СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРЕДНЕЙ ПОДВЕСКИ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
BENCH TO TEST ELEMENTS OF FRONT SUSPENSION OF PASSENGER CARS

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для ускоренных испытаний шаровых шарниров передней подвески легковых автомобилей, а также других элементов передней подвески (сайлентблоки, втулки и стойки стабилизаторов) при незначительной модернизации, на долговечность с имитацией эксплуатационных нагрузок и движений.
В автомобильной промышленности широко используются различного рода стенды, предназначенные для испытаний элементов подвески (амортизаторов, пружин, сайлентблоков, шаровых соединений, тормозных систем, упругих муфт и т.д.) или для испытаний подвески в целом.
Из патента США №3580059, МПК G01M 13/04, опубл. 25.05.71, известен прибор для испытаний шаровых опор, который создает вращательно-колебательное движение внутреннего кольца шаровой опоры относительно ее наружного кольца.
Недостатком данного прибора для испытания шаровых опор являются ограниченные возможности имитации эксплуатационных нагрузок.
Следующий - стенд для испытаний шарниров рулевых тяг, содержащий станину, мотор-редуктор с двумя выходными валами, соединительные рычаги, механизм нагружения испытуемых шарниров (см. а.с. СССР №1182315 A, G01M 17/06, опубл. 1985 г.).
Недостаток заключается в том, что данный стенд не позволяет расширить диапазон динамических нагружений и имитировать нагрузки характерные для реальных условий эксплуатации шаровой опоры передней подвески автомобиля.
Известен стенд ускоренных испытаний ходовых частей колесных машин, покрытия (см. патент РФ №2019806 МПК G01M 17/00, опубл. 1994 г.). Недостаток состоит в том, что на данном стенде для передачи динамических нагружений используются эксцентрики, в большей степени имитирующие неровности почвы, чем реальные нагрузки, вызываемые неровностями дорожного.
Известен стенд для испытания шаровых шарниров (см. патент РФ №2263889, МПК G01M 13/00, опубл. 2005 г.). Недостаток данного стенда заключается в том, что для его работы необходимо наличие пневматической линии с давлением - 5-8 атм, а также сложность конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является стенд для испытаний шаровых опор, содержащий станину, закрепленные на ней электродвигатель, блок автоматического управления, верхние и нижние поперечные рычаги, механизм нагружения шаровых опор. Механизм нагружения выполнен в виде последовательно соединенных коробок передач, моста, кривошипно-шатунного механизма, который связан с шаровыми шарнирами через поворотные кулаки, верхние и нижние поперечные рычаги и гидравлические системы (см. патент РФ №2308011, МПК G01M 7/06, G01M 17/04; F16C 11/06, опубл. в 2007 г.).
Недостатками такого стенда являются сложность его конструкции, громоздкость, высокая стоимость.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение и удешевление конструкции, максимальное приближение испытаний к реальным условиям эксплуатации и уменьшение времени испытаний, уменьшение размеров стенда и расширение его технических возможностей.
Это достигается тем, что стенд для испытаний элементов передней подвески, содержащий станину, электродвигатель, блок управления, поворотный кулак, поперечный рычаг, пружину, гидравлический привод с горизонтальным гидроцилиндром, согласно изобретению содержит направляющий элемент с возможностью поворота цилиндра относительно штока, клапан регулирования потока и вертикальный гидроцилиндр.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена механическая часть стенда для испытания элементов передней подвески легковых автомобилей, вид сбоку, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - гидравлическая часть стенда.
Стенд содержит вертикальный гидроцилиндр 1, шаровую опору 2, горизонтальный гидроцилиндр 3, поворотный кулак 4, нижнюю опору пружины 5, пружину 6, верхнюю опору пружины 7, основание 8, верхнюю раму 9, гайку верхнего крепления направляющего элемента 10, упорную шайбу 11, верхнюю опору направляющего элемента 12, боковую раму 13, гайку штока направляющего элемента 14, опорный подшипник 15, защитный чехол 16, шток 17, цилиндр 18, рычаг 19, крепление рычага 20, поперечину 21. Гидравлическая часть стенда (фиг.2) содержит насос 23, муфту 24, электродвигатель 25, манометр 26, клапан регулятора потока 27, контроллер 28, гидравлическую линию 29, реле 30, блок питания 31, гидравлические распределители 32, 33, предохранительный клапан 34, фильтр 35, рабочую жидкость 36, гидробак 37 и станину 38.
Стенд работает следующим образом.
Масло из гидробака засасывается насосом, который приводится в действие от электродвигателя через упругую муфту. Далее от насоса масло под давлением подается на регулятор потока, который разделяет поток масла на два потока различных по расходу.
Один поток с большим расходом масла подается в гидравлический распределитель 33, который воздействует на вертикальный гидроцилиндр, обеспечивающий движение вверх рычага, шаровой опоры, поворотного кулака и направляющего элемента, движение вниз обеспечивает пружина. Направляющий элемент движется относительно неподвижного штока. Работа вертикального гидроцилиндра имитирует нагрузки, возникающие в передней подвеске автомобиля при преодолении неровностей дороги, разгоне, торможении, повороте. Второй поток с меньшим расходом масла подается в распределитель 32, управляющим горизонтальным гидроцилиндром двустороннего действия, воздействующего на поворотный кулак, который поворачивается вместе с цилиндром относительно неподвижного штока и относительно рычага в шаровой опоре. Пружина поворачивается вместе с цилиндром в опорном подшипнике. Работа горизонтального гидроцилиндра имитирует нагрузки, возникающие в передней подвеске автомобиля при повороте, а также сам поворот. Цилиндр наполнен смазкой для облегчения перемещения штока. Для герметизации смазки используется защитный чехол. Различный расход масла для гидроцилиндров обеспечивает их работу с различными частотами. В систему также включены манометр для контроля давления масла в гидросистеме, предохранительный клапан для сбрасывания давления при его критическом повышении и фильтр для отделения от масла и задержания поступающих по сливной линии в гидробак загрязняющих частиц, воды и др. образующихся при работе стенда. Направляющий элемент прикреплен к верхней раме через опору 12 и опорный подшипник 15, обеспечивающий вращение стойки и шарового шарнира. Направляющий элемент обеспечивает вертикальное перемещение S стойки с рычагом и представляет собой шток 17, перемещающийся в цилиндре 18. В качестве источника движения используются два гидравлических цилиндра. Основной гидроцилиндр 1 воздействует на нижний рычаг 19 и обеспечивает перемещение в вертикальной плоскости, дополнительный гидроцилиндр 3 воздействует на поворотный кулак 4 и позволяет имитировать боковую нагрузку на подвеску и поворот колеса V.
Гидравлическая часть стенда обеспечивает:
- циклическое нагружение шарового шарнира в вертикальной плоскости в диапазоне 3000-5000 H (ход сжатия), с частотой 2 Гц, при этом шаровой шарнир находится под постоянной вертикальной нагрузкой 400 кг. При этом ход рычага подвески 19 составляет 30-40 мм, угол α составляет 15-20 градусов;
- циклическое нагружение шарового шарнира в горизонтальной плоскости (боковое нагружение) с усилием достаточным для поворота кулака 4 на угол 40-50 градусов с частотой до 30 циклов в мин. Ход гидроцилиндра составляет 150-200 мм;
- испытание одного шарового шарнира происходит при 1 млн циклах испытания.
Цикл представляет собой движение рычага от нижней точки (отбой) до верхней точки (сжатие) и возврат в нижнюю точку, т.е. угол 2α.
Запуск и останов стенда осуществляются вручную.
Испытания предусматривают контроль количества циклов.
Технический результат - за счет исключения части рабочих элементов удалось увеличить частоту колебаний подвески и соответственно ускорить проведение испытаний, одновременно упростив конструкцию. Имитация реальных условий достигается за счет использования в качестве основы модернизированной передней подвески легкового автомобиля. Нагрузки, действующие на шаровую опору, и ее кинематика движения максимально приближены к реальным условиям эксплуатации.
Таким образом стенд обеспечивает имитацию износа шаровой опоры передней подвески легкового автомобиля в ускоренном режиме. Это достигается за счет сохранения кинематики подвески на стенде при его работе соответствующей кинематике подвески на автомобиле полной массой, движущемся по булыжному покрытию со скоростью 30-40 км/ч.