CC BY
88
УДК 629.113.075.001
МЕТОД ДІАГНОСТУВАННЯ КУТІВ ВСТАНОВЛЕННЯ КЕРОВАНИХ КОЛІС
О.Л. Добровольський, аспірант, ВНТУ
Анотація. Запропоновано метод діагностики кутів встановлення керованих коліс автомобіля методом вимірювання поперечних деформацій шини.
Ключові слова: автомобільна шина, діагностика, керовані колеса, розвал, сходження, бокові реакції, підвіска.
Вступ
В умовах автотранспортного підприємства з великою кількістю однотипних автомобілів являється проблематичним контроль встановлення керованих коліс методом діагностування. Всі автомобілі працюють на лінії цілодобово і обслуговуються лише за необхідності. А для цієї категорії автомобілів порушення встановлення підвіски хоча б на невелике значення приводить до передчасного зношення шин і зменшення економічного ефекту від експлуатації даного автомобіля.
Тому пропонується пристрій, який міг би контролювати кути встановлення передньої підвіски при виїзді автомобіля на лінію. Даний пристрій використовувати являється доцільним тому, що він дозволяє отримати інформацію експрес-методом і має суттєві переваги в правильності вибору критеріїв діагностування та точності вимірювання, Оскільки інформація зі стенда зчитується й обробляється за допомогою ЕОМ.
Основні принципи діагностування встановлення керованих коліс
Важливою операцією при діагностуванні встановлення керованих коліс автомобіля є вимір діагностичних параметрів. Один із основних способів при вимірюванні параметрів встановлення коліс, які забезпечують правильність вимірів, є встановлення їх у положення, що відповідає прямолінійному рухові автомобіля, тобто нейтральне.
На існуючих типах контрольно-діагностичного устаткування встановлення коліс у нейтральне положення виконується по-різному.
У деяких випадках показником встановлення коліс у нейтральне положення є рульове колесо. Встановлення коліс вважається правильним, якщо кількість обертів рульового колеса в одну та іншу
сторони однакова, а його спиця займає горизонтальне положення. Але цей засіб не забезпечує правильності встановлення коліс у нейтральне положення через відсутність баз відліку положення спиці рульового колеса.
На багатьох контрольно-діагностичних приладах поєднують поздовжні осі автомобіля та стенда. Базовими поверхнями при цьому служать задні колеса автомобіля. Наприклад, сходження коліс регулюють в положенні, коли переднє колесо точками рівного бокового биття торкається натягнутої нитки, що проходить через точки рівного бокового биття заднього колеса. База виміру (натягнута нитка) визначається суб’єктивно. Якщо припустити, що точка рівного бокового биття колеса визначена з точністю 0,1 мм, то відхилення від прямолінійності на відстані 3000 мм буде 2,5 мм, що викличе великі похибки при вимірі сходження коліс. Використання засобу натягнутої струни, відомого у вимірювальній практиці, для діагностування недоцільне, тому що це ускладнить процес діагностування.
Аналіз методів встановлення керованих коліс
У значній групі стендів вирівнювання положення передніх коліс щодо поздовжньої осі проводиться за допомогою протекторів, лазерів або вимірювальних дисків з індикаторами, які встановлюються на передні та задні колеса автомобіля. Поєднання поздовжніх площин автомобіля та стенда припускається також у випадках, коли ведучі колеса встановлюються на ролики, розташовані паралельно поперечній осі вимірювальних засобів на відстані бази автомобіля, і прокручуванні цих роликів ведучими колесами автомобіля. Обертання коліс на роликах проводяться тільки до закінчення їх переміщення. При цьому критерієм встановлення коліс у положення прямолінійного руху на стендах є рівність бокових сил на керованих колесах.
Більшість автомобілів експлуатується з кутовими зміщеннями мостів. Наявність кутових зміщень мостів, різних дотичних сил на ведучих колесах, неоднаковий технічний стан деталей підвіски автомобіля, різні шини призводить до перерозподілу бокових реакцій на керованих колесах. Встановити такий автомобіль у положення прямолінійного руху, як показали дослідження [1], можна лише при його русі з поворотом рульового колеса на деякий кут. При цьому поздовжня вісь автомобіля не збігається за напрямом прямолінійного руху. Відхилення поздовжньої осі автомобіля від положення прямолінійного руху буде залежати від багатьох факторів, які призводять до перерозподілу бокових реакцій на керованих колесах.
Бажання поєднати поздовжні площини автомобіля і контрольно-діагностичного засобу в результаті встановлення однакових бокових сил на керованих колесах поворотом рульового колеса не може служити критерієм правильності встановлення автомобіля при діагностуванні. В результаті при вимірах з’являються систематичні помилки, які обумовлюються встановленням та взаємо-розміщенням контрольно-діагностичного засобу та автомобіля. Врахувати це при діагностуванні за наявними методиками неможливо, тому що вони не враховують властивостей конкретного автомобіля.
Мета та постановка задачі
У зв’язку з цим ставиться задача теоретичного обґрунтування правильності вимірів при діагностуванні, розробки методики вимірів та перевірки в експлуатаційних умовах.
Силовий метод діагностики встановлення керованих коліс
Для вирішення цих задач розглянемо взаємодію керованих коліс автомобіля і вимірювального пристрою стенда як статично невизначену пружну систему (рис. 1). Пружні елементи лівого та правого вимірювальних пристроїв мають жорсткості С’ і С", бокові жорсткості шин Су1 і Су2, кути розвалу коліс а01 і ао2. Припускаємо, що кожне колесо повернуте на один і той же кут сходження 90, відповідний прямолінійному рухові автомобіля.
Автомобіль через наявність реакцій неголоном-них зв’язків, що виникають при коченні шин на опорних площинах, чинить опір боковому зміщенню від зовнішньої поперечної сили. Для спрощення задачі реакція автомобіля на бокове зміщення приведена до переднього мосту автомобіля і на схемі позначена Ку3. Припустимо, що між приведеними реакцією Яу3 та боковими зміщеннями А3 існує лінійна залежність
де С3 - приведена до передньої осі «курсова жорсткість» автомобіля, що визначається внутрішньою структурою динамічної системи «опорна площина - шина - автомобіль» на вибраній траєкторії і обумовлює у даному випадку взаємозв’язок переднього мосту з автомобілем в цілому.
Залежність С3 від параметрів автомобіля при його взаємодії з опорними площинами вимірювального пристрою потребує особливого розгляду.
Рис. 1. Схема дії сил
Податливість пружних елементів С' і С" вимірювального пристрою зменшує деформації пружної лінії шин в центрах контактів, і на величину деформації пружних елементів лівого Л1 та правого Л2 вимірювальних пристроїв.
З урахуванням можливого зміщення центра мас переднього мосту відносно уявної траєкторії прямолінійного руху та перерозподілу сил пружності зліва і справа деформації шин на вимірювальних пристроях будуть такі
ЛУі — Г| — Лі + Л3; Лу2 — ^2 — Лі + Л3 ,
(і)
де Лу1; Лу2 - деформації середньої лінії шини в центрах контактів лівої та правої шин при взаємодії з вимірювальним пристроєм. Ця система рівнянь дозволяє розкрити статичну невизначеність системи і дає можливість визначити розподіл бокових реакцій на лівому і правому вимірювальних пристроях.
Додаючи до основного рівняння рівноваги
Яуі — Ку2 + Яу3 = 0
У загальному випадку поперечні деформації середніх ліній лівої та правої шин (Х1; Х2) в центрі контактів будуть різними
, С,„,0
X, —+
фі^0 + Саіа01
X 2 — '
Схі
Сф2 00
С,
Сх
(4)
С
де Сф, Са, Сх - кінематичні коефіцієнти шин; Xні, Xн2 - деформації шин від їх несиметричності.
Із виразів (3) і (4) видно, що бокові реакції опорних площин вимірювальних систем залежать не тільки від характеристик самої системи (сходження, розвалу, характеристик шини, її несиметричності), але й від сумарних жорсткостей вимірювальної системи та взаємного перерозподілу бокових реакцій через наявність приведеної до переднього моста жорсткості С3,
Висновки
В результаті аналізу впливу жорсткості С3 на формування бокових реакцій встановлено:
рівняння деформацій системи (і), одержимо систему трьох лінійних рівнянь відносно трьох невідомих реакцій
і
і і
—і +-------
С1 С
уі
—і
0
і і
+-
С11 С
У 2
Сз
Сз
1 і 1 1 О 1
КУ 2 — хі
1 СП у 1 і 1
(2)
де Яуі Яу2 - бокові реакції, які визначаються лівими та правим вимірювальними пристроями; Яу3 - реакція опору боковому переміщенню передньої частини автомобіля.
Вирішення системи (2) відносно реакцій в матричній формі має вигляд
^2
Лз
Сі +С +с
С С(С +С3) СС С СС С2(С +С)
С -СС СС
(3)
де Сі = С1Єуі/(С1+Єуі), С2=СиСУ2/(Си+ЄУ2) -сумарні жорсткості лівої та правої сторін системи «керований міст - шини - вимірювальний пристрій».
- примусове вирівнювання бокових сил на керованих колесах при діагностуванні не може бути критерієм правильності встановлення автомобіля в положення прямолінійного руху;
- жорстке кріплення передньої частини автомобіля при діагностуванні порушує процес взаємодії шини з опорною поверхнею, що призводить до значних похибок при вимірах;
- вихідні параметри потрібно вимірювати в положенні стабілізованого руху автомобіля з незак-ріпленим рульовим керуванням, при цьому не порушується процес встановленого прямолінійного руху і враховується взаємодія керованих коліс з автомобілем в цілому.
Література
1. Литвинов А. С., Ротенберг Р. В. Стабилизация
управляемых колес и углы их установки // Автомобиль. - і95і. - № 4.
2.Сапон Н.С. Диагностирование и обслуживание автомобилей. - К.: УМК ВО, і990. - і75 с.
Рецензент: В.М. Варфоломєєв, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 2і вересня 2005 р.
