НАГРУЖАТЕЛЬ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ИНЕРЦИОННОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ПРИЦЕПА НА ТОРМОЗНОМ СТЕНДЕ

1
2
Решение относится к автомобилестроению и может быть использовано при проверке инерционной тормозной системы (ИТС) прицепов категории O и O при техническом осмотре с использованием роликового тормозного стенда.
Величина силы тяги на ведущих колесах автомобиля зависит от вращающего момента на колесах (мощности двигателя, передаточного отношения трансмиссии), а также от сцепления колес с опорной поверхностью. Эти показатели зачастую достаточны для того, чтобы легковые автомобили могли эффективно использоваться в качестве тягача в составе автопоезда. Легковые автомобили с прицепами получили наибольшее распространение для осуществления дальних поездок, как по стране, так и за рубеж, а также для грузоперевозок в черте города.
Для обеспечения безопасности автопоезда и повышения эффективности его торможения для прицепов предусмотрена установка дополнительного тормоза, работа которого обеспечивается инерционными силами, возникающими при торможении тягача.
Требования к эффективности тормозной системы прицепа установлены ГОСТ Р 51709-2001, а также Техническим Регламентом «О безопасности колесных транспортных средств». В соответствии с требованиями вышеуказанных документов проверка тормозной системы прицепа должна проводиться или в дорожных условиях по показателям установившегося замедления или тормозного пути всего автопоезда, или на роликовом тормозном стенде с использованием нагружателя. При этом испытания на стендах являются более предпочтительными, т.к. не связаны с климатическими и дорожными условиями.
T
Наиболее полно требования к ИТС изложены в Правилах №13 ЕЭК ООН (Приложение 12). В них наряду с общими положениями приведены нормативы эффективности и методики контроля отдельных узлов ИТС, а также условия их совместимости. Методика оценки эффективности действия ИТС при стендовых испытаниях предполагает измерение тормозных сил P на колесах прицепа при соответствующем усилии наката D. По величинам тормозных сил рассчитывается удельная тормозная сила и относительная разность тормозных сил колес прицепа.
Из известных решений, наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является вариант, предложенный Спиридоновым Д.С. описанный в автореферате диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук «Разработка методик и средств оценки технического состояния инерционной тормозной системы при инструментальном контроле», Владимир 2010, стр.15 (копия прилагается) - прототип.
В нагружатель по прототипу входит пневмоцилиндр, шток которого жестко соединен с силовой пластиной прицепа посредством соединительной скобы, система подвода сжатого воздуха, включающая компрессор, ресивер, кран управления, манометр, датчик усилия, установленный между жестким упором прицепа и соединительной скобой. Кроме того, должно предусматриваться некое устройство, блокирующее прицеп от перемещения с роликов стенда под действием тормозных сил (в автореферате не указано).
Прицеп устанавливается на ролики тормозного стенда, а нагружатель - на устройство управления прицепа, закрепляясь на сцепной головке прицепа и на дышле прицепа с помощью специально изготовленного упора.
С помощью электродвигателей приводят во вращение ролики тормозного стенда, открывают кран подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндр нагружателя. Шар нагружателя воздействует на сцепную головку прицепа, перемещая ее. Создаваемое усилие передается на тормозные механизмы колес прицепа через имеющиеся на нем передающие элементы. Диаметр, используемого в нагружателе цилиндра 50 мм, а штока - 20 мм. Создаваемое усилие при давлении 0,7 МПа равно 1075 Н.
Значения тормозных сил, создаваемых при этом на колесах прицепа, измеряются тормозным стендом и запоминаются. По результатам тормозных сил определяется удельная тормозная сила и относительная разность тормозных сил колес прицепа.
Особенностью работы нагружателя Спиридонова Д.С. является то, что большая часть составных элементов устройства индивидуально изготовлена для конкретного прицепа и жестко соединена с ним болтовым или сварочным соединением. Большинство из них невозможно применить для другой конструкции дышла прицепа или подвески. К таким специально подобранным элементам относится упор, закрепленный на дышле, соединительная скоба, силовая пластина прицепа. Крепление такого рода к транспортному средству в условиях технического осмотра запрещено. Кроме того, при такой схеме нагружения невозможно обеспечить фиксацию одноосного прицепа от возможного выкатывания с роликов стенда за счет тормозных сил.
Следует отметить, что согласно приказу Минпромторга №1008 от 5.11.2011, допустимая трудоемкость при проверке инерционного тормоза прицепа должна составлять не более 10 чел·мин, что, естественно, выполнить при использовании таких конструктивных решений, использованных при монтаже нагружателя, невозможно.
И еще одна особенность. Кроме сцепных устройств шарового типа, на прицепах может использоваться система «крюк-петля». Для рассматриваемой схемы проверка прицепов с такими сцепными устройствами становится невозможной.
2
Следует отметить, что технические характеристики данного устройства также не согласуются с требованиями нормативных документов. Так по Техническому Регламенту максимальное усилие, которое должно обеспечивать нагружающее устройство, составляет 3500 Н (0,1 максимально допустимой массы прицепа для прицепа категории O с максимальной массой 3500 кг). По Требованиям к диагностическому оборудованию (приказ Минпропромторга №1677) предельная величина усилия, прикладываемого к сцепной головке, должна составлять 3700 Н, что значительно превышает возможности, заложенные в рассмотренном устройстве.
Из этого следует, что функциональные возможности нагружателя Спиридонова Д.С. ограничены, автор этой работы не ставил своей целью использование изделия в условиях технического диагностирования. Задача заключалась в разработке математической модели и проведении исследований процесса торможения прицепа.
Все указанные недостатки устраняются предлагаемым решением. Ставится задача расширения функциональных возможностей нагружателя.
Технический результат - повышение эффективности проверки инерционных тормозных систем за счет того, что нагружатель может использоваться для всех многообразных конструкций прицепов. Не требуется специальных элементов для его установки на прицепе и на диагностической линии. Заложена возможность перестановки деталей для перехода от проверки сцепных устройств шарового типа к устройству «крюк-петля» и имеется возможность создавать усилие на сцепной головке, необходимое для проверки инерционного тормоза прицепов массой до 3500 кг.
Этот технический результат достигается тем, что в нагружателе для проверки инерционной тормозной системы прицепа на тормозном стенде, содержащем управляющий цилиндр, нагрузочное устройство, взаимодействующее со сцепным элементом прицепа, управляющий цилиндр нагружателя установлен в раме, вершина которой соединена при помощи опорного устройства с тягово-сцепным элементом автомобиля, а на ее концах закреплены средства удержания прицепа, воспринимающие реактивные силы.
Установка управляющего цилиндра в раме и наличие разных типов съемных нагружающих и опорных устройств дает возможность использовать нагружатель для всех конструкций сцепных устройств прицепов, видов инерционных тормозов, конструкций дышла прицепа.
Предлагаемый нагружатель приведен на чертежах: на фиг.1 - вид сверху, на фиг.2 - вид сбоку (для наглядности рама не показана).
Нагружатель для проверки инерционной тормозной системы прицепа на тормозном стенде содержит управляющий цилиндр - пневмоцилиндр 1, к которому подводится система сжатого воздуха (в случае модификации с гидроцилиндром ее может не быть), включающая компрессор 2, ресивер 3, кран управления давлением 4, манометр 5. Шток 6 пневмоцилиндра 1 соединен с нагрузочным устройством 7, представляющим собой шар или крюк, воздействующий на сцепной элемент прицепа. Управляющий цилиндр 1 нагружателя установлен в раме 8. Вершина рамы 8 соединена с опорным устройством 9, устанавливаемым на элемент сцепного устройства 10 автомобиля 11. На обеих сторонах рамы 8 выполнены отверстия для крепления стяжных ремней 12.
Проверка инерционной системы прицепа осуществляется следующим образом.
Устанавливают прицеп 13 на ролики 14 тормозного стенда. Устанавливают нагружатель в разрыве между испытуемым прицепом 13 и автомобилем-тягачем 11, с одной стороны на элемент сцепного устройства 10 автомобиля-тягача 11, а с другой - соединяют с элементом сцепного устройства 15 прицепа 13. Фиксация прицепа 13 относительно нагружателя для восприятия реактивных сил осуществляется с помощью стяжных ремней 12, крепящихся к любым силовым элементам прицепа. Предотвращение выкатывания прицепа с роликов стенда обеспечивается наличием автомобиля-тягача большой массы.
Запускают электродвигатели вращения роликов 14 тормозного стенда. К управляющему цилиндру 1 подводится воздух от компрессора (давление в гидроцилиндре создается вручную, элементы поз.2, 3 и 4 исключаются).
Под действием сжатого воздуха (жидкости) шток 6 выдвигается, создавая усилие на элементе сцепного устройства 15 прицепа 13. Через передающие звенья, установленные на прицепе и являющиеся частью прицепа, усилие передается на тормозные механизмы колес.
При использовании, например, цилиндра с поршнем диаметром 80 мм и сжатого воздуха под давлением 0,8 МПа, максимально возможное усилие на сцепной головке составит 4000 Н, что соответствует нормативным требованиям.
Уровень требуемого давления, создаваемого в управляющем цилиндре при проверке тормозных свойств прицепа, может определяться по прилагаемому графику (фиг.3) в зависимости от массы прицепа, используемого диаметра цилиндра и рабочей среды (воздух, гидравлическая жидкость). График составляется с учетом юстировки по эталонному динамометру в зависимости от модификации цилиндра.
Значения тормозных сил, создаваемых на колесах прицепа, измеряются тормозным стендом и запоминаются. При блокировании хотя бы одного колеса прицепа происходит автоматическая остановка роликов стенда и запоминание значений тормозных сил. Значения тормозных сил заносятся в программу стенда. По результатам тормозных сил определяется удельная тормозная сила и относительная разность тормозных сил колес и выносится заключение об исправности тормозной системы данного прицепа.
Таким образом, предлагаемая конструкция нагружателя позволила использовать разные виды силовых цилиндров, создающие большое усилие при надежном их креплении и универсальности устройства, позволяя их использовать в различных системах тягово-сцепных устройств, с уровнем трудоемкости менее 7 чел·мин.
Кроме того, при использовании элементов сцепки автопоезда соблюдается соосность соединения нагружателя и сцепного устройства, а также обеспечивается требуемый уровень безопасности за счет крепления нагружателя к конструктивным элементам автомобиля и прицепа.