Инструментальное и методологическое обеспечение экспериментальных исследований рулевого управления автотранспортных средств (стр. 9 из 10)

На рисунке 22 в виде диаграмм приведены результаты определения по величинам математических ожиданий отдельных смещений в сопряжениях, упругости РП и углов свободного хода рулевого колеса. Из (рис. 22а) следует, что при использовании отраслевой методики измерения свободный ход рулевого колеса состоит на 60% из люфта и упругих деформаций рулевого механизма, а значимость смещений в сопряжениях РП составляет 40%, в то время как рулевой привод имеет гораздо более сложную кинематическую цепь звеньев.

При этом вариация люфта рулевого колеса составила 0,653, процент соответствия нормативам – 28%, средняя величина люфта РК превысила норматив в 1,4 раза, а три автомобиля с нормативным люфтом РК имели аварийное состояние РП.

При увеличении усилия на рулевом колесе до 2 даН (рис. 22б) люфт рулевого колеса возрастает с 14,14° до 32,09°, но вариация при этом снизилась до 0,418, что позволяет утверждать о большей стабильности результатов такой методики измерения. При этом доли рулевого механизма и рулевого привода остались превшими - 62% и 38%.

После приложения усилия между дисками управляемых колёс 30 даН были созданы условия силового замыкания элементов подвижных сопряжений рулевого привода и по люфту рулевого колеса оценивалась упругая деформация РП. Так, из рисунка 22в следует, что средняя величина люфта рулевого колеса уменьшилась до 12,03°, что позволяет утверждать, что на долю зазоров в сопряжениях РП приходится только около 15% диагностической информации, которую несёт в себе люфт рулевого колеса. Однако вариация люфта РК осталась значительной - 0,628.

Увеличение усилия на рулевом колесе до 2 даН в этом случае (рис. 22 г) уменьшило вариацию люфта рулевого колеса до 0,341, а его средняя величина составила 29,42°, что свидетельствует об уменьшении информации, приходящейся на сопряжения РП, до 9%. Причём доля рулевого привода в суммарном люфте рулевого колеса уменьшилась до 35%.

Рис. 22. Диаграммы составляющих угла свободного хода рулевого колеса и смещений в РП выборки «ГАЗ-24»,, построенные по величинам математических ожиданий параметров

Средняя величина смещений в рулевом приводе исследованных автомобилей «ГAЗ-24» составила 1,33 мм. На долю необратимых смещений (зазоров в сопряжениях РП) приходится 60% (0,798 мм), а на долю обратимых смещений (упругости РП) – 40% (0,532 мм) величины критерия качества РП, полученной при усилии в РП 30 даН (рис. 22д).

При этом установлены величины усилий, при которых наблюдаются резкие изменения величины смещений – «пороги», предположенные ранее при исследовании рабочих процессов в РП, которые составили 15 и 30 даН. Оба «порога» характеризуются заметным увеличением вариации параметров, снижением стабильности результатов измерения на 15-17%.

На рисунке 22е приведена диаграмма, отражающая долю предельных значений смещений в рулевых шарнирах, построенная по рекомендациям работы [5]. Откуда следует, что суммарная величина зазоров в РП, приведенная к углу поворота рулевого колеса достигает 9,6°, т.е. при допустимой величине люфта рулевого колеса 10° на долю рулевого механизма и упругие деформации, а также зазоры в подшипниках ступиц передних колёс приходится всего 0,4°, что не реально.

Таким образом, с увеличением нагрузки на рулевом колесе и в рулевом приводе стабильность параметров измерения возрастает в 1,5-2 раза, но доля смещений в сопряжениях РП в этой информации пропорционально уменьшается, и они имеют такую же тенденцию к изменению от режимов нагружения, как и люфт рулевого колеса.

Причём люфт РК несёт в основном информацию об упругих деформациях в РП и только 10% этой информации приходится на зазоры в сопряжениях. Отсюда следует, что критерий качества РП является наиболее информативным и достоверным параметром оценки эксплуатационного состояния рулевого привода.

На современном этапе действующей нормативно-технической документацией количественно регламентирован только один параметр, допускающий возможность инструментальной проверки рулевого управления. Этим параметром является суммарный люфт рулевого управления. Остальные показатели технического состояния рулевого управления определяются качественно – наличием люфтов.

Под руководством автора инженерами Свиткиным Б.Б. и Янчевым Ю.И. был проведен анализ изменений технического состояния элементов рулевого управления. В частности были проанализированы:

1. Подшипник ступицы.

2. Подшипник верхней опоры телескопической стойки.

3. Шарниры наконечников рулевых тяг.

4. Шарниры рычагов подвески.

5. Суммарный люфт рулевого управления.

Общеизвестно, что отказ указанных элементов наиболее часто ведет к нарушению целостности цепи рулевого управления, а, следовательно, к высокой вероятности возникновения ДТП.

Для измерения указанных элементов рулевого управления использовались:

1. Индикатор часового типа ИГ-0,01, оборудованный специальным удлиненным наконечником для повышения точности.

2. Прибор К-526.

3. Комплекс специальных приспособлений для регистрации количественных значений параметров.

В качестве объекта исследований использовались элементы рулевого управления и передней подвески серийных легковых автомобилей семейств ВАЗ 2109 и ВАЗ 2110, по которым накоплен необходимый статистический материал. В этом случае наиболее важно знать показатели предельных значений параметров, режимы контроля или принудительных замен.

Данные эксперимента обрабатывались при помощи статистического пакета программы MicrosoftExcel2000.

Анализ изменения величин суммарного люфта показал, что он изменяется в пределах от 0,5 до 6–7 при среднеинтенсивном изменении параметра 0,2 за 10 тыс.км пробега (рис. 23).

При анализе износа подшипника верхней опоры телескопической стойки было установлено, что для автомобилей семейства ВАЗ 2109 он находится в пределах 0,02мм – 1мм при среднеинтенсивном изменении параметра 0,1мм за 10000 км пробега. Для автомобилей семейства ВАЗ 2110 износ подшипника лежит в пределах 0,02мм – 0,2мм при среднеинтенсивном изменении параметра 0,04мм за 10 тыс.км пробега.

Особенностью износа наконечников рулевых тяг является более интенсивный износ наконечников ВАЗ 2110. Он находится в пределах 0,01мм – 0,16мм. Интенсивность износа для ВАЗ 2110: 0,024мм за 10тыс.км пробега, для ВАЗ 2109: 0,014мм за 10тыс.км пробега.

Износ шаровых шарниров рычага подвески находится в пределах 0мм – 0,08мм для ВАЗ 2110 и 0мм – 0,2мм для ВАЗ 2109. Интенсивность изменения параметра: ВАЗ 2110– 0,018мм за 10 тыс. км; ВАЗ 2109– 0,03мм за 10тыс.км (24).

Износ подшипника ступицы автомобилей семейства ВАЗ 2110 находится в пределах 0мм – 0,05 мм. Интенсивность изменения параметра в зависимости от стиля вождения следующая:

- Активный стиль – 0,006 мм за 10 тыс.км пробега.

- Нормальный стиль – 0,004 мм за 10 тыс.км пробега.

- Пассивный стиль вождения – 0,002 мм за 10 тыс.км пробега.

Рис. 23. Зависимости изменения люфта РК от пробега (ВАЗ-2110, ВАЗ-2109(08))

Рис. 24. Зависимость изменения износа рулевых шарниров от пробега

2108(09) – левый, 2108(09) – правый, 2110(11) – левый, 2110(11)

В связи с выходом ГОСТ Р 51709-2001 возникла необходимость изменения методики проверки суммарного люфта РУ, так как по этому ГОСТу суммарный люфт РУ необходимо проверят с использованием приборов, фиксирующих угол поворота рулевого колеса от момента начала движения управляемых колес АТС в одну сторону, до момента начала их движения в другую сторону.

Использование устаревших приборов, фиксирующих одновременно угол и усилие поворота рулевого колеса до достижения на его ободе усилия установленной величины (0,75кгс, 1кгс, 1,25кгс), не допускается. В их числе приборы моделей К-524, К-526, К-187, К-402 и др. Измерения проводят от положения колес, близкого к нейтральному. Рулевое колесо поворачивают до положения, соответствующего началу поворота управляемых колес АТС в одну сторону, а затем – в другую сторону до положения, соответствующего началу поворота управляемых колес в противоположную сторону. При этом измеряют угол между указанными крайними положениями рулевого колеса, который является суммарным люфтом в РУ.

Проведенное исследование показало, что в настоящее время используются только устаревшие приборы, моделей К-524, К-526, К-187, К-402 и др. Соответственно автомобили проходят гостехосмотр с грубым нарушением ГОСТа, что не может не сказаться на безопасности дорожного движения.

Библиографический список

рулевой привод дорожный исследование

1. Аринин И.Н. Диагностирование технического состояния автомобилей. - М.: Транспорт. 2008. - 176 с.

2. Артемьев А.Н. Моделирование управляемого движения автомобиля с целью оптимизации параметров, влияющих на управляемость. - Дис. … канд. техн. наук / А.Н. Артемьев. - М., 2008. - 158 с.

3. Афанасьев Л.Л. Конструктивная безопасность автомобиля / Л.Л. Афанасьев, А.Б.Дъяков, В.А. Иларионов. - М.: Машиностроение, 2009. - 215

4. Боровский Б.Е. Безопасность движения автомобильного транспорта / Б.Е. Боровский. – Л.: Лениздат, 2007. – 304 с.

5. Войлошников В.В. Исследование влияния жёсткости рулевого управления на управляемость автомобиля при криволинейном движении. Дис. канд. техн. наук / В.В. Войлошников. - М., 2008. С. 185.