close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Оборудование для экспериментального определения силовых характеристик автомобильных сайлентблоков..pdf

код для вставкиСкачать
Транспорт
Transport
Оригинальная статья / Original article
УДК: 629.3.018.2
DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-176-181
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЬНЫХ САЙЛЕНТБЛОКОВ
© А.И. Федотов1, Д.А. Тихов-Тинников2, В.С. Барадиев3
1
Иркутский национальный исследовательский технический университет,
664074, Россия, Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
2,3
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления,
670013, Россия, Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, д. 40В, строение 1.
Резюме. Цель. Подвески большинства современных автотранспортных средств включают в свою конструкцию
сайлентблоки (резинометаллические шарниры), которые сдерживают значительные деформации одновременно
в разных плоскостях и направлениях. Целью работы являлось определение силовых характеристик автомобильных сайлентблоков. Методы. В работе описан метод определения технического состояния резинометаллических
шарниров подвески автомобиля, принимающих огромную долю ударных нагрузок при эксплуатации автотранспортного средства. Результаты. Определен состав экспериментального комплекса для получения силовых динамических характеристик сайлентблоков. Приведены силовые характеристики вертикального сайлентблока легкового автомобиля, полученные в статическом и динамическом режимах. Заключение. Поддержание сайлентблоков в технически исправном состоянии в течение всего периода эксплуатации является важнейшим условием
снижения аварийности и повышения активной безопасности транспортного средства. Результаты проведенных
экспериментов послужат основой для разработки метода диагностирования сайлентблоков в условиях эксплуатации, а также будут использованы для уточнения математических моделей процесса торможения и управляемого движения автомобиля.
Ключевые слова: подвеска, сайлентблок, резинометаллический шарнир, экспериментальное оборудование,
диагностика, колесное транспортное средство (КТС).
Формат цитирования: Федотов А.И., Тихов-Тинников Д.А., Барадиев В.С. Оборудование для экспериментального определения силовых характеристик автомобильных сайлентблоков // Вестник Иркутского государственного
технического университета. 2016. № 8 (115). С. 176–181. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-176-181
EQUIPMENT FOR EXPERIMENTAL DETERMINATION OF VEHICLE SILENT BLOCK
POWER CHARACTERISTICS
A.I. Fedotov, D.A. Tikhov-Tinnikov, V.S. Baradiev
Irkutsk National Research Technical University,
83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
East Siberian State University of Technology and Management,
40B, Klyuchevskaya St., block 1, Ulan-Ude, Buryat Republic, 670013, Russia.
Abstract. Purpose. A suspension structure of most modern vehicles includes silent blocks (rubber-metal joints) which
suppress significant deformations simultaneously in different planes and directions. The purpose of the work is determ ination of power characteristics of vehicle silent blocks. Methods. The article describes the method for determining the
technical condition of rubber-metal joints of the vehicle suspension that receives an enormous part of shock stress under
vehicle operation. Results. The composition of the experimental complex for obtaining power dynamic characteristics of
silent block bushings is determined. The power characteristics of the car vertical silent block obtained in static and d y___________________________
1
Федотов Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автомобильного
транспорта, e-mail: fai@istu.edu
Fedotov Aleksandr, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of Automobile Transport,
e-mail: fai@istu.edu
2
Тихов-Тинников Дмитрий Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий автомобильной кафедрой, e-mail: dm_tt@mail.ru
Tikhov-Tinnikov Dmitriy, Candidate of technical sciences, Associate Professor, Head of the Automobile Department,
e-mail: dm_tt@mail.ru
3
Барадиев Виктор Сергеевич, аспирант, e-mail: vsgutu-ka@mail.ru
Baradiev Viktor, Postgraduate, e-mail: vsgutu-ka@mail.ru
176
ВЕСТНИК ИрГТУ № 8 (115) 2016/ PROCEEDINGS of ISTU № 8 (115) 2016
ISSN 1814-3520
Транспорт
Transport
namic modes are provided. Conclusion. Maintenance of silent blocks during the entire period of operation is crucial for
the reduction of accidents and improvement of vehicle active safety. The results of conducted experiments make the
basis for the development of the diagnosis method of silent blocks in operation and will be used for specifying mathema tical models of vehicle braking and controlled driving.
Keywords: suspension, silent block bushing, rubber-metal joint, experimental equipment, diagnosis, wheeled vehicle
For citation: Fedotov A.I., Tikhov-Tinnikov D.A., Baradiev V.S. Equipment for experimental determination of vehicle silent block power characteristics. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2016, no. 8 (115), pp. 176–181.
(In Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-176-181
Введение
Безопасность эксплуатации автомобильного транспорта зачастую зависит от
технического состояния элементов подвески [1, 2]. Поэтому контроль ее технического
состояния является актуальным.
Одними из наиболее ответственных
элементов подвески являются резинометаллические шарниры (сайлентблоки), которые демпфируют работу подвески, снижая амплитуды колебаний колесных узлов.
В условиях эксплуатации колесных транспортных средств (КТС) сайлентблоки претерпевают качественные изменения, при
этом их демпфирующие способности сильно снижаются.
Контроль технического состояния
сайлентблоков выполняется в основном
методами органолептического и визуального контроля. Даже использование люфтдетекторов и тестеров подвесок позволяет
определять только ярко выраженные разрывы и разрушения материала резиноме-
таллических шарниров. При этом неисправности, связанные с изменением демпфирующих характеристик сайлентблоков,
никак не диагностируются. Силовые характеристики определяют податливость шарниров в окружном, радиальном и осевом
направлениях. Они представляют собой
зависимости угла закручивания сайлентблока от подведенного к нему момента, а
также радиального и осевого смещений от
приложенного усилия.
Эти характеристики в процессе эксплуатации КТС значительно изменяются
вследствие старения упругого материала
сайлентблока. Указанное явление приводит
к изменению динамических (амплитудночастотных) характеристик подвески, что
сказывается на стабильности пятна контакта, устойчивости и управляемости транспортного средства, а также на безопасности его движения.
Разработка метода
Авторами выполнено исследование,
направленное на разработку метода определения технического состояния сайлентблоков в условиях эксплуатации КТС с использованием силовых характеристик.
Особое внимание в процессе исследования
было уделено режимам функционирования
сайлентблоков в процессе контроля. Режимы контроля должны обеспечивать изменение скорости закручивания сайлентблоков широком диапазоне их функционирования. Минимальное значение скорости
определялось необходимостью получения
ISSN 1814-3520
статических характеристик, а максимальное – динамических4.
Статические характеристики сайлентблока получали при дискретном его
закручивании. При исследовании динамических характеристик скорость закручивания сайлентблока превышала скорость пе-
4
Федотов А.И. Технология и организация диагностики при сервисном сопровождении: учебник для студ.
учреждений высшего образования. М.: Академия,
2015. 352 с.
Fedotov A.I. Technology and organization of diagnosis
under service support: textbook for students of the institutions of higher education. Moscow, Academy Publ.,
2015. 352 p.
ВЕСТНИК ИрГТУ № 8 (115) 2016/ PROCEEDINGS of ISTU № 8 (115) 2016
177
Транспорт
Transport
рестройки элементов структуры его упругого материала5.
По предположению авторов, данные
характеристики несут информацию о техническом состоянии сайлентблоков и могут
быть использованы для их функционального диагностирования.
Для экспериментальной проверки
выдвинутой гипотезы необходимо оборудование, отвечающее вышеописанным тре-
с механическим приводом. Наличие регулируемого кривошипа обеспечивает изменение диапазона угла закручивания сайлентблока.
Определение силовых характеристик. В соответствии с поставленной
авторами задачей был разработан стенд,
позволяющий определять силовые характеристики сайлентблоков в динамике и статике (рис. 1, 2).
Рис. 1. Структурная схема стенда для исследования силовых характеристик сайлентблков:
1 – частотный преобразователь; 2 – электродвигатель; 3 – вариатор; 4 – редуктор;
5 – кривошип; 6 – шатун; 7 – направляющее устройство; 8 – рычаг подвески;
9 – испытуемый сайлентблок; 10 – датчик силы; 11 – усилитель; 12 – аналого-цифровой
преобразователь; 13 – компьютер; 14 – датчик перемещения
Fig. 1. Block diagram of the test bench for studying silent block power characteristics:
1 – frequency converter; 2 – electric motor; 3 – CVT; 4 – reducer; 5 – crank; 6 – connecting rod;
7 – guide device; 8 – suspension arm; 9 – tested silent block bushing; 10 – load meter; 11 – booster;
12 – analog-to-digital converter; 13 – computer; 14 – displacement sensor
бованиям. Наиболее простой конструкцией
в данном случае является схема, имеющая
в своем составе кривошипно-шатунный механизм с регулируемым кривошипом, приводимым во вращение электродвигателем
___________________________
5
Кулезнев В.Н. Основы физики и химии полимеров:
учеб. пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1977.
248 с.
Kuleznev V. N. Fundamentals of physics and chemistry
of polymers: learning aids for higher schools. Moscow,
Vyssh. Shkola Publ., 1977, 248 p.
178
Стенд состоит из электропривода
(1, 2), измерительной и регистрирующей
аппаратуры (10–14) и механизма, задающего циклическое знакопеременное нагружение сайлентблока (3–7). Электропривод
через задающий механизм подводит крутящий момент, который обеспечивает угловое перемещение конца рычага подвески
(8) относительно сайлентблоков (9) по гармоническому закону с заданной частотой и
амплитудой.
ВЕСТНИК ИрГТУ № 8 (115) 2016/ PROCEEDINGS of ISTU № 8 (115) 2016
ISSN 1814-3520
Транспорт
Transport
Использование регулируемого частотного преобразователя позволяет плавно, бесступенчато регулировать частоту
оборотов двигателя от 15 до 2100 об./мин.
Вариатор дает возможность варьировать
скорость закручивания сайлентблока, редуктор предназначен для увеличения крутящего момента.
Измерительная аппаратура служит
для регистрации и записи силовых и кинематических параметров, характеризующих
демпфирующие свойства сайлентблоков.
Стенд позволяет проводить испытание снятых с автомобиля рычагов подвески с од-
ним или двумя резинометаллическими
шарнирами.
Диапазон частоты колебаний рычага
с испытуемыми сайлентблоками может
быть задан от 0 до 1,16 Гц. Амплитуда колебаний, задаваемая регулируемым кривошипом (5) и длинной рычага подвески (8),
обеспечивает закручивание шарнира на
угол от минус 30 до плюс 30 град. Тарировка систем измерения стенда в статическом
режиме показала наличие линейной связи
между измеряемыми параметрами и сигналами датчиков.
Составляющие статической и динамической характеристик сайлентблока
На первом этапе исследований была проведена серия экспериментов,
направленных на определение силовых
характеристик исправного вертикального
сайлентблока передней подвески легкового
автомобиля. В результате были получены
статические (рис. 3) и динамические характеристики (рис. 4) сайлентблока, представ-
ляющие зависимости усилия F, приложенного к рычагу подвески при перемещении
направляющего устройства стенда на величину h. Позициями 1 и 2 на рис. 3 и 4
обозначены значения сил и перемещений,
в верхней и нижней мертвых точках
направляющего устройства стенда соответственно.
Рис. 2. Внешний вид механической части стенда для исследования силовых
характеристик сайлентблоков
Fig. 2. Exterior of the test bench mechanical part for studying power characteristics of silent blocks
ISSN 1814-3520
ВЕСТНИК ИрГТУ № 8 (115) 2016/ PROCEEDINGS of ISTU № 8 (115) 2016
179
Транспорт
Transport
Рис. 3. Статическая характеристика сайлентблока
Fig. 3. Static characteristic of a silent block bushing
Рис. 4. Динамическая характеристика, полученная при испытании сайлентблока подвески
на стенде с частотой 0,33 Гц
Fig. 4. Dynamic response obtained under suspension silent block testing on the test bench
with the frequency of 0.33 Hz
Заключение
Представленные на рис. 3 и 4 характеристики подтверждают возможность использования разработанного оборудования
для получения силовых динамических характеристик сайлентблоков. В ходе дальнейших исследований планируется выполнить эксперименты, направленные на
определение силовых динамических характеристик сайлентблоков, имеющих измененные параметры технического состояния.
Провести оптимизацию режимов нагружения сайлентблоков [3]. Результаты экспериментов послужат основой для разработки метода диагностирования сайлентбло180
ков в условиях эксплуатации5, а также будут использованы для уточнения математических моделей процесса торможения и
управляемого движения автомобиля [4, 5].
5
Федотов А.И., Бойко А.В. Математическое моделирование процессов функционирования автомобилей: учеб. пособие. Иркутский государственный технический университет. Иркутск: Изд-во ИрГТУ,
2012. 113 с.
Fedotov A.I., Boiko A.V. Mathematical modeling of the
processes of car operation: learning aids, Irkutsk state
technical University. Irkutsk: ISTU Publ., 2012, 113 p.
ВЕСТНИК ИрГТУ № 8 (115) 2016/ PROCEEDINGS of ISTU № 8 (115) 2016
ISSN 1814-3520
Транспорт
Transport
Библиографический список
1. Федотов А.И., Бойко А.В., Халезов В.П. Комплекс для исследования взаимодействия в пятне
контакта шины с поверхностью бегового барабана и
дороги // Проблемы диагностики и эксплуатации
автомобильного транспорта: материалы III Международной научно-практической конференции. Иркутск, 2011. С. 218–223.
2. Федотов А.И., Лысенко А.В., Тихов-Тинников
Д.А. Контроль технического состояния подвески автомобилей в условиях эксплуатации методом движения по окружности // Автомобиль для Сибири и
Крайнего Севера: Конструкция, эксплуатация, экономика: материалы 90-й Международной научнотехнической конференции Ассоциации автомобиль-
ных инженеров в ИРНИТУ. Иркутск, 2015.
С. 232–238.
3. Федотов А.И., Портнягин Е.М. К вопросу о тестовых воздействиях на объект диагностирования //
Вестник ИрГТУ. 2011. Т. 52. № 5. С. 95–100.
4. Тихов-Тинников Д.А. Аналитическое исследование влияния технического состояния подвески на
тормозные свойства автомобиля // Журнал автомобильных инженеров. 2014. № 5. С. 46–49.
5. Федотов А.И., Бойко А.В. Многомассовая модель для исследования процесса торможения автомобиля на стенде с беговыми барабанами // Вестник
ИрГТУ. 2007. Т. 32. № 4. С. 67–71.
References
1. Fedotov A.I., Boiko A.V., Khalezov V.P. Kompleks
dlya issledovaniya vzaimodeistviya v pyatne kontakta
shiny s poverkhnost'yu begovogo barabana i dorogi
[Complex for studying interaction in the tire contact
patch with the surface of the chassis dynamometer and
the road]. Materialy III Mezhdunarodnoi nauchnoprakticheskoi konferentsii «Problemy diagnostiki i ekspluatatsii avtomobil'nogo transporta» [Materials of the
III International scientific and practical conference
“Problems of diagnosis and operation of road
transport”]. Irkutsk, 2011, pp. 218–223. (In Russian)
2. Fedotov A.I., Lysenko A.V., Tikhov-Tinnikov D.A.
Kontrol' tekhnicheskogo sostoyaniya podveski avtomobilei v usloviyakh ekspluatatsii metodom dvizheniya po
okruzhnosti [Control of the technical condition of the
vehicle suspension in operating conditions by the method of circular movement]. Materialy 90-i Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii Assotsiatsii
avtomobil'nykh inzhenerov IRNITU «Avtomobil' dlya
Sibiri i Krainego Severa: Konstruktsiya, ekspluatatsiya,
ekonomiki» [Materials of the 90th international scientific
and technical conference of the Association of automotive engineers IrNITU “A car for Siberia and the far
North: Design, operation, economy”]. Irkutsk, 2015,
pp. 232–238. (In Russian)
3. Fedotov A.I., Portnyagin E.M. K voprosu o testovykh vozdeistviyakh na ob"ekt diagnostirovaniya [On
the test effects on the object of diagnosis]. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University].
2011, vol. 52, no. 5, pp. 95–100. (In Russian)
4. Tikhov-Tinnikov D.A. Analiticheskoe issledovanie
vliyaniya tekhnicheskogo sostoyaniya podveski na
tormoznye svoistva avtomobilya [Analytical study of the
effect of suspension technical condition on vehicle braking characteristics]. Zhurnal avtomobil'nykh inzhenerov
[Journal of automotive engineers]. 2014, no. 5,
pp. 46–49. (In Russian)
5. Fedotov A.I., Boiko A.V. Mnogomassovaya model'
dlya issledovaniya protsessa tormozheniya avtomobilya
na stende s begovymi barabanami [A multimass model
for studying a vehicle braking process on a chassis
dynamometer test bench]. Vestnik IrGTU [Proceedings
of Irkutsk State Technical University]. 2007, vol. 32,
no. 4, pp. 67–71. (In Russian)
Критерии авторства
Федотов А.И., Тихов-Тинников Д.А., Барадиев В.С.
имеют на статью равные авторские права, несет
ответственность за плагиат Федотов А.И.
Authorship criteria
Fedotov A.I., Tikhov-Tinnikov D.A., Baradiev V.S. have
equal author’s rights, Fedotov A.I. bears the responsibility for plagiarism.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии
интересов.
конфликта
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interest
regarding the publication of this article.
Статья поступила 06.07.2016 г.
The article was received on 06 July 2016
ISSN 1814-3520
ВЕСТНИК ИрГТУ № 8 (115) 2016/ PROCEEDINGS of ISTU № 8 (115) 2016
181
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
23
Размер файла
1 486 Кб
Теги
экспериментальной, автомобильная, оборудование, pdf, характеристика, определение, сайлентблоках, силовых
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа