Курсовая работа (т): Испытания автомобилей

Колебания силы тока, вызванные изменением сопротивления тензодатчиков, усиливаются электронным усилителем и подаются на прибор визуального отсчета, в качестве которого используется микроамперметр, или на записывающий прибор - самописец или осциллограф.

Рисунок 5 - Стенд для усталостных испытаний рам на кручении

На усталостную прочность рамы и кузова испытывают на стендах-пульсаторах с механическим, электромагнитным и инерционным возбуждением.

Общий вид стенда с инерционным возбуждением, на котором проводятся усталостные испытания рам при кручении вокруг продольной оси, показан на рисунке 1.5.

Основными элементами инерционных стендов являются двухвальные вибраторы, закрепляемые на раме и создающие усилие либо момент, которые изменяются по синусоидальному закону. В этом случае рама 5, установленная на пружинных или резиновых опорах 4, представляет собой упругое звено колебательной системы, а вибраторы 3, связанные с рамой, в совокупности со специальными грузами 1, закрепленными на ярме 2, или без них выполняют роль инерционных элементов. Перемещая по раме вибратор, а также изменяя вес грузов, можно создавать различные схемы нагрузок. Статические и динамические реакции, воспринимаемые опорами стендов, фиксируются с помощью динамометрических элементов с тензодатчиками, которые указывают действующие на раму нагрузки. Регулируя частоту вращения и величину эксцентриситета неуравновешенных масс вибратора, изменяют режим испытаний.

С помощью таких стендов можно моделировать многие из типичных, возникающих в эксплуатации поломок лонжеронов, поперечин и заклепочных соединений при минимальных затратах времени и средств на испытания. Вибрационные стенды применяют также при испытаниях кузовов, кабин грузовых автомобилей и оперения.

При испытании кабин, кузовов и их оборудования используют также ударные стенды. На этих стендах испытуемому объекту, укрепленному на платформе, сбрасываемой с определенной высоты, можно сообщать ускорения в диапазоне 0-100g. Величину ускорения регулируют изменением жесткости резиновых прокладок, расположенных между основанием и платформой.

Герметичность кабины и кузова проверяют, например, методом нагнетания в салон воздуха под давлением.

Специальным испытаниям подвергают сиденья для определения жесткости подушки, а также элементов подвески сидений, если они подрессорены (грузовые автомобили).

На звукоизоляцию кузов испытывают в лабораторных условиях на роликовом стенде путем замера уровня шума, подвешивая шумомер упруго на высоте головы пассажиров каждого ряда сидений. Уровень шума измеряют при работе двигателя с максимальной мощностью на каждой передаче, а также в режиме торможения двигателем. В процессе испытаний стекла кабины должны быть подняты, воздухозаборник закрыт, а электродвигатель отопления выключен.

Испытание кузова на водонепроницаемость проводят в дождевальной камере с включенными стеклоочистителями, приборами освещения и сигнализации. Обычно автомобиль находится в камере в течение 15 мин, при этом фиксируется проникновение воды в салон, багажник и отсек двигателя. Не допускается проникновение воды в ответственные части электроаппаратуры, образование конденсата в приборах освещения.

Методику проведения статических испытаний несущих систем автомобилей обычно упрощают. Так, действие распределенных по длине автомобиля масс, вызывающих изгиб кузова (рамы), заменяют действием сосредоточенных сил (от одной до пяти). Вместо режима совместного действия симметричных и кососимметричных нагрузок применяют режим чистого закручивания кузова (рамы), поскольку для пространственных конструкций закручивание более опасно. Максимально возможная величина скручивающего момента

М_{кр max} = 0,5G₁b,

где: G₁ - полная нагрузка, приходящаяся на наименее нагруженную ось автомобиля (обычно передняя);- колея наименее нагруженной оси автомобиля.

На рисунке 1.6а, представлена схема нагружения кузова (рамы) легкового автомобиля при статических испытаниях на изгиб. Суммарное усилие Р_∑ с помощью системы рычагов раскладывается на четыре составляющие Р₁-Р₄, которые имитируют воздействие на несущую систему автомобиля четырех основных сосредоточенных масс: двигателя в сборе со сцеплением и коробкой передач, переднего сиденья и двух сидящих на нем пассажиров, заднего сиденья и трех сидящих на нем пассажиров, бензобака с топливом и багажа. Суммарное усилие тогда будет определятся по формуле:

Р_∑ = Р₁ + Р₂ + Р₃ + Р₄

В каждом конкретном случае определяют исходя из характеристик указанных масс и принимаемого коэффициента перегрузки.

В исследовательских лабораториях компании «Форд» (США) проверка конструкции на изгиб и кручение производится в стендовых условиях путем нагружения кузова изгибной нагрузкой, соответствующей двукратной перегрузке, и закручиванием его моментом 3000 Нм.

Одной из задач статических испытаний является определение жесткости конструкции. Прогиб основания и деформации проемов кузова или кабины в момент действия максимальных изгибающих или скручивающих нагрузок не должны превышать допустимых величин, определяемых зазорами между силовыми, элементами дверных проемов и соответствующими поверхностями дверей. Дополнительные ограничения на величину допустимых деформаций кузовных элементов могут быть связаны с конструкцией дверных замков, так как самопроизвольное открывание дверей при действии нагрузок на кузов (раму) недопустимо.

Оценивают жесткость системы по измеренным деформациям и перемещениям элементов кузова. Для этого на базовую плиту стенда устанавливают определенное число стрелочных индикаторов с делением 0,01-0,02мм или применяют установку типа «Alpha-3Јb, позволяющую фиксировать перемещение любой точки кузова с высокой точностью. По данным измеренных перемещений силовых элементов основания кузова или лонжеронов рамы строят эпюры прогибов. Характерной величиной является максимальный прогиб конструкции при действии нагрузки определенного уровня. Для несущих кузовов легковых автомобилей максимальный прогиб силовых элементов основания при действии номинальной эксплуатационной нагрузки обычно находится в пределах 0,5-1,0мм.

Жесткость несущей системы на кручение проверяют при нагружении ее скручивающим моментом измерением угла закручивания (рисунок 1.6, б).

С этой целью кузов 1 на фальшрессорах 2 устанавливают на подвижных опорах - передней скользящей и задней качающейся в поперечной плоскости. К консольной части задней опоры 3 прилагают усилие (измеряемое динамометром 4), вызывающее поворот опоры относительно продольной оси кузова. Таким образом, на конструкцию действует скручивающий момент. Усилие передается от электродвигателя 6 через редуктор 5 с большим передаточным числом. Для измерения углов закручивания используют стрелочные индикаторы, устанавливаемые слева и справа под силовыми элементами несущей системы и фиксирующие их вертикальные перемещения в процессе нагружения. По полученным данным строят линии упругих деформаций левого и правого лонжеронов рамы (или соответственно левого и правого порогов кузова) и вычисляют углы закручивания последовательно расположенных сечений. Углы закручивания можно определять также угломерными устройствами, например оптическими квадрантами.

При оценке результатов исследования жесткости кузова (рамы) на кручение часто оперируют не углами относительного закручивания сечений, а характеристиками жесткости.

Одну из характеристик определяют по формуле:

В = М_кр/γ_б,

где: М_кр - скручивающий момент, действующий на испытываемую конструкцию, кН*м;

γ_б - угол относительного поворота сечений, расположенных над передней и задней осью автомобиля (угол закручивания несущей системы на длине базы автомобиля), рад.

Рисунок 6 - Схема нагружения кузова при статических испытаниях: а - на изгиб; б - на кручение

При одинаковой силовой схеме несущей системы удлинение базы автомобиля приводит к уменьшению показателя жесткости, так как увеличивается угол закручивания системы при действии того же момента М_кр. Поэтому сопоставлять характеристики жесткости различных кузовов необходимо с учетом длины базы автомобиля.

Более перспективны испытания несущих систем на усталость на динамических стендах с программированным управлением нагрузкой. При разработке программ нагружения в качестве исходного материала используют статистические данные о реальных нагрузочных режимах рамы (кузова). С этой целью проводят эксперименты с измерением изгибающих и скручивающих динамических нагрузок при движении автомобиля в различных дорожных условиях. Программа испытаний является аппроксимацией наиболее общих режимов нагружения, отражающих типичные условия движения данного автомобиля.

На рисунке 1.7 показана установка кузова легкового автомобиля для усталостных испытаний по указанной методике на динамическом стенде.

Рисунок 7 - Стенд для испытаний автомобильного кузова на усталость

- АСУ стенда; 2 - перфолента, задающая углы поворота роторов гидроусилителей момента; 3 - насосная станция, питающая гидроусилитель;

- кривошипно-шатунный нагружатель; 5 - гидроусилитель момента;

- соединительная муфта; 7 -контрольное устройство (датчик обратной связи); 8 - испытываемый кузов

Перед началом испытаний измеряют жесткость кузова на кручение. По этому параметру в процессе испытаний оценивают состояние конструкции, выявляют степень влияния усталостных трещин на общую жесткость системы, делают своевременное заключение о необходимости окончания эксперимента. По мере появления усталостных трещин жесткость кузова уменьшается, причем особенно интенсивно после возникновения больших трещин (до 25-30% периметра сечения) в передних и задних стойках кузова. С ослаблением сечения стоек нарушаются связи между основанием и крышей, и верхняя силовая обвязка резко уменьшает способность воспринимать кососимметричные нагрузки.

Методики проведения испытаний на усталость рам и кузовов имеют много общего. Как правило, при выборе нагрузки предпочтение отдают кососимметричному нагружению (скручиванию). Однако для усталостной прочности лонжеронов рамы, особенно при наличии различного рода ослаблений и концентраторов напряжений, наиболее опасен режим изгиба. Обычно частота изменения нагрузки на стенде находится в пределах 2- 5 Гц.

Литература

1. ГОСТ 27883-88 - Средства измерения и управления технологическими процессами. Надежность.

. ГОСТ 27.410-87 - Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность.

. Методы и средства измерений, испытаний и контроля: конспект лекций. Л.Н. Тюленев, В.В. Шушерин, А.Ю. Кузнецов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ УПИ, 2005

4. ГОСТ 6616-94 - Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия <http://gostedu.ru/18660.html>

. ГОСТ Р 8.585-2001 - Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования <http://gostedu.ru/6755.html>

. ГОСТ 18507-73 - Автобусы и легковые автомобили. Методы контрольных испытаний после капитального ремонта.