определяющих усталостную прочность.

Предел выносливости для сталей, у которых

где – коэффициент упрочнения (берется из справочной литературы).

Рассмотрим критерии количественной оценки износа и методы расчета на износ.

Количественная оценка износа проводится разными способами. Различают следующие виды:

Линейный износ– износ, определяемый изменением размера по нормали к поверхности трения.

Объемный износ– износ, определяемый изменением объема трущихся деталей.

Массовый износ– износ, определяемый изменением массы трущихся деталей.

В качестве измерителя износа можно также принять суммарный массовый износэлементов трущейся пары или приращение зазора в сопряжении, а также величину накопленного отклонения от правильной формы (эллипсность, конусность и т. п.).

Одним из наиболее старых способов оценки износа является изменение одного из основных эксплуатируемых свойств. Преобразуя приведенное выше уравнение, окончательно получим (r– коэффициент асимметрии):

.

При проектировании автомобиля материал и размеры деталей часто приходится применять и отбирать на основании данных механических характеристик материала, полученных при испытании стационарных образцов. В этом случае необходимо установить зависимость между пределом выносливости образца испытанного при симметричном цикле нагружения, и пределом выносливости деталипри асимметричном цикле нагружения с коэффициентом асимметрииr.

Для симметричного цикла нагружения

,

где – коэффициент, подсчитываемый по формулам

,

где – коэффициенты влияния абсолютных размеров.

Рассмотрим интенсивность изнашивания. называют отношение абсолютного износа к номинальной площади контактаи к пути трения.Абсолютный износвыражается в единицах длины или массы.

Отсюда

.

Здесь – объем истертого материала на пути трения,– толщина слоя истертого материала.

В действительности материал удаляется только с фактической площади контакта A. Если черезlобозначить средний диаметр единичного пятна контакта, то при сдвиге на эту величину имевшиеся фрикционные связи распадаются и на их месте возникают новые.

Таким образом, величина lопределяет минимальный путь трения.

Обозначим через объем материала, удаленного с фактической площади контактапри сдвиге на величинупятна контакта. Тогдаудельный износсоставит

.

5. Методы экспериментального определения тормозных характеристик автомобиля.

Определение тормозных свойств автомобилей в дорожных условиях. Безопасность автомобилей в значительной степени определяется их тормозными свойствами. Разработаны правила, регламентирующие методику проведения испытаний тормозов в дорожных условиях, н требования, предъявляемые к тормозным свойствам автомобиля.

При оценке тормозных свойств учитывают тип автомобиля (транспортного средства). В зависимости от назначения автомобили торию, только если это угрожает безопасности движения, В случае отклонения продольной оси автомобиля от направления движения на угол более 8⁰, а также при выходе автомобиля из полосы шири­ной 3,5 м устраняют причины заноса к заезд повторяют. Заезды проводятся не менее 3 раз в каждую сторону.

Испытания типа «I» состоят из двух этапов: предварительного, для нагрева тормозов и основного, для опенки эффективности ра­боты нагретых тормозов. Нагрев достигается многократным тормо­жением со скорости О.8Vmax до скорости 0,4 Vmах с установившимся замедлением 3 м/с². Время между торможенными колеблется В пре­делах 45—60 с, а число торможений составляет 15—20 (в зависи­мости от категории и подкатегории автомобиля). На предваритель­ном этапе тормозные механизмы нагреваются значительно, напри­мер в легковом автомобиле до 250—270° С, в грузовом средней грузоподъемности до 140—150⁰С, в тяжелом грузовом до 170— 200⁰С. Этот этап можно проводить торможением на спуске крутиз­ной 7% и длиной 1,7 км для поддержания постоянной ско­рости 40 км/ч.

Основной этап испытаний типа «I» проводят не позднее чем че­рез 45 с после предварительного контрольным торможением, как и в испытаниях типа «0».

В испытательном режиме типа «II» при длительном торможении на затяжном спуске оценивают потери тормозного момента. Предварилтельный этап проводят при непрерывном торможении на спу­ске длиной 6 км и крутизной 6% со скоростью 30±5 км/ч. Прак­тика показывает, что трудно найти участок дороги, соответствую­щий этим требованиям. Поэтому более целесообразно на предвари­тельном этапе использовать метод буксировки на горизонтальной дороге. Для этого применяют автомобиль-тягач с необходимым запасом тягового усилия и достаточным сцепным весом. Устрой­ство сцепки должно иметь элемент для измерения усилия букси­ровки. Необходимая величина этого усилия может быть определена из условия равенства сил, действующих на авто­мобиль при движении его под уклон и при буксировке.

Оценивают эффективность тормозов на основном этапе кон­трольным торможением, как при испытании типа «0», не позднее чем через 45 с. Для этого в буксирный прибор включают специаль­ное устройство, которое позволяет расцепить автомобили на ходу без их остановки. На предварительном этане тормоза сильно нагре­ваются (так, например, в тяжелых грузовых автомобилях до 280⁰С), что приводит к значительной потере их эффективности.

Как показывают испытания, при применении метода букси­ровки получается значительно меньший разброс результатов, чем в случае нагрева тормозов на спусках.

Эффективность тормозов может снизиться не только за счет нагрева но и за счет попадающей влаги при движении по мокрой дороге. Для оценки эффективности мокрых тормозов проводят сле­дующие испытания. Предварительно определяют эффективность сухих тормозов трехкрат­ным торможением с по­стоянным усилием па пе­дали тормоза. Пропустив автомобиль через мелко­водный бассейн полигона, начинают серию новых торможений, стараясь вы­держать прежний тормоз­ной момент. При этом уве­личивают усилие, действу­ющее на педаль тормоза. Циклы торможении повто­ряют до тех пор, пока усилие, действующее на педаль, не станет равным первоначальному. Число торможений, необходимых для этого, п является оценкой эффективности мокрых тормозов.

Рисунок 1- Разметка участка дороги для тормозных испытаний

а – на повороте; б – при изменении ряда (перестановка)

Дополнительные испытания автомобилей, имеющих ограничи­тели давления в тормозной системе или антиблокировочные си­стемы, проводят при торможении на повороте, в режиме изменения ряда (переставка) и на дороге, на которой коэффициенты сцепле­ния под левыми и правыми колесами различны. Для торможении на повороте дорогу размечают, как показано на рис. 1, а. Автомо­биль проходит участок S₁прямолинейного движения, переходныйS₂, ширина которого изменяется от В1 до В1+Δ, криволиней­ный с углом φ₃постоянным радиусомRи выходит на конечный прямолинейный участок дорогиS₄.

Торможение при изменении ряда проводят на участке, разме­ченном в соответствии с рис. 1, б, также в четыре этапа. Первый участок пути, как и в предыдущем случае, является контрольным, на втором изменяют направление движения, на третьем (переходном) вводят автомобиль в новый ряд и, наконец, на четвертом кон­тролируют прямолинейное движение. Испытания осуществляют с соединенным с трансмиссией двигателем и отключенным от нее, а также с полной нагрузкой и нагрузкой только от водителя и испы­тателя. За начальную скорость торможения принимают максималь­ную скорость, с которой автомобиль проходит заданный участок без заноса и опрокидывания.

Торможение с отключенным двигателем производят следующим образом. Автомобиль разгоняют до скорости несколько больше начальной (на 3—5 км/ч) и при входе на участок испытаний дви­гатель отключают. При достижении начальной скорости произво­дят эффективное торможение. При торможении с двигателем авто­мобиль подходит к участку испытаний с заданной начальной скоростью и водитель, быстро перенося ногу с педали подачи топлива на тормозную педаль, производит торможение, не выключая пере­дачи и сцепления. В протоколах этих испытаний кроме обычных параметров торможении фиксируют данные о блокировке колес к отклонении траектория движения от направления, заданного разметкой. На каждом режиме испытывают автомобиль не менее 8 раз.

Дополнительные испытания проводят на дороге, отвечающей общим требованиям на тормозные испытания типа «О». На основные испытания типа «О» для автомобилей с ограничителем давления или антиблокировочиой системой проводят на дороге как с высоким зна­чением коэффициента сцепления (не ниже 0,7), так и с низким (не выше 0,3), а в ряде случаев и с разными значениями коэффициента сцепления на обеих сторонах автомобиля (например, слева 0,7, а справа 0,3).

Показателем эффективной работы вспомогательной тормозной системы является поддержание постоянной скорости 30±2 км/ч па спуске длиной 6 км и крутизной 7%.При том допускается торможение двигателем с условием, что его частота вращения не будет превышать частоту вращения при максимальной мощности или по ограничителю. Не допускается использование других тор­мозных систем для повышения эффективности торможения. При испытании вспомогательной тормозной системы методом букси­ровки определяют усилие в сцепке на заданной скорости и сравни­вают его с величиной, эквивалентной силам сопротивления при торможении на спуске.

Стояночную тормозную спетому испытывают при холодных тормозах на крутых спусках. Автомобиль устанавливают на уклоне определенной крутизны и затормаживают стояночным тормозом. В заданном положении он должен удерживаться не менее 5 мин. Не допускается включать передачи для повышения эффективности действия тормоза.

Приборы и оборудование. С помощью устройства типа «пятое колесо» регистрируют скорость, тормозной путь и усилие, дейст­вующее на педаль. Самописцы колеса позволяют дополнительно регистрировать угловые скорости всех колес автомобиля, по кото­рым можно определить их проскальзывание. Для измерения за­медления применяют деселерометры. В конструкцию комбиниро­ванного деселерометра входит самописец, который записывает одновременно замедление и усилие, действующее на тормозную педаль.

Из вспомогательного оборудования следует отметить устрой­ство типа «механическая нога», применяемое для создания постоян­ного усилия, действующего на педаль, при многократных торможе­ниях. Это устройство состоит из пневмоцмлиндра, клапана и регу­лятора. Скорость нарастания усилия составляет 133 Н/с.

Для расцепления тягача и испытуемого явточюбнля приме* плется полуавтоматическое устройство, показанное на рис. 2.

Рисунок 2 – Устройство для полуавтоматического отсоединения автомобиля-тягача от буксируемого автомобиля.

Испытатель может в любой момент времени расцепить автомобили, удалив сжатый воздух из камеры 4. При этом клин 3 освободит крюк 2, а следовательно, и тягу буксира 6. Это устройство применяют вместе с силоизмерительным элементом 5, который соединяет корпус 1 с устройством для контроля усилия буксировки (рисунок 2).

Обработка данных тор­мозных испытаний.Инфор­мация в процессе тормозных испытаний может быть полу­чена непосредственно по при­борам н записана на само­писцы или осциллограф.

3

Скорость автомобиля и тормозной путь определяют соответственно го тахогенератору и цифровому табло «пятого колеса», а темпера­туру и максимальное замедление— термопарой и деселерометром. Более полная информация заключена в записи различных процессов. В этом случае можно не только определить значение какой-то величины, но и рассмотреть, как она изменяется во времени. Если одновременно записывают несколько процессов, то их можно сопоставить и получить дополнительную информацию.

На рис. 3 показана осциллограмма торможения, па которой можно выделить участок нарастания замедления длительностью τ_Н, установившегося замедленияj_устдлительностью τ_усти растормаживания длительностью τ_р. Если одновременно с замедлением записать давление в системе или усилие на педали, то можно выделить участок длительностью τ_с, на котором происходит запаздыва­ние срабатывания тормозного привода. Величина τ_сне должна превышать 0,2 с.

Экспериментальное определение тормозных свойств автомобиля производится путем стендовых и дорожных испытаний, в результате которых определяют: путь, время и замедление при торможении с максимальной интенсивностью, а также . Дорожные испытания проводятся на ровных, сухих и чистых дорогах с твердым покрытием при полной нагрузке автомобиля в соответствии с техническими условиями заводов-изготовителей.

При испытании в лабораторных условиях используются специальные стенды.

Определение тормозных свойств в дорожных условиях осуществляется с помощью самопишущих приборов «путь–время–скорость». По результатам испытаний строят кривые пути и времени торможения автомобиля по скорости до остановки при различных коэффициентах .

Соотношения между скоростью и временем дают возможность подсчитать замедление при торможении автомобиля в зависимости от скорости. Для этого находится отношение уменьшения скорости к соответствующему промежутку времени. Для точного подсчетанеобходимо брать не более 0,1 с.

Путь торможения определяют также с помощью специальных пистолетов, «стреляющих» краской на дорогу в начале торможения. После остановки автомобиля замеряется путь от пятна краски на дороге до пистолета на остановленном автомобиле.

Замедление при торможении можно определить непосредственно по показанию переносных приборов инерционного типа – деселерометров.

В связи с тем, что величина полезной нагрузки автомобилей оказывает большое влияние на их тормозную динамику, в условиях эксплуатации для проверки эффективного действия тормозной системы (ножного тормоза) применяют в качестве показателей максимально допустимый тормозной путьинаименьшее допустимое замедлениедля автомобилей без нагрузки и с полной номинальной нагрузкой (проверка легковых автомобилей и автобусов по условиям безопасности движения производится без пассажиров).

По действующим Правилам движения по улицам городов, населенных пунктов и дорогам РФ наибольший тормозной путь и наименьшее допустимое замедление нагруженного автомобиля со скоростью 30 км/ч на сухой горизонтальной асфальтовой дороге следующие:

Автомобили	Наибольший допустимый тормозной путь	Наименьшее допустимое замедление
Для легковых автомобилей……………………... Для грузовых автомобилей грузоподъемностью до 4,5 т и автобусов длиной до 7,5 м…………. Для грузовых автомобилей грузоподъемностью свыше 4,5 т и автобусов длиной свыше 7,5 м...	7,2 9,5 11,0	5,8 5,0 4,2

Согласно рекомендации Европейской Экономической комиссии ООН (ЕЭКООН) тормозной путь на должен превышать величин, определяемых по следующим формулам.

Для легковых автомобилей при начальной скорости 80 км/ч и силе нажатия на тормозную педаль 50 кГ

.

Для грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности с гидравлическим тормозным приводом при наличии начальной скорости 50 км/ч и силе нажатия на тормозную педаль 70 кГ

Для тяжелых грузовых автомобилей и автопоездов при начальной скорости 40 км/ч

Эти нормы действительны для случая торможения автомобилей с полной нагрузкой на горизонтальной дороге с сухим, ровным покрытием.

6. Алгоритмы расчета производственной программы, объема работ, численности производственных рабочих автотранспортного предприятия, автосервиса.

Технологическое проектирование АТП

Выбор исходных данных

Расчет производственной программы по ТО и ремонту

Технологический расчет производственных зон, участков и постов

Расчет площадей помещений

Определение нормативной периодичности ТО и пробега до КР

Выбор метода организации ТО и ТР автомобилей

Состав помещений

Расчет площадей зон ТО и ТР

Определение числа КР, ТО на 1 автомобиль за цикл

Режим работы зон ТО и ТР

Расчет числа постов ТО

Расчет площадей производственных участков

Определение готовой программы ТО

Определение числа диагностических воздействий

Расчет поточных линий

Расчет площадей складских помещений

Расчет числа постов ТР

Определение суточной программы по ТО и диагностированию

Расчет площади зоны хранения (стоянки) автомобилей

Расчет годового объема работ (годовой объем работ по ТО, ТР и самообслуживанию)

Расчет площадей вспомогательных помещений

Распределение объема работ ТО и ТР по производственным зонам и участкам

Распределение объема работ по диагностированию Д-1 и Д-2

Расчет численности производственных рабочих

Рис. 1. Алгоритм технологического проектирования АТП

7. Распределение тормозных сил между осями автомобиля. Устойчивость при торможении [2].

Силы, действующие на автомобиль при торможении. Уравнение движения

автомобиля при торможении

При торможении силы трения, распределенные по поверхности фрикционных накладок, создают результирующий момент трения М_тор, направленный в сторону, противоположную вращению колеса, а между колесом и дорогой возникает тормозная силаР_тор.

Максимальная тормозная сила Р_{тор max} равна силе сцепления шины с дорогой. При установке тормозов на все колеса автомобиля (рисунок 1) максимальная тормозная сила:

(1)

Составим в общем виде уравнение движения автомобиля при его торможении на подъеме. Для этого спроектируем все силы, дейст­вующие на автомобиль при торможении (см. рисунок 1), на плоскость дороги:

(2)

где ;

- сила сопротивления до­роги;

- сила трения в двигателе, приведенная к ведущим колесам.

Рисунок 1 – Силы действующие на автомобиль при торможении на подъеме

Зная момент трения М_ТДв двигателе, силу трения в двигателе оп­ределяют по формуле

(3)

Рассмотрим случай торможения автомобиля только тормозной системой, когда силы Р_ТД= 0.

Учитывая, что скорость автомобиля во время торможения умень­шается, можно считать, что сила Рв = 0. В связи с тем, что сила Р_Тмала по сравнению с силойРтор, ею можно пренебречь, особенно при экс­тренном торможении. Принятые допущения, несколько улучшаю­щие тормозные свойства автомобиля, позволяют написать уравнение (2) в следующем виде:

а так как и, то после подстановки значений дей­ствующих сил и преобразований формулы (3) получим уравнение движения автомобиля при торможении на не горизонтальном участке дороги:

Распределение тормозной силы между мостами автомобиля

При торможении автомобиля сила инерции Ри, действуя на плече h_ц(см. рисунок 1), вызывает перераспределение нормальных нагрузок между передним и задним мостами: нагрузка на передние колеса уве­личивается, а на задние, наоборот, уменьшается. Поэтому нормаль­ные реакции Z₁и Z₂, действующие соответственно на передние и зад­ние колеса автомобиля во время торможения, значительно отличают­ся от нагрузок G₁и G₂, которые они воспринимают в статическом со­стоянии. Эти изменения оценивают коэффициентамиm₁иm₂перераспределения реакций [2, см. гл. 2, фор­мулу (2.29)]. Для случая торможения автомобиля на горизонтальной дороге коэффициентыm₁иm₂ определяют по формулам:

;

Во время торможения автомобиля наибольшие значения коэф­фициентов перераспределения реакций находятся в следующих пре­делах:

m₁=1,5…2 иm₂=0,5…0,7

Определив коэффициенты m₁иm₂, можно найти нормальные ре­акции:

и

Пути повышения устойчивости при торможении

1. Применение ограничителя давления в контуре задних ко-

лес – происходит недоиспользование тормозного момента, что ухудшает

активную безопасность.

2. Применение регулятора тормозных давлений:

3. Применение ABS, ABS+EBD, ABS+ESP

8. Классификация и схемы основных стендов для испытания трансмиссии автомобиля.

Классификация [13, стр. 110-112]

На стендах для испытания трансмиссии автомобиля в зависи­мости от их назначения определяют: 1) долговечности деталей и узлов трансмиссии (испытания на износ и усталость); 2) стати­ческую прочность и жесткость узлов и деталей; 3) температурные характеристики агрегатов трансмиссии; 4) уровень шума и вибра­ций; 5) пятна контакта зубьев шестерен; 6) специальные характе­ристики узлов трансмиссии.

В большинстве случаев применяют универсальные стенды, на которых определяют несколько показателей. Так, например, на стенде для испытаний на долговечность определяют температур­ные характеристики и уровень шума и вибраций, а на стенде для испытаний на статическую прочность находят жесткости узлов и т. д.

Стенды для испытания узлов трансмиссии в зависимости от способа нагружения можно разделить на следующие группы:

1) с прямым нагружением (с разомкнутым потоком мощности);

2) с замкнутым контуром; 3) с динамической нагрузкой; 4) с нагруз­кой от маховых масс. Специальные стенды предназначены для исследования различных характеристик механизмов трансмиссии автомобиля.

К первой группе стендов относят стенды для испытания ко­робок передач, карданных передач, раздаточных коробок, веду­щих мостов и всей трансмиссии. Нагрузка в них передается обычно от балансирных гидро- или электродвигателей, а торможение — от гидро- или электротормозов. Преимуществами этих систем яв­ляются легкость управления и программирования при ступенча­тых нагрузках, возможность определения КПД и использование только испытуемого узла (без установки технологического). Недостаток этих стендов, связанный с большим расходом энергии, можно устранить возвратом энергии, затраченной на вращение узла. Применяя в качестве тормозного устройства генератор по­стоянного тока или используя замкнутые гидросистемы, можно значительно снизить расход энергии при использовании стендов с прямым нагружением. Большой момент инерции ротора электро­генератора ограничивает использование программ со случайным нагружением.

На стендах второй группы широко испытывают узлы трансмис­сии на долговечность и шумность работы, определяют КПД и под­бирают смазки. В этих стендах нагрузка на испытываемый узел создается силами упругости, возникающими в замкнутом контуре при применении специальных нагружателей. При малом расходе энергии возможно нагружение по любой программе. Недостаток — необходимость применения дополнительного технологического узла.

В стендах с замкнутым контуром конструкция нагружателя должна обеспечивать пуск стенда без нагрузки, возможность из­менения нагрузки на ходу, высокую точность и быстроту выпол­нения команд для применения случайных программ нагружения. В настоящее время разработано большое число различных кон­струкций нагружающих устройств. Наиболее перспективными из них являются вращающиеся гидроцилиндры, которые удовле­творяют всем требованиям, предъявляемым к нагружающим устройствам.

На стендах третьей группы динамическая нагрузка создается гидровибраторами, гидропульсаторами, механическими вибра­торами и т. д. Такие стенды используют для испытания на долго­вечность, например, карданных валов и полуосей.

Стенды четвертой группы предназначены для испытания сцеп­лений и синхронизаторов коробок передач на износ, а также не­которых узлов трансмиссии — на усталостную долговечность. На этих стендах можно довольно точно имитировать действитель­ные нагрузочные режимы работы трансмиссии автомобиля без применения сложных гидравлических или электрических уст­ройств. Однако они имеют сложную конструкцию и больший, чем у стендов других типов, расход энергии.

Специальные стенды применяют для различного рода вспомо­гательных испытаний: определения критической частоты враще­ния карданного вала и жесткости картеров заднего моста, центри­фугирования сцеплений и т. д.

Схемы стендов

[17, стр. 72-76] Стенды для испытаний агрегатов трансмиссий. Кинематическая схема стенда для испытаний на долговечностьведущих мостов автомобилей показа­на на рисунке 1.

Стенд состоит из следующих основ­ных узлов: привода, включающего электродвигатель 18, муфту 17 и короб­ку передач 16; главного редуктора 13, предназначенного для передачи крутя­щего момента от коробки передач на входные фланцы испытуемого 6 и за­мыкающего 7 ведущих мостов автомо­биля; датчиков крутящего момента 12 и 4 соответственно на входе и выходе ведущего моста; боковых редукторов 2 с тремя вертикально расположенными шевронными шестернями; нагружателя планетарного типа 15; трех установок охлаждения масла 8, включающих электродвигатель, насос НШ-10Е, фильтр, сетчатый охладитель и соеди­нительные трубопроводы 1; пульта управления и шкафа с электрооборудо­ванием (на схеме не показаны).

Работа стенда осуществляется сле­дующим образом. При включенном электродвигателе 18 через муфту 17, коробку передач 16, главный редуктор 13, датчик крутящего момента 12, за­мыкающий ведущий мост 7, боковые редукторы 2, зубчатые муфты 3, датчик крутящего момента 4 и соединитель­ные и приводные карданные валы 5, 9, 10, 14 крутящий момент передается на испытуемый ведущий мост 6. Предва­рительно его нагружают требуемым крутящим моментом, передающимся от нагружателя 15 через главный редук­тор 13 и карданный вал 11. Нагружатель представляет собой двухрядный планетарный редуктор. Нагружение мо­ста может производиться как при не­подвижном, так и при вращающемся контуре.

От вала электродвигателя через электромагнитную муфту вращение пе­редается эксцентриковому валику (водилу) первого планетарного ряда, на котором находится шестерня Z1 (сател­лит), входящая в зацепление с зубча­тым венцом z2 (короной). Вращатель­ное движение передается от сателлита водилу второго планетарного ряда, на котором находятся три сателлита z3, соединенные с короной z4.

Планетарный редуктор нагружателя обеспечивает большое передаточное число (порядка 10 000), поэтому создается эффект самоторможения при вы­ключении электродвигателя нагружателя, и нагрузка в контуре сохраняется.

Стенд для испытаний на долговеч­ность раздаточных коробокавтомобилей (рисунок 2) включает следующие основные узлы: приводы 1, 3, нагру-жатель 7, соединительные муфты 2 и 10, технологическую раздаточную ко­робку 6, датчик крутящего момента 8, карданные валы 9 и установки охлаж­дения масла 4. Загрузка испытуемой коробки 5 производится с помощью са­мотормозящегося редуктора планетарного типа, конструкция которого ана­логична приведенной на рисунке 1. При­вод стенда и его управление осущест­вляются так же, как и стенда для испытания ведущих мостов автомо­билей.

На стенде можно, кроме того, про­водить испытания дифференциалов раздаточных коробок. Для этого про­изводят их кинематическое рассогла­сование путем изменения положения испытуемой раздаточной коробки на стенде.

В стенде для испытаний на уста­лость карданных валов(рисунок 3) один из образующих замкнутый сило­вой контур редукторов 7 может пере­мещаться в горизонтальной плоскости при помощи винтовой пары 6. Это по­зволяет изменять углы установки кар­данных валов для исследования их влияния на долговечность карданной передачи.

Ускоренные испытания уплотнений подшипников шарниров карданных передач ведут на стендах с замкнутым контуром или прямым нагружением (рисунок 4). Отличительной особен­ностью такого стенда является наличие пылевой камеры. На испытуемом кар­данном валу закрепляют крыльчатку, которая при его вращении перемещает песок и создает определенную степень запыленности атмосферы в ванне. С по­мощью гидротормоза карданный вал нагружают требуемым крутящим мо­ментом. Частоту вращения вала заме­ряют тахометром с приводом от короб­ки передач стенда.

Для регистрации момента разруше­ния шарниров (после попадания пыли в подшипники) имеется автоматическое устройство, выключающее электродви­гатель при повышении температуры внутри ванны до 50 °С.

Исследование долговечности шлицевых соединений карданной передачи проводят на стенде с прямым нагруже­нием (рисунок 5). Он представляет со­бой кривошипно-шатунный механизм с качающимся рычагом, на который од­ним концом опирается карданный вал. Опорой другого конца карданного ва­ла служит специальное приспособле­ние, которое способно нагружать вал крутящим моментом.

Необходимое значение хода (отно­сительного перемещения элементов шлицевого соединения) обеспечивается за счет изменения длины кривошипа.

На указанном стенде обычно про­водят сравнительные испытания на долговечность подвижных шлицевых со­единений карданной передачи, разли­чающихся, например, по значениям продольного хода, типу шлицев, материалам и способам термообработки.

Рисунок 1 – Кинематическая схема стенда с замкнутым силовым контуром для испытания ведущих мостов автомобиля

Рисунок 2 – Кинематическая схема стенда с замкнутым сило-

вым контуром для испытания раздаточных коробок автомобилей

Рисунок 3 – Кинематическая схема стенда для испытания на усталость карданных валов: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – редуктор (коробка передач); 4 – нагружатель; 5,7 – редукторы; 6 – винтовая пара; 8,9 – испытываемые карданные валы.

Рисунок 4 – Кинематическая схема стенда для испытаний уплотнений подшипников шарниров карданных валов: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – испытываемы карданный вал; 4 – пылевая камера; 5 – опора карданного вала; 6 – гидравлический нагружатель; 7 – муфта.

Рисунок 5 – Кинематическая схема стенда для испытаний шлицевых соединений карданных валов: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – редуктор (коробка передач); 4 – промежуточный карданный вал; 5 – конический редуктор; 6 - испытуемый карданный вал; 7 – маховик; 8 –станина; 9 – нагружающий пневмоцилиндр; 10 – кривошип; 11 – планшайба.

9. Определение потребности в технологическом оборудовании.

[7, стр. 275 – 283]. В настоящее время расчет потребности АТП в технологическом обору­довании и его выбор производится по данным действующего Табеля техно­логического оборудования и специализированного инструмента для АТП России. Табель, как руководящий нормативный документ для всех АТП России, устанавливает типовые перечень и потребность в оборудовании по усредненным показателям (единым типам автомобилей, условиям их экс­плуатации, типовым технологиям ТО и ТР, нормативам их трудоемкостей и т.п.) для специализированных АТП и не учитывает такие важные факторы, как разномарочность и разнотипность парка подвижного состава, местные производственные условия и условия эксплуатации автомобилей на АТП и т.д. Недоучет этих факторов приводит к ошибочности принимаемых реше­ний при определении потребностей АТП в оборудовании, к снижению воз­можного перспективного уровня механизации ТО и ТР, эффективности ме­ханизации, нерациональному использованию оборудования и его распреде­лению между участками и т. д.

В зависимости от значимости для механизации, эффективности ТО и ТР, выполняемых функций, стоимости образцов и условий их использова­ния. Методика предусматривает следующие способы определения потреб­ности АТП в оборудовании:

Технологическим расчетом - по суммарной годовой трудоемкости ра­бот ТО и ТР, выполняемых с использованием образца, числу постов и рабочих мест, зон и участков ТО и ТР, на которых может находиться и использоваться образец, числу исполнителей, зон, участков, пользующихся образцом;

Экспертно-техническим способом по оценке технологической необ­ходимости в образце для операций или работ, выполнение которых без него невозможно, опасно или же при этом существенно снижается качество ре­зультатов или производительность труда;

Комбинированным способом, сочетающим технологический расчет и экспертно-технический способ.

При определении потребности в оборудовании надлежит номенклатуру выбранных для АТП образцов разбить на группы одним из перечисленных выше способом. Целесообразность применения того или иного способа ус­танавливается по каждому образцу отдельно на основании его технической характеристики и рекомендаций, изложенных выше.

Определение потребности АТП в оборудовании включает в себя поста­новку задачи по механизации работ, сбор или определение исходных данных по АТП, выбор и составление перечня необходимого оборудования, группи­ровку оборудования по способам определения штатного числа образцов.

Постановка задачи, вызвавшей необходимость определения потребностей в оборудовании, формируется на основании целей и характера намеченных на АТП мероприятий по ТО и ТР (реконструкция существующих или строитель­ство новых зон, участков, механизация отдельных работ, операций и т.п.).

Объем исходных данных, их содержание, сбор или определение уста­навливаются в зависимости от поставленной задачи и в соответствии с ре­комендациями, изложенными ранее. Выбор, составление перечня оборудо­вания и группировка его по способам определения штатного числа образ­цов, определение штатного числа оборудования по каждой группе образцов производятся в соответствии с изложенными ниже рекомендациями.

При выборе и составлении перечня оборудования, необходимого для данного АТП, используют данные действующего Табеля, Нормативы чис­ленности рабочих, занятых на ТО и ТР подвижного состава автомобильного транспорта, Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта, технологическая документация по ТО и ТР для данного АТП, каталоги-справочники «Гаражное и ремонтное оборудование», каталоги оборудования зарубежных фирм и т.п.

При выборе оборудования для постов (подъемники, осмотровые кана­вы, эстакады и др.), кроме упомянутых выше факторов, решающими могут быть некоторые специфические местные условия, например, уровень грун­товых вод и др. При высоком уровне грунтовых вод преимущественное по­ложение будут занимать подъемники с электроприводом в сравнении с осмотровыми канавами и гидроподъемниками.

Учитывая, что для производства части работ ТО и ТР более эффектив­ным и удобным оборудованием оказываются подъемники, а для других ра­бот - осмотровые канавы, целесообразно в зависимости от структуры и размеров парка подвижного состава АТП принимать число подъемников равным 30-50% от общего числа постов ТО и ТР.

При наличии на АТП осмотровых канав выбирают соответствующее оборудование (канавные подъемники, гайковерты для демонтажа и монтажа рессор, устройства для демонтажа и монтажа КПП, редукторов, передних и задних мостов и т. д.)

Для выполнения работ по ТО и ТР на напольных подъемниках в пере­чень необходимого оборудования вводятся соответствующие образцы, предназначенные для использования на подъемниках, а при смешанном ва­рианте (на осмотровых канавах и напольных подъемниках) в перечне обо­рудования указывается образец для обоих случаев.

В перечни оборудования для крупных АТП включают высокопроизво­дительные сложные образцы, для мелких - простые, меньшей стоимости. При наличии нескольких промышленных образцов с одинаковыми характе­ристиками и назначением выбираются те из них, которые используют наи­более экономичные и удобные в данных условиях виды энергии или агенты для привода (сжатый воздух и др.). Выбор оборудования должен произво­дится с учетом необходимости его рационального размещения на имею­щихся производственных площадях в конкретных условиях планировки. Перечень оборудования в дальнейшем уточняется по результатам опреде­ления штатного числа его единиц.

Основным способом определения штатного числа единиц оборудования для АТП является технологический расчет по суммарной трудоемкости ра­бот, выполняемых с использованием конкретного образца. Применяется этот способ для оборудования, которое в наибольшей степени влияет на устрой­ство и тип постов, условия работы исполнителей, уровень механизации ТО и ТР (установки для мойки автомобилей, подъемники, смазочно-заправочные стационарные устройства, диагностические комплексы, стенды).

Способ определения штатного оборудования по числу операций ТО и ТР и рабочих мест АТП применяется для образцов оборудования, являю­щихся средствами обустройства и оснащения постов и рабочих мест, либо использующихся для механизации отдельных работ, операций ТО и ТР (верстаки, стеллажи, гаражные домкраты, канавные подъемники, тележ­ки для транспортирования агрегатов, стенды для демонтажа-монтажа агре­гатов, наковальни, столы для сварочных работ и др.).

Штатное оборудование определяется по числу постов, рабочих мест одинаковой специализации с учетом их расположения в зоне, на участке и возможности использования образца на нескольких соседних постах (рабо­чих местах).

где - число постов (рабочих мест) одинаковой специализации;

- коэффициент, учитывающий возможности использования образца на нескольких съемных постах (рабочих местах)

Способ определения штатного оборудования АТП по числу исполни­телей, зон, участков применяется для определения штатного числа обору­дования, в основном, индивидуального использования (комплекты инстру­ментов, гаечных ключей, отдельные приспособления, устройства и др.).

Штатное число конкретного образца оборудования определяют из вы­ражения

,

где - число исполнителей, зон, участков АТП, использующих данный об­разец, чел.;

- коэффициент, учитывающий возможность использования образца несколькими исполнителями.

Экспертно-технический способ применяется в случае, когда число обо­рудования не поддается определению расчетом из-за малой суточной за­грузки или использования оборудования для несистематически выполняе­мых операций (приспособление для прокачки гидропривода тормозов и удаления воздуха из системы, установка для промывки системы смазки двигателя, прибор для шлифовки клапанных седел с планетарным механиз­мом и др.).

Число единиц каждого такого образца определяется инженерно-техни­ческим персоналом по номенклатуре, приведенной в Табеле, с учетом мест­ных условий его применения (см. гл. 2).

Определение штатного оборудования для АТП комбинированным спо­собом производится главным образом для оборудования, штатное число ко­торого определяется технологическим расчетом и корректируется в соот­ветствии с технологическими, техническими и другими требованиями и данными АТП (число, тип и расположение постов ТО и ТР, специализация и число занятых исполнителей, производительность или пропускная спо­собность стенда и др.).

Необходимость применения этого способа для того или иного образца оборудования определяется по опыту работы инженерно-техническим пер­соналом АТП.

10. Что такое «выносливость детали», что называется «пределом выносливости»? Как вычислить расчетное эквивалентное напряжение, если известен характер изменения во времени реальных нагрузок?

11. Испытание несущих систем автомобиля.

[13, стр 171-]

Испытания рам и кузовов

Сложность геометрических форм рам, кузовов и кабин, многообразие условий их нагружения при эксплуатации автомобиля в различных дорожных условиях затрудняют расчет конструкций. Поэтому необходимо проведение комплекса специальных испытаний. Испытания на прочность несущих систем и кабин автомобилей проводят на стендах статического и динамического нагружения, а также в дорожных условиях. По результатам аэродинамических испытаний кузовов и кабин автомобилей оценивают обтекаемость автомобиля и совершенство линий кузова (кабины), вентиляцию и отопление салона, степень забрызгивания водой и грязью стекол (особенно ветрового и заднего) при движении по мокрой дороге и др. Исследуют герметичность кузовов и кабин, уровни шума в различных точках салона. Испытывают на прочность и долговечность детали кузовной арматуры (замки, стеклоподъемники, выключатели, регулировочные устройства сидений и др.), вспомогательное оборудование кузова (стеклоочистители, вентиляторы и т. п.).

Испытания на стендах статического нагружения.Испытание несущей конструкции под действием статической нагрузки на специальных стендах является наиболее простым и достаточно точным методом проверки ее прочности и жесткости. Такие испытания позволяют оценить нагруженность элементов конструкции, выявить ослабленные (перегруженные) участки и соединения, сопоставить жесткости на изгиб и кручение различных несущих систем, изучить влияние отдельных элементов конструкции на ее общую жесткость, т. е. можно получить информацию о достоинствах и недостатках рамы (кабины, кузова), эффективности внесенных в конструкцию изменений, возможных путях повышения прочности несущей системы.

Достоверность результатов испытаний кузова, рамы или кабины в значительной степени зависит от выбранного режима нагружения. Для выявления слабых мест конструкции на стенде воспроизводят характерные режимы, при которых действуют максимальные эксплуатационные нагрузки.

Опыт исследований нагрузочных режимов кузовов легковых автомобилей показывает, что при статических испытаниях несущих кузовов легковых автомобилей наиболее обоснованы два режима нагружения:

а) изгиб кузова под действием нагрузки, имитирующей реальнее распределение (по длине автомобиля) нагрузки от подрессоренных масс, пассажиров и багажа с коэффициентом перегрузки 2,0-2,5 для автомобилей, работающих на дорогах с усовершенствованным покрытием, и с коэффициентом перегрузки 2,5-3,5 для автомобилей, работающих в тяжелых дорожных условиях;

б) закручивание кузова моментом, составляющим 0,7-0,9 максимально возможного для данного автомобиля при одном вывешенном колесе, и одновременно изгиб с коэффициентом перегрузки 1,0-1,5 (условия соответствуют случаю переезда автомобилем кювета под углом к его оси). Уровень напряжений в элементах кузова при действии указанных нагрузок не должен достигать предела текучести материала.

Для рам грузовых автомобилей рекомендованы такие же режимы, но коэффициент перегрузки при действии изгибных нагрузок (режим а) принимают равным 3,0-4,5 ввиду более тяжелых условий эксплуатации и большей жесткости подвесок. Закручивание рамы следует производить моментом, определенным из условия вывешенного переднего колеса при номинальной нагрузке автомобиля. В отдельных случаях проверяют совместное действие изгибающих нагрузок в вертикальной и горизонтальной плоскостях (режим движения автомобиля на повороте). Суммарная горизонтальная сила при этом может составлять 0,5-0,7 веса подрессоренных масс автомобиля, пассажиров и груза.

Методику проведения статических испытаний несущих систем автомобилей обычно упрощают. Так, действие распределенных по длине автомобиля масс, вызывающих изгиб кузова (рамы), заменяют действием сосредоточенных сил (от одной до пяти). Вместо режима совместного действия симметричных и кососимметричных нагрузок (режим б) применяют режим чистого закручивания кузова (рамы), поскольку для пространственных конструкций закручивание более опасно. Максимально возможная величина скручивающего момента

М_{кр max}= 0,5G₁b,

где: G₁- полная нагрузка, приходящаяся на наименее нагруженную ось автомобиля (обычно передняя);

b- колея наименее нагруженной оси автомобиля.

На рис. 1, а представлена схема нагружения кузова (рамы) легкового автомобиля при статических испытаниях на изгиб. Суммарное усилие Р_∑с помощью системы рычагов раскладывается на четыре составляющие Р₁ - Р₄, которые имитируют воздействие на несущую систему автомобиля четырех основных сосредоточенных масс: двигателя в сборе со сцеплением и коробкой передач, переднего сиденья и двух сидящих на нем пассажиров, заднего сиденья и трех сидящих на нем пассажиров, бензобака с топливом и багажа. Суммарное усилие Р_∑= Р₁+ Р₂+ Р₃+ Р₄в каждом конкретном случае определяют исходя из характеристик указанных масс и принимаемого коэффициента перегрузки.

При испытаниях кузова легкового автомобиля на изгиб на стенде можно использовать распределенную по длине салона вертикальную нагрузку 4000-4450 Н. В исследовательских лабораториях компании «Форд» (США) проверка конструкции на изгиб и кручение производится в стендовых условиях путем нагружения кузова изгибной нагрузкой, соответствующей двукратной перегрузке, и закручиванием его моментом 3000 Н • м.

Одной из задач статических испытаний является определение жесткости конструкции. Прогиб основания и деформации проемов кузова или кабины в момент действия максимальных изгибающих или скручивающих нагрузок не должны превышать допустимых величин, определяемых зазорами между силовыми, элементами дверных проемов и соответствующими поверхностями дверей. Дополнительные ограничения на величину допустимых деформаций кузовных элементов могут быть связаны с конструкцией дверных замков, так как самопроизвольное открывание дверей при действии нагрузок на кузов (раму) недопустимо.

Оценивают жесткость системы по измеренным деформациям и перемещениям элементов кузова. Для этого на базовую плиту стенда устанавливают определенное число стрелочных индикаторов с делением 0,01-0,02 мм или применяют установку типа «Alpha-3Јb, позволяющую фиксировать перемещение любой точки кузова с высокой точностью. По данным измеренных перемещений силовых элементов основания кузова или лонжеронов рамы строят эпюры прогибов. Характерной величиной является максимальный прогиб конструкции при действии нагрузки определенного уровня. Для несущих кузовов легковых автомобилей максимальный прогиб силовых элементов основания при действии номинальной эксплуатационной нагрузки обычно находится в пределах 0,5-1,0 мм.

Жесткость несущей системы на кручение проверяют при нагружении ее скручивающим моментом измерением угла закручивания (рис. 103, б).

С этой целью кузов 1 на фальшрессорах 2 устанавливают на подвижных опорах - передней скользящей и задней качающейся в поперечной плоскости. К консольной части задней опоры 3 прилагают усилие (измеряемое динамометром 4), вызывающее поворот опоры относительно продольной оси кузова. Таким образом, на конструкцию действует скручивающий момент. Усилие передается от электродвигателя 6 через редуктор 5 с большим передаточным числом.

а - на изгиб; б - на кручение

Рис.1. Схема нагружения кузова при статических испытаниях

Для измерения углов закручивания используют стрелочные индикаторы, устанавливаемые слева и справа под силовыми элементами несущей системы и фиксирующие их вертикальные перемещения в процессе нагружения. По полученным данным строят линии упругих деформаций левого и правого лонжеронов рамы (или соответственно левого и правого порогов кузова) и вычисляют углы закручивания последовательно расположенных сечений. Углы закручивания можно определять также угломерными устройствами, например оптическими квадрантами.

При оценке результатов исследования жесткости кузова (рамы) на кручение часто оперируют не углами относительного закручивания сечений, а характеристиками жесткости. Одну из характеристик определяют по формуле

В = М_кр/γ_б,

где: М_кр- скручивающий момент, действующий на испытываемую конструкцию, кН-м;

γ_б - угол относительного поворота сечений, расположенных над передней и задней осью автомобиля (угол закручивания несущей системы на длине базы автомобиля), рад.

При одинаковой силовой схеме несущей системы удлинение базы автомобиля приводит к уменьшению показателя жесткости В, так как увеличивается угол закручивания системы при действии того же момента М_кр. Поэтому сопоставлять характеристики жесткости различных кузовов необходимо с учетом длины базы автомобиля.

На специальных стендах можно получить оптимальные условия для проведения тензометрических исследований несущих систем и кузовов. Для получения представления о напряженном состоянии всех элементов необходимо проводить измерения в очень большом числе точек. Практика тензометрических испытаний показывает, что устанавливаемое число тензорезисторов может достигать на рамах грузовых автомобилей 200-500, а на кузовах легковых автомобилей и автобусов до 1500.

На рис. 2 показано размещение основных тензорезисторов на раме грузового автомобиля.

Рис. 2. Размещение тензорезисторов на раме грузового автомобиля (цифры — номера тензорезисторов)

При испытаниях несущих систем обычно применяют тензорезисторы с базой 10-15 мм. При высоких значениях градиента напряжений вблизи различного рода концентраторов (выштамповок, отверстий, зон стыковки элементов, точек сварки) необходимо применять малобазные тензорезисторы (с базой до 3-5 мм).

Показания тензорезисторов в большой степени зависят от выбора места измерения и степени соответствия направления оси тензорезистора направлению действия главных напряжений. Если в исследуемой зоне направление главных напряжений при данном виде нагружения не известно, следует использовать розетку из трех тензорезисторов. Кроме того, для правильного проведения тензометрирования необходимо иметь представление об усталостных трещинах в элементах кузова данного типа, которые имели место в эксплуатации. Хорошие результаты дает предварительное изучение нагруженности элементов несущей системы с помощью метода хрупких покрытий.

Испытания на стендах динамического нагружения.В эксплуатационных условиях на кузов (раму, кабину) воздействуют значительные динамические нагрузки, которые являются причиной возникновения усталостных повреждений. Оценивают усталостную прочность несущих систем и кабин в лабораторных условиях на стендах динамического нагружения.

Деформации при нагружении кузовов в испытаниях на усталость должны соответствовать тем основным видам деформаций, которые испытывают эти конструкции в обычных эксплуатационных условиях. При испытаниях полноразмерных кузовов создают динамическое нагружение на изгиб и скручивающим моментом, причем оба вида нагрузки могут воздействовать на испытываемый объект одновременно или поочередно. Частота нагрузок на стендах усталостного нагружения обычно находится в пределах 2-12 Гц, что соответствует спектру частот изменения нагрузок в реальных условиях. В случае использования для усталостных испытаний несущих систем резонансных режимов диапазон частот устанавливают опытным путем.

Программы изменения амплитуд динамических нагрузок, прикладываемых к установленному на стенде кузову, отличаются значительным разнообразием. Например, если испытания на усталость систем проводят по сравнительно простой программе, то кузов жестко закрепляют в плоскости, проходящей через заднюю ось автомобиля и нагружают знакопеременным скручивающим моментом в плоскости, проходящей через переднюю ось. В процессе испытаний величину момента увеличивают ступенями после первых 50 тыс. циклов, а затем после каждых 100 тыс. циклов нагр7-жения (всего четыре ступени значений амплитуд скручивающего момента). Появляющиеся усталостные трещины фиксируют до существенного понижения жесткости кузова. Недостаток указанной методики испытаний - трудность оценки действительного ресурса кузова.

Компания «Форд» (США) проводит испытания кузовов с использованием электродинамических вибраторов направленного действия. В результате определяют усталостную прочность деталей, а также ряд динамических характеристик (частоты собственных колебаний конструкции в сборе и отдельных панелей, формы частотных резонансов и др.).

Методика проведения испытаний имеет ряд особенностей. Кузов подвешивают на трех очень мягких пружинах, что способствует уменьшению демпфирования в опорах и повышению чувствительности системы к изменениям в конструкции кузова. Два вибратора воздействуют на поперечину передней подвески автомобиля: при их работе в фазе на кузов воздействует динамическая изгибающая нагрузка, в противофазе - динамический крутящий момент. Частота прикладываемых динамических воздействий составляет 10-40 Гц.

Для форсирования испытаний можно использовать резонансные режимы, однако наиболее часто при усталостных испытаниях используют следующие уровни динамических нагрузок: кручение е амплитудой ±0,5М_кртах; изгиб с амплитудой, соответствующей двукратной перегрузке. С применением резонансных режимов уменьшаются энергетические затраты и значительно сокращается время испытаний, но при этом основным показателем становится сравнительная оценка надежности исследуемых конструкций, и перенести результаты стендовых испытаний на реальные условия работы в этом случае трудно.

Более перспективны испытания несущих систем на усталость на динамических стендах с программированным управлением нагрузкой. При разработке программ нагружения в качестве исходного материала используют статистические данные о реальных нагрузочных режимах рамы (кузова). С этой целью проводят эксперименты с измерением изгибающих и скручивающих динамических нагрузок при движении автомобиля в различных дорожных условиях. Программа испытаний является аппроксимацией наиболее общих режимов нагружения, отражающих типичные условия движения данного автомобиля.

На рис. 3. показана установка кузова легкового автомобиля для усталостных испытаний по указанной методике на динамическом стенде.

1 - АСУ стенда; 2 - перфолента, задающая углы поворота роторов гидроусилителей момента; 3 - насосная станция, питающая гидроусилитель; 4 - кривошипно-шатунный нагружатель; 5 - гидроусилитель момента; 6 - соединительная муфта; 7 -контрольное устройство (датчик обратной связи); 8 - испытываемый кузов

Рис. 3. Стенд для испытаний автомобильного кузова на усталость

На рис. 4 приведена ступенчатая программа нагружения кузова, которая соответствует пробегу автомобиля в 2000-3000 км по дороге с булыжным покрытием со скоростью50-60 км/ч.

Рис. 4. Блок-программа нагружения кузова легкового автомобиля при усталостных испытаниях

При частоте нагружения 10 Гц длительность одного блока программы составляет 12 ч.

Перед началом испытаний измеряют жесткость кузова на кручение. По этому параметру в процессе испытаний оценивают состояние конструкции, выявляют степень влияния усталостных трещин на общую жесткость системы, делают своевременное заключение о необходимости окончания эксперимента. По мере появления усталостных трещин жесткость кузова уменьшается, причем особенно интенсивно после возникновения больших трещин (до 25-30% периметра сечения) в передних и задних стойках кузова. С ослаблением сечения стоек нарушаются связи между основанием и крышей, и верхняя силовая обвязка резко уменьшает способность воспринимать кососимметричные нагрузки.

Методики проведения испытаний на усталость рам и кузовов имеют много общего. Как правило, при выборе нагрузки предпочтение отдают кососимметричному нагружению (скручиванию). Однако для усталостной прочности лонжеронов рамы, особенно при наличии различного рода ослаблений и концентраторов напряжений, наиболее опасен режим изгиба. Обычно частота изменения нагрузки на стенде находится в пределах 2- 5 Гц.

При испытаниях, связанных с необходимостью оценки эффективности каких-либо изменений в конструкции, полноразмерную раму можно заменить вырезанными из нее замкнутыми и открытыми узлами, что позволяет использовать при стендовых испытаниях более простое оборудование (методику). Очень важным вопросом становится выбор схемы разрезки рамы. Основой для разрезки рамы данного типа на узлы применительно к испытаниям на изгиб являются данные эксплуатационных разрушений деталей, особенно лонжерона. При разрезке рамы на узлы для испытаний на кручение следует руководствоваться результатами тензометрирования при статическом закручивании рамы. Обычно интервал изменения напряжений совпадает с шагом размещения поперечин вдоль лонжеронов.

Наиболее полное соответствие результатов дорожных и стендовых испытаний получают при использовании методики, базирующейся на точном воспроизведении нагрузок, возникающих в реальных условиях, как по величине амплитуд, так и по последовательности их приложения. На стендах для создания импульсов нагрузки применяют гидравлические пульсаторы, управляемые быстродействующими сервоклапанами с обратной связью. На рис. 5. показан стенд, предназначенный для испытаний автомобилей в сборе.

Рис.5. Стенд с гидропульсаторами для усталостных испытаний ходовой части и несущей системы автомобиля

Состоит он из четырех вертикальных гидропульсаторов (схема управления пульсаторами аналогична приведенной на рис. 61).

Один канал аппаратуры пульта формирует управляющие сигналы, действующие на сервоклапаны правых пульсаторов по записанной в различных дорожных условиях двухканальной магнитопрограмме, эквивалентной магнитограмме профиля различных дорог по обеим колеям, а второй - для левых. У каждого канала имеются две считывающие магнитную запись головки, причем одна относится к схеме управления передним пульсатором, другая - к схеме управления задним пульсатором. Скорость протяжки магнитной ленты пропорциональна скорости движения автомобиля, а расстояние между считывающими головками - базе автомобиля. Система обратной связи обеспечивает контроль отработки пульсаторами заданных магнитной записью вертикальных перемещений. Гидропульсаторы без искажений отрабатывают перемещения до 50 мм в диапазоне частот 0-3 Гц и 20 мм при частоте 10 Гц.

Таким образом, на стенде создают условия нагружения ходовой части и кузова автомобиля, близкие к реальным. Возможно также применение дополнительных гидропульсаторов, воспроизводящих продольные и поперечные динамические реакции со стороны дороги, действующие на кузов автомобиля, что максимально приближает нагружение конструкции к реальному.

Необходимо отметить, что при наиболее полном и точном воспроизведении на стенде эксплуатационных режимов нагружения конструкции сужаются возможности форсирования испытаний.

Испытания деталей арматуры и оборудования кузова.Кузов (кабина) современного автомобиля содержит большое число узлов и деталей, надежность (долговечность) которых должна быть тщательно проверена. К таким элементам в первую очередь относятся замки и петли дверей, капота и крышки багажника, стеклоочистители и омыватели, стеклоподъемники, прикуриватели, механизмы привода съемной крыши (у автомобилей с кузовами типа кабриолет и фаэтон).

Принцип испытаний деталей арматуры заключается в воспроизведении на стендах условий работы этих деталей, причем предварительно устанавливают базовое число циклов, которое должен выдержать испытываемый объект.

В настоящее время накоплен большой опыт проведения подобных испытаний. В лабораторных условиях широко используются гидравлические нагружатели и приводные механизмы. Например, на специальном стенде непрерывно производят открывание и закрывание дверей автомобиля, крышки багажника и капота, точно моделируя воздействие руки человека. Петли и замки дверей, должны, как минимум, выдерживать 100 тыс. циклов открывания и закрывания, капота - 5 тыс. циклов, а крышки багажника - 20 тыс. циклов.

С помощью гидравлического приводного механизма стенда, на котором испытывают запирающие устройства замков дверей, в течение 4 с производят такую операцию: вставляется ключ, поворачивается вправо на 180°, вынимается, снова вставляется, поворачивается влево на 180° и вынимается. Таким образом, полностью имитируется открывание и запирание замка двери.

Аналогичные испытания проходят и замки зажигания.

Упругие элементы сидений в эксплуатации находятся под действием динамических нагрузок. Надежность сидений оценивают, например, по результатам 200 тыс. циклов нагружений их манекеном массой 135 кг.

При испытаниях сидений определяют также упругую и амплитудно-частотную характеристику подушки. Эти характеристики используются для оценки комфортабельности посадки водителя и пассажиров. Снимают упругую характеристику сиденья при установке промежуточной профилированной плиты, на которую действует нагрузка. По результатам испытаний строят график в координатах нагрузка-деформация.

Амплитудно-частотную характеристику получают на вибростендах с регулируемой частотой колебаний. При проведении эксперимента на подушку сиденья помещают массу 52-55 кг эквивалентную массе туловища, рук и головы человека и измеряют амплитуды ее колебаний при различных частотах возмущающей силы. Частоту собственных колебаний человека на сиденье определяют, записав затухающие колебания массы после снятия возбуждающего колебания усилия (например, после остановки вибростенда или за счет потенциальной энергии предварительно сжатого упругого элемента подушки).

Дорожные испытания несущих систем и кабин

Испытания в дорожных условиях проводят на одном полностью комплектном автомобиле или на нескольких его образцах. Испытания кузовов и кабин на надежность, долговечность в условиях эксплуатации характеризуются переменной нагрузкой, действующей на кузов автомобиля, влиянием коррозии на детали и другими факторами. Величина пробега автомобиля при эксплуатационных испытаниях должна быть максимально возможной. Обычно ее принимают равной расчетному пробегу автомобиля до капитального ремонта. По окончании испытаний проводят обследование несущей системы (кабины) и делают заключение о ее техническом состоянии.

Пробеговые испытания автомобилей при движении по заданным маршрутам дорог общего пользования с загрузкой балластом до номинальной грузоподъемности позволяют исключить простои и холостые пробеги и повысить точность учета условий работы автомобиля.

Одним из видов исследований в дорожных испытаниях кузовов и кабин является определение реальных нагрузочных режимов. Оценивать нагруженность несущей системы в целом и отдельных ее элементов можно различными способами. Наиболее часто измеряют динамические напряжения в различных точках конструкции с помощью тензорезисторов, показания которых записывают на ленту светолучевого осциллографа или многодорожечного магнитографа.

Иногда в качестве характеристик нагруженности системы (например, рамы) используют статистические данные об углах закручивания конструкции или скручивающем ее моменте при движении автомобиля в различных дорожных условиях с переменной скоростью. Для этого применяют как специальные преобразователи углов закручивания, так и ориентированные системы тензо-резисторов. Например, при исследовании нагрузочных режимов кузовов легковых автомобилей применяют хорошо работающую систему, состоящую из восьми тензорезисторов, наклеенных под углом 45° к продольной оси лонжеронов подмоторной рамы попарно на боковых полках лонжеронов и соединенных в измерительный полумост (рис. 6). Эта система передает электрический сигнал, пропорциональный действующему на кузов скручивающему моменту.

Универсальными показателями нагруженности несущей системы являются ее ускорения, причем оценивать нагруженность можно одновременно в вертикальном, продольном и поперечном направлениях. Преобразователи ускорений лучше всего размещать на подрессоренной части над мостами автомобиля.

Для более полного анализа нагрузочных режимов кузова (рамы) получают данные о вертикальных динамических усилиях, действующих со стороны подвески, установкой между кузовом и подвеской силоизмерительных устройств. Иногда для этих же целей измеряют относительные перемещения кузова и колес, а затем, зная характеристики подвесок, рассчитывают усилия. Однако такой пересчет дает относительно большие погрешности из-за нелинейности характеристик подвесок и не обеспечивает возможности учета сил сопротивления амортизаторов.

Рис.6. Тензосистема для исследования кососимметричных нагрузок, действующих на кузов автомобиля

Проведение дорожных испытаний автомобилей особенно эффективно на специальных полигонах, на специальных дорогах которых можно направленно форсировать нагружения несущих систем. В результате требуемый для проведения полного цикла испытаний на долговечность пробег автомобиля сокращается более чем в 10-40 раз.

1 - движение по шоссе с бетонным покрытием со скоростью 120 км/ч; 2 - движение по дороге с покрытием типа «бельгийская мостовая» со скоростью 20 - 40 км/ч

Рис.7. Кривая плотности распределения кососимметричных нагрузок на кузов легкового автомобиля

Ускоренные испытания на усталостную прочность деталей ходовой части, рам, кузовов и кабин автомобилей проводят на дорогах с покрытием из крупного булыжника, гребенчатых, брусчатых на бетонном основании (типа «бельгийская мостовая») и др. Применяют также искусственно созданные ухабистые дороги или треки со сменными неровностями, которые вызывают сильные перекосы (скручивание) несущих систем автомобилей, и повышенные изгибающие нагрузки, действующие на продольные силовые элементы.

Рис. 7. дает представление о параметрах распределения действующих на кузов легкового автомобиля среднего класса динамических нагрузок при движении по дороге автополигона НАМИ типа «бельгийская мостовая». Здесь же приведена кривая плотности распределения f(х) динамического скручивающего кузов момента М_крпри движении по шоссе с бетонным покрытием хорошего качества. Расчеты показывают, что повреждение элементов кузова при движении по дороге типа «бельгийская мостовая» в 16 - 35 раз больше, чем по дороге с асфальтовым или бетонным покрытием без выбоин.

В испытаниях кузовов на полигонах не ограничиваются определением усталостной прочности. На специальных участках с грязевыми и водяными ваннами, пылевыми камерами проверяют герметичность кузова, надежность работы уплотнителей оконных и дверных проемов, защищенность основных узлов автомобиля от попадания пыли, грязи и влаги.

Форсированные испытания на коррозионную стойкость материалов кузовов и деталей их отделки проводят в водяных бассейнах, по которым многократно проходит автомобиль. В бассейны заливают морскую воду или растворы солей определенных концентраций. При таком методе испытаний можно значительно ускорить процесс изучения коррозионной стойкости конструкции, так как скорость возникновения очагов коррозии и их развития возрастает в 10-15 раз.

12. Расчет площадей помещений СТО, производственно-технической базы автопредприятия, количество постов.

[8, стр.37, 22],[9, стр.73-82]

1. В проектах по техническому обслуживанию, диагностике и зоне текущего ремонта для СТО и АТП определение производственной площади производится по формуле:

м² (4.12)

где: - площадь горизонтальной проекции автомобиля, м²;

- количество постов в зоне ТО и ТР и постов диагностики. Принимается по результатам расчета в п. 4.5.;

- суммарная площадь горизонтальной проекции оборудования, расположенного вне площади, занятой постами или линиями, м²;

- коэффициент плотности расстановки постов и оборудования. Принимается по данным табл. 4.5.

Таблица 4.5.

№ п/п	Наименование подразделений	Коэффициент плотности
1.	Зоны ТО и ремонта	4,5
2.	Кузнечно-рессорный цех	4,5 – 5,5
3.	Сварочный цех	4,0 – 5,0
4.	Моторный, агрегатный, шиномонтажный, вулканизационный цеха	3,5 – 4,5
5.	Слесарно-механический, аккумуляторный, карбюраторный, электротехнический цеха	3,0 – 4,0

При поточном методе технического обслуживания площадь зоны ТО определяется по формуле:

м², (4.13)

где: - длина зоны ТО, м;

- ширина зоны ТО, м.

Длина зоны ТО определяется по формуле:

м, (4.14)

где: - рабочая длина линии ТО, м;

=1,5 … 2,0 м – расстояние автомобиля до наружных ворот.

Рабочая длина линии ТО определяется по формуле:

м, (4.15)

где: - габаритная длина автомобиля, м;

- число постов в зоне;

=1,2 … 2,0 м – расстояние между автомобилями.

Окончательно площадь зоны ТО или ТР и постов диагностики обычно вынуждено корректируется и устанавливается с учетом того, что при строительстве широко используются унифицированные типовые секции и пролеты, а также типовые конструкции и детали, изго­товленные серийно заводами стройматериалов.

Производственные здания выполняются с сеткой колонн, имеющей одинаковый для всего здания шаг, равный 6 или 12 м, оди­наковый размер пролетов с модулем 6 м, т.е. 12, 18, 24 м и более.

В проектах по ремонтным цехам (участкам) производственная площадь рассчитывается по формуле :

м², (4.16)

где: - площадь цеха, м²;

- суммарная площадь горизонтальной проекции технологического оборудования и организационной оснастки, м². Принимается по данным табл. 4.3.;

- коэффициент плотности расстановки оборудования, принимается из табл. 4.5.

Окончательно принимаемая площадь должна быть уточнена по размерам соответствующего цеха (участка) в «Типовых проектах ор­ганизации труда на производственных участках автотранспортных предприятий» [ 7 ].

Отступление от расчетной площади при проектировании или реконструкции любого производственного помещения допускается в пределах ± 20 % для помещений с площадью до 100 м2 и ± 10 % для помещений с площадью свыше 100 м2.

Компоновка технологического оборудования и оснастки на объ­екте проектирования должна учитывать схему технологического про­цесса и выполняться с учетом минимального передвижения рабочих в процессе труда и соблюдения нормируемых расстояний между обору­дованием в соответствии со СНиП 11-93-74 и ОНТП-01-91 [ 6 ].

Площадь зоны хранения (стоянки) автомобилей - зависит от числа автомобилей, находящихся на хранении, типа стоянки и способов расстановки автомобилей. Минимально необходимое число автомобилемест (Аст) при обезличенном хранении на стоянке определяется из выражения:

Аст = Ас- (АКР + ХТР + ХТО + Хп) – Ал,

где АКР – число автомобилей, находящихся в КР; ХТР – число постов ТР; ХТО – число постов ТО; Хп – число постов ожидания ТО и ТР; Ал – число автомобилей отсутствующих на предприятии (круглосуточная работа на линии, командировки).

Стоянки могут быть закрытого, частично закрытого или открытого типа. Тип стоянки зависит от климатических условий эксплуатационных и экономических факторов и типа подвижного состава. В холодных климатических условиях предприятия вынуждены строить теплые закрытые стоянки (в первую очередь для легковых автомобилей и автобусов). При отсутствии средств на строительство крытых стоянок обогрев автомобилей в зимнее врем и осуществляется на открытых стоянках.

Геометрические размеры стоянки определяются габаритными размерами подвижного состава и величиной нормируемых расстояний между автомобилями, между автомобилями и элементами здания, а также шириной проезда, необходимого для маневрирования автомобилей при их установке на место хранении и выезде с него. Нормативы расстояний между автомобилями, автомобилями и элементами здания на местах хранения и маневрирования автомобилей соответствуют нормативам зоны ТО и ТР.

Площади складских помещений рассчитывают по площади стеллажей для хранения запасных частей, агрегатов и материалов. Запас хранимых запасных частей и материалов определяется с учетом суточного расхода и нормативных дней хранения. Число яру сов стеллажей зависит от высоты складских помещений, уровнем механизации складских работ и объема запасов.

Площади административных и бытовых помещений рассчитываются с учетом штатов предприятия и действующих норм проектирования этих помещений. К административным помещениям АТП относятся кабинеты директора и его заместителей; помещения отделов эксплуатации, технического, планового, бухгалтерии, кадров, снабжения; помещения диспетчерской, водительской, проходной; помещение центра управления производством; кабинеты начальников колонн и безопасности движения. К бытовым помещениям относятся гардеробные, умывальные, душевые, туалеты, курительные, столовая или буфет, пункт медицинской помощи и т.д.

Площади кабинетов управленческого персонала принимаются в пределах 12... 15 м2 на одного управленца, площади отделов и служб — из расчета 4 м2на одного работника, водительская ком­ната должна допускать одновременное нахождение в них 20 % во­ителей и кондукторов, выезжающих в час наиболее интенсивно­го выпуска автомобилей, при норме 1 м2 на одного человека с общей площадью не менее 18 м2. Площадь кабинета по безопасно­сти движения принимается равной не менее 25 м2 при штатной численности водителей до 1000 чел. и не менее 50 м2 при штатной численности водителей более 1000 чел.

Умывальные, душевые и туалеты рассчитываются на 25 % ра­ботающих непосредственно в зданиях АТП в наиболее многочис­ленной смене и 25 % наибольшей численности водителей и кон­дукторов, возвращающихся с линии в течение часа. Число кранов умывальной, душевых кабин и туалетов определяется из расчета не более 20 чел. на каждый из них.

Расстояние между кранами умывальной комнаты должно быть не менее 0,7 м, площадь пола на один кран — 0,8 м2. Размеры душевой кабины 0,9x0,9 м, площадь пола с учетом раздевалки на один душ — 2 м2. Размеры кабины туалета — 1,2x0,9 м, площадь пола с учетом размещения умывальников — на одну кабину — 2... 3 м2. Расстояние от самого дальнего рабочего места до туалета принимается не более 75 м, площадь курительной комнаты опре­деляют из расчета 0,03 м2 на одного работающего в наиболее мно­гочисленной смене, но не менее 9 м2 и не более 40 м2. Ширина проходов и коридоров — 1,25...2 м.

Расчет необходимого числа постов ТО и ТР, УМР, хранения и ожидания.

Число рабочих постов ТО и ТР, УМР (предшествующих ТО и ТР), а также вспомогательных постов приемки и выдачи автомобилей определяется по формуле:

, (3,63)

где: Т – годовой объем рассматриваемых видов работ, чел.-ч;

- коэффициент неравномерности загрузки постов, для СТО (= 1,1 – 1,3);

Д_РАБ._Г– число рабочих дней в году;

Тсм – продолжительность смены, ч;

С – число смен;

Р_П– среднее число рабочих на посту (1 – 2 рабочих);

- коэффициент использования рабочего времени (= 0,86 – 0,90);

- коэффициент технической готовности оборудования (= 0,95);

- коэффициент сезонности, зависящий от вида услуг (= 0,75 – 10).

Для меньшие значения задаются для крупных СТО, большие значения - для малых.

Поскольку на посту УМР частично проводятся УМР как самостоятельный вид услуг, то количество таких заездов можно рассматривать исходя из спроса на данный вид услуг ().

Данная формула применима и для расчета постов АТП с некоторыми поправками.

13. Каково назначение сцепления в автомобиле, какие требования предъявляются к этому механизму? Как определить величину крутящего момента, на которую должно быть рассчитано сцепление? Какие параметры работоспособности следует выдержать при проектировании сцепления?

Назначение и типы сцепления[14, стр. 173]

Сцеплением называется механизм трансмиссии, передающий крутящий момент от двигателя и позволяющий кратковременно от­соединять двигатель от трансмиссии.

Основные требования, предъявляемые к сцеплениям: чистота выключения и включения; плавность включения; минимальный момент инерции ведомой части сцепления; хорошая уравновешенность; постоянство осевых усилий и момента трения сцепления независимо от износа накладок; гашение высокочастотных колебаний, вызываемых работой двигателя; нормальный тепловой режим работы; обеспечение условий труда водителя, легкость и удобство управления; высокие технико-экономические показатели в производстве иэксплуатации; безотказность в работе; обеспечение охраны окружающей среды.

По способу передачи крутящего момента сцепления подразделя­ют на фрикционные, гидравлические (гидромуфты) иэлектромаг­нитные порошковые. Наибольшее применение находят фрикцион­ные сцепления, поэтому рассмотрим их более подробно.

В зависимости от формы поверхности трения различают диско­ вые, конусные ибарабанные фрикционные сцепления. Последние два типа в настоящее время не применяют.

По способу создания давления на рабочих поверхностях сцепле­ния подразделяют напружинные, центробежные иполуцентробеж­ные.. В сцеплениях последних двух типов сила сжатия пар тренияполностью или частично обеспечивается за счет кинетической энер­гии грузиков, закрепленных на рычагах выключения сцепления.

В наиболее часто используемых сцеплениях первого типа используют­ся цилиндрические периферийно расположенные, центральные та­рельчатые (диафрагменные) и значительно реже конические пружи­ны.

По числу ведомых дисков сцепления делят на одно-, двух- и мно­годисковые. У первых двух смазка на поверхностях трения отсут­ствует и сцепление называют "сухим", у последних диски работают в масле, т.е. имеет место "мокрое" сцепление. В большинстве ко­лесных машин (КМ) применяют так называемые сухие сцепления,имеющие более простые конструкции.

В зависимости от способа управления сцепления бывают авто­матические инеавтоматические. На большинстве КМ устанавли­вают неавтоматические постоянно замкнутые сцепления, т.е. сцеп­ления, большую часть времени включенные и выключаемые водите­лем лишь при трогании, переключении передач и торможении.

При увеличении крутящего момента двигателя приходится пе­реходить с однодискового на двухдисковое сцепление. Однако по­следнее обладает относительно большими осевым размером, массой и ходом выключения, а кроме того, в его конструкции необходимо предусматривать принудительное перемещение среднего диска для обеспечения чистоты выключения сцепления.

В настоящее время на КМ не только малой, но и средней грузо­подъемности все шире используют диафрагменные нажимные пру­жины вместо цилиндрических периферийно расположенных. В пер­вую очередь это вызвано более приемлемой характеристикой диафрагменных пружин, обеспечивающей малую зависимость силы их сжатия от износа накладок ведомого диска: при износе накладок на () сила сжатия цилиндрических пружин су­щественно уменьшается, а диафрагменных остается без изменения. Для выключения сцепления с диафрагменной пружиной необходи­ма существенно меньшая сила, чем для сцепления с цилиндрической пружиной. Недостатком периферийно расположенных цилиндрических пружин является также их склонность к выпучива­нию при высоких частотах вращения, что приводит к уменьшению нажимного усилия.

Преимуществами сцеплений с диафрагменной пружиной по сравнению с цилиндрическими являются также меньшая металло­емкость, значительно меньшее число деталей и большая долговеч­ность.

Для обеспечения плавного включения сцепления ведомые диски делают упругими в осевом направлении либо устанавливают между фрикционными накладками и диском-держателем упругие элементы в виде пластинчатых пружин, либо выполняют сам диск-держатель в виде пластинчатой пружины волнообразной формы.

Для снижения уровня крутильных колебаний в трансмиссии, вызываемых неравномерной работой двигателя внутреннего сгора­ния (ДВС), в ведомых дисках сцепления устанавливают упруго-фрикционные демпферы (гасители) сухого трения, а в последние го­ды иногда и резинометаллические демпферы.

В связи с возрастающими требованиями по экологической бе­зопасности в настоящее время при изготовлении фрикционных на­кладок ведомых дисков сцеплений все чаще используют полимерные материалы на безасбестовой основе.

Рисунок 1 - Однодисковое сцепление: 1 — картер сцепления; 2 — маховик; 3 — фрикционные накладки ведомого диска; 4 — нажимной диск; 5 — опорные кольца; 6 — диафрагменная пружина; 7 — подшипник выключения сцепления; 8 — первичный вал коробки передач; 9 — поролоновые кольца; 10 — муфта выключения; 11 — шаровая опора вилки; 12 — кожух; 13 — вилка; 14 — шток рабочего цилиндра; 15 — соединительная пластина; 16 — рабочий цилиндр; 17 — штуцер прокачки; 18 — демпферная пружина; 19 — ступица ведомого диска.

Величина крутящего момента, на которую должно быть рассчитано сцепление

1. Наружный и внутренний диаметр ведомого диска

;

где Мк max – максимальный момент двигателя, Н·м; β – коэффициент запаса сцепления в зависимости от типа сцепления автомобиля (для легковых автомобилей β = 1,2…1,75; для грузовых автомобилей β = 1,5…2,2; для автомобилей повышенной и высокой проходимости β = 1,8…3,0); μ – расчетный коэффициент трения, зависящий от параметров фрикционных материалов, состояния и относительной скорости скольжения поверхностей трения, давления и температуры (μ = 0,22…0,3); р₀– давление на фрикционные накладки р₀= 0,15...0,25 МПа (меньшие значения р₀≤ 0,2 имеют сцепления грузовых автомобилей); i – число поверхностей пар трения (для однодискового сцепления i = 2, для двухдискового i = 4).

Полученные размеры D и d уточняются по ГОСТ 1787–80.

Наружный и внутренний диаметры рассчитываются в том случае, если производится проектировочный расчет и эти параметры неизвестны.

2. Момент передаваемый сцеплением

,

где

.

Рисунок 2 – Схема привода сцепления

Потребное усилие пружин определяется из выражения

14. Испытание автомобилей на пассивную безопасность.

Пассивную безопасность автомоби­ля характеризуют такими его свойства­ми, которые определяют вероятность, характер и тяжесть травмирования людей, находящихся в автомобиле или вне его в случае ДТП.

Целью испытаний на пассивную бе­зопасность является определение соот­ветствия автомобилей в целом и их от­дельных элементов и узлов норматив­ным требованиям безопасности.

Анализ столкновений, наездов, переворачиваний автомобилей показал, что тяжесть последствий значительно зависит от конструкции автомобиля. Комплекс мероприятий, способствующих уменьшению тяжести последствий аварии для водителя и пассажиров, относят к так называемой пассивной безопасности автомобиля.

Испытания автомобилей на пассивную безопасность проводят на полигонах или на специальных стендах. При испытаниях на полигонах используют комплектный автомобиль, а при стендовых - кузов (кабину) или отдельные узлы (рулевое управление, сиденья и др.).

Целью испытаний является проверка соответствия автомобилей и их отдельных узлов нормативным требованиям по пассивной безопасности. Одновременно решаются задачи поиска технически и экономически обоснованных путей дальнейшего повышения безопасности движения.

Методы полигонных испытаний автомобилей на пассивную безопасность

При испытаниях автомобилей на полигонах воспроизводят наиболее типичные аварийные ситуации: лобовое столкновение; опрокидывание автомобиля; наезды сзади и сбоку.

Одним наиболее распространенным лобовым столкновением в полигонных условиях является столкновение с неподвижным препятствием. На автополигоне НАМИ такие испытания проводят на специальной площадке размером 10X300 м. Железобетонное препятствие представляет собой параллелепипед соответственно с высотой, шириной и длиной, равными 1,5x3,5x5 м. Масса препятствия составляет около 90 тыс. кг. Лицевая поверхность препятствия перпендикулярна концевому участку полосы разгона и облицована фанерными щитами толщиной 20 мм.

Испытываемый автомобиль разгоняют буксирующим тягачом или лебедкой до скорости 48-53 км/ч прямо по направляющему рельсу. За 3-5 м 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.

Процесс столкновения с препятствием фиксируется скоростными кинокамерами с частотой съемки, примерно равной 1000 кадров в секунду. Во время эксперимента измеряют замедления различных точек, а также деформации и взаимные перемещения элементов кузова, перегрузки всех частей тела пассажиров-манекенов, перемещение рулевой колонки. По результатам экспериментов оценивают надежность 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 | %. Так, например, на автополигоне НАМИ используют систему фотостворов, которые расположены на расстоянии 5 и 10 м от препятствия. Время движения автомобиля на участке между фотостворами фиксируется с точностью до тысячных долей секунды.

К числу очень опасных дорожно-транспортных происшествий относится опрокидывание автомобиля. Воспроизвести эту аварийную ситуацию на полигоне можно наездом колес какой-либо одной стороны автомобиля, движущегося с определенной скоростью, на препятствие-трамплин. Получаемые результаты зависят от большого числа факторов: точности наезда на трамплин, массы автомобиля и характера распределения масс по его длине, жесткости подвесок и шин, аэродинамических характеристик автомобиля и др.

Более стабильные результаты получают при использовании методики, по которой авария опрокидывания имитируется путем сбрасывания автомобиля со специальной подвижной платформы. Испытываемый автомобиль устанавливают на опорную площадку платформы, которая наклонена на 23° относительно оси автомобиля в поперечной плоскости. Нижний конец опорной площадки имеет прочный бортик высотой около 100 мм, в который упираются боковины шин.

Платформа движется горизонтально в направлении, перпендикулярном продольной оси установленного на опорной площадке автомобиля, с постоянной скоростью 48 км/ч. По нормативным данным, платформа затормаживается со скорости 48 км/ч до полной остановки на расстоянии не более 0,914 м, сохраняя свое строго горизонтально-поступательное движение того же направления. Замедление платформы в процессе торможения должно быть не менее 20gв течение 0,04 с.

Разгоняют платформу до требуемой скорости тягачом. На расстоянии 5-8 м от места опрокидывания испытываемого автомобиля тягач затормаживают, и платформа движется накатом. Требуемое движение платформы обеспечивается направляющим устройством, а торможение - буферным устройством.

В результате интенсивного замедления платформы установленный на ней автомобиль, продолжая движение по инерции, падает на поверхность испытательной площадки и переворачивается несколько раз. В процессе испытаний скорость платформы измеряют с помощью фотостворов. Для оценки пассивной базопасности конструкции определяют деформации кузова, размеры остаточного пространства салона; изучают состояние дверей, ремней безопасности и мест их крепления, стекол кузова, манекенов и т. д.

Для проведения испытаний на опрокидывание грузовых автомобилей и автобусов их сбрасывают с откоса с уклоном около 60%. В кабине автомобиля (салоне автобуса) на сиденьях размещают манекены, часть которых прикрепляют ремнями безопасности. В салоне устанавливают кинокамеры (обычные и скоростные) для съемки перемещений манекенов в процессе опрокидывания автомобиля.

Стоящий на краю откоса автомобиль (автобус) приподнимают за одну сторону подъемником до тех пор, пока он не начнет падать вниз по уклону, многократно переворачиваясь. С помощью установленных на испытательной площадке кинокамер ведется непрерывная фиксация всех этапов эксперимента.

Аварию опрокидывания можно имитировать также при сбрасывании автомобиля, расположенного вверх колесами под углом к горизонту, на плоскую горизонтальную площадку. Площадка должна иметь твердую основу и быть покрыта листом фанеры толщиной 15 мм. Высота подъема автомобиля составляет 0,35 м и определяется расстоянием от нижней точки крыши до поверхности площадки. В момент касания крыши угол наклона продольной оси автомобиля относительно поверхности площадки должен составлять 5°, а поперечной 25°. При таком искусственном опрокидывании получают стабильные результаты, соответствующие реальным, поскольку во многих дорожно-транспортных происшествиях наблюдается переворачивание автомобиля в воздухе с последующим ударом о дорожное полотно.

Обязательной является оценка легкового автомобиля с позиций пассивной безопасности при наезде сзади. Цель таких испытаний - определение зоны деформации кузова при ударе сзади, проверка надежности и пожаробезопасности. Проверяются также перегрузки шеи пассажиров-манекенов, эффективность действия и прочность подголовников. Испытания проводят при скорости столкновения 35 ± 3 км/ч, топливный бак должен быть заполнен топливом на 90%. Манекены, размещенные в салоне автомобиля, прикреплены ремнями безопасности.

На автополигоне НАМИ для испытаний, имитирующих наезд сзади, применяют двухосную тележку с жесткой рамой и ударной плитой размером 800X2500 мм. Тележка имеет дистанционно управляемые гидравлические тормоза с электроприводом. Разгонять тележку до заданной скорости можно следующими способами: движением по направляющим под уклон достаточной длины и крутизны, буксировкой, реактивным ускорителем и др.

Для создания ударного импульса можно также использовать маятниковое устройство с радиусом качания не менее 5 м (ГОСТ 21959-76). Масса ударного устройства (тележки или маятника) должна составлять 1100 ± 20 кг.

Аналогично проводят испытания на боковой удар. В качестве ударного устройства применяют также тележку или маятник (ГОСТ 21961-76).

В испытываемом автомобиле, как правило, на переднем и заднем сиденьях со стороны удара размещают два манекена, прикрепленных ремнями безопасности. В процессе эксперимента измеряют перегрузки туловища и головы манекенов, деформации боковых частей кузова, остаточное пространство салона и ряд других параметров, фиксируют случаи самооткрывания дверей в момент приложения ударного импульса, состояние стекол кузова, двигателя и агрегатов шасси, проверяют работоспособность дверей и дверных замков противоположной удару стороны автомобиля (двери должны открываться без применения инструмента).

По результатам описанных испытаний автомобиля на лобовое столкновение, опрокидывание, наезд сзади и сбоку можно дать комплексную оценку соответствия конструкции требованиям пассивной безопасности и в случае необходимости разработать рекомендации о необходимых изменениях и конструктивных усовершенствованиях.

Методы лабораторных испытаний кузовов и кабин на удар

В связи с необходимостью повышения безопасности конструкции автомобиля все большее распространение получают стендовые испытания на пассивную безопасность, так как на стенде часто можно ограничиться разрушением только кузова или его отдельной части, а в некоторых случаях возможно получить искомые результаты без разрушения конструкции. Естественно, что при этом повышается сопоставимость результатов отдельных экспериментов и достигается существенная экономия средств.

Испытания натурных образцов кузовов и автомобилей в сборе на удар производят на специальных динамических стендах-катапультах. Так, например, санный имитатор столкновений (рис. 1) основан на использовании энергии сжатого газа (исходное давление примерно 14-21 МПа).

Рис. 1. Принципиальная схема санного имитатора столкновений

Стенд имеет две цилиндрические камеры: переднюю 3 и заднюю 7, разделенные перегородкой 5 с центральным отверстием. В передней камере размещены поршень 4 со штоком, соединенным с динамическими салазками 1. Между торцом поршня 4 и перегородкой 5 имеется специальное уплотнение по периметру отверстия. Для изменения давлений р₁и р₂ предназначены плавающие поршни 2 и 8.

В исходном состоянии система находится в равновесии, так как активная площадь со стороны большего давления р₂мала. При введении небольшого количества газа в пространство между перегородкой 5 и поршнем 4 равновесие нарушается, высокое давление р₂начинает действовать на всю площадь поршня, что приводит к быстрому разгону салазок 1 с закрепленным на них кузовом автомобиля или другим объектом испытаний.

При моделировании лобового столкновения используют принцип реверсирования процесса удара, т. е. стоящий кузов резко разгоняют назад до скорости 113 км/ч, причем инерционные перегрузки достигают 40g. Ускорение разгона кузова можно изменять, управляя перепадом давлений в отверстии с помощью стержня переменного сечения 6. Описанный стенд можно использовать для исследований перегрузок, действующих на манекенов-пассажиров, для проверки работы оборудования салона автомобиля на соответствие требованиям пассивной безопасности и для оценки эффективности новых конструктивных решений по повышению травмобезопасности.

Для испытаний кузовов и автомобилей на удар применяют также пружинную катапульту (рис. 2).

а - автомобиль в исходном положении; б - момент столкновения с барьером

Рис. 2. Стенд-катапульта

На катапульте натяжение пружин 2 осуществляют с помощью лебедки 5, после чего пружины запирают пневматическим спусковым механизмом 4. Максимальная масса испытываемого объекта равна 2200 кг. От спускового рычага 6 скорость движения объекта в момент столкновения с барьером 1 составляет 50 км/ч. На катапульте кузова и автомобили в сборе испытывают на различные виды столкновений (рис. 3). Возможно также испытание отдельных узлов кузова (например, передка). С этой целью узел закрепляют на динамической тележке 3 (рис. 2), а определенное, заранее выбранное торможение, обеспечивают специальным замедлителем.

В лабораторных условиях с некоторым приближением могут быть воспроизведены условия нагружения силового каркаса кузова при опрокидывании легкового автомобиля, т. е. имитированы испытания на опрокидывание, при проведении которых кузов устанавливают, как показано на рис. 4. Согласно ГОСТ 21960-76 масса ударной плиты 600x1600 мм должна составлять 60% массы испытываемого автомобиля в снаряженном состоянии, а скорость при ударе 2,7-3,3 м/с.

Рис. 3. Варианты испытаний на столкновение на пружинном стенде-катапульте

Одной из известных методик испытаний кабин грузовых автомобилей на пассивную безопасность является методика, применяемая в Швеции при проверке прочности кабин грузовых автомобилей, имеющих общую массу более 7000 кг. Перед испытаниями полностью комплектную кабину устанавливают и закрепляют на отдельном шасси или специальной раме точно так же, как на автомобиле. Рама надежно соединена со станиной испытательного стенда. Двери кабины закрыты, но не заблокированы. Методика испытаний предусматривает три основных режима нагружения, соответствующих типичным аварийным ситуациям.

Статическое нагружение на потолок кабины с силой, соответствующей двойному весу снаряженного автомобиля с водителем, но не более 150 кН. Нагрузка распределяется на несущие детали кабины (режим приближенно воспроизводит ситуацию переворачивания автомобиля).

Удар маятником спереди по переднему верхнему углу кабины (имитируется падение автомобиля с откоса). Удар направлен под углом 15° к продольной оси автомобиля с энергией около 30 кДж. Применяемый при испытаниях маятник имеет форму правильного цилиндра диаметром 0,6 м, массой не менее 1000 кг.

Удар маятником по задней стенке кабины под прямым углом к ней с энергией 30 кДж. Маятник этой серии испытаний массой не менее 1000 кг имеет прямоугольную форму с шириной 1600 мм и высотой 500 мм (высота падения 2 м). Испытание воспроизводит аварийную ситуацию, когда при резкой остановке незакрепленный на платформе груз сминает заднюю стенку кабины.

Рис. 4. Установка кузова легкового автомобиля для имитации опрокидывания в лабораторных условиях

Выдержавшими испытания считаются такие кабины, которые после действия всех перечисленных видов нагрузок не разрушились и сохранили хотя бы минимальное пространство салона, необходимое для стандартных манекенов, имитирующих водителя и пассажира. Кроме того, необходимо, чтобы кабина не была оторванной от рамы автомобиля, двери кабины самопроизвольно не открывались, а последующее их отпирание не было затруднено.

Из-за некоторой условности указанной методики испытаний кабин нельзя с уверенностью утверждать, что в реальных аварийных ситуациях кабина, выдержавшая эти испытания, будет отвечать всем требованиям пассивной безопасности.

Манекены для испытаний на пассивную безопасность

Для изучения перемещений людей внутри кузова (кабины) автомобиля во время испытаний на столкновение, опрокидывание и т. д. и для оценки соответствия конструкции требованиям пассивной безопасности применяют специальные манекены.

Одной из обязательных характеристик манекенов для испытаний на пассивную безопасность является так называемая представительность (или репрезентативность). Размеры тела человека и его масса колеблются в очень широких пределах. В соответствии с этим манекены по своим основным размерам разбиты на несколько групп представительности. Так, манекены, соответствующие наиболее распространенной группе мужчин (50% представительность), имеют рост 1730 мм и массу 75 кг. Манекен 95% представительности имеет следующие основные 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. Руки, ноги и голова манекена шарнирно соединены с туловищем так, что можно в точности воспроизвести движение в суставах человека. Массы отдельных частей манекена (туловища, головы, руки, ноги) соответствуют массам этих же частей тела человека. Основным частям манекена (туловищу и голове) придают объемную жесткость, сопоставимую с жесткостью живого тела. В манекен устанавливают не менее двух преобразователей ускорений (замедлений), причем один монтируют в голове, он измеряет ее 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, с помощью которых получают информацию не только о величине возможных перегрузок отдельных частей тела, но и о силе давления на грудную клетку (например, со стороны ремня безопасности), о равномерности распределения давления по поверхности контакта туловища с ремнем и др. Эти манекены достоверно имитируют различные травмы типа синяков, ушибов, порезов тканей тела, разрушения костей. При проверках соответствия требованиям пассивной, безопасности деталей рулевого управления и сидений используют упрощенные модели туловища и головы.

15. Планировка СТО, технических центров, технологическая планировка, производственно-технической базы автотранспортных предприятий (зоны ТО и ТР, хранение автомобилей).

[9, стр. 151-156]

- Планировка СТО, технических центров

Планировочное решение СТОА, технических центров так же, как и для АТП, вклю­чает разработку генерального плана, компоновочных планов зда­ний и планировку цехов и участков. Выбор планировочного реше­ния определяется типом, назначением и производственной мощ­ностью станции, типами и марками обслуживаемых автомобилей и видами выполняемых работ. В качестве основных нормативных материалов при выполнении технологических расчетов и разра­ботке планировочных решений используются Положение о тех­ническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомо­бильного транспорта, ОНТП и соответствующие СНиПы.

Основными требованиями при разработке проектных решений станций являются:

обеспечение минимальных затрат на строительство и эксплу­атацию;

соответствие планировки выбранной схеме производствен­ного процесса и технологическому расчету;

• максимальное использование типовых проектных решений;

унификация конструкторских и объемно-планировочных ре­шений зданий;

гибкость производственных процессов, возможность быстрой модернизации и реконструкции при изменении внешних усло­вий;

создание необходимых условий для клиентов и рациональное размещение помещений для клиентов, производственных и бы­товых помещений;

• рациональное использование площади предприятия.

- Генеральный план станции технического обслуживания автомобилей

При разработке генерального плана СТОА необходимо пред­усмотреть, чтобы территория станции была изолирована от го­родского движения транспорта и пешеходов. Вне территории мо­жет быть размещена открытая стоянка автомобилей клиентов и персонала станции, АЗС и участок мойки и уборки автомобилей.

Автозаправочную станцию и мойку рекомендуется располагать так, чтобы автомобили обслуживались на них без заезда в произ­водственную зону, а транспортные потоки не пересекались с ос­новными потоками выезда и въезда на станцию.

Нормируемые расстояния и ширина проезда в производствен­ной зоне и зоне хранения станции определяются с учетом габа­ритных размеров обслуживаемых автомобилей так же, как и для АТП (см. табл. 5.17, 5.18).

При разработке генплана СТОА необходимо предусмотреть отдельные складские помещения для хранения шин, смазочных и лакокрасочных материалов и других сгораемых материалов.

Во многих европейских странах с развитой сетью СТОА пло­щадь застройки территории станции составляет 50 % от общей ее территории.

Дорожные СТОА рекомендуется располагать на участках, при­легающих к автомобильным дорогам с напряженными транспорт­ными потоками в населенных пунктах или вблизи них, что позво­ляет сократить затраты на устройство и эксплуатацию внутрипро­изводственных коммуникаций, а также облегчает решение вопро­са укомплектования и доставки персонала на предприятие. До­рожные станции, как правило, сооружаются в комплексе с АЗС.

При дорожных станциях, обслуживающих междугородные и международные автомобильные перевозки и расположенных вблизи крупных грузообразующих и грузополучающих центров, наряду с техническим обслуживанием и ремонтом автомобилей и сервис­ными услугами для водителей и пассажиров могут быть созданы и грузовые станции или терминалы по сортировке, хранению и до­ставке грузов. Такие станции могут стать базовыми пунктами для организации прогрессивных видов перевозок на дальние расстоя­ния (эстафетные перевозки или перевозки по системе тяговых плеч). Территория и площади производственных помещений для обра­ботки и хранения грузов таких СТОА определяются в соответ­ствии с требованиями, предъявляемыми к грузовым станциям и терминалам в зависимости от объемов работ.

- Планировка производственных зон, цехов и участков станции технического обслуживания автомобилей

Технологическая взаимосвязь производственных цехов, участ­ков и зон имеет очень важное значение для обеспечения соблюде­ния технологии производственного процесса и эффективного уп­равления производством. Нормами ОНТП и СНиП на предприя­тии по обслуживанию автомобилей предусматриваются отдель­ные производственные помещения для размещения следующих групп участков: мойки и уборки; технического обслуживания и ремонта; моторного, агрегатного, механического, электротехни­ческого, ремонта приборов питания; кузнечного, сварочного, медницкого; столярного, обойного; аккумуляторного; окрасочного.

Для средних и малых станций на одном участке допускается выполнение различных технологически совместимых видов работ.

Например, на СТОА с числом постов до 10 допускается выпол­нять в одном помещении с постами ТО и ТР работы по ремонту двигателей, агрегатов, слесарно-механические, электротехничес­кие, по ремонту и изготовлению технологического оборудования, а также размещать посты для ремонта кузовов с применением сварки при наличии ограждения из несгораемого материала вы­сотой не менее 2,5 м.

Основой при разработке компоновочного плана производствен­ного здания служит зона ТО и ТР. В соответствии с технологичес­ким процессом зона ТО и ТР является главным звеном производ­ства и должна иметь технологические связи со всеми подразделе­ниями вспомогательного и обслуживающего производств.

В зоне технического обслуживания и ремонта используются универсальные

и специализированные посты. Помещения для электротехнических, карбюраторных, аккумуляторных и шинных ра­бот рекомендуется располагать вблизи постов ТО. Малярный, обой­ный и кузовной участки желательно размещать смежно. Агрегат­ный, слесарно-механический, сварочный и кузовной участки раз­мещают вблизи постов ТР.

Помещение для клиентов рекомендуется располагать вблизи участка приема и выдачи автомобилей и участка диагностирова­ния. Клиент должен иметь возможность присутствовать при диаг­ностировании и составлении наряда на обслуживание и ремонт автомобиля. Желательно, чтобы рядом с помещением для клиен­тов размещались касса для оплаты услуг, пункт питания, туалет, магазин запасных частей и т.д.

При проектировании СТОА целесообразно использовать типовые проекты, которые разработаны в большом количестве для станций различных типов и мощности. Использование типовых проектов позволяет значительно сократить сроки проектирования и удешевить строительство предприятия. Типовой проект выбирается с учетом параметров технологического расчета и особенностей региона (сейсмичность, климатические условия и др.). Выбранный типовой проект привязывается к мест­ности. По данным инженерных изысканий разрабатываются и про­ектируются фундаменты, определяются места подключения и раз­рабатываются внутрипроизводственные коммуникации и т.д.

В практике проектирования и строительства станций наряду с железобетонными конструкциями очень часто используются лег­кие сборные металлические конструкции, что позволяет значи­тельно сократить стоимость и сроки строительства (рис. 8.4, 8.5). Представленный типовой проект станции на 10 рабочих постов рассчитан на выполнение комплекса работ по обслуживанию и ремонту легковых автомобилей с суточной пропускной способно­стью 16 — 20 автомобилей.

На рис. 8.6 представлен генеральный план и компоновочный план производственного корпуса дорожной станции на три по­ста, совмещенной с АЗС. Станция предназначена для обслужива­ния легковых автомобилей и автобусов. Автозаправочный участок станции имеет автономные въезды и выезды. Производственный корпус разделен на три части: в одной части расположены уборочно-моечные посты; в другой — смазочные, регулировочные и ремонтные посты; в третьей — служебные, бытовые и складские помещения.

Рис. 8.4. Схема генплана городской станции на 10 рабочих постов:

1 – производственный корпус; 2 – пост приемки и выдачи автомобилей; 3 – очистные сооружения; 4 – открытая стоянка; 5 – навес для автомобилей

Рис. 8.5. Компоновочный план производственного корпуса СТОА на 10 рабочих постов с поперечным разрезом:

1 – пост мойки автомобилей; 2 – зона обслуживания и ремонта автомобилей; 3 – кузовной участок; 4 – участок покраски; 5 – производственные цеха и участки; 6 – складские помещения; 7 – помещение для клиентов

Рис. 8.6. Типовой проект дорожной станции на три рабочих поста:

а – схема генерального плана: 1 – главный корпус; 2 – очистные сооружения; 3 – заправочные островки; 4 – резервуары для топлива и масла; 5 – кафетерий; 6 – стоянка автомобилей; б – компоновочный план главного

корпуса; 1 – помещения для клиентов; 2, 3 – производственные, бытовые и складские помещения; 4,5 – посты крепежно-смазочных и регулировочных работ; 6 – пост мойки автобусов; 7 – пост мойки легковых автомобилей

16. Каково назначение коробки передач в автомобиле, какие требования предъявляются к этому механизму? Какие виды коробок передач Вам известны? На какие виды нагружения рассчитывают шестерни коробок передач?

1.1. Общие сведения[6]

КП является агрегатом трансмиссии, преобразующий момент двигателя по величине и направлению и направлению позволяющим водителю выбирать рациональные режимы разгона и установившегося движения КМ в различных дорожных условиях.

Требования, предъявляемые к КП: обеспечение оптимальных тягово-скоростных и топливно-экономических свойств КМ : данных характеристиках двигателя; легкость и удобство управления; бесшумность при работе и переключении передач; в КПД; плавность и полнота включения и выключения передач; надежность и долговечность конструкции; минимальные масса, габаритные размеры и стоимость.

Некоторые из этих требований являются противоречивы пример первое и второе. Так, если для удовлетворения первого требования необходимо увеличивать число передач, то это затрудняет выполнение второго. Приоритет тому или иному решению от в зависимости от назначения КМ: для транспортных, грузов: важнее первое требование, для легковых - второе.

Большинство КП, применяемых в КМ, являются ступенчатыми и имеют большое число зубчатых колес. Различают КП с неподвижными осями валов - вальные, и с подвижными - планетарные