Діагностування рульового управління

Діагностування рульового управління

Рульове управління (РУ) – одна з найвідповідальніших систем автомобіля. Через РУ водій здійснює основні керуючі впливу на автомобіль, тому навіть незначні збої в роботі РУ відчутно позначаються на керованості і траєкторії руху автомобіля. Несправності РУ викликають 15% всіх ДТП, що виникають з технічних причин. Сучасні РУ досить надійні, але якщо вже в них виникає відмова, то наслідки часто катастрофічні.

Параметри працездатності рульового управління встановлені стандартом ДСТУ 3649-97. Це сумарний кутовий зазор і максимальне зусилля на кермовому колесі (РК) (див. Таблицю). Крім того, є ряд якісним

Максимальне зусилля, Н, , для ДТЗ
них вимог. Не допускаються:  непередбачений конструкцією переміщення деталей і вузлів РУ відносно один одного або опорної поверхні;  пошкодження і деформації РУ, що визначаються візуально;  само-довільний поворот РК від нейтрального положення на ДТЗ з підсилювачем РУ під час його нерухомого стану і при працюючому двигуні;  підтікання робочої рідини в гідросистемі підсилювача. Натяг ременя насоса підсилювача РУ і рівень робочої рідини в резервуарі повинні відповідати вимогам ІЕ. Максимальний поворот РК повинен обмежуватися тільки пристроями, передбаченими конструкцією ДТЗ. РК має обертатися без ривків і заїдань в усьому діапазоні кута його повороту.

^ Методи контролю за ДСТУ. ДТС перевіряють в спорядженому стані. Колеса повинні бути встановлені на поворотні пристрої з підшипниковими опорами, що мають можливість при повороті зміщуватися в поздовжньому і поперечному напрямках ( "плаваючі опори"). Перед контролем керовані колеса повинні знаходитися в положенні, відповідному прямолінійного руху. Двигун ДТЗ, обладнаного підсилювачем РУ, повинен працювати на мінімальних обертах холостого ходу.

РК треба повертати плавно, без ривків, в двох протилежних напрямках. У момент досягнення зусилля на РК 10 Н або початку повороту будь-якого з керованих коліс повинні бути зафіксовані кути повороту РК. Фіксується також максимальне зусилля на РК в усьому діапазоні кута повороту керованих коліс. допускається визначати максимальне зусилля на ДТЗ, що рухається зі швидкістю не більше 10 км / ч.

Значення сумарного кутового зазору в РУ визначають як суму кутів повороту в протилежних напрямках. Різниця цих кутів не повинна перевищувати 20% більшого з них. (Відзначимо, що ця вимога можна виконати, якщо контролер точно знає середнє положення РК – а це не так просто. На станції діагностики зручно розмістити пост перевірки РУ після роликового стенда з власним приводом. При обертанні роликів керовані колеса обов'язково будуть встановлені в середнє положення – в будь-якому іншому автомобіль "тягне" в сторону. Але і тут може перешкодити велика різниця розвалив на правому і лівому колесах).

Вплив РУ на БД. Чому виділені зазначені два показника? Збільшений кутовий зазор означає великий вільний хід (люфт) РК, а значить, запізнювання реакції автомобіля на дії водія. Великий опір повороту РК означає підвищену стомлюваність водія і запізнювання управління. Але це – не найстрашніше: накопичуються ці зміни поступово, водій їх відчуває і, як може, коригує свою манеру маніпулювання кермом.

набагато небезпечніше раптові відмови. РУ зазнає значних знакозмінні навантаження при постійному впливі пилу і вологи. Це викли-кість швидке зношування, який може привести до поломок деталей і, як наслідок, до важких аварій. Найбільш небезпечні в цьому сенсі зрізання кульових пальців тяг і обрив поперечної тяги. Ці поломки призводять до миттєвої втрати керованості, а оскільки відбуваються вони на ходу автомобіля і водій, як правило, не встигає загальмувати, автомобіль різко змінює напрямок руху і з'їжджає на зустрічну смугу або взагалі з дороги. І те, і інше загрожує руйнуванням машини і смертю людей. Зазначені поломки трапляються при підвищених навантаженнях: при русі по густій ​​бруду, виїзді з колії, переїзді через перешкоду і різкому маневруванні на великій швидкості. Перші три випадки рідко викликають катастрофу, тому що швидкість невелика. Останній випадок – найнебезпечніший. Менш небезпечно, але також досить неприємно раптове зміщення рульового механізму, якщо його кріплення слабо затягнуті. При цьому керованість повністю не втрачається, але становище коліс змінюється стрибком, що може викликати кидок автомобіля. ДСТУ не дає рекомендацій з перевірки та виявлення предотказового стану, зазначені стандартом методи не дозволяють цього зробити. Отже, методи і засоби УД повинні забезпечувати завчасне виявлення описаних небезпек.

Крім того, сучасні РУ, особливо з підсилювачами, страждають і від інших дефектів, нехай менш небезпечних, але також заважають управлінню. Вони вивчені краще, їх можна в якійсь мірі діагностувати і прогнозувати.

Основні причини погіршення технічного стану РУ – знос; небезпечніше за все період прогресивного зношування (135 … 155 тис. км). У кульових шарнірах спостерігається адгезионное і абразивне зношування через великі контактних навантажень (мастило видавлюється, масляна плівка розривається, а тертя викликає нагрів і зварювання окремих мікронерівностей з подальшим розривом). Втома викликається знакозмінними навантаженнями в тязі і прискорюється з ростом зазорів, коли починаються удари. Виникають мікротріщини, створюють концентрацію напружень, тріщини швидко розвиваються, що призводить до поломок деталей: або зрізаються пальці, або розбивається гніздо і палець вискакує. На деяких ДТЗ це можна запобігти регулюванням, на інших регулювання не передбачена. (Загальне правило: конструктора прагнуть скоротити кількість місць регулювання, вводять автоматичне регулювання – і це часто погіршує технічний стан автомобіля, тому що позбавляє водія і слюсаря можливості втрутитися, а "автоматичне регулювання" має свої обмеження і вади). У гідропідсилювачі, сполучення якого добре ущільнені, абразивне зношування невелика, частіше зустрічаються випадки втомного руйнування.

Поширені несправності і прийоми їх діагностування детально описані, наприклад, в навчальному посібнику Юрченко О.М. та ін. "Практика діагностування автомобілів".

найпоширеніше засіб діагностування РУ – люфтомер-динамометр. Сам прилад кріплять гвинтовими зажимами на ободі РК, стрілку-покажчик – на рульовій колонці. РК повертають в одну, а потім в іншу сторону через динамометр. Разом з колесом повертається шкала Люфтомір, нерухома стрілка вказує кут повороту. Керовані колеса при цьому або спираються на плаваючі майданчики, як наказує ДСТУ, або вивішені (тоді праве колесо затиснуте фіксатором). Плаваючі опори можуть мати систему вимірювання кутів повороту керованих коліс. Вона дає додаткову інформацію, яка характеризує правильність співвідношення кутів повороту (для стійкого руху без підвищеного зносу шин потрібно, щоб на поворотах зовнішнє і внутрішнє колесо котилися по дугам кіл, центри яких співпадають з центром повороту автомобіля; наприклад, зменшення кута повороту зовнішнього колеса на 1  викликає підвищення зносу шин на 54%, збільшення на 1 – на 28%; знос спостерігається в плечових зонах протектора). Це співвідношення може порушитися або через надмірне зміни довжини поперечної тяги при регулюванні сходження, або через порушення розмірів трапеції, викликаного деформацією або невдалим ремонтом її елементів.

більш досконалі стенди для діагностування РУ. Всі вони відомі в одиничних екземплярах, серійно не випускалися. Стенд КРУ-210 створений в Луганському машинобудівному інституті під керівництвом А.В. Гогайзеля. Стенд має опорну площадку з елементами фіксації колеса, приводом повороту і вимірником кута повороту. Друге колесо спирається на плаваючу планшайбу, яка через пантограф пов'язана з таким же вимірником, як на опорній майданчику. Третім блоком стенду є т. Зв. "Робот" – реверсивний пристрій для обертання РК. Робот кріплять на рульовій колонці. Приводний електродвигун обертає РК гумовим роликом через редуктор і датчик крутного моменту. Є також датчик кута повороту. За вірячи декількох подвійних ходів робота Двохкоординатний самописець записує сигнали з двох датчиків у вигляді діаграми залежності крутного моменту від кута повороту ( "діагностичний портрет"). Принципово діаграма відображає значення кожного зазору в кінематичного ланцюга рульового приводу і сил опору в кожному сполученні. Фактично розділити їх не вдається, і діагноз ставлять за укрупненими характеристикам портрета, виявляючи основні порушення технічного стану самого рульового приводу і гідропідсилювача. Такий стенд можна побачити в Харкові на станції діагностики автомобілів КамАЗ в автобазі № 5. Наявність опорного майданчика і планшайби з вимірювачами дозволяє оцінити люфти в рульовій трапеції, між двома керованими колесами, що недоступно звичайній Люфтомір-динамометру. Вперше це рішення було запропоновано в стенді Скру-71 ХАДІ.

Цікаво розвинули такі стенди вчені СибАДИ. Головна особливість: можливість одночасного навантаження РУ з боку РК і з боку керованих коліс. На такому стенді імітуються максимальні робочі навантаження. Під їх дією можуть відбуватися згадані вище зміщення вузлів РУ, виявляються випадки ненадійного кріплення дисків колеса (при Забоїни на шпильці динамометрический ключ показує нормальну затяжку, а фактично є люфт), а іноді трапляються і поломки ненадійних деталей. Знову спрацьовує вже розглянутий тезу: якщо неможливо виявити предотказовое стан, то краще зламати ненадійну деталь при діагностуванні на стенді, ніж в аварійній ситуації на дорозі .

Гальмівна система як об'єкт контролю та діагностування

^ Показники працездатності гальмівної системи. За багаторічною статистикою, 58% всіх ДТП, викликаних технічними несправностями, пов'язане з гальмівними системами (МС). Тому перевірка ТЗ є найважливішою з виконуваних в експлуатації перевірок систем БД автомобіля і тому показники працездатності ТЗ, їх допустимі значення і режими перевірки визначаються стандартами. Стандарти однієї групи регламентують вимоги до продукції автомобільної промисловості, тобто до дорожніх транспортних засобів (ДТЗ), що випускається заводами, другий – до ДТС, що знаходяться в експлуатації. Розробники закладають в конструкцію ТЗ такі можливості, які повинні відповідати вимогам галузевих стандартів. Останні досить високі, щоб створити запас на погіршення технічного стану ТЗ в експлуатації. Межа цього погіршення наказаний експлуатаційними стандартами, на яких базуються вимоги "Правил дорожнього руху". Так, верхня межа встановленого уповільнення, закладений конструкторами, може бути для легкових автомобілів 9-10 м / с 2. промисловий стандарт буде наказувати значення 7-8 м / с 2. а експлуатаційний – 5,5-6 м / с 2. Останні вимоги і є нормою для ДАІ і підприємств, що виконують обслуговування ДТЗ.

В Україні діє стандарт ДСТУ 3649-97 "Засоби транспортні дорожні. Експлуатаційні вимоги безпеки до технічного стану та методи контролю "замість скасованого ГОСТ 25478-91. Існує два види випробувань робочої гальмової системи (РТС): дорожні та стендові. дорожні випробування РТС виконуються на горизонтальному ділянці сухий і чистої дороги з твердим покриттям в спорядженому стані дорожнього транспортного засобу (ДТЗ) з водієм і засобами вимірювань (в разі необхідності – і з оператором-випробувачем) при холодних гальмівних механізмах (РТС не використовувати протягом 30-40 хв; для порівняння: за Правилами 13 ЄЕК ООН для на нових автомобілів , гальмо вважається холодним, якщо зовнішня поверхня гальмівного барабана має температуру не більше 100). Початкова швидкість гальмування повинна бути в межах від 35 до 45 км / ч. Зусилля на педалі гальма 490 Н для ДТЗ категорій М1 і N1 і 686 Н для інших категорій. У процесі гальмування не допускається коригування водієм траєкторії руху, якщо це не потрібно для забезпечення БД, інакше результат випробувань не зараховується. Стан РТС оцінюється по фактичним значенням гальмівного шляху, який не повинен перевищувати норматив, вказаний в таблиці 7.1.

Таблиця 7.1 Нормативні значення гальмівного шляху для дорожніх транспортних засобів, що знаходяться в експлуатації (по ДСТУ 3649-97)
Категорія ДТЗ (тягача)

тут Vo – початкова швидкість гальмування в км / год.

Згідно ДСТУ допускається оцінювати працездатність РТС по сталому уповільнення ДТЗ (jуст ), Яке повинно бути не менше 5,8 м / с 2 для ДТЗ категорії М1 і 5,0 м / с 2 для всіх інших (з урахуванням автопоїздів на базі ДТЗ категорії М1 ). При цьому необхідно контролювати час спрацьовування гальмівної системи, яке для ДТЗ з гідравлічним приводом ТЗ повинно бути не більше 0,5 с і для ДТЗ з іншим приводом – не більше 0,8 с. За ДСТУ 2886-94 час спрацьовування гальмівної системи (з ) – це проміжок часу від початку гальмування до моменту часу, в який уповільнення (гальмівна сила) ДТЗ приймає стале значення.

при стендових випробуваннях критеріями технічного стану РТС є загальна питома гальмівна сила і час спрацьовування ТЗ на стенді, а також осьовий коефіцієнт нерівномірності гальмівних сил для кожної осі. Загальна питома гальмівна сила (т ) Повинна бути не менше 0,59 для одиночних ДТЗ категорії М1 і 0,51 для всіх інших. При цьому максимальне значення коефіцієнта нерівномірності будь-якої осі (Кн) не повинно перевищувати 20% в діапазоні гальмівних сил від 30% до 100% максимальних значень. Зазначені критерії обчислюють за такими формулами:

– максимальне значення гальмівної сили на i-тому колесі, Н; підсумовування проводиться від i = 1 до n. де n – загальна кількість коліс, обладнаних гальмівними механізмами;

– повна маса автомобіля, кг;

– прискорення вільного падіння, 9,80665 м / с 2;

– значення гальмівної сили на лівому і правому колесі однієї осі, відповідно, Н;

– більше з двох вказаних значень гальмівної сили.

Варто відзначити, що згідно з ГОСТ 25478 Кн обчислюється трохи інакше:

Час спрацювання гальмівної системи на стенді (сп ) – проміжок часу від початку гальмування до моменту часу, в який гальмівна сила колеса ДТЗ, що знаходиться в найгірших умовах, досягає сталого значення (визначення по ДСТУ 2886-94).

На стенді ДТЗ повинен проходити випробування у стані повної маси. Допускається проводити випробування ДТЗ з пневмоприводом в спорядженому стані. В цьому випадку максимальні гальмівні сили коліс і час спрацьовування повинні бути перераховані. Загальна питома гальмівна сила і час спрацьовування на стенді повинні визначатися як середнє арифметичне значення за результатами трьох випробувань. Як і на дорозі, випробування слід проводити при "холодних" гальмівних механізмах.

Відзначимо, що вимога виконувати стендову перевірку в стані повної маси виходить з обмежених можливостей більшості силових стендів по реалізації гальмівних сил (0,7. 0,9 від діючого навантаження на колесо; у інерційних стендів вище – 1,0. 1,2). Вимога це нереально; не випадково стандарт допускає для ДТЗ з пневмоприводом (тобто більшості вантажних автомобілів і автобусів) випробування в спорядженому стані. Припустимо, при техогляді легкових автомобілів в ДАІ можна посадити в салон водія, інспектора і двох-трьох чоловік з черги. Але вже для мікроавтобусів, не кажучи про вантажних автомобілях і автобусах з гідроприводом гальм, це нездійсненно. При регулярних же час перевірок в АТП і на СТО ця вимога ніколи не буде дотримуватися. Виходом може послужити штучне довантажування перевіряються коліс, але стенди з догружателямі не набули масового поширення.

У всіх діючих стандартах для розрахунку нормативів використано спрощене уявлення процесу гальмування. Реальна гальмівна діаграма автомобіля має досить складну конфігурацію – див., Наприклад, малюнок 7.1. Реальну діаграму замінюють ідеалізованої, саме так зазвичай представляють нормальну гальмівну діаграму, виділяючи на неї ділянку запізнювання tЗ. ділянку наростання tН (Суму цих двох тривалостей називають часом спрацьовування tЗ ) І ділянку усталеного гальмування tУСТ. На ділянці запізнювання сили опору коченню, опору повітря і тертя в підшипниках (а також сили тертя накладок про гальмівний барабан або диск, якщо через неправильну регулювання відсутні зазори) створюють уповільнення вибігання jВ На ділянці усталеного гальмування уповільнення вважають постійним – сталим (jУСТ ). Вважають, що на ділянці наростання уповільнення зростає лінійно.

 

Малюнок 7.1 – Гальмівна діаграма:

а – реальна, б – ідеалізована,

Ідеалізовану залежність уповільнення від часу досить просто проинтегрировать і отримати криві швидкості і гальмівного шляху. Однак зазвичай йдуть на подальше спрощення: вважають уповільнення вибігання рівним нулю, а ділянку усталеного гальмування починають від моменту часу tСУ = tЗ + tН / 2 (будемо називати цей момент умовним часом спрацьовування). Саме при такому поданні обчислюють гальмівний шлях:

Неважко переконатися, що таке спрощення знижує точність обчислення гальмівного шляху всього на 1,2 … 1,5%.

Отже, для перевірки РТС на дорозі досить виміряти гальмівний шлях або два визначальні його параметри: усталене уповільнення і умовний час спрацьовування – а останнім практично неможливо, ми повинні виміряти час запізнювання і час наростання, щоб знайти tСУ. Щоб перевірити РТС на стенді в формальній відповідності зі стандартом, потрібно по кожному колесу виміряти гальмівну силу і час спрацьовування.

Однак крім РТС на автомобілі ще є гальмівна система (СТС), допоміжна гальмівна система (ВТС) і аварійна ТС. В якості останньої зазвичай використовується один з контурів багатоконтурною РТС, який залишається працездатним при несправності іншого контуру. ВТС – це або та ж СТС, або моторний гальмо (на дизельних вантажних автомобілях і автобусах, а останнім часом – і на легкових автомобілях, наприклад, на деяких модифікаціях ВАЗ-2109). За кордоном на важких автомобілях, наприклад, на великовантажних самоскидах, застосовують трансмісійні або колісні гальма-сповільнювачі, найчастіше – індукційні електричні, що працюють на токах Фуко. Ці сповільнювачі ефективно знижують швидкість до значень близько 15 км / год, після чого до повної зупинки автомобіль загальмовують звичайної РТС.

За ДСТУ 3649 контроль ефективності СТС виконується методом дорожніх або стендових випробувань. СТС повинна утримувати ДТЗ повної маси категорій М і N в нерухомому стані не менше 5 хв на ділянці дороги з ухилом 16%, ДТС спорядженої маси категорії М на ухилі 23%, категорії N на ухилі 31%, причому випробування слід проводити для двох положень ДТЗ на ухилі: передніми колесами вгору і вниз. Зусилля на органі управління не повинно перевищувати 392 Н для категорії М1 і 588 Н для інших категорій. при випробуваннях на стенді значення загальної питомої гальмівної сили повинно бути не менше 0,16 від повної ваги.

^ Перевірку ВТС стандарт передбачає тільки методом дорожніх випробувань. У діапазоні від 35 до 25 км / год по спідометрі усталене уповільнення повинно бути не менше 0,5 м / с 2 для ДТЗ повної маси, не менше 0,8 м / с 2 для ДТЗ в спорядженому стані.

^ Вибір типу випробувань. Основним типом випробувань за стандартом дорожні. Чи можна їх виконати в умовах експлуатації? Випробування потрібно проводити на горизонтальному рівній ділянці дороги з твердим покриттям в сухому і чистому стані. Це неможливо під час і після дощу, снігопаду і взимку, коли на покритті може бути сніг або лід. У нашій кліматичній зоні ці умови виключають половину року, а то і більше. Далі, випробування пов'язані з ризиком занесення при екстреному гальмуванні. Значить, ділянку дороги повинен бути вільний від руху транспорту, не мати небезпечних кюветів, огорожі або схилів. Практично це означає, що для дорожніх випробувань потрібно будувати спеціальну доріжку. Так зробили колись в Запоріжжі. Доріжка мала ширину 12 м і довжину, достатню для розгону і гальмування, в тому числі при поганих гальмах. Звичайне АТП такого собі не може дозволити. Тому реальні лише стендові випробування. Стенд у нас завжди поміщають в закритому опалювальному приміщенні, на ньому забезпечена точність і безпеку вимірів в будь-який час року і доби, при будь-якій погоді. Але це пред'являє до стенду додаткові вимоги: на ньому потрібно перевіряти не тільки РТС, але і СТС і ВТС. З останнім складнощів немає, а ось для перевірки СТС необхідно реалізувати повністю статичний режим. Чи можливо це, ми розберемося пізніше.

вимоги УД. Якщо ОД виявило зумовити ТЗ по якомусь параметру, необхідно локалізувати дефект, що викликає цей стан. Очевидно, несправності повинні якось позначатися на роботі гальмівної системи в цілому або конкретного гальмівного механізму, змінюючи вихідні параметри і вид гальмівної діаграми (рисунок 7.2).

 

Малюнок 7.2 – Прояв несправностей ТЗ на гальмівний діаграмі: а – нормальна діаграма; б – збільшено час запізнювання (великі зазори); в – відсутній ділянку запізнювання (немає зазорів); г – підвищено уповільнення вільного вибігу колеса (перетягнуті підшипники); д – збільшено час наростання (повітря в системі); е – підвищено усталене уповільнення (клинить колодка); ж – знижений уповільнення (замаслення); і – відсутня гальмування (гальмо не спрацьовує); до, л – падаюча діаграма на ділянці усталеного гальмування (витоку); м – хвиляста діаграма (елліпсность); н, п, р – опукла діаграма; з – сідлоподібна діаграма (знижена площа контакту)

Час запізнювання велике (б), якщо збільшений вільний хід педалі гальма і (або) зазори в гальмівних механізмах. Крім того, деякі підсилювачі гальм, наприклад, ГВР, проявляють себе як газова подушка в приводі, збільшуючи і час запізнювання, і час наростання. Час запізнювання на одному з коліс може різко зрости, якщо зменшено прохідний перетин підведень до відповідного колісному гальмівного циліндра: зам'яли мідна трубка, забито вхідний відвести. Поки педаль рухається і є відчутна швидкість потоку, динамічні гідросопротівленіе створюють підпір, рідина протікає туди, де опір менше, і тільки коли педаль зупинилася і швидкість потоку впала майже до нуля, підпір зникає і рідина може протікати в цей циліндр. Колісний механізм після цього спрацює нормально, тільки з великим запізненням.

Час наростання збільшено (д) при зменшенні жорсткості системи: педаль переміщається, а тиск наростає повільно. Найчастіше це буває, якщо в гідравлічну систему потрапило повітря. Інші причини: втрата жорсткості шлангів (роздуття) з розривом корду, підвищена пружність гальмівного барабана після численних переточувань при ремонті. Якщо час наростання збільшено на всіх колесах, швидше за все, повітря потрапляє в систему поблизу головного гальмівного циліндра (мало рідини в бачку або зношена манжета); якщо час наростання збільшено тільки на одному колесі, то повітря в колісному циліндрі – можливо, через поганий стан манжети. В цьому випадку можна очікувати і зниженою гальмівної сили: якщо повітря підсмоктується через манжету, то при натисканні на педаль гальмівна рідина буде через неї витікати і що міститься в ній масло потрапить на гальмівний барабан, через що знизиться коефіцієнт тертя (КТР) – гальмівні рідини складаються з суміші спирту з касторовою олією.

Значення сталої гальмівної сили (уповільнення) може бути знижений (ж) в гальмівному механізмі через неправильну регулювання – накладка бере п'ятою – або через падіння КТР між накладкою і барабаном (диском), наприклад, з-за замасливания. Якщо ж гальмівна сила знижена на всіх колесах, то слід шукати несправність в приводі (не вистачає рідини в бачку головного циліндра, не працює підсилювач).

Нарешті, є група несправностей, пов'язаних з погіршеним контактом в тертьової парі гальмівного механізму (н – с). Щоб зрозуміти їх сутність, необхідно розібратися в характері тертя. Гальмо – це пристрій, що перетворює кінетичну енергію автомобіля в тепло за рахунок роботи сил тертя. Виділилася при гальмуванні тепло нагріває зону тертя, а потім поступово відводиться в атмосферу, в основному через гальмівний барабан (диск), так як у неметалевої накладки теплопровідність набагато гірше. Екстрене гальмування, як в аварійній ситуації або при випробуванні гальмівної системи, триває одиниці секунд, тому тепло майже не встигає розповсюдитися за межі зони тертя і близьких до неї шарів барабана. У процесі гальмування температура спочатку швидко зростає, досягає максимуму, а потім зменшується, але не до нуля (рисунок 7.3). Пояснюється це тим, що в міру гальмування падає швидкість, а з нею і кінетична енергія, що підводиться в одиницю часу, що поглинається гальмом і переходить в тепло. Максимум досягається, коли підведення і відведення тепла зрівнюються, а далі переважає відведення тепла, і температура падає. При нормальному технічному стані пари, що треться середня температура поверхні тертя може зрости приблизно на 100С від вихідної. Якщо паузи між торможениями великі, гальмо встигне охолонути. Якщо ж гальмують часто, наприклад, у великому місті з безліччю світлофорів або в горах, стоянки не встигає охолоджуватися і його температура може вирости набагато більше.

Рисунок 7.3 – Зміна температури гальма при одноразовому гальмуванні

Якщо гальмо погано відрегульований або накладка нерівномірно зношена, фактична площа контакту в парі тертя буде менше, ніж номінальна площа накладки, а кількість підводиться тепла залишиться тим же, і кожен квадратний сантиметр фактичної площі контакту буде нагріватися сильніше, наприклад, до 300 або 400. Такі високі значення не дивні: контакт твердих тіл фактично являє собою сукупність безлічі мікроконтактів, а в кожному МІКРОКОНТАКТ температура може досягати, наприклад, 1600С. А названі вище числа – це усереднена по загальній площі контакту температура. Отже, температура поверхонь тертя в гальмівному механізмі може різко зростати при роботі в складних умовах і при погіршеному технічному стані пари тертя, що приводить до зниження фактичної площі контакту. До чого це призводить?

У шкільної фізики прийнято вважати КТР для даної пари матеріалів величиною постійною. Розрізняють лише КТР спокою і КТР ковзання, які різняться приблизно в два рази. Це дуже спрощене уявлення. Насправді КТР – величина непостійна; він істотно і подібним образомзавісіт від тиску в контакті, швидкості ковзання та температури (рисунок 7.4).

Рисунок 7.4 – Загальний характер залежності коефіцієнта тертя від тиску в контакті, швидкості ковзання та температури

Чим досконаліша кристалічна решітка труться матеріалів, тим менше змінюється КТР. У неметалічних і взагалі некристалічних матеріалів, наприклад, гумових шин або матеріалі гальмівної накладки (зазвичай це азбестові волокна і крихта, пов'язані каучуком або синтетичною смолою), залежність цілком відчутна. У фрикційних матеріалів, на думку фахівців, головним фактором є температура, а швидкість і тиск впливають на КТР лише остільки, оскільки змінюють температуру, і тому при вивченні фрикційної теплостійкості таких матеріалів можна враховувати тільки вплив температури. А воно дуже велике (рисунок 7.5).

Малюнок 7.5 – Типова залежність коефіцієнта тертя в тертьової парі автомобільного гальма від температури

Якщо тепер розглянути спільно графік зміни температури в процесі гальмування і цю залежність, можна отримати діаграму зміни гальмівної сили на ділянці т. Зв. усталеного гальмування. При повній площі контакту і нормальної початкової температурі максимальна температура порівняно невелика, діаграма близька до горизонталі або злегка опукла. У міру зниження фактичної площі контакту максимальна температура зростає, діаграма стає все більш опуклою, а коли температура перейде за перший екстремум, на діаграмі з'являється сідлоподібний провал. Як показує аналіз, це сідло може служити симптомом небезпечного зниження фактичної площі контакту, через якого середня встановилася гальмівна сила стане менше норми.

В окремих випадках на гальмівний діаграмі максимум зміщується до початку або кінця ділянки усталеного гальмування. Все це – симптоми поганого прилягання накладки до барабану, сигнали того, що гальмо потрібно регулювати або ремонтувати (проточити барабан, прошлифовать накладки). Іноді можна побачити максимум на початку ділянки усталеного гальмування, після якого йде рівномірний лінійне падіння гальмівної сили (рис. 7.2, л). Так проявляється нещільність в колісному гальмівному циліндрі.

Розрахунки показали, що небезпечним є зниження площі контакту накладки з барабаном до 50% від номінальної. Чи буває таке на практиці? Ми провели обстеження технічного стану накладок в автопідприємствах і виявили, що площа контакту менше 50% зустрічається на 17% накладок легкових автомобілів і на 45-55% накладок вантажних автомобілів (в залежності від сімейства). На великовантажних самоскидах площа контакту 50% взагалі вважається нормою. Які причини цих явищ? Неправильне регулювання призводить до того, що накладка бере не всією довжиною, а тільки носком або п'ятою. Коли на вантажних автомобілях змінили накладки і не пришліфованою їх, вони будуть брати тільки серединою. Далі, накладка може мати знижену ширину контакту з різних причин. Якщо деформоване ребро колодки, накладка буде брати тільки лівої або правою стороною. Коли після ряду переточувань гальмівний барабан став занадто тонким, при гальмуванні він в результаті нагрівання буде розширюватися конусом, і на зовнішньому краю накладки зменшиться притиснення. Якщо накладка НЕ ​​приклеєна, а приклепана, то в поглибленнях під головки заклепок накопичується пил і пісок, зношує відповідні частини барабана, і дві смуги накладки вимикаються з роботи. Нарешті, потрапляння піщинок викликає лінійчатий знос накладок і барабанів.

отже, знижена площа контакту накладки з барабаном – поширена несправність. В умовах екстреного гальмування, особливо при раніше нагрітому гальмі, вона може привести до різкого падіння гальмівної сили. Значить, ця несправність не тільки поширена, але і небезпечна. Найгірше, що помітити її в роботі вкрай складно: поки водій виконує тільки службові гальмування з невеликими уповільненнями, гальмо не нагрівається, його ефективність висока. А провал станеться лише в аварійній ситуації, т. Е. Саме тоді, коли потрібно найбільша ефективність гальмування. Значить, ця несправність ще й вельми підступна. Її важко виявити навіть при розтині гальмівного механізму. Зазвичай слюсар розкриває гальмо, протирає накладки дрантям і оглядає. протирати не можна. Найчастіше непрацюючі ділянки накладки припудрені пилоподібними продуктами зносу; якщо уважно оглядати накладку, що не стираючи пилу, можна побачити різницю між працюючими і непрацюючими ділянками. Але при лінійчатому зносі потрібно застосування спеціальних методів, щоб оцінити фактичну площу контакту. висновок. метод і засоби УД повинні виявляти всі характерні несправності ТЗ, в тому числі пов'язані зі зменшенням площі контакту накладки з барабаном (диском).

Іноді гальмівна сила на ділянці усталеного гальмування коливається (м). Причини цього наступні: неконцентричність або еліптичність гальмівного барабана; викривлення гальмівного диска; підвищена пружність (податливість) гальмівного барабана після декількох переточувань при ремонті – через це колодки розтягують барабан, перетворюючи його в еліпс.

Отже, для експлуатаційного контролю і УД гальмівних систем потрібен стенд, що забезпечує перевірку ТЗ за вимогами ДСТУ та імітує дорожню перевірку СТС і ВТС, визначену ДСТУ; стенд і метод УД повинні бути чутливі до всіх основних несправностей ТЗ, в тому числі до зниженою площі контакту в тертьової парі.

Залишити відповідь