Инструментальное и методологическое обеспечение экспериментальных исследований рулевого управления автотранспортных средств (стр. 3 из 10)

На рисунке 3 изображены общий вид и монтажные схемы основных узлов, входящих в логический блок стенда:

а) панель съёма информации 1, содержащая выключатели блока питания 2, контроля установки нуля регистраторов состояния рулевого механизма 3 и рулевого привода 4. Для каждого подвижного сопряжения кинематической цели РП, кроме того, предусмотрена выдача информации об их исправном, предотказном и аварийном состоянии следующих узлов рулевого управления и передней подвески, соответственно левой и правой (по ходу) части РП: крайних шарниров РП (ЛКШ и ПКШ), средних шарниров РП (ЛСШ и ПСШ) шарниров сошки (ШС) и маятникового рычага (ШМ), подшипников ступиц передних колёс (ЛПС и ППС), сайлент - блоков (ЛСБ и ПСБ), рулевого механизма (РМ) и рулевого привода в целом (РП). Все индикаторные лампочки запитаны с одной стороны на «-» - панель съёма информации 1, а с другой стороны скоммутированы с определенным участком плата согласно номера монтажной схемы.

б) специальная плата регистратора состояния рулевого привода с участками, характеризующими исправное, предотказное и аварийное состояние: 5, 6 и 7 - ЛКШ и ПКШ; 8, 9 и 10 - ЛСШ и ПСШ; II, I2 и 13 -ШС и ШМ; 14,15 и 16 - ЛПС и ППС; 17, 18 и 19 - ЛСБ и ПСБ; 23, 24 и 31 - уровня остаточной деформации рулевого привода в целом. Дополнительное назначение имеют участки: 23, 24 - индикаторы сбоя начальной установки подвижного контакта регистратора смещения в РП 2

в) плата регистратора состояния рулевого механизма, имеющая участки: 26 - установки нуля подвижного контакта регистратора 46; 27, 28 и 29 - исправного, предотказного и аварийного состояния РМ.

Рис. 3. Принципиальные и монтажные схемы: а) панели съёмаинформации; б) специальных плат-регистраторов состояния рулевого привода; в) – рулевого механизма

Местоположение участков на специальной плата, определяющих уровень эксплуатационного состояния РУ и его узлов определено как по результатам лабораторных исследований РП, так и статистических исследований, для чего искусственно задавались соответствующие уровни технического состояния узлов РП и анализировался критерий качества РП.

5. Методика выполнения стендовых исследований эксплуатационного состояния рулевого управления автомобилей

В стендовых условиях регистрировались следующие параметры характеристик и состояния РП: смещения в кинематической цепи, зазоры в подвижных сопряжениях, упругость РП, усилие в РП - и на рулевом колесе, люфт рулевого колеса, зазоры в РМ и отдельных сопряжениях РП.

Испытуемый автомобиль, ориентируемый по отношению к продольной оси стенда направляющими, расположенными вначале осмотровой канавы, на которой смонтирован стенд в тупиковом варианте, заезжает управляемыми колёсами на опорно-поворотные площадки стенда до упора в направляющие отбойники.

При взаимодействии УК с этими направляющими создаются боковые силы, под действием которых продольная ось транспортного средства совмещается с продольной осью стенда, т.е. происходит дополнительная ориентация автомобиля. При этом под действием указанных боковых сил в рулевом управлении создаются деформации заданного направления, исключающие неопределённость относительного расположения отдельных узлов рулевого привода.

С помощью педали 18 и рукоятки 19 с пульта управления стендом (рис.2) силовой цилиндр измерительного механизма устанавливается между дисками УК впереди передней оси на высоте РП. Точность установки контролируется наружным указателем со стороны пульта управления стендом и проверяется включением тумблера 4 (рис.3 а).

На рулевое колесо устанавливается регистратор состояния рулевого механизма, протарированный по прибору НИИАТ-К-402. Правильность» установки подвижных контактов проверяется путём включения тумблера 3 (рис. 3а) также на панели съёма информации стенда.

От управляемого источника давления подаётся сжатый воздух, плавно повышая давление до упора наконечников 25 (рис.2) в обода УК. После чего фиксируется кольцо регистратора перемещений рукоятью 22 с пульта управления и, контролируя плавность развиваемого давления, создаётся равномерно нарастающее усилие в рулевом приводе, которое определяется конструктивными особенностями автомобиля, до 30-50 даН.

При этом предварительный поворот рулевого колеса на 30-40° поочерёдно в обе стороны ориентирует элементы подвижных сопряжении РП определённым образом, создавая предварительную деформацию в соответствующих частях рулевого привода согласно теоретического анализу. Это позволяет получить информацию о состоянии отдельно правой и левой частей рулевого привода.

В результате получается непрерывная зависимость приращения расстояния между дисками колёс от приращения усилия между ними, снимаемая со специальной плата в виде электрического сигнала, подаваемого в логический блок панели съёма информации. Плавно снижая давление в бесштоковой полости силового цилиндра, вновь регистрируется зависимость деформации рулевого управления от усилия, что позволяет оценить остаточную деформацию рулевого привода.

Люфт и усилие на рулевом колесе определялось по «известной методике НИИАТа. Информация о техническом состоянии рулевого управления выносится на панель съёма или подаётся в систему АСУ технического управления АТП.

Таким образом, разработанная конструкция стенда обеспечивает непрерывную регистрацию зависимости деформации рулевого управления от действующих усилий, что позволяет определить зазоры и деформации в отдельных сопряжениях РУ, повысив тем самым точность и достоверность оценки его технического состояния. Кроме того, стенд обеспечил возможность получения упругих и гистерезисных характеристик РП и РМ, а также их отдельных сопряжений.

После снятия направляющих отбойников стенда регистрация перечисленных параметров возможна также при установке УК в ряд фиксированных угловых положений, обеспечивая при этом постоянное горизонтальное направление создания усилия в РП.

Тупиковый вариант стенда для оценки технического состояния РУ, позволяющий осуществить одновременное техническое обслуживание, контрольно-регулировочные операции и текущий ремонт РУ и передней подвески, апробирован при внедрении в п/о «Ростоблавтотехобслуживание».

6. Методика проведения дорожных испытаний

Дорожные испытания характеристик и состояния рулевого привода выполнялись на серийном автомобиле ВАЗ-21011 в реальных условиях движения в городе и на контрольных участках загородного шоссе. Для проведения испытаний было получено разрешение ГАИ, а испытуемый автомобиль оборудован не обходимыми средствами обеспечения безопасности работ.

Перед началом испытаний производился технический осмотр автомобиля, в процессе которого регулировочные параметры ходовой части и рулевого управления приводились в соответствие с нормативными требованиями. Одновременно производился прогрев и регулировка комплекса измерительно-регистрационной аппаратуры, и выполнялись контрольные заезды для проверки правильности настройки приборов.

Для проведения дорожных испытаний легковой автомобиль был выбран с использованием методов блочного рандомизированного планирования из выборки автомобилей, исследованных в стендовых условиях. Пробег с начала эксплуатации автомобиля составил 80 тыс. км, техническое состояние рулевого управления и переднего моста соответствовало техническим условиям завода-изготовителя, однако зазоры в крайних шарнирах РП имели величину порядка 0,25-0,30 мм.

Для облегчения расшифровки получаемых в результате дорожных испытаний осциллограмм была составлена технологическая карта, включающая описание режимов и условий испытаний, отметки времени прохождения контрольных участков, статистические данные - число и углы поворота рулевого колеса и т.п.

В соответствии с поставленными в теоретической части задачами решались следующие вопросы:

- исследование изменения схождения УК в процессе движения в различных режимах нагружения РП;

- экспериментальным путём в дорожных условиях определялись усилия в рулевой трапеции, стабилизирующие моменты на УК и момент трения в РП, амплитуда и частота колебания шарового пальца в наконечнике рулевой тяги;

- исследование изменения критерия качества РП и оценка его влияния на эксплуатационные свойства автомобиля в режимах прямолинейного и криволинейного неустановившегося движения, входа и выхода из поворота, прямолинейного движения с фиксированным рулевым колесом и свободным рулём, служебного, экстренного и служебного торможения с одновременным поворотом с различной начальной скорости.

Заезды испытуемого автомобиля производились как на дороге со щебёночным покрытием, так и на дороге 1 категории с асфальтобетонным покрытием. Исследование относительного смещения элементов рулевых шарниров выполнялось при движении автомобиля на сухом и чистом прямолинейном отрезке асфальтобетонной дороги. Влияние наводки электрооборудования работающего двигателя на регистрирующую аппаратуру оценивалось на неподвижном автомобиле в режиме холостого хода двигателя.

В процессе прямолинейного движения со скоростями 1,4; 2,8; 4,2; 5,6; 8,4; 28 м/с исследовалась динамика изменения критерия качества РП и относительные смещения в шарнирах боковых рулевых тяг в перечисленных условиях движения. Испытания считались недействительными и повторялись, если не были выдержаны заданные скорости движения автомобиля.

Оценочным параметром влияния критерия качества РП на эксплуатационные свойства автомобиля принято изменение угла поворота каждого управляемого колеса на величину смещений в кинематической цепи обеих половин РП в различных режимах его нагружения. При этом определялись амплитуды и частоты колебаний шарового пальца, оценивались моменты силового замыкания в кинематической цепи РП, записывались величины усилий на поворотных рычагах и рулевой сошке, и, одновременно, смещения элементов крайних рулевых шарниров и приращение расстояния в РП.