Стендовые и дорожные испытания
Стендовые испытания. Как правило, стендовые испытания проводятся в закрытых помещениях, поэтому этот вид испытаний проводится в любое время года. Но реализовать все условия, возникающие при эксплуатации автотракторной техники, на стенде невозможно. В этом случае стендовые испытания «подкрепляют» дорожными.
При стендовых испытаниях моделируют установившиеся режимы движения (движение по прямой ровной дороге без уклонов на постоянной скорости без переключения передач в трансмиссии), при этих условиях двигатель и трансмиссию нагружают с помощью специальных тормозных механизмов.
Неустановившиеся режимы движения (разгон) моделируют, применяя электрические генераторы. При этом виде испытаний сопротивление разгону в каждую единицу времени должно соответствовать тем же сопротивлениям, преодолеваемым машиной в дорожных условиях. А если вам нужен ремонт погрузчиков, обращайтесь к http://servicepogruzchik.ru/remont-pogruzchikov.htm.
Дорожные испытания. Подготовка автомобиля к дорожным испытаниям подразумевает взвешивание транспортно-технологической машины, определение коэффициентов сцепления с покрытием дороги и сопротивления качению колеса. Перед испытаниями все механизмы, системы и агрегаты прогревают до рабочих температур. Кроме того температура окружающей среды должна быть 20 градусов при малом ветре. Поверхность испытательного полигона должна быть плоской и прямой без уклонов. При проведении испытаний машину нагружают полностью.
Проведение дорожных испытаний имеет своей целью определение разгона и выбега на высокой передаче, максимальной и условно максимальной скоростей, время, затрачиваемое на разгон на определенном расстоянии полигона и время разгона до определенных скоростей.
Для определения скоростных характеристик выбирается участок полигона, имеющий достаточное расстояние, а также спуски и подъемы с тарированным уклоном и длиной.
Для определения разгона-выбега развивается максимальная скорость на пути достаточной протяженности. Для проведения испытания максимальной скорости в трансмиссии включается высокая передача и открывается дроссельная заслонка на полный ход.
Минимально устойчивую скорость определяют по двум участкам пути определенной протяженности с промежутками между ними. Приемистость двигателя определяют путем резкого увеличения подачи топлива при движении с небольшой скоростью и разгоном до 80 % от наибольшей скорости при этой же передаче.
Устройство автомобилей
Тяговые испытания автомобиля
Испытания автомобиля на динамичность
Во время испытаний автомобиля на динамичность определяют минимальную устойчивую и максимальную скорости движения, максимальное ускорение, время и путь разгона и выбега, а также тяговую силу на его колесах.
Динамические испытания автомобиля делятся на дорожные и стендовые.
Дорожные испытания наиболее полно отражают условия эксплуатации, но точность их невысока. На стендах создаются стабильные условия испытаний, применяется современное оборудование и аппаратура, позволяющая автоматически обрабатывать результаты испытаний.
Стендовые испытания можно проводить в любое время года. Однако на стенах трудно, а в некоторых случаях невозможно воспроизвести реальные условия эксплуатации. Поэтому дорожные испытания дополняют стендовые и наоборот.
Перед проведением испытаний определяют массовые показатели автомобиля и коэффициенты сопротивления качению и сцепления шин с дорогой. Непосредственно перед началом испытаний все агрегаты автомобиля должны быть прогреты (пробег в течение 0,5…1 часа), а в период испытаний температура охлаждающей жидкости и масла должна поддерживаться в установленных пределах. Температура воздуха должна быть от +5 до +25 ˚С при скорости ветра не более 3 м/с.
Испытания проводят на ровном горизонтальном участке дороги с асфальтобетонным покрытием при полной нагрузке.
При испытаниях автомобилей определяются такие показатели, как скоростные характеристики:
Скоростная характеристика определяется на участке длиной 13…15 км. Участок пути с переменным продольным профилем должен содержать подъем и спуск длиной 500…700 м с уклоном 4…5 %.
Разгон автомобиля при определении характеристики разгон-выбег проводится до наибольшей скорости на пути 2000 м.
Максимальная скорость определяется на высшей передаче при полной подаче топлива.
Условная максимальная скорость определяется при разгоне автомобиля с места как средняя скорость прохождения последних 400 м участка пути длиной 2000 м. По характеристике разгон-выбег определяют время разгона на участках пути 400 и 1000 м, а также время разгона до заданной скорости.
Минимальную устойчивую скорость устанавливают на двух последовательных участках движения по 100 м каждый, с промежутком между ними 200…300 м. Установление постоянной скорости движения должно обеспечиваться до въезда автомобиля на первый участок.
На промежуточном участке скорость увеличивается до 20…25 км/ч путем резкого увеличения подачи топлива. Перед входом на второй участок скорость автомобиля опять снижается.
При движении автомобиля с прямой передачей производят также испытания на приемистость автомобиля путем резкого разгона с начальной скоростью 15 км/ч до скорости, составляющей 80 % от максимальной на данной передаче.
Аппаратура для дорожных испытаний автомобилей
В настоящее время при испытании автомобиля на динамичность широко применяется цифровая аппаратура.
Измерение пройденного пути, скорости и ускорения автомобиля
Для получения информации о скорости, ускорении, пройденном пути и времени движения автомобиля используют «пятое» измерительное колесо (рис. 1), которое легко может быть установлено на любом автомобиле.
Измерительное колесо 3 соединяется с автомобилем с помощью платформы 6, дышла 2 и узла, обеспечивающего его вращение вокруг вертикальной оси 1 при повороте автомобиля. Пружина 4, прикрепленная к кронштейну 5, прижимает колесо к дороге.
На валу этого колеса устанавливается фотоэлектрический или индуктивный датчик. Сигнал от датчика поступает в цифровую регистрирующую аппаратуру (рис. 2), где в нормализаторе 1 он преобразуется в сигнал прямоугольной формы.
В счетчике 3 регистрируется пройденный путь через подсчет импульсов в двоичной системе счисления, а для перехода в десятичную систему счисления двоичный код переводится в дешифратор 6 и поступает на цифровой индикатор 7.
Формирование временных интервалов осуществляет таймер 18, для чего через равные промежутки времени производится счет импульсов, соответствующих пройденному пути. Импульсы открывают ключ 2 на равные промежутки времени и через равные интервалы времени.
За время, в течение которого ключ 2 открыт, через него на счетчик 4 проходят импульсы датчика. Чем больше скорость автомобиля, тем большее число импульсов проходит в единицу времени.
Аналогично регистрации пути цифровой индикатор 8 скорости получает информацию о числе импульсов через дешифратор 5. Так как показания индикатора скорости непрерывно меняются, то для измерения скорости движения в каждый последующий промежуток времени информация, накопленная в счетчике за предыдущее время, должна быть стерта. Эта задача выполняется передним фронтом импульса, который формируется таймером 18, подключенным также к счетчику 4 и дешифратору 5.
Для определения ускорения информация о скорости поступает от счетчика 4 на два запоминающих устройства 14 и 15 через ключ 16. Управление ключом осуществляется через триггер 17 от таймера 18. На двух выходах триггера формируются управляющие сигналы со сдвигом по времени на половину периода.
Первый выход триггера 17 и первый управляющий вход ключа 16 передают информацию о скорости за первый промежуток времени в запоминающее устройство 15.
Сравнивающее устройство 13 сравнивает коды скоростей в устройствах 14 и 15 и выдает информацию об ускорении между двумя измерениями. На цифровой индикатор 9 информация об ускорении поступает в дешифратор 12, который выполняет те же функции, то и другие дешифраторы.
Для получения графиков изменения параметров движения используют цифровые преобразователи 10 и 11, которые подключаются к цифровой аппаратуре. С их помощью выходные импульсные сигналы преобразуются в аналоговые – непрерывно меняющееся напряжение. Это напряжение используется для регистрации графиков движения на осциллографах, самописцах или магнитографах.
Определение крутящего момента и тяговой силы
Для определения тяговых характеристик изменяют крутящий момент на полуоси ведущего моста, а тяговую силу определяют касательным путем, поскольку измерение касательной силы в зоне контакта колеса с дорогой практически невозможно.
Под действием момента полуось закручивается на угол пропорциональный приложенному крутящему моменту. Крутильная деформация измеряется различными датчиками (тензометрическими, индуктивными и др.).
Перспективным является магнитоанизотропный метод определения напряженного состояния деталей, поскольку оно происходит без непосредственного контакта с ними. Этот метод основан на том, что при взаимно перпендикулярном расположении двух катушек индуктивности и подачи на одну из них переменного тока, во второй катушке ЭДС не наводится.
Если возникает деформация магнитного потока возбуждения какими-либо внешними причинами (оси катушек перестают быть перпендикулярными), то во второй катушке появляется ЭДС пропорциональная этой деформации.
Для измерения крутящего момента на полуоси моста автомобиля устанавливают магнитоанизотропный датчик 1 (рис. 3). Датчик закрепляется в отверстии балки моста с зазором между его торцом и полуосью.
Датчик представляет собой два П-образных магнитопровода, которые расположены взаимно перпендикулярно. На магнитопроводы намотаны катушки индуктивности, но лишь одна из них соединена с источником 6 переменного тока. При прохождении через нее тока создается магнитное поле, которое распространяется по магнитопроводу 5 и замыкается через металл полуоси 3, преодолевая сопротивление зазора между магнитопроводом и полуосью.
При приложении к полуоси крутящего момента она деформируется, при этом деформируется кристаллическая решетка материала в поверхностном слое полуоси, что приводит к искажению направления магнитных силовых линий потока возбуждения от катушки магнитопровода 4. Это в свою очередь вызывает возникновение в катушке магнитопровода 4 слабой ЭДС, которая пропорциональна деформации магнитных силовых линий, то есть приложенному крутящему моменту.
Возникающий сигнал ЭДС направляется к усилителю 7, выход которого соединен через фазовый детектор 8 с индикатором 9. С него считываются показания.
Фазовый детектор 8 служит для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянный, который позволяет определять не только величину крутящего момента, но и направление его приложения.
Аппаратура для регистрации результатов испытаний
Как было сказано выше, для регистрации исследуемых параметров применяют светолучевые осциллографы, самописцы или магнитографы.
К достоинствам самописцев относится то, что носитель информации (бумага) не требует никакой последующей химической обработки для выявления записи, как, например, у осциллографов.
Весь узел измерительного механизма самописца сменный, что позволяет использовать механизмы различной чувствительности. Измерительный механизм закрепляется винтом в специальных направляющих. Для удобства смены он снабжен специальным держателем. Изменение скорости протяжки бумажной ленты самописца осуществляется переключением зубчатых колес приводного редуктора с помощью кнопок управления.
В последнее время широкое распространение получили магнитографы. Их достоинством является возможность записанную на ленте информацию вводить для дальнейших расчетов в ЭВМ без какой-либо промежуточной обработки.
Магнитограф напоминает бытовой магнитофон, на магнитную ленту которого может наноситься информация и впоследствии стираться для перезаписи. Принцип работы магнитографа прост – при движении ленты мимо магнитной головки на ленту записываются сигналы датчиков, которые потом можно прочитать воспроизводящей головкой и преобразовать в электрический сигнал.
Сигнал после усиления поступает через демодулятор к устройству для обработки информации.
Для контроля записи во время испытаний к выходу демодулятора подключают электронный осциллограф или стрелочный индикатор. Приборы такого типа называются магнитографами со сквозным каналом.
Стендовые испытания автомобилей на динамичность
Для стендовых испытаний применяются барабанные (рис. 5, а-в) или роликовые (рис. 5, г) стенды.
На барабанных стендах колеса опираются на барабан относительно большого диаметра, и условия качения шины почти не отличаются от условий его качения по плоской дороге.
На роликовых стендах колеса опираются на ролики, имеющие небольшой диаметр, поэтому деформация шин на таких стендах вызывает большее сопротивление качению, чем на реальной дороге.
При испытаниях на установившихся режимах движения автомобиля нагрузка на двигатель и силовую передачу создается гидравлическим или индукторным тормозным механизмом. Реже используют тормозные механизмы в виде балансирных генераторов.
Испытание автомобиля на неустановившихся режимах движения (разгон) осуществляется в основном с помощью электрических генераторов, имеющих незначительное запаздывание с обработкой заданного момента нагружения.
При испытаниях автомобиля на неустановившихся режимах движения в каждый момент его разгона сопротивление движению, развиваемое тормозным механизмом на тормозных барабанах или роликах, должно быть равным сопротивлению, преодолеваемому автомобилем в реальных дорожных условиях. Моделирование такого напряжения осуществляется с помощью ЭВМ (рис. 5, д).
Колеса ведущего моста автомобиля устанавливают на беговые барабаны 1 и закрепляют растяжками. Конец вала беговых барабанов через редуктор 3 и динамометрическую муфту 2 соединен с тормозным генератором 4. Конец вала тормозного генератора связан с тахогенератором 5. Весь этот приводной блок монтируется на общем основании.
При вращении беговых барабанов (роликов) тахогенератор вырабатывает напряжение, пропорциональное частоте вращения, т. е. скорости движения.
В начале движения, при трогании автомобиля, сигнал скорости мал, и на выходах блоков учета скорости он тоже невелик. Однако на выходе блока учета ускорения сигнал пропорционален ускорению автомобиля и значителен по своей амплитуде. Напряжение на выходе сумматора в основном определяется сигналом от блока учета ускорения. после усиления этот сигнал поступает в обмотку возбуждения генератора 4. Напряжение, вырабатываемое генератором 4, рассеивается в виде теплоты на нагрузочном сопротивлении.
Таким образом, в начальный момент движения сила сопротивления зависит в основном от ускорения автомобиля в реальных условиях движения.
По мере увеличения скорости автомобиля его ускорение падает, но увеличивается сила сопротивления качению. Напряжение тахогенератора, суммируясь в блоке 7 с напряжением от блока учета квадрата скорости, создает после усиления такое напряжение возбуждения тормозного генератора, при котором обеспечивается необходимая нагрузка на автомобиль.
Однако изменение тормозного момента не точно следует за всеми изменениями управляющего сигнала, поскольку характеристики тормозного генератора и усилителя не являются линейными. Для того чтобы тормозной момент генератора точно соответствовал заданному закону нагружения, в цепь управления нагрузкой вводится отрицательная обратная связь по нагрузочному моменту.
Обратная связь создается датчиком тормозного момента и динамометрической муфтой, которая подключена к входу блока сравнения 9, образуя отрицательную обратную связь в системе автоматического регулирования нагрузки.
Таким образом, в сумматоре осуществляется сравнение заданного и обработанного законов нагружения двигателя автомобиля тормозным генератором в зависимости от скорости движения автомобиля.
При рассогласовании действительной нагрузки и заданной происходит формирование на выходе сумматора сигнала управления, который вводит в заданный режим работы тормозной генератор. Это происходит непрерывно во время разгона автомобиля, а нагружение носит колебательный характер. Чем выше частота регулирования, тем меньше амплитуда колебательного процесса нагружения.
Для регистрации исследуемых параметров движения, т. е. скорости, ускорения и крутящего момента, к соответствующим блокам подключают самописец или осциллограф.
Испытание автомобилей (стр. 6 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
По методам, условиям и месту проведения испытания можно разделить на стендовые (лабораторные), полигонные с использованием разных видов дорог, бассейнов, ванн, подъемов, неровностей и т. д., дорожные с регламентацией качества дорог общего пользования, эксплуатационные в экспериментально-производственных и опорных автомобильных хозяйствах и испытания в северных, тропических, высокогорных и других особых условиях.
Ускоренные испытания по степени интенсификации разделяют на форсированные и сокращенные соответственно с интенсификацией и без интенсификации процессов, вызывающих отказы или повреждения. Форсированные испытания проводят при увеличенных нагрузках (температурах, давлениях, скоростях и т. д.). При сокращенных испытаниях результаты обрабатывают с использованием методов экстраполяции и т. п.
По оцениваемым эксплуатационно-техническим свойствам различают испытания на тягово-скоростные качества, топливную экономичность, тормозные качества, управляемость и устойчивость, плавность хода, проходимость, шум и вибрацию, эргономические качества и обитаемость, надежность, пассивную безопасность и др.
Доводочные испытания проводят в процессе разработки опытных образцов для оценки влияния вносимых в них изменений с целью достижения требуемых показателей качества.
Приемочные испытания проводят по программе, при составлении которой учитывают типовые методики приемочных испытаний отдельных видов автомобилей, действующие в стране. Во время приемочных испытаний проверяют соответствие представленных образцов техническому заданию, проектной документации, стандартам и другим нормативным документам, отечественным и международным нормам безопасности и токсичности, требованиям поставки экспортным организациям; оценивают технический уровень новой модели по конструкции и эксплуатационно-техническим свойствам; предварительно определяют надежность и необходимый объем конструктивной доработки опытных образцов. Приемочные испытания могут быть ведомственными, межведомственными и государственными.
При испытаниях образцов установочной серии оценивают эффективность работ по устранению выявленных в процессе приемочных испытаний недостатков, осуществляют контроль качества изделий, поставляемых смежными производствами.
Периодические контрольные испытания серийных образцов могут быть краткими и длительными. После испытаний дают заключение о качестве изготовленного автомобиля, соответствии его техническим условиям, эффективности проведенных предприятием-изготовителем мероприятий по улучшению конструкции. При длительных контрольных испытаниях, кроме того, проверяют надежность работы автомобиля в целом, его агрегатов, узлов и деталей в пределах гарантийного пробега.
Испытания на надежность проводят для определения или оценки показателей надежности работы в заданных эксплуатационных условиях.
Приемосдаточные испытания автомобилей текущего производства проводятся для определения соответствия их технической документации.
Аттестационные испытания предназначены для оценки уровня качества продукции при ее аттестации. Эти испытания периодически повторяют в объеме и по показателям, установленным инструкцией о порядке и методике их проведения.
Задачей определительных испытаний является установление значений конструктивных и эксплуатационно-технических параметров автомобилей с заданными значениями точности и достоверной вероятности.
Испытания называют оценочными, если при оценке качества не требуется определение значений параметров и показателей с заданными значениями точности и достоверной вероятности.
При эксплуатационных испытаниях дают оценку возможности работы автомобиля в условиях эксплуатации (в различных климатических и дорожных условиях), собирают данные по надежности, уточняют параметры, необходимые для нормирования расхода горюче-смазочных материалов, периодичности технических обслуживании, потребности в запасных частях и шинах.
Исследовательские испытания проводят для изучения рабочих процессов механизмов, агрегатов и систем, эксплуатационно-технических свойств, нагрузочных, тепловых и скоростных режимов работы агрегатов автомобиля, и т. д. По полученным результатам проверяют правильность теоретических расчетов и исследований, намечают пути совершенствования и развития конструкций, обосновывают оптимальные решения при создании новых образцов и модернизации автомобилей.
Во время специальных испытаний проверяют, соответствует ли автомобиль специфическим требованиям: выявляют способность работать в особых условиях (в северных районах, в условиях жаркого и сухого климата, в высокогорных районах), определяют пригодность к перевозке специальных грузов и т. п.
1.11.2 Условия проведения испытаний
Программу проведения испытаний составляют в соответствии с их задачами. Несмотря на различие испытаний, программы их проведения должны отражать содержание и объем всех этапов и последовательность их выполнения, общие условия и особенности условий на каждом этапе, методику испытаний на каждом этапе, содержащую способы решения поставленных задач с учетом технических возможностей. В каждой программе должны быть указаны перечень аппаратуры и оборудования, необходимых для проведения работ, данные о техническом персонале для проведения испытаний с распределением обязанностей и график проведения работ.
Многие виды испытаний стандартизованы и программы их выполнения определены государственными и отраслевыми стандартами и нормалями.
При разработке программы следует использовать методы планирования эксперимента, которые позволяют с наименьшими затратами времени и средств получать необходимые результаты.
Основу любой программы испытаний составляют следующие виды работ: подготовка и проверка качества изготовления и сборки автомобиля; определение масс и размеров, эксплуатационно-технических свойств автомобиля, тепловых режимов двигателя и агрегатов шасси, нагрузочных режимов агрегатов и напряжений в деталях; исследование вибрации и шумности.
Объем и, следовательно, трудоемкость испытаний определяются количественными показателями: числом исследуемых параметров с учетом их сложности, числом опытов, массой автомобиля, скоростными режимами, длительностью пробега и т. д. Кроме того, при отдельных видах испытаний автомобиль может работать на различных сортах топлива и смазки и в разных эксплуатационных состояниях (привод передних ведущих колес включен или выключен и др.).
При контрольных испытаниях могут быть проведены два опыта, если не наблюдается значительного рассеивания результатов. При приемочных испытаниях число опытов должно быть не менее четырех.
Аналогично выбирают числа скоростных режимов и эксплуатационных состояний. Наименьшее число режимов и состояний назначают при контрольных испытаниях.
Подготовка к испытаниям. В процессе подготовки к испытаниям проводят отбор и приемку автомобиля и оборудования, а также обкатку нового автомобиля. Способ отбора автомобиля зависит от вида испытаний. Для контрольных испытаний нельзя отбирать лучшие образцы, устранять производственные дефекты, проводить дополнительные регулировки и другие мероприятия, влияющие на оценку качества изготовленного автомобиля.
При выборе образцов для приемочных или ресурсных испытаний можно устранять случайные дефекты и неполадки и выполнять дополнительные регулировки с целью приведения автомобиля в соответствие с техническими условиями и конструкторской документацией.
Перед испытаниями устраняют дефекты, которые препятствуют нормальной безопасной работе автомобиля и его агрегатов, устанавливают аппаратуру, необходимую для проведения испытаний, или производят подготовительные работы, обеспечивающие ее быструю установку и включение.
Некоторые виды испытаний проводят с эталонными агрегатами, характеристики которых полностью соответствуют техническим условиям и не изменяются в процессе испытаний. Эталонные агрегаты применяют в тех случаях, когда изменение характеристики в процессе работы может отразиться на показателях эксплуатационно-технических свойств автомобиля. К числу эталонных агрегатов относят карбюратор, топливоподающую аппаратуру дизелей, распределитель и свечи зажигания, агрегаты и узлы тормозных систем и рулевого управления, амортизаторы, шины и др. Эталонные агрегаты перед установкой на автомобиль отбирают и обкатывают.
К подготовительным операциям при ресурсных испытаниях относятся первоначальная проверка размеров и маркировка деталей, износ которых предстоит определить, нанесение на поверхности деталей лунок или отпечатков для определения износа методом искусственных баз, активация деталей нанесением радиоактивных веществ при определении темпа износа и т. д. Таким образом, подготовку автомобиля к испытаниям проводят с учетом вида и задач испытаний.
Обкатывают новый автомобиль в соответствии с указаниями заводской инструкции по эксплуатации с целью предотвращения повреждений агрегатов и деталей при больших нагрузках и скоростях движения, которые имеют место в отдельных видах испытаний. Испытания с высокими скоростями движения (при определении показателей тягово-скоростных свойств) и большими нагрузками (при испытании на проходимость) рекомендуется проводить после пробега 3-5 тыс. км.
Общие условия проведения испытаний. Топливо и смазочные материалы, используемые при испытаниях, должны соответствовать маркам, указанным в инструкции по эксплуатации автомобиля. Их качество проверяют контрольными анализами.
Техническое обслуживание автомобиля в течение всего периода испытаний проводится согласно заводской инструкции по эксплуатации и действующему положению о техническом обслуживании и ремонте. При хранении автомобиля в период испытаний должны быть исключены изменение технического состояния, нарушение комплектности и регулировок, не учитываемый ремонт, бесконтрольная заправка топливом, слив топлива и масла и т. д. Условия хранения автомобиля определяют программой испытаний. Метеорологические условия оказывают существенное влияние на стабильность результатов дорожных испытаний. Определять большинство эксплуатационно-технических свойств рекомендуется в сухую погоду при температуре воздуха 5-25˚ С. Скорость ветра не должна превышать 3 м/с. Измеренную анемометром скорость ветра и его направление фиксируют в протоколе испытаний. Тепловые режимы агрегатов автомобиля в процессе испытаний контролируют дистанционными термометрами. Тепловой режим двигателя при испытаниях так же, как и других агрегатов, должен быть в пределах, предусмотренных инструкцией по эксплуатации автомобиля, за исключением специальных экспериментов, проводимых с целью определения влияния теплового режима работы двигателя на КПД, расход топлива и другие показатели. Перед испытаниями по определению показателей эксплуатационно-технических свойств агрегаты, тепловое состояние которых оказывает влияние на эти свойства, должны быть прогреты при пробеге. Время и условия пробега указывают в методике испытаний.
При проведении испытаний строго обязательно соблюдение мер по обеспечению безопасности испытателей и сохранности автомобиля, а также установленных на нем измерительных приборов и устройств. Перед испытаниями автомобиль тщательно осматривают, проверяют агрегаты, оказывающие влияние на безопасность Движения (тормоза, рулевое управление, шины, колеса). Во время выездов на автомобиле может находиться только водитель и испытатель, работающий с измерительной аппаратурой. Вместо пассажиров следует применять балласт, а в некоторых случаях манекены, надежно закрепленные в кузове автомобиля. Водитель и испытатель должны быть в шлемах и пристегнуты ремнями безопасности.
Скоростные испытания автомобилей проводят в дневное время с включенными фарами. При проведении испытаний, связанных с повышенной опасностью, вблизи места испытаний должны находиться пожарный автомобиль с командой, медицинский автомобиль с персоналом и представитель службы безопасности движения.
Условия проведения дорожных испытаний. Выбирают дорожные участки для проведения испытаний в соответствии с их задачами. Дорожные условия указывают в программе испытаний. Лучшие условия проведения испытаний (стабильность дорожных условий, необходимую безопасность и высокое качество испытаний) обеспечивают на полигоне. В нашей стране работает полигон Центрального научно-исследовательского ордена Трудового Красного Знамени автомобильного и автомоторного института (НАМИ), расположенный недалеко от г. Дмитрова Московской области.
На автополигоне НАМИ имеются следующие дороги:
скоростная дорога, выполненная в виде кольца и имеющая асфальтобетонное покрытие, уклоны, характерные для автомагистрали среднепересеченной местности, предназначена для длительных скоростных пробеговых испытаний автомобилей;
булыжная дорога, представляющая собой кольцевую трассу, предназначена для испытаний автомобилей всех типов на долговечность;
комплекс специальных испытательных дорог включает участки с короткими волнами типа «стиральная доска», «бельгийская мостовая», шумосоздающий участок, булыжную мостовую с покрытием специального профиля, булыжную мостовую с ровным замощением и два участка с асфальтобетонным покрытием.
На дороге типа «стиральная доска» определяют влияния резонансных колебаний и вибраций на работу и надежность различных узлов автомобиля, особенно амортизаторов и упругих элементов подвески, а также рулевого управления. На «бельгийской мостовой», воспроизводящей старинные мощеные дороги Европы, проводят испытания на усталостную прочность и надежность в условиях сильной тряски и вибраций. При движении по шумосоздающей дороге, полученной специальной укладкой камней в цементобетонное основание, создаются вибрации и шумы подрессоренных и неподрессоренных частей и шин автомобиля.
В комплекс специальных дорог входит трек со сменными препятствиями, на котором испытывают рамы и несущие системы автомобилей на прочность и долговечность при действующих знакопеременных скручивающих моментах;
комплекс подъемов малой крутизны предназначен для определения тягово-скоростных свойств автомобилей всех типов, а также для испытаний на долговечность, надежность тормозных систем, трансмиссий и других агрегатов в условиях, имитирующих условия сильно пересеченной местности. В этот комплекс входят подъемы крутизной 4, 6, 8 и 10%. На комплексе подъемов большой крутизны (30, 40, 50 и 60%) определяют максимальные подъемы, преодолеваемые автомобилями, эффективность тормозных систем, работоспособность систем питания и смазки двигателей на уклонах, испытывают лебедки и проводят ряд других экспериментов. Два подъема крутизной 12 и 16% предназначены для проверки эффективности стояночных тормозов автомобилей и автопоездов.
С подъемами объединена в общий испытательный маршрут так называемая «горная дорога» замкнутого контура, состоящая из ряда криволинейных участков с различными радиусами закруглений (20-80 м);
в комплекс для испытаний автомобиля на пассивную безопасность включены разгонная полоса, разворотная и служебная площадки с асфальтобетонным покрытием и железобетонный параллелепипед для испытаний автомобилей на столкновение.
Для разгона автомобиля перед столкновением используют буксирное тросовое устройство;
дорожно-бункерный комплекс предназначен для испытаний автомобилей-самосвалов путем многократно повторяющихся циклов «погрузка-движение на коротком участке-разгрузка – движение-погрузка»;
глубоководный бассейн максимальной глубиной 1,8 м служит для испытаний автомобилей на преодоление брода; мелководный бассейн максимальной глубиной 20 см предназначен для проверки эффективности работы тормозов автомобиля в увлажненном состоянии, герметичности основания кузова и работы электрооборудования в случае забрызгивания его водой. Грязевая ванна переменной глубины до 50 см со слоем грязи различной консистенции предназначена для имитации тяжелых дорожных условий. Пылевую камеру используют для оценки герметичности кабин, кузовов автомобилей и их агрегатов.
1.11.3 Технический отчет
После проведения испытаний на основании полученных данных составляют технический отчет. Материалы испытаний оформляют в виде протоколов, актов, журналов, карт измерений, ведомостей, которые при необходимости иллюстрируют фотографиями, схемами, графиками.
Технический отчет содержит введение, технические характеристики объектов испытаний, условия и результаты испытаний, анализ и оценку результатов испытаний и заключение. Во введении указывают цель и вид проведенных испытаний, основание для их проведения (приказ, задание) и организацию, проводившую испытания. При составлении технической характеристики автомобиля следует учитывать вид испытаний. Если модель автомобиля готовят к постановке на производство, то дают ее полную характеристику. При повторяющихся испытаниях находящихся в производстве моделей ограничиваются их краткой технической характеристикой.
В основную часть отчета включают общие условия проведения и выполненный объем испытаний, характеристику примененных приборов и оборудования и результаты испытаний по всем разделам программы. В отчете приводят результаты осмотров, измерений, указывают перечень выявленных при испытаниях недостатков автомобиля с анализом причин и рекомендациями по их устранению. Отчет содержит анализ и оценку результатов испытаний.
1.11.4 Измерения при испытаниях
Испытания автомобилей связаны с большим количеством разнообразных измерений. Преобладающими над механическими измерительными системами являются электрические, при которых обеспечивается высокая точность, чувствительность, широкий диапазон измеряемых величин и возможность автоматической обработки полученной информации.
Типовая схема измерений неэлектрических величин электрическими методами включает первичный и промежуточный преобразователи и устройство для регистрации. Первичный преобразователь в зависимости от измеряемой величины создает электрический сигнал. Характерным примером такого преобразователя является тензорезистор, применяемый для измерения механических напряжений.
Самописцы, осциллографы, магнитографы и другие устройства предназначены для записи и хранения полученной информации в той или иной форме. Промежуточные преобразователи обеспечивают совместность работы первичных преобразователей и регистрирующих устройств. Примерами промежуточных преобразователей являются усилители, фильтры, переключающие устройства и т. д.
В некоторых случаях для использования электрических методов измерения применяют чувствительный элемент, который превращает одну измеряемую величину в другую, удобную для фиксирования ее первичным преобразователем. Например, для измерения давления используют трубчатый чувствительный элемент, изменения напряжения в котором регистрируются тензо-резисторами.
1.11.5 Общие требования, предъявляемые к измерительной аппаратуре
Аппаратура, применяемая при испытаниях автомобилей, должна отвечать целому ряду требований: прежде всего, быть компактной, не бояться динамических перегрузок, вибрации, большой запыленности воздуха и в то же время обладать достаточной чувствительностью и разрешающей способностью. Требование компактности вызвано отсутствием достаточного места для размещения аппаратуры на сиденье в салоне легкового или кабине грузового автомобилей. Необходимость установки приборов в салоне или кабине диктуется недостаточной виброзащищенность аппаратуры и высоким уровнем колебаний рамы и кузова. При выборе приборов для дорожных испытаний также необходимо учитывать возможность питания их от низковольтных источников тока.
Разместив аппаратуру на автомобиле, следует надежно закрепить приборы, исключая их произвольное перемещение. Особое внимание необходимо обратить на закрепление аккумуляторных батарей, используемых в качестве автономных источников питания, когда питание от бортовой сети автомобиля создает различные помехи, вызванные работой электрооборудования. В некоторых случаях помехи могут быть вызваны измерительными приборами, работающими от общего источника тока. Поэтому целесообразно применять специальные меры защиты или для каждого прибора использовать отдельный источник питания.
При установке аппаратуры в труднодоступном месте необходим пульт дистанционного управления, с помощью которого можно управлять приборами с рабочего места. Перед началом испытаний требуется рассчитать или предварительными экспериментами определить уровень измеряемых величин и их частоты, по которым выбирают коэффициент усиления, частотный диапазон, скорость записи и другие характеристики аппаратуры. Все эти данные учитывают при подборе и настройке аппаратуры.
До начала и после проведения испытаний следует соответственно определить и проверить характеристики всего измерительного комплекса: коэффициент калибровки, амплитудно-частотную характеристику, величину погрешности.
Коэффициент калибровки является своего рода ценой деления всего измерительного комплекса и определяется отношением сигнала на входе σс (измеряемая величина) к выходному S:
Входной сигнал σс рассчитывают или измеряют другим прибором с известной ценой деления. Перед калибровкой все органы настройки аппаратуры устанавливают в рабочее положение, и они остаются неизменными до окончания испытаний. В процессе калибровки величину σс изменяют от нуля до таких значений, при которых линейная зависимость между сигналами входа и выхода нарушается. По результатам калибровки строят график (рисунок 29). Задаваясь допустимым отклонением ΔK коэффициента К от постоянного значения (например, ΔK = ± 2%), можно определить пределы допустимых измерений как по выходному сигналу SK, так и по измеряемой величине σсmах:
При измерении величин, превышающих σсmах, возникает погрешность, связанная с нелинейностью аппаратуры.
Калибровку можно проводить при статическом и динамическом нагружении. При динамическом нагружении находят зависимость динамического коэффициента калибровки Кд от частоты измеряемого процесса Ω.
Рисунок 29 Зависимости, получаемые при калибровке аппаратуры
Зная величины статического и динамического коэффициентов Кс и Кд (Ω), устанавливают величину A (Ω), определяющую амплитудно-частотную характеристику аппаратуры (АЧХ), представленную на рисунке 30:
.
По этой характеристике нетрудно определить рабочий диапазон частот Ωpa6 измеряемых процессов, если задаться допустимым отклонением ± ΔА коэффициента А (Ω) от единицы. При измерении процессов, частоты которых находятся за пределами рабочего диапазона частот, погрешность будет связана с неравномерностью АЧХ.
Случайную погрешность исключают многократными измерениями одной и той же величины. Результаты этих измерений статистически обрабатывают и получают среднеарифметическую величину 
и ее среднеквадратичное отклонение 
:
;
,
Рисунок 30 Амплитудно-частотная характеристика аппаратуры
Зная зависимость плотности вероятностей отдельных измерений, можно определить действительное значение измеряемой величины с заданной точностью (рисунке 31).
Рисунок 31 Плотность распределения вероятностей
Это значит, что фактическое значение коэффициента Кф с вероятностью Ф находится в доверительном интервале ±tαδотносительно средней величины (заштрихованная зона, рисунок 31):
Кф = ± tαδ,
,
Измерение механических напряжений и связанных с ними величин сил, моментов и давлений распространено при испытаниях автомобилей. Использование преобразователей резисторного типа или тензорезисторов обеспечивает широкое внедрение метода тензометрирования при различных видах испытаний автомобиля и его узлов. Наклеенный на деталь тензорезистор изменяет свое сопротивление в соответствии с деформацией поверхностных слоев детали, что позволяет получить необходимый электрический сигнал. Коэффициент тензочувствительности тензорезистора
,
Δl-упругая деформация на длине тензорезистора;
Связь упругих деформаций с напряжениями в деталях определяется законом Гука. В случае одноосного напряженного состояния эта зависимость имеет вид
Подставив ε = Δl/l в выражение, получим
.
Для случая плоского напряженного состояния зависимости между напряжениями и деформациями вычисляют по следующим формулам:
,
Для определения главных деформаций по величине и направлению применяют метод, основанный на использовании треугольных или прямоугольных соединений тензорезисторов (розеток), или метод хрупких покрытий. Сигналы от розеток регистрируются приборами. Обрабатывают результаты измерений с помощью формул и диаграмм.
Величину ΔR измеряют с помощью мостовой схемы (рисунок 32, а). Условие равновесия моста следующее:
Если плечи моста образованы только тензорезисторами, то их номинальные сопротивления должны быть равны.
Рисунок 32 Схемы включения тензорезисторов
В случае применения тензоусилителя часто используют так называемую полумостовую схему, в которой тензорезисторы образуют один полумост с плечами R1 и R2, а другой полумост состоит из выходных обмоток трансформатора питания моста. Плечо моста с тензорезистором, воспринимающим деформацию детали, называют активным.
Начальный разбаланс схемы связан с разбросом сопротивлений тензорезисторов, проводов и контактных соединений. Для его устранения в измерительных устройствах применяют переменные резисторы RLU. Блокировочные резисторы RB предотвращают короткое замыкание плеч моста при достижении подвижным контактом резистора RLU крайних положений. В случае питания моста переменным током для баланса схемы моста имеют значение не только активные, но и реактивные сопротивления плеч. В этом случае применяют два переменных резистора RШ1 и RШ2, один из которых включают через конденсатор С (см. рисунок 32).
Тензорезисторы и их свойства. Тензорезистор приклеивают к поверхности детали. Чувствительная решетка, закрепленная с помощью связующего материала на основе, имеет выводы для включения тензорезистора в измерительную схему. Материалом для чувствительной решетки в большинстве случаев являются константановые проволока диаметром 0,025-0,050 мм или фольга толщиной 0,001-0,01 мм.
При измерении используют различные тензорезисторы. Наряду с одиночными тензорезисторами применяют розетки из двух или трех тензорезисторов, изготовленные на общей основе. Мембранными тензорезисторами измеряют деформацию мембран или перепад давлений, который ее вызывает. Все большее распространение получают полупроводниковые тензорезисторы с высоким коэффициентом тензочувствительности. Их можно применять в схемах непосредственного измерения без усилителя. Характеристика некоторых типов тензорезисторов приведена в таблице 6.