Контрольная работа: Испытания автомобиля
Манекены для испытаний на пассивную безопасность
Для изучения перемещений людей внутри кузова (кабины) автомобиля во время испытаний на столкновение, опрокидывание и т. д. и для оценки соответствия конструкции требованиям пассивной безопасности применяют специальные манекены.
Одной из обязательных характеристик манекенов для испытаний на пассивную безопасность является так называемая представительность (или репрезентативность). Размеры тела человека и его масса колеблются в очень широких пределах. В соответствии с этим манекены по своим основным размерам разбиты на несколько групп представительности. Так, манекены, соответствующие наиболее распространенной группе мужчин (50% представительность), имеют рост 1730 мм и массу 75 кг. Манекен 95% представительности имеет следующие основные размеры: рост 1840-1850 мм, ширину плеч 480 - 494 мм, высоту колен 585- 589 мм.
Манекены 50% представительности обычно используют для определения положения различных контрольных точек, а манекены 95% представительности самых больших размеров - уровня перегрузок различных частей тела во время испытаний и оценки остаточного пространства салона после испытаний на пассивную безопасность. Руки, ноги и голова манекена шарнирно соединены с туловищем так, что можно в точности воспроизвести движение в суставах человека. Массы отдельных частей манекена (туловища, головы, руки, ноги) соответствуют массам этих же частей тела человека. Основным частям манекена (туловищу и голове) придают объемную жесткость, сопоставимую с жесткостью живого тела. В манекен устанавливают не менее двух преобразователей ускорений (замедлений), причем один монтируют в голове, он измеряет ее продольные перегрузки, а другой - в туловище для определения его перегрузки. Сигналы от преобразователей после усиления передаются на записывающую аппаратуру. Для уточнения прогнозов о возможной тяжести последствий аварии применяют усовершенствованные манекены сложной конструкции, с помощью которых получают информацию не только о величине возможных перегрузок отдельных частей тела, но и о силе давления на грудную клетку (например, со стороны ремня безопасности), о равномерности распределения давления по поверхности контакта туловища с ремнем и др. Эти манекены достоверно имитируют различные травмы типа синяков, ушибов, порезов тканей тела, разрушения костей.
Раздел № 2 Метрологическое обеспечение испытаний
Измерение расхода топлива
Для измерения расхода топлива обычно применяют приборы с мерными (градуированными) цилиндрами со шкалой деления не более 2,5см3 или объемный счетчик-топливомер.
Топливомер Т4П-2 (разработанный НАМИ) предназначен для объемного измерения расхода топлива в стендовых и дорожных условиях при испытаниях автомобилей и двигателей на топливную экономичность с регистрацией результатов измерения в цифровой форме. Прибор устанавливают в систему питания двигателя между топливным баком и насосом.
В зависимости от вида и назначения испытаний (определяющих полноту программы) и тяговых особенностей автомобиля характеристику снимают только на высшей передаче или на высшей и предшествующей ей передачах.
Заезды при каждой скорости проводят на мерном участке протяженностью 1 км в двух взаимно противоположных направлениях. Снятие характеристики начинают с максимальной скорости движения автомобиля, затем проводят заезды, последовательно снижая скорость через интервалы 20 км/ч для легковых и 10 км/ч для грузовых автомобилей и автобусов вплоть до минимальной устойчивой скорости (или близкой к ней с округлением до 10 км/ч.). Измеряют время проезда мерного участка и количество израсходованного топлива. Подсчитывают фактические средние скорости движения в каждом заезде.
По полученным данным строят графики (характеристики) для каждого направления движения (соответственно при каждом весовом состоянии автомобиля и на каждой из принятых методикой передач). По характеристикам, полученным, в двух направлениях, строят осредненную кривую, являющуюся окончательным результатом опыта (рис. 3, а).
а - установившегося движения автомобиля; б - движения по дороге с переменным продольным профилем
Рис. 3. Топливная характеристика
Топливную характеристику при движении по дороге с переменным продольным профилем для получения сопоставимых данных нужно снимать на одном и том же участке испытательной дороги (как правило, на автомобильном полигоне) для всех сравниваемых автомобилей. В целях приближения условий эксперимента к условиям эксплуатации автомобилей на дорогах общего пользования, где обычными являются задержки и помехи движению от других транспортных средств, при снятии данной характеристики ограничивают наибольшие скорости, допускаемые в ходе отдельных заездов.
При определении каждой точки характеристики пробег испытуемого автомобиля должен быть выполнен по установленному кольцевому маршруту с наибольшей возможной скоростью, но без превышения ни на одном из участков маршрута предельной для данного заезда скорости. Предельные скорости задают в определенном диапазоне, начиная от максимальной скорости автомобиля до низшего предела, устанавливаемого исходя из типа и эксплуатационного назначения автомобиля. На спусках во избежание превышения заданной скорости нужно применять торможение двигателем, тормозом-замедлителем (при его наличии) или рабочим тормозом (плавное притормаживание).
Аналогичным образом проводят заезды на всех заданных предельных скоростях движения. По полученным данным подсчитывают средние скорости и средние расходы топлива в каждом заезде. Результаты каждой пары заездов усредняют. По подсчитанным средним значениям скоростей и удельных расходов топлива (на единицу пути) для каждого ограничения скорости строят характеристики: скоростную, выражающую зависимость средней скорости от заданной предельной, и топливную, являющуюся зависимостью среднего расхода топлива от средней скорости (рис. 3, б).
Контрольный расход топлива определяют на одном скоростном режиме движения автомобиля, при неизменном его весовом состоянии, в дорожных условиях, позволяющих получить наибольшую сопоставимость результатов, а именно на горизонтальной прямолинейной дороге с твердым ровным покрытием при чистом и сухом его состоянии. Контрольный расход топлива измеряют у автомобиля с полной (номинальной) нагрузкой, движущегося на высшей передаче с постоянной скоростью, которая устанавливается техническими условиями на автомобиль или соответствующими стандартами. Контрольный расход топлива определяют как среднее арифметическое из результатов двух опытов при проезде в двух взаимно противоположных направлениях участка дороги протяженностью 3-5 км (допускается измерять контрольный расход на участке 1 км).
Расход газообразного топлива измеряют газовым счетчиком с ценой деления 1 л, а затем пересчитывают на нормальные условия (20°С и 760 мм рт. ст.). Газовые счетчики включают в систему питания двигателя между редуктором и смесителем.
Эксплуатационные расходы топлива определяют объемным счетчиком – топливомером или с помощью съемного мерного бачка на дорогах общего пользования (50-100 км или более) со скоростями, которые допускают условия движения. Скоростной режим движения фиксируют автометром, путь пройденный автомобилем – счетчиком пути.
Условия работы некоторых типов автомобилей, например автобусов, характеризуются циклическим движением. При циклическом движении измеряют расход топлива и время движения автомобиля на заданной дистанции (например, на автобусном маршруте), которая может включать несколько десятков или сотен отдельных циклов. По этим данным подсчитывают удельный расход топлива на единицу пути и среднюю скорость, которую определяют как по общему времени пути, включая время остановок (средняя эксплуатационная скорость), так и по времени движения (средняя скорость движения).
Раздел № 3 Испытания агрегатов, узлов и систем автомобилей
Испытания коробок передач
При испытании коробки передач в лабораторных и дорожных условиях определяют ее основные характеристики, статистическую прочность и долговечность, а также изучают различные процессы ее работы. Методы стендовых контрольных и приемочных испытаний коробок передач регламентированы отраслевым стандартом. Применяют стенды как замкнутого, так и разомкнутого типов.
Во время испытании устанавливают величину и положения пятна контакта зубьев шестерен всех передач под нагрузкой, температурную характеристику, общий уровень вибрации и шума, жесткость конструкции, качество работы синхронизаторов и механизма управления коробкой передач и КПД коробки передач. Во время дорожных испытаний, особенно при движении по горны или грунтовым дорогам летом, температуру масла измеряют регулярно. Оценивают температурное состояние коробки передач по максимальной и средней температуре масла за пробег. На стенде температурное состояние коробки передач устанавливают или по времени ее непрерывной работы в постоянном режиме, при котором температура масла повышается от 40 до 120°С, или по величине и интенсивности повышения температуры масла в течении заданного срока от 40°С. Постоянный режим коробки передач в обоих случаях соответствует режиму максимальной мощности двигателя. Температурную характеристику КП определяют на стенде разомкнутого типа.
Испытания КП на вибрацию и шумность производят на всех передачах на стенде разомкнутого типа с малошумным тормозом при максимальной частоте вращения без нагрузки и с полной нагрузкой. Герметичность уплотнений валов и разъемов картера определяют визуально после заливки маловязкого масла в картер коробки и подачи сжатого воздуха под давлением 0,03 МПа.
При испытании коробки передач определяют долговечность шестерен, подшипников качения, подшипников скольжения, муфт переключения передач, сальников, деталей механизма переключения передач и картера коробки передач. Для автоматической КП число испытаний больше. Некоторые виды испытании объединяют, применяя комбинированные стенды.
Долговечность уплотнении определяют на прямой передаче при угловой скорости первичного вала от 105 рад/с до угловой скорости соответствующей режиму максимальной мощности двигателя. Длительность испытании составляет не мене 600 ч. Во время стендовых испытании устанавливают влияние различных конструктивных и технологических факторов на работу синхронизаторов коробок передач. При испытаниях измеряют следующие параметры: усилия действующие на рычаге, переключения передач, время синхронизации, синхронизирующий крутящий момент, частоту вращения валов. Силу, необходимую для включения синхронизаторов, измеряют с помощью тензорезисторов, наклеиваемых на вилки переключения передач. Форсированные ресурсные стендовые испытания дают возможность в кратчайшие сроки определить долговечность синхронизаторов. Форсируют испытания как повышением частоты включения, так и увеличением работы буксования при каждом включении. Для испытания КП на долговечность в большинстве случаев используют стенды с замкнуты контуром, на котором можно легко осуществить ступенчатое нагружение и нагружение по схеме случайного процесса. На этом стенде долговечности механизма переключения передач и синхронизаторов на каждой передаче определяют отдельно, так как в процессе испытания передачи не переключают.
Раздел № 4 Испытания автомобиля в целом