Инструментальное и методологическое обеспечение экспериментальных исследований рулевого управления автотранспортных средств (стр. 2 из 10)

Рис.1. Устройство для оценки эксплуатационного состояния РП

3. Методика лабораторного исследования рулевого привода

Устройство для оценки эксплуатационного состояния рулевого привода фиксировалось при помощи дисков 11 (рис. 1) зажимами 12 на ободах дисков управляемых колёс, установленных на поворотные площадки, на высоте рулевого привода впереди передней оси. Сжатый воздух из ресивера направлялся в бесштоковую полость силового пневмоцилиндра, создавая усилие между внутренними сторонами дисков управляемых колёс.

Предварительно, такое же по величине усилие создавалось между дисками УК и сзади передней оси с целью обеспечения однозначности и достоверности результатов измерения. Причём диаметр силового пневмоцилиндра подобран так, что давление 0,1 МПа соответствует усилию в РП 10 даН.

Под действием создаваемого усилия рулевой привод деформировался и шток 2 перемещался, приводя в движение фиксируемое во время измерения кольцо 35 и с помощью вильчатого наконечника двуплечий рычаг 31. При этом перемещение рейсфейдера 33 по направляющей 34 пропорционально приращению расстояния между дисками УК.

Одновременно сжатый воздух через обратный клапан 21 поступал в бесштоковую полость регистратора усилия в РП - дополнительного пневмоцилиндра 2 При этом перемещение штока 27 и связанной с ним пластины 30 с закреплённой миллиметровой бумагой пропорционально усилию, создаваемому силовым пневмоцилиндром между дисками УК.

В результате регистрировалась непосредственная графическая зависимость приращения смещения в кинематической цепи рулевого привода от приращения усилия в нем, т.е. зависимость изменения критерия качества рулевого привода.

При выполнении лабораторных исследований использованы:

а) стандартные изделия: прибор НИИАТ-К-402, прибор 2183, прибор К-69, компрессор с ресивером, манометр образцовый (0,6 МПа), индикаторы часового типа ИГ-0,01, механотроны 6MXICи 6МХ5С, блок питания БПИ-1 и измерительная система механотронов БВ-6125, трёхканальный самописец Н-326-3.

б) нестандартные изделия: устройство для оценки характеристик рулевого привода в двух вариантах исполнения, комплекс приспособлений для регистрации параметров и состояния рулевого привода, в том числе и относительного смещения элементов шарнира рулевых тяг автомобиля.

Для обеспечения необходимой точности и достоверности измерения критерия качества РП его составляющие, кроме того, регистрировались:

а) усилие - манометром образцовым измерялось давление в силовом пневмоцилиндре и пересчитывалось в усилие в РП (относительная погрешность 2-3%), а также методом тензометрирования (относительная погрешность измерения 3-4%);

б) смещение - механотроном 6МХ5С с наращенным мерным штифтом (относительная погрешность 1-2%), а также индикатором часового типа ИГ-0,01 (относительная погрешность 1-3%), оборудованным специальным удлинённым закалённым наконечником для повышения точности.

Относительная погрешность измерений определялась согласно работе [1] по отношению показаний измерительных систем регистраторов усилия и смещения к показаниям образцовых приборов в %. Нестабильность результатов оценивалась также в % отношении наибольшего отклонения результата показаний к среднеарифметическому значению.

Методика лабораторного исследования рулевых шарниров. Исследования выполнены в два этапа и включали постановку экспериментов для выборок новых и изношенных, снятых с автомобиля и установленных в рулевой трапеции шарниров рулевых тяг.

Для измерения относительных смещений элементов рулевых шарниров, снятых с автомобиля, в осевом и радиальном направлениях было сконструировано устройство, состоящее из основания с укреплённой на нём верхней траверсой. Резьбовой наконечник рулевой тяги устанавливается в корпусе втулки на траверсе при помощи подвижного штока с возвратной пружиной. Измерение осуществлялось при помощи динамометрического устройства, в корпусе которого установлена динамометрическая скоба, препарированная в соответствующем диапазоне сил.

Усилие на подвижный шток передавалось через динамометрическую скобу и шарики посредством нагрузочного винта. Рулевой палец шарнира фиксировался в поворотном рычаге цапфы, закрепленном на корпусе устройства. Измерителями деформаций динамометрической скобы и относительного смещения элементов шарниров являлись индикаторы ИГ-0,01.

Деформация поворотного рычага измерялась также методом тензометрирования, что позволило использовать результаты для сравнительных испытаний в дорожных и стендовых условиях нагружения РП. Усилие, прикладываемое к шаровому пальцу посредством пары «резьбовая втулка - нагрузочный винт» регистрировалось динамометром, протарированным по образцовому прибору. Момент сопротивления шарового пальца повороту измерялся при помощи рычага и динамометра.

Методика выполнения лабораторных исследований включала измерение моментов сопротивления шарового пальца повороту в 4-х положениях. Усилие отрыва шарового пальца при смещении в вертикальном направлении и жёсткость осевой пружины шарнира при ходе 2-3 мм определялись раздельно.

Радиальное смещение регистрировалось при усилиях в , рулевом шарнире 5, 10, 15, 20. 25, 30 и 40 даН. Осевое смещение регистрировалось при усилиях 10, 20 и 30 даН. Величина необратимых смещений измерялась после приложения предварительного усилия 30 даН.

Тарировка устройств производилась при помощи образцовых приборов - индикатора ИГ-0,002 и динамометра ДОС-03.

4. Конструкция стенда для оценки технического состояния рулевого управления легковых автомобилей

Известные стенды для оценки технического состояния рулевого управления автомобилей, содержащие основание, опорно-поворотные площадки для установки на них управляемых колёс, силовой цилиндр со штоком, снабжённым наконечником для упора в обод управляемого колеса.

Механизм ориентации силового цилиндра относительно оси вращения УК включающий привод поворота, управляемый источник давления и измерительную систему, имеют низкую точность оценки технического состояния РУ из-за отсутствия одновременной регистрации усилия, создаваемого в рулевом управлении, и деформаций его элементов. Кроме того, они не обеспечивают горизонтального направления усилия, создаваемого силовым цилиндром, при поворотах УК, а также предварительной деформации РП.

Повышение точности оценки технического состояния рулевого управления достигается тем, что силовой цилиндр размещён между ободами обоих управляемых колёс и снабжён дополнительным наконечником, закреплённым на корпусе силового цилиндра, и указателем, закреплённым на штоке силового цилиндра и выполненным в виде кронштейна, охватывающего снаружи одно из управляемых колёс.

Измерительная система снабжена кольцом, размещённым на штоке силового цилиндра с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении, преобразователем давления в перемещение, закреплённым на корпусе силового цилиндра и выполненным в виде цилиндра, а его бесштоковая полость сообщена с бесштоковой полостью силового цилиндра и с управляемым источником давления, двухкоординатным самописцем, связаннымсо штоком цилиндра и с упомянутым кольцом.

При этом механизм ориентации силового цилиндра содержит раму, прикреплённую к корпусу силового цилиндра и к втулкам, шарнирно установленным на горизонтальных осях, закреплённых на основании, а упомянутый привод поворота соединён с рамой. На основании установлены съёмные направляющие для каждого управляемого колеса, расположенные под одинаковыми углами к продольной оси.

Стенд для оценки технического состояния рулевого управления автомобилей, принципиальная схема которого приведена на рисунке 2, состоит из установленных на основании 1 опорно-поворотных площадок 2, расположенных в бетонной нише совместно с направляющими отбойниками 3. Опорно-поворотные площадки имеют возможность вращения вокруг вертикальных осей и перемещения в поперечном направлении с целью испытания автомобилей с различной колеёй управляемых колёс.

Рис.2. Принципиальная схема стенда для оценки технического состояния рулевого управления и переднего моста автомобилей

На основании 1 стенда установлены шарниры 4, допускающие осевое и колебательное перемещения их элементов с обеспечением возврата при помощи пружины К подвижным втулкам шарниров 4 крепится рама 6 измерительного механизма.

Стенд связан с пультом управления кабелем проводов 12 панели съёма информации, шлангом пневмопривода 13, тросом управления 14, фиксирующим в определенном положении кольцо регистратора перемещения, тросом управления осевым перемещением 15 и колебательным перемещением 16 механизма ориентации силового цилиндра 7 относительно УК.

Пульт управления стендом включает основание со стойкой 17, педаль управления осевым перемещением 18 и рукоятку колебательного перемещения 19 измерительного механизма, кран плавной подачи воздуха 20 в силовой цилиндр и регистратор давления 21. Дистанционная установка в рабочее положение кольца 11 осуществляется рукояткой 22. Информация об эксплуатационном состоянии РУ, РЙ, РП и их отдельных узлов выдаётся на панель съёма информации 23, показанную на рисунке 3а.

Оценка технического состояния рулевого управления и его элементов осуществляется за счёт реакции приращением расстояния между дисками управляемых колёс отдельных узлов РУ на заданное усилие, зависящее от конструктивных параметров и углов установки колёс, создаваемое силовым цилиндром, путём регистрации величины перемещения подвижного штока относительно корпуса силового цилиндра, а также остаточной деформации рулевого привода после снятия усилия.

Для преобразования первичной информации стенд содержит логический блок, в котором производится непрерывное сравнение поступающей информации с эталонной записью и тарировочными характеристиками, а также предусмотрена возможность обработки результатов измерения методом наименьших квадратов.