4. Конструкторська частина
Аналіз існуючих конструкцій
Гальмівні стенди призначені для контролю ефективності гальмування та стійкості автотранспортних засобів при гальмуванні.
Дія гальмівних стендів ґрунтується на аналізі гальмівних сил зчеплення загальмованих коліс автомобіля з робочою поверхнею стенду. Гальмівні стенди випускаються двох типів - майданчикові та роликові.
На рис. 4.1 наведено приклад майданчикового гальмівного стенду для легкових автомобілів.
Рис.4.1 - Гальмівний стенд майданчикового типу для легкових автомобілів Univers A4 фірми Heka
Стенд має чотири вимірювальні платформи, дві на кожну вісь автомобіля, оснащені датчиками, і приладову стійку, з'єднану з платформами електричним кабелем.
За допомогою майданчикового гальмівного стенду можна виміряти гальмівну силу на кожному колесі (для звичайного та ручного гальм), а також різницю гальмівних сил на кожній осі.
У процесі діагностування автомобіль зі швидкістю 6-10км/год наїжджає колесами на платформи стенду та гальмує. Вимірювання гальмівних сил ґрунтується на вимірі переміщення платформ, яке відбувається за рахунок виникнення сил інерції системи автомобіль – платформи та сил тертя між шинами та поверхнею платформ. Це переміщення, пропорційне загальної гальмівної сили автомобіля, фіксується за допомогою датчиків, встановлених під вимірювальними платформами. Сигнали від датчиків передаються до комп'ютера, який видає на дисплей та принтер з інтервалами в 0,05с значення максимальної гальмівної сили, на дисплей – світлову індикацію нерівномірності гальмування коліс кожної осі та значення у відсотках ефективності гальмування.
Основні переваги майданчикових гальмівних стендів:
- малий час, що витрачається на проведення вимірів;
- Можливість перевіряти автомобілі з будь-яким типом повного приводу;
- Зручність у монтажі.
До недоліків майданчикових стендів слід зарахувати таке:
- значна площа, необхідна розміщення стенда і розгону автомобіля перед в'їздом на стенд;
- Залежність точності вимірювання гальмівної сили від відхилення напрямку руху автомобіля щодо осі стенду;
- недостатня безпека проведення робіт на стенді при автомобілі, що рухається;
- немає можливості визначення питомих гальмівних зусиль на кожному колесі;
- немає можливості визначити зусилля гальмування гальмом стоянки при торканні автомобіля з місця;
- не визначається зусилля на педалі гальма.
Нині гальмівні стенди роликового типу найпоширеніші. На гальмівних стендах роликового типу тестуються такі параметри: гальмівна сила на кожному колесі, питома гальмівна сила, коефіцієнт нерівномірності гальмівних сил, зусилля на органах управління (педаль, ручник), час спрацьовування гальмівної системи, гальмівний шлях. Додатково проводитись зважування автомобіля на кожне колесо.
Стенди забезпечують наступні режими контролю: робоче контрольне гальмування, екстрене гальмування, гальмування гальмом стоянки.
Рис.4.2 - Гальмівний стенд роликового типу для легкових автомобілів фірми Hofmann
Гальмові роликові стенди складаються з наступних частин, виготовлених у вигляді окремих виробів і з'єднаних між собою за допомогою електричних кабелів: силова шафа, вимірювальна стійка з пультом керування та дисплеєм або приладами реєстрації параметрів, один або два опорно-роликові блоки.
Гальмівні стенди роликового типу випускаються для легкових автомобілів,вантажних автомобілів та автобусів, мотоциклів та іншої двоколісної мототехніки. Стенди для легкових автомобілів монтуються в приямки гладкої підлоги, для вантажних автомобілів - на оглядовій канаві, для мотоциклів встановлюється безпосередньо на підлозі.
Основною частиною гальмівного роликового стенду є опорно-роликовий блок. У рамі блоку розташовуються два опорно-силовимірювальні пристрої, кожне з яких складається з пари опорно-привідних роликів, приводу, вимірювального пристрою гальмівних сил, зважувального пристрою і контактного датчика обертання колеса.
Принцип вимірювання гальмівних сил автомобіля заснований на врівноважуванні рушійного моменту, що створюється приводом стенда і підводиться до роликів, гальмівним моментом автомобіля від сил, що виникають на колодках гальмівних і барабанах або пластинах і дисках у кожному колесі.
Серед найважливіших переваг роликових гальмівних стендів можна відзначити таке:
- Якісний результат. Повторні випробування проходять у таких умовах ( особливу важливість має збереження швидкості обертання коліс ), як і попередні;
- Дослідження всієї поверхні гальмування при оцінці гальм;
- Збереження фізичної картини гальмування. При використанні роликових гальмівних стендів зусилля передається ззовні, і гальмівна система поглинає енергію (незважаючи на відсутність кінетичної енергії випробуваного автомобіля);
- Безпека проведення випробувань, так як кінетична енергія випробуваного автомобіля дорівнює нулю.
До недоліків роликових гальмівних стендів слід віднести:
- пляма контакту шини з роликом щодо невеликого діаметра суттєво відрізняється від плями контакту під час руху по рівному асфальту;
- роликові гальмівні стендитрохи дорожче ніж платформні стенди.
Стенди можуть застосовуватися на станціях технічного обслуговування АТС, автопідприємствах, станціях державного технічного огляду контролерами ВТК, працівниками ДІБДР та Транспортної інспекції для контролю гальмівних систем АТС, в експлуатації, випуску на лінії, а також при щорічному технічному огляді із застосуванням засобів діагностування.
Виходячи з усіх переваг та недоліків майданчикових та роликових гальмівних стендів, вибираємо роликовий гальмівний стенд СТМ 3500 М, що був в експлуатації, оскільки за допомогою його можна визначити більшу кількість параметрів, необхідних для перевірки технічного стану гальмівної системи автомобіля.
Пристрій та принцип роботи гальмівного стенду
Функціональна схема стенду СТМ 3500 М, призначеного визначення гальмівних якостей автомобіля, наведено на рис.4.3. Роликовий стенд силового типу включає роликову установку, стійку управління у вигляді шафки з дверцятами, датчик зусилля і світлофор.
Рис.4,3 – Функціональна схема стенду. Умовні позначення: ДВ-1, ДВ-2, ДВ-3, ДВ-4 – датчики ваги; ДТС-Л, ДТС-П - лівий та правий датчики гальмівної сили; ДН-Л, ДН-П - лівий та правий датчики наявності автомобіля; ДБ-Л, ДБ-П - лівий та правий датчики блокування
Роликова установка (рис. 4.4) являє собою два незалежні приводні агрегати (лівий та правий). Привідний агрегат складається з двох опорних роликів 2, з'єднаних між собою ланцюговою передачею, балансирно підвішеного мотор - редуктора 3, датчика гальмівної сили 4, що стежить ролика 5, датчиків блокування 6 і наїзду 7. Правий і лівий приводні агрегати змонтовані на єдиній прямокутник. Між опорною поверхнею та рамою (по її кутах) розміщено чотиридатчика ваги 8, призначені для вимірювання ваги автомобіля, що припадає на вісь, що діагностується. Діагностована вісь автомобіля встановлюється на опорні ролики 2 приводних агрегатів, які передають крутний момент від правого та лівого баласирно-підвішених мотор-редукторів 3 до колес автомобіля. Для реалізації максимальних сил зчеплення поверхня роликів виконана рифленою. Між кожною парою опорних роликів 2 розташований слідкує ролик 5, з яким пов'язаний датчик наїзду 7 і датчик блокування 6. Датчик наїзду призначений для визначення наявності автомобіля на опорних роликах, а датчик прослизання для контролю швидкості обертання коліс і визначення моменту початку прослизання коліс діагностованої осі, щодо опорних роликів.
Рис.4.4 - Роликова установка: 1-Сталева рама; 2-ролик опорний; 3-Балансирний мотор-редуктор; 4-датчик гальмівної сили; 5-Ролік стежить; 6-датчик блокування; 7-датчик наїзду; 8-Датчик ваги; 9-Контролер датчиків
При гальмуванні коліс автомобіля реактивний момент, величина якого пропорційна гальмівній силі через ролики 2 передається на шарнірно-підвішений мотор - редуктор 3. Реактивний момент на корпусі мотор - редуктора викликає його відхилення від положення рівноваги. При цьому сила через важіль корпусу мотор-редуктора передається на тензометричний датчик гальмівної сили 4. Електричні сигнали з датчика, пропорційні гальмівним силам на колесі, надходять на контролер 9.
Первинну обробку даних датчиків виконує контролер датчиків 9, який призначений для перетворення і посилення сигналів датчиків, перетворення аналогових сигналів датчиків в цифровий код і передачі їх значень персональний комп'ютер стійки управління для подальшої обробки результатів.
Управління стендом здійснюється зі стійки керування (рис. 4.3), на передній панелі якої (рис. 4.5) розташовано: монітор 1, системний блок 6, лазерний принтер 5. На горизонтальній поверхні стійки розташовані кнопки «Аварійного відключення» 2, «Стоп» 7 та «Пуск» 8, а також під час роботи розташовується клавіатура 3 та маніпулятор «миша» 4.
На задній частині стійки управління (рис.4.6) розташована силова панель для підключення стенда до напруги живлення, і захисту його від перевантажень: загальний автоматичний вимикач живлення «Мережа», автоматичний диференціальний вимикач з пристроєм захисного відключення, автоматичні вимикачі правого і лівого мотор - редукторів , та мережі ПК. Нижче вимикачів, на задній панелі розташовані індикатори: 3-х фазної та 12-вольтової постійної напруги, і три світлодіоди несправності: перекіс фаз, неправильне фазування, індикатор несправності USB-адаптера або системного блоку.
Рис.4.5 - Зовнішній вигляд стійки керування з відчиненими дверцятами. Вигляд спереду: 1 – Екран монітора; 2- Кнопка аварійного відключення; 3 – Клавіатура; 4 – Маніпулятор «Миша»; 5 – Принтер лазерний; 6 – Системний блок; 7 – Кнопка СТОП; 8 – Кнопка ПУСК
Рис.4.6 - Зовнішній вигляд стійки керування з відчиненими дверцятами. Вид ззаду
Управління роботою стенду здійснюється з персонального комп'ютера. Системний блок персонального комп'ютера ПК керує роботою мотор - редукторів гальмівного стенду і приймає інформацію з контролера датчиків про поточні значення сигналів датчиків гальмівного стенда, для подальшої обробки та відображення результатів вимірювань.
Для вимірювання зусилля на органі управління робочої або гальмівної системи стоянки під час діагностування гальмівних якостей автомобіля застосовуєтьсятензорезисторний датчик зусилля (рис.4.7). Він складається з корпусу 1, верхньої пластини 2, нижньої пластини 3, кнопки 4, захисної мембрани 5, кабелю датчика 6 з роз'ємом 7. Для кріплення датчика до органу управління застосований ремінь 8 із замком 9.
Рис.4.7 – Датчик зусилля: 1 – Корпус; 2 – Верхня пластина; 3 – Нижня пластина; 4 – Кнопка; 5 – захисна мембрана; 6 – Кабель датчика; 7 – Роз'єм; 8 – Ремінь; 9 – Замок
Для інформування оператора-водія про необхідні дії у конструкції стенду є світлофор (рис. 6), який застосовується для узгодженої роботи під час діагностування гальмівних якостей автомобіля. Світлофор складається із трьох сигнальних ламп (червона, жовта, зелена). Комбінації включення цих ламп залежно від команд оператора ПК наведено у табл.1.