Материал: Разработка рекомендаций по выбору оборудования для диагностирования тормозной системы автомобилей

Повышенный шум при торможении. Когда тормозные колодки изношены, возникает визжащий звук при торможении, из-за трения индикатора износа, трущегося о диск. Также колодки, либо диск могут быть засалены или загрязнены.

.2 Требования к тормозным системам автомобиля

Тормозная система автомобиля, кроме общих требований к конструкции, имеет повышенные специальные требования, т.к. она обеспечивает безопасность движения автомобилей на дороге. Поэтому тормозная система в соответствии с этими требованиями, должна обеспечивать:

·    минимальный тормозной путь;

·        устойчивость автомобиля во время торможения;

·        стабильность тормозных параметров при частом торможении;

·        быстрое срабатывание тормозной системы;

·        пропорциональность усилия на тормозную педаль и на колеса автомобиля;

·        легкость управления.

К тормозным системам автомобиля, имеются требования, которые регламентируются правилами № 13 ЕЭК ООН, применяемые и у нас в России:

Минимальный тормозной путь. Тормозная система на автомобилях должна быть высокоэффективной. Число аварий и ДТП будет меньше, если максимальное значение замедления будет высоким и примерно равным у различных по массе и типу автомобилей, движущихся в интенсивном потоке.

А также и тормозные пути автомобилей должны быть одновременно близкими друг к другу, с разницей около 15%. Если минимальный тормозной путь сократится, то будет обеспечиваться не только высокая безопасность движения, но и увеличение средней скорости автомобиля.

Необходимые условия для получения минимального тормозного пути - это наименьшее время, необходимое для срабатывания тормозного привода автомобиля, а также торможение всех колес одновременно и возможность доведения тормозных сил до максимального значения по сцеплению и обеспечению нужного распределения тормозных сил между колесами автомобиля в соответствии с нагрузкой.

Устойчивость при торможении. Это требование повышает эффективность торможения автомобиля на дороге с малыми коэффициентами сцепления (обледенелые, скользкие и т. д.) и тем самым повышает уровень безопасности всех участников движения на дорогах.

При соблюдении пропорциональности между тормозными силами и нагрузками на задних и передних колесах, обеспечивается торможение автомобиля с максимальным замедлением при любых дорожных условиях.

Стабильное торможение. Данное требование связано с нагревом тормозного механизма во время торможения и возможными нарушениями их действий при нагреве. Так, при нагреве между тормозным барабаном (диском) и фрикционными накладками колодок, коэффициент трения уменьшается. Кроме этого, при нагреве тормозных накладок, их изнашивание значительно увеличивается.

Стабильность тормозных параметров при частых торможениях автомобиля достигается с коэффициентом трения тормозных накладок, равным около 0.3-0.35, практически не зависящий от скорости скольжения, нагрева и попадания воды.

От времени срабатывания тормозной системы автомобиля, будет зависеть тормозной путь, что существенно влияет на безопасность движения. Главным образом, от типа тормозного привода, зависит время срабатывание тормозной системы. У автомобилей с гидравлическим приводом будет 0.2-0.5, у автомобилей с пневматическим приводом 0.6-0.8 и у автопоездов с пневматическим приводом 1-2. При выполнении указанных требований, обеспечивается значительное повышение безопасности движения автомобилей в различных дорожных условиях.

Усилие на тормозную педаль во время торможения автомобиля должно быть 500 - 700 Н (минимальное значение, для легковых автомобилей) при ходе педали 80 - 180 мм [1].

.3 Методы диагностирования тормозных систем

Для диагностирования тормозных систем автомобилей, применяют два основных метода диагностирования - дорожный и стендовый [7].

·    дорожный метод диагностирования предназначен для определения длинны тормозного пут; установившегося замедления; устойчивость автомобиля вовремя торможения; время срабатывания тормозной системы; уклон дороги, на которой должен неподвижно стоять автомобиль;

·        стендовый метод испытаний необходим для расчета общей удельной тормозной силы; коэффициента неравномерности (относительной неравномерности) тормозных сил колес оси.

На сегодняшний день существует множество различных стендов и приборов, для измерения тормозных качеств различными методами и способами:

·    инерционные платформенные;

·        статические силовые;

·        силовые роликовые стенды;

·        инерционные роликовые;

·        приборы, измеряющие замедление автомобиля во время дорожных испытаний.

Инерционный платформенный стенд. Принцип действия этого стенда основывается на измерении сил инерции (от вращательно и поступательно движущихся масс), возникающие во время торможения автомобиля и приложенные в местах сопряжения колес автомобиля с динамометрическими платформами.

Статические силовые стенды. Данные стенды представляют собой роликовые и платформенные устройства, которые предназначены для проворачивания "срыва" заторможенного колеса и измерения прикладываемой при этом силы. Статистические силовые стенды имеют, пневматические, гидравлические или механические приводы. Тормозная сила измеряется при вывешивании колеса или при его опоре на гладкие беговые барабаны. У данного метода есть недостаток диагностирования тормозов - это неточность результатов, в результате чего не повторяются условия настоящего динамического процесса торможения.

Инерционные роликовые стенды. Они имеют ролики, имеющие привод от электродвигателя или от двигателя автомобиля. Во втором примере, за счет задних (ведущих) колес автомобиля, вращаются ролики стенда, а от них с помощью механической передачи - и передние (ведомые) колеса.

После того, как автомобиль установлен на инерционный стенд, линейную скорость колес доводят до 50-70 км/ч и резко тормозят, одновременно разобщая все каретки стенда путем выключения электромагнитных муфт. При этом в местах контакта колес с роликами (лентами) стенда возникают силы инерции, противодействующие тормозным силам. Спустя некоторое время вращение барабанов стенда и колес автомобиля прекращают. Пути, пройденные каждым колесом автомобиля за это время (или угловое замедление барабана), будут эквивалентны тормозным путям и тормозным силам.

Тормозной путь определяется по частоте вращения роликов стенда, фиксируемой счетчиком, или по продолжительности их вращения, измеряемой секундомером, а замедление - угловым деселерометром.

Силовые роликовые стенды с использованием сил сцепления колеса с роликом позволяют измерить тормозную силу в процессе его вращения со скоростью 2,10 км/ч. Вращение колес осуществляется роликами стенда от электродвигателя. Тормозные силы определяют по реактивному моменту, возникающему на статоре мотор редуктора стенда при торможении колес.

Роликовые тормозные стенды позволяют получать достаточно точные результаты проверки тормозных систем. При каждом повторении испытания они способны создать условия (прежде всего скорость вращения колес), абсолютно одинаковые с предыдущими, что обеспечивается точным заданием начальной скорости торможения внешним приводом. Кроме того, при испытании на силовых роликовых тормозных стендах предусмотрено измерение так называемой "овальности" - оценка неравномерности тормозных сил за один оборот колеса, т.е. исследуется вся поверхность торможения.

При испытании на роликовых тормозных стендах, когда усилие передается извне (от тормозного стенда), физическая картина торможения не нарушается. Тормозная система должна поглотить поступающую извне энергию даже несмотря на то, что автомобиль не обладает кинетической энергией.

Есть еще одно важное условие - безопасность испытаний. Самые безопасные испытания - на силовых роликовых тормозных стендах, поскольку кинетическая энергия испытуемого автомобиля на стенде равна нулю. В случае отказа тормозной системы при дорожных испытаниях или на площадочных тормозных стендах вероятность аварийной ситуации очень высока [8].

Следует отметить, что по совокупности своих свойств именно силовые роликовые стенды являются наиболее оптимальным решением как для диагностических линий станций техобслуживания, так и для диагностических станций, проводящих гостехосмотр.

Современные силовые роликовые стенды для проверки тормозных систем могут определять следующие параметры:

)     По общим параметрам транспортного средства и состоянию тормозной системы - сопротивление вращению незаторможенных колес; неравномерность тормозной силы за один оборот колеса; массу, приходящуюся на колесо; массу, приходящуюся на ось.

2)      По рабочей и стояночной тормозным системам - наибольшую тормозную силу; время срабатывания тормозной системы; коэффициент неравномерности (относительную неравномерность) тормозных сил колес оси; удельную тормозную силу; усилие на органе управления.

Данные контроля (рис. 2.3.) выводятся на дисплей в виде цифровой или графической информации. Результаты диагностирования могут выводиться на печать и храниться в памяти компьютера в базе данных диагностируемых автомобилей.

Рис. 2.3. Данные контроля тормозной системы автомобиля: 1 - индикация проверяемой оси; ПО - рабочий тормоз передней оси; СТ - стояночная тормозная система; ЗО - рабочий тормоз задней оси

Результаты проверки тормозных систем могут выводиться также на приборную стойку (рис. 2.4.)

Динамику процесса торможения (рис. 2.5.) можно наблюдать в графической интерпретации. График показывает тормозные силы (по вертикали) относительно усилия на педали тормоза (по горизонтали). На нем отражены зависимости тормозных сил от усилия нажатия на педаль тормоза как для левого колеса (верхняя кривая), так и для правого (нижняя кривая).

Рис. 2.4. Приборная стойка тормозного стенда

Рис. 2.5. Графическое отображение динамики процесса торможения

С помощью графической информации можно наблюдать также разницу в тормозных силах левого и правого колес (рис. 2.6.). На графике показано соотношение тормозных сил левого и правого колес. Кривая торможения не должна выходить за границы нормативного коридора, которые зависят от конкретных нормативных требований. Наблюдая характер изменения графика, оператор-диагност может сделать заключение о состоянии тормозной системы [10].

Рис. 2.6. Значения тормозных сил левого и правого колес

3. Рекомендации по выбору оборудования диагностирования тормозной системы

Тормозные стенды SPACE [4] имеют сертификат качества системы управления согласно UNI EN ISO 9001-2000 подтверждает применение передовых технологий, использования современных покрытий, высококачественных материалов и комплектующих, что даёт возможность экспортировать оборудование более чем в сорок стран мира.

Диагностирование тормозной системы автомобиля осуществляют ролики, которые разделяются на 3 типа. Тормозные стенды имеют разную конструкцию и мощность двигателя, но главной основной чертой является максимальное значение тормозной силы (табл. 3.1).

Таблица 3.1. Роликовые агрегаты для тормозных стендов

А также еще одна важная характеристика - это коэффициент трения между колесом автомобиля и роликами стенда. В нашем случае берем значение равное 0.7. Для выбора тормозного стенда определяем тормозное усилие.

Тормозное усилие - это сила взаимодействия колеса автомобиля с внешней стороной ролика (имитация движения автомобиля по дороге). Оно выражается в Дэн.

Ньютон = 0,101972 кг.

Дэн = 10 Ньютон = 1.01 кг.

Для удобства расчетов принимаем 1 Дэн = 1 кг с 1% незначительной погрешности.

µ = F/M

Коэффициент трения µ - отношение силы F к массе M.

Данное выражение означает отношение между массой автомобиля и силой, необходимой для движения по дороге.

Если мы имеем массу M, взаимодействующая с поверхностью и 0,5 кг силы F для её перемещения, то тогда коэффициент трения µ будет равен 0,5.

По этому усредненному значению выбирают роликовый тормозной стенд, например, PFB 035 = 500 Дэн.

Мощность мотора (и роликовый привод) позволяет выполнить точные измерения силы F свыше 510,2 кг. к касательной поверхности ролика. После измерения этой величины мотор уменьшает скорость, и проведение дальнейших измерений не выполняются. Для определения максимальной массы, используем предыдущую формулу:

W = F/µ

Получаем 500 кг / 0,7 = 714 кг (масса, действующая на один ролик). Отсюда следует, что максимальный вес на ось равен 1428 кг.

Для полученного максимального теоретического значения массы на ось, мы можем выбрать модель PFB 035. Этот выбор не точен, потому что коэффициент трения сильно зависит от характеристик шины (плохая шина имеет более низкое трение) и других условий. Например, максимальное тормозное усилие не измеряет время торможения ранее поврежденной шины, во избежание её дальнейшего износа. Это так же позволяет немного увеличить максимальный вес оси. Следует обратить внимание, что вес оси не просто половина полного веса автомобиля, так как разгруженный автомобиль имеет больший вес на ось, но если загружать автомобиль, соответственно нагрузка на ось увеличивается.

.2 Технические характеристики выбранного оборудования

Принцип работы линии SPACE (Италия) заключается в последовательном сборе и программной обработке результатов измерений и визуального контроля технического состояния АТС при помощи измерительных приборов оборудования, входящих в комплектацию линии инструментального контроля [4]. Процедура тестирования автомобиля управляется с пульта дистанционного управления либо с клавиатуры, обрабатывается и запоминается процессором, визуализация тестирования с помощью монитора, все изображения 3D графике, печать результатов на принтере, интерфейс для подключения:

·    стенд увода;

·        тестер подвески;

·        газоанализатор;

·        дымометр;

·        тахометр.

Перечень измеряемых параметров:

Сопротивление качению;

Овальность дисков или расцентровка тормозного барабана;

Максимальное тормозное усилие на колесо;

Разность тормозных усилий между правым и левым колесами одного моста;

Эффективность торможения рабочего и стояночного тормозов;

Усилие на педаль ножного тормоза и на рычаг ручного тормоза

На тормозном стенде можно испытывать и автомобили с приводом на все колеса 4WD. Процедура тестирования для полно приводных автомобилей 4WD разделяется на две отдельные фазы для каждого моста. На первой фазе левый роликовый агрегат начинает вращаться по ходу движения, а правый - в противоположном направлении. При этом в раздаточной коробке расцепляется передача на вторую ось, и, следовательно, момент вращения не передается на колеса, не стоящие на роликах. Результаты будут показаны после испытаний обеих осей. По окончании измерений тормозных усилий на каждом мосте, можно посмотреть график хода тормозных усилий.