Влияние изменения технических характеристик элементов тормозных механизмов на работу тормозного привода

Ключевые слова: диагностирование тормозных систем, гидравлические тормозные системы, методы диагностирования, средства диагностирования, экстренное торможение, служебное торможение, неисправности тормозных механизмов.

A.L. Borodin, V.V. Katsay, A.V. Sharypov Kurgan State University

THE EFFECT OF THE CHANGE OF PERFORMANCE SPECIFICATIONS OF THE BRAKE GEAR ELEMENTS ON THE BRAKE ACTUATOR OPERATION

Abstract. The article analyzes experimental studies focusing on diagnosis o hydraulic brake systems with the use of the roller brake testing facility CARTEC BDE-2304 in service braking mode. Parameters for evaluating changes of breaking gear technical condition are found. Some pos-sible kinds of brake failure are given.

Keywords: brake systems diagnosis, hydraulic brake systems, methods of diagnosis, diag-nostic tools, emergency braking, service braking, brake failure.

ВВЕДЕНИЕ

Неуклонно растет число аварий из-за технических неисправностей транспортных средств, которые за 8 месяцев 2014 года стали причиной 1232 ДТП (на 38% больше, чем за январь-август 2013 года) с 254 погибшими и 1791 пострадавшим (рост к аналогичному периоду 2013 года - 23,9% и 37,2% соответственно). Безопасность движения автомобилей в значительной степени зависит от технического состояния тормозных систем, вследствие неисправности которых случается около 64% ДТП (от общего числа происшествий по техническим причинам) [1]. По данным статистики, доля ДТП, обусловленных неисправностями тормозных систем автомобилей, составляет 40-50% от общего числа ДТП по техническим причинам. Применение новых методов диагностирования гидравлических тормозных систем поможет отслеживать неисправности на ранних стадиях развития и прогнозировать дальнейшую работоспособность тормозных агрегатов и механизмов.

1 Влияние вида торможения на результаты диагностирования тормозной системы автомобиля с гидравлическим приводом

В предыдущих работах [2] были проведены эксперименты по проверке гипотезы, что при экстренном и служебном торможении элементы тормозной системы показывают разные тормозные характеристики. В эксперименте использовался автомобиль ВАЗ 2105. Снимались характеристики нарастания тормозной силы на колеса задней оси в зависимости от темпа и усилия нажатия на педаль тормоза. При экстренном торможении оба колеса задней оси тормозят одновременно (заключение: тормозной привод исправен). При служебном торможении тормозная сила на правом и левом колесе существенно отличаются (рисунки 1, 2), более чем на 25%, а разность тормозных сил при торможении приводит к потере устойчивости и заносу автомобиля.

Таким образом, гипотеза о проявлении неисправностей тормозной системы в режимах служебного торможения имеет право на существование.

Гщ Н

600

т

200

и

/

80

160

2W

Fa Н wo

Рисунок 1 - Зависимость тормозной силы колес от силы нажатия на педаль тормоза при экстренном торможении

Рисунок 2 - Зависимость тормозной силы колес от силы нажатия на педаль тормоза при служебном торможении

2 Определение значений параметров работы правого и левого тормозного механизма задней оси

Для определения расхождения тормозных сил, проверили работу самих тормозных механизмов. Для этого были приготовлены к эксперименту тормозные механизмы рисунок 3. Измерены перемещения тормозных механизмов в зависимости от нарастания давления в тормозном приводе. Полученные результаты приведены на рисунке 4.

Рисунок 3 - Проведение замеров перемещения тормозных механизмов

Из диаграммы перемещения колодок при росте давления видно, что все колодки переместились практически

одинаково, только одна колодка переместилась на расстояние в три раза большее остальных. Из этого можно сделать вывод, что левый тормозной механизм начинает торможение раньше правого, тормозная сила нарастает быстрее.

Рисунок 4 - Результаты опыта

Рассмотрим более подробно устройство заднего тормозного механизма (рисунок 5). Основное влияние на время и усилие срабатывания заднего тормозного механизма оказывают колесный цилиндр и верхняя стяжная пружина колодок.

1 - колесный цилиндр; 2 - верхняя стяжная пружина колодок;

3 - накладка колодки; 4 - щит тормоза; 5 - внутренняя пластина; 6 - оболочка заднего троса; 7 - нижняя стяжная пружина колодок; 8 - передняя тормозная колодка;

9 - опорная пластина колодок; 10 - заклепки; 11 - маслоотражатель; 12 - направляющая пластина колодок; 13 - задний трос стояночного тормоза; 14 -пружина заднего троса; 15 - наконечник заднего троса; 16 -задняя тормозная колодка; 17 - опорная стойка колодки; 18 -рычаг ручного привода колодок; 19 - резиновые подушки; 20 - распорная планка колодок; 21 - палец рычага ручного

привода колодок Рисунок 5 - Устройство заднего тормозного механизма

Конструкция колесного цилиндра показана на рисунке 6. На время и усилие срабатывания может влиять усилие сдвига и сила трения уплотнителя 5 о стенку колесного цилиндра. Во время проведения опыта наружным осмотром стало видно, что колесные цилиндрики не имеют течи, движение поршеньков происходит равномерно (нет заклинивания). Можно предположить, что колесные цилиндры исправны.

1 - упор колодки; 2 - защитный колпачок; 3 - корпус цилиндра; 4 - поршень; 5 - уплотнитель; 6 - опорная чашка;

7 - пружина; 8 - сухари; 9 - упорное кольцо; 10 - упорный

винт; 11 - штуцер; А - прорезь на упорном кольце

Рисунок 6 - Устройство заднего колесного цилиндра

Верхняя стяжная пружина в процессе эксплуатации меняет свои начальные характеристики. Основным параметром для пружин является коэффициент жесткости. При уменьшении коэффициента жесткости будет требоваться меньшее усилие для срабатывания тормозного механизма, что в свою очередь приведет к снижению времени и усилия срабатывания тормозного механизма.

В нашем случае один тормозной механизм срабатывает быстрее и при меньшем приложенном усилии (давлении в тормозном контуре). Выявленные отклонения в работе указывают на изменение характеристик верхней стяжной пружины.

3 Экспериментальное определение коэффициентов жесткости верхних стяжных пружин

Для определения коэффициентов жесткости верхних стяжных пружин был изготовлен экспериментальный комплекс (рисунок 7а). Который состоит из штатива, закрепленного на верстаке, на штативе закреплены устройство для крепления пружины, измерительная шкала (рисунок 7б). За пружину закрепляется нагрузочное устройство, на котором закрепляются грузы.

Опыт по определению коэффициента жесткости проводился в следующей последовательности:

- закрепляется пружина;

- на измерительной шкале фиксируется длина пружины без нагрузки;

- устанавливается нагрузочное устройство с первым грузом;

- производится замер по измерительной шкале размера деформации пружины;

- на нагрузочное устройство устанавливается следующий груз и производится замер деформации пружины и т.д.;

- после проведения всех замеров значения измерений заносятся в таблицу;

- производится расчет коэффициента жесткости пружины с применением закона Гука.

В виде уравнения закон Гука записывается в следующей форме [4]:

^ = - кх,

где ^ - сила упругого сопротивления струны, х - линейное растяжение или сжатие, к - так называемый коэффициент упругости.

а

Рисунок 7 - Экспериментальный комплекс

При эксперименте были измерены пружины, снятые с диагностируемого автомобиля ВАЗ 2105, а также новые и бывшие в эксплуатации.

В результате получены следующие данные (таблица 1).

При установке пружина в заднем тормозном механизме находится в состоянии преднатяга, длина ее составляет приблизительно 114 мм. Необходимо сравнить жесткости пружин для этого состояния.

Из рисунка 8 и таблицы 1 видно, что жесткость пру-

жин при Х=114 мм различается. Жесткость верхней стяжной пружины левого колеса меньше на 19%, что, в свою очередь, является одним из факторов, который приводит к неравномерности работы тормозных механизмов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для постановки более точного диагноза необходимы дальнейшие исследования.

Таблица 1 - Результаты эксперимента

№ опыта т, кг Fвн=mg, Н Х, мм К1, Н/м К2, Н/м

0 0 0 90 0 0

1 2 19,62 93 6540 7848

2 5 49,05 95 9810 8918

3 7 68,67 97 9810 9156

4 9 88,29 99 9810 7677

5 11 107,91 101 9810 8632

6 13 127,53 104 9109 8795

7 15 147,15 109 7745 8918

8 20 196,2 114 8175 10062

9 27 264,87 116 10187 11772

10 33 323,73 118 11562 10974

--жесткость верхней стяжной пружины правого колеса,

% - жесткость верхней стяжной пружины левого колеса Рисунок 8 - Изменение коэффициента жесткости верхних стяжных пружин в зависимости от величины растяжения

Список литературы

1 Показатели состояния безопасности дорожного движения.

URL: https://www.gibdd.ru/start/Cведения о показателях состояния безопасности дорожного движения

2 Бородин А. Л., Шарыпов А. В. Анализ методов и средств

диагностирования тормозных систем автомобилей с гидравлическим приводом // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета. - Серия «Природа. Общество. Техника. Культура». Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2012. Вып.14. С. 7-8.

3 Кацай В. В., Гончарова Н. В., Меньшикова А. С. Исследование

параметров элементов тормозной системы автомобиля на время срабатывания тормозов // Сборник тезисов и докладов научной конференции студентов Курганского государственного университета. Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2013. Вып. 14. С. 103;

4 Физическое материаловедение. Том 4. Физические основы

прочности. Радиационная физика твердого тела. Компьютерное моделирование / под ред. Б.А. Калинина. М. : МИФИ, 2008. 696 с.

УДК 629.113.004.5

А.В. Савельев, Н.Н. Рыбин

Курганский государственный университет

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ВПУСКНОГО ТРАКТА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО ВЫХОДУ ПОДАВАЕМОГО В НЕГО ДЫМА

Аннотация. В статье рассмотрены методы контроля герметичности впускного тракта двигателей внутреннего сгорания. Предложен наиболее перспективный из них -обнаружение утечек дыма, подаваемого внутрь системы.

Разработана конструкция дымогенератора и технология его использования на примере двигателей автомобилей КамАЗ.

Ключевые слова: двигатель, впускной тракт, герметичность, диагностирование, дымогенератор, технология.

A.V. Saveliev, N.N. Rybin Kurgan State University

DIAGNOSIS OF THE CAR ENGINES INTAKE MANIFOLD HERMETICITY ACCORDING TO THE OUTLET OF SMOKE

Abstract. The article deals with the methods of the intake manifold of the internal combustion engines hermeticity control. Discovering the escapes of smoke carried into the system is suggested as the most promising method.

Smoke unit design and the method of its use were developed through the example of the KamAZ automobile engines.

Keywords: engine, intake manifold, hermiticity, diagnosis, smoke unit, technology.

Одной из частых проблем, возникающих при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, является поступление воздуха во впускной тракт, минуя воздушный фильтр. Подсос воздуха во впускной коллектор обедняет горючую смесь, что приводит к падению мощности и нестабильной работе двигателя. Но самой большой неприятностью в этом случае является появление так называемого пылевого износа двигателя из-за поступления неочищенного воздуха в цилиндры. Износ деталей цилинд-ропоршневой группы из-за отсутствия герметичности во впускном тракте по сравнению со средним эксплуатационным износом возрастает в разы (рисунок 1) [1].

h, мм

10

30

50

( 0г/т^ 12-14 г/т j

40 г/т / /

0

1.5

3.0 мкм/1000км

Рисунок 1 - Интенсивность изнашивания цилиндров по высоте h бензинового двигателя в мкм/1000 км при работе с различным содержанием кварцевой пыли в горючей смеси в г/т израсходованного топлива

В эксплуатации рекомендуется регулярно проверять герметичность впускного тракта двигателей, например, для двигателей автомобилей КамАЗ при втором техническом обслуживании и на периоде обкатки - после первых 500-1000 км пробега. Для этого необходимы соответствующие методы и средства диагностирования герметичности данной системы.

К настоящему времени известно достаточно много способов контроля герметичности систем и закрытых